Uitgebreide Gids tot Zandtestmethoden in Gietereien

ZANDTESTEN: In dit artikel bespreken we de diverse zandtestmethoden die cruciaal zijn in een gieterei.

In progressieve gietereien wordt erkend dat gietereizand evenveel aandacht verdient als het gietmetaal. Het gietereizand kan een derde van de kosten van het afgeronde gietstuk uitmaken. In moderne massaproductie van zandgietingen is het vormzand, dat het hoofdbestanddeel is, vereist om periodiek getest te worden om controle over samenstelling en eigenschappen te behouden. Testen kunnen chemisch of mechanisch zijn.

Chemische testen dienen alleen om ongewenste elementen in het zand te bepalen; in de meeste gevallen worden mechanische testen toegepast. Tabel 11.7 toont de gemiddelde eisen aan vormzanden.

Korrelfijnheid (Grain-Fineness)

De korrelgrootte van een zand wordt aangeduid met een getal genaamd korrelfijnheidsnummer dat de gemiddelde grootte en de verhouding van kleinere en grotere korrels in de mengsel aangeeft. Een gegeven korrelfijnheidsnummer correspondeert met een standaardzeef van 280 mm diameter met identiek aantal mazen. De test voor fijnheid wordt uitgevoerd door zandkorrels te zeven met een set standaardzeven gegraadeerd en genummerd naar maatfijnheid. Voor de meeste gietereipraktijken is een zeefbank met de volgende openingen het handigst (zie tabel).

De essentiële mechanische testen omvatten fijnheid, vochtgehalte, kleigehalte, doorlaatbaarheid, druksterkte en vormhardheid. Het korrelfijnheidsnummer wordt berekend door de bovenstaande percentagecijfers te vermenigvuldigen met een constante (veelvoud) voor elk zeef. De producten worden opgeteld tot een totaalproduct. Het fijnheidsnummer volgt uit de formule:

Totaalproduct / totaal percentage zand bewaard op zeef

Zandtestmethoden

Test voor Vochtgehalte

Deze test wordt uitgevoerd door 50 g vochtig zand te drogen tot constant gewicht tussen 105 °C en 110 °C in een gelijkmatig verwarmde oven, af te koelen tot kamertemperatuur in een desiccator en vervolgens het droge monster te wegen. Het verschil tussen het vochtige en droge gewicht in gram gedeeld door 50 g geeft het percentage vochtgehalte in het gegeven zand.

Een instrument genaamd de vochtteller (moisture teller) wordt wijd gebruikt in moderne gietereien. Het instrument blaast hete lucht door het vochtige zand in een kom, wiens bodem bestaat uit een 500-maas metaalgaas. Het zandmonster wordt in een dunne laag verdeeld, en hete lucht wordt ongeveer drie minuten lang door een 50 g monster geblazen. Het vocht wordt effectief verwijderd en een precisiebalans bepaalt het gewichtsverlies.

Een draagbaar instrument, de vochtmeter (moistmeter), stelt de gebruiker in staat om het vochtgehalte van een zand bijna direct te bepalen. De twee armen van het instrument worden in het gegeven monster vormzand in een houder gestoken, en een kleine elektrische stroom, geleverd door een droogbatterij in het handvat, wordt door het vochtige zand geleid. Hoe natter het zand, hoe makkelijker de stroom vloeit, en de uitslag van een indicator geeft een maat voor het vochtgehalte.

Kleigehalte Test

Deze zandtestmethode voor het bepalen van het kleigehalte van vormzanden bestaat uit het roeren van het zand in water om de klei van de zandkorrels te scheiden en vervolgens de klei die in het water zweeft te verwijderen. Het materiaal dat niet binnen 5 minuten in gedestilleerd water bij kamertemperatuur uitzak, wordt als kleistof aangewezen.

De benodigde apparatuur bestaat uit een droogovens, een balans met gewichten, en een zandwasser. Een kleine hoeveelheid zand, grondig gedroogd uit een monster van 50 g, wordt geselecteerd en in een wasfles geplaatst. Vervolgens worden 47 cc gedestilleerd water en 25 cc van een 3% natronloogoplossing toegevoegd.

Het mengsel wordt 5 minuten geroerd in een snelle zandroerder of 1 uur als een rotterende zandwasser gebruikt wordt, en 5 minuten stilgestaan om de grotere zandkorrels te laten zinken. Vervolgens wordt het grootste deel van de bovenaan zwevende vloeistof afgesponnen en weggegooid, waardoor de niet-gezakte klei wordt verwijderd. Deze operatie wordt herhaald tot het water na een 5-minuten zinktijd helder is.

De fles wordt tenslotte in de oven geplaatst, en na het drogen van het zand wordt een monster gewogen. Het percentage klei wordt bepaald door het verschil in begin- en eindgewicht van het monster.

Doorlaatbaarheidstest (Permeability Test)

Doorlaatbaarheid wordt gemeten aan de hoeveelheid lucht die door een standaard proefstuk van het zand onder een gegeven druk in een voorgeschreven tijd passeert. Het doorlaatbaarheidsapparaat gebruikt een standaard gestampt proefstuk van 5,08 cm diameter en 5,08 cm hoogte.

Een doorlaatbaarheidsmeter, zoals getoond, heeft een cilindrische watertank waarin een omgekeerde bel of luchthouder, correct gebalanceerd, zweeft. Door het correct openen van de driewegklep, zal de onder de bel vastzittende lucht door het zandmonster stromen zoals getoond. Kwik rond de bodem van de monsterbuis biedt een luchtdichte afdichting. De druk van deze lucht wordt verkregen met de watermanoeter en de rechte schaal. Deze moet dicht bij 10 cm waterkolom liggen, wat overeenkomt met een druk van 10 g/cm².

Het doorlaatbaarheidsnummer is gedefinieerd als het volume lucht in cc dat per minuut passeert onder een druk van 1 g/cm² door een proefstuk van 1 cm² doorsnede en 1 cm diepte. Het doorlaatbaarheidsnummer wordt berekend met:

Doorlaatbaarheidsnummer = (v × h) / (p × a × t)

waarbij v = luchtvolume = 2.000 cc, h = hoogte proefstuk = 5,08 cm, p = luchtdruk = 10 g/cm², a = doorsnede = 20,268 cm², t = tijd voor 2.000 cc lucht in seconden.

Omdat v, h, p en a constant zijn, vereenvoudigt de formule tot:

Doorlaatbaarheid = 3.007,2 / tijd in seconden

Druksterktetest (Compression-Strength Test)

Verschillende testen zijn bedacht om de hechtkracht van diverse bindmiddelen in groen en droog zand te toetsen. Druksterktetesten zijn de meest voorkomende, hoewel trek-, afschuif- en dwarskrachten soms gebruikt worden.

De groene druksterkte (kgf/cm²) van een gietereizand is de maximale druksterkte die een mengsel in vochtige toestand kan ontwikkelen. Het gestampt zandmonster (5,08 cm hoog × 5,08 cm diameter) wordt uit de monsterbuis geduwd en met het einde dat tijdens het stampen bovenaan was, tegen de bovenplaat van een universele zandsterktemachine geplaatst.

De machine is zo geconstrueerd dat het een continu toenemende belasting registreert tot breuk van het monster optreedt. De belasting wordt toegepast met een snelheid van ca. 2 kgf/cm² tot het monster breekt. De drukwaarde wordt direct afgelezen op de groene drukschaal van de testmachine.

Vorm- en Kernhardheidstest (Mould and Core Hardness Test)

Deze test wordt uitgevoerd met een vormhardheidstester in de gieterei om te bepalen hoe hard een vorm gestampt is. De tester is zo groot als een zakhorloge en de test kan in wenige seconden worden uitgevoerd. Het werkt op hetzelfde principe als een Brinell-hardheidstester: een bal wordt in het oppervlak van het vormsel ingedrukt en de indruppingsdiepte wordt op de wijzer in honderdsten van een millimeter aangegeven. De hardheid kan ook op een andere schaal in kgf/cm² worden afgelezen.

Conclusie

We hebben alle typen zandtestmethoden behandeld die gebruikt worden. Verschillende zandtestapparaten worden hiervoor eingesetzt. Hopelijk was dit artikel nuttig. Geef uw feedback in de reacties.