Gietzand Begrijpen: Typen, Eigenschappen en Rol in Zandgieten

Wat is Gietzand?

Gietzand, ook bekend als gietereizand, is zand dat wanneer bevogt en gecomprimeerd of geolied of verwarmd, goed pakt en zijn vorm behoudt. Het wordt gebruikt in het proces van zandgieten voor het voorbereiden van de gietkamer.

De belangrijkste grondstof die in gieten gebruikt wordt, is gietzand omdat het diverse belangrijke kenmerken biedt die niet verkregen kunnen worden van andere materialen. Gietzand wordt gedefinieerd als korrelvormige deeltjes voortkomend uit de afbraak van rotsen, door de werking van natuurlijke krachten, zoals vorst, wind, regen, hitte, en waterstromingen. Rotsen hebben een complexe samenstelling en zand bevat de meeste elementen van de rotsen.

Vanwege deze reden verschilt gietzand aanzienlijk in verschillende delen van de ter. In de natuur wordt het gevonden op de bodem en oevers van rivieren en meren. Gietzand wordt geclassificeerd in verschillende categorieën volgens de aard van zijn oorsprong.

De hoofdbestanddelen van gietzanden zijn als volgt:

• Silica (SiO2)—86 tot 90%,
• Alumina (Al2O3)—4 tot 8%,
• IJzeroxide (Fe2O3)—2 tot 5% met kleinere hoeveelheden van de oxiden van Ti,
• Mn
• Ca, en enkele alkaline verbindingen.

Natuurlijk Zand/Groenzand

Het wordt ook groenzand genoemd en wordt verzameld uit natuurlijke bronnen. Het bevat water als enige binder. Het heeft het voordeel van het behoud van vochtgehalte voor een lange tijd, een breed werkbereik van vochtgehalte, het toestaan van eenvoudig repareren en afwerken van gieten.

Groenzand is een mengsel van zand, bentoniet klei, gepulveriseerde steenkool, en water. Het belangrijkste gebruik is in het maken van gieten voor metaalgieten. Het grootste deel van het mengsel is altijd zand, wat vaak een uniforme mengsel is van een vorm van silica.

Er zijn veel recepten voor de verhouding van klei, maar ze slaan allemaal verschillende balansen aan tussen gietbaarheid, oppervlakteafwerking, en de capaciteit van het hete vloeibare metaal om uit te gasen. De steenkool, meestal aangeduid als zee-kool, die aanwezig is in een verhouding van minder dan 5%, verbrandt deels in het oppervlak van het vloeibare metaal, wat leidt tot uittreding van organische dampen.

Zandgieten is een van de vroegste vormen van gieten praktijk vanwege de eenvoud van de betrokken materialen. Het blijft een van de goedkoopste manieren om metalen te gieten vanwege die dezelfde eenvoud. Andere gietmethoden, zoals die gebruikmakend van kokillen, bieden een hogere kwaliteit van oppervlakteafwerking, maar hebben een hogere kosten.

Groenzand (zoals andere gietzanden) wordt meestal gehuisvest in wat gietereiwerkers "flessen" noemen, wat niets anders zijn dan dozen zonder bodem of deksel. De doos is verdeeld in twee helften die in gebruik op elkaar gestapeld worden. De helften worden aangeduid als de kop en trek fles respectievelijk.

Niet alle groenzand is groen van kleur. Maar "groen" wordt beschouwd in de zin dat het in een natte toestand gebruikt wordt (vergelijkbaar met groen hout). Volgens de Cast Metals Federation website, is een alternatieve gietmethode om het gemoldde zand te drogen door verwarmen voordat het vloeibare metaal wordt gegoten. Dit droge zandgietproces resulteert in een rigider gietsel beter geschikt voor zwaardere gietstukken.

Synthetisch Zand

Het is kunstmatig zand verkregen door relatief kleivrij zand, binder (water en bentoniet), en andere materialen naar wens te mengen. Het is beter om zand te gieten omdat de eigenschappen gemakkelijk gecontroleerd kunnen worden door de mengselinhoud te variëren.

De samenstelling van groen synthetisch zand voor staalgieten is als volgt.

Nieuw silica zand — 25%, oud zand — 70%, Bentoniet — 1,5%, Dextrine — 0,25%, en vocht — 3 tot 3,5%.

De samenstelling van droog synthetisch zand voor staalgieten is als volgt.

Net silica zand — 15%, oud zand 84%, Bentoniet — 0,5%, en vocht — 0,5%.

Daarnaast zijn er bepaalde variëteiten van speciale zanden zoals Zirconiet, Olivijn, etc. Deze speciale zanden zijn duurder dan silica en worden daarom alleen gebruikt waar hun gebruik gerechtvaardigd is.

Typen Gietzand

Gietzanden kunnen ook geclassificeerd worden in verschillende typen volgens hun gebruik: achtergrondzand, kernzand, droogzand, aanslagzand, groenzand, leemzand, scheidezand, systeemzand.

1. Achtergrondzand of vloerzand

Achtergrondzand of vloerzand wordt gebruikt om het aanslagzand te ondersteunen en wordt gebruikt om het volledige volume van de gietfles te vullen. Achtergrondzand wordt soms zwart zand genoemd omdat oud, herhaaldelijk gebruikt gietzand zwart van kleur is door de toevoeging van steenkoolstof en verbranding bij contact met het vloeibare metaal.

2. Kernzand

Kernzand wordt gebruikt voor het maken van kernen en wordt soms ook oliezand genoemd. Kernzand is hoog silica-rijk zand gemengd met oliebinders zoals kernolie, die samengesteld is uit lijnzaadolie, hars, lichte minerale olie, en andere bindmiddelen. Pech of bloem en water kunnen ook in grote kernen gebruikt worden voor de economie.

3. Droogzand

Groenzand dat gedroogd of gebakken is in een geschikte oven na het maken van gietsel en kernen, heet droogzand. Het bezit meer kracht, rigiditeit, en thermische stabiliteit. Droogzand wordt voornamelijk gebruikt voor grotere gietstukken. Gietsel bereid in dit zand heet droogzand gietsel.

4. Aanslagzand

Aanslagzand vormt het gezicht van het gietsel. Het ligt naast het oppervlak van het model en komt in contact met vloeibaar metaal wanneer het gietsel gegoten wordt. De initiële coating rond het model en dus voor het gietseloppervlak wordt gegeven door aanslagzand. Aanslagzand heeft hoge kracht en refractoriteit. Aanslagzand is gemaakt van silica zand en klei, zonder het gebruik van al gebruikt zand.

Vormen van koolstof worden gebruikt in aanslagzand om het metaal te voorkomen dat het in het zand brandt. Een aanslagzand mengsel voor groenzand van gietijzer kan bestaan uit 25% vers en speciaal bereid en 5% zeekool.

Ze worden soms gemengd met 6-15 keer zoveel fijn gietzand om aanslagen te maken. De laag aanslagzand in een gietsel ligt meestal tussen 20-30 mm. Van 10 tot 15% van het totale bedrag gietzand is het aanslagzand.

5. Groenzand

Groenzand is ook bekend als getemperd of natuurlijk zand wat een net bereid mengsel is van silica zand met 18 tot 30% klei, met een vochtgehalte van 6 tot 8%. De klei en het water leveren de binding voor groenzand. Het is fijn, zacht, licht, en porieus.

Groenzand is vochtig als het in de hand geknepen wordt en het behoudt de vorm en de indruk die het onder druk gegeven wordt. Gietsel bereid door dit zand vereist geen achtergrondzand en zijn dus bekend als groenzand gietsel.

Groenzand is gemakkelijk beschikbaar en het bezit lage kosten. Groenzand wordt veelvuldig ingezet voor de productie van ferrode en niet-ferrode gietstukken.

6. Leemzand

Leemzand is een mengsel van zand en klei met water tot een dunne plastic pasta. Leemzand bezit zoveel klei als 30-50% en 18% water. Modellen worden niet gebruikt voor leemgieten en vorm wordt gegeven aan gietsel door veegbewegingen. Leemzand wordt specifiek ingezet voor leemgieten gebruikt voor grote grijze ijzergietstukken.

7. Scheidezand

Scheidezand zonder binder en vocht wordt gebruikt om het groenzand niet aan het model te laten kleven en ook om het zand toe te laten aan het scheidingsoppervlak de kop en trek te scheiden zonder te kleven. Scheidezand is schoon, kleivrij silica zand dat hetzelfde doel dient als scheidestoof.

8. Systeemzand

In gemeten gietereien waar machinegieten wordt ingezet. Systeemzand wordt gebruikt om de gehele gietfles te vullen. In mechanische zandvoorbereiding en -afhandeling eenheden, wordt aanslagzand niet gebruikt. Het gebruikte zand wordt gereinigd en gereactiveerd door de toevoeging van water en speciale additieven.

Dit heet systeemzand. Aangezien het hele gietsel gemaakt is van dit systeemzand, moeten de eigenschappen zoals kracht, doorlaatbaarheid, en refractoriteit van het gietzand hoger zijn dan die van achtergrondzand.

Eigenschappen van Gietzand

De basiseigenschappen vereist in gietzand en kernzand zijn hechtendheid, cohesie, instortbaarheid, vloeibaarheid, droogkracht, groenkracht, doorlaatbaarheid, refractoriteit, beschreven als hieronder.

1. Hechtendheid (Adhesiveness)

Hechtendheid is een eigenschap van gietzand om te kleven of hechten aan vreemd materiaal, zoals het hechten van gietzand met de binnenwand van de gietdoos.

2. Cohesie (Cohesiveness)

Cohesie is de eigenschap van gietzand en kracht van welke de zandkorrel deeltjes met elkaar interacteren en aantrekken binnen het gietzand. Dus, de bindende capaciteit van het gietzand wordt verbeterd om de groene, droge en warme krachteigenschappen van giet- en kernzand te verhogen.

3. Instortbaarheid (Collapsibility)

Nadat het vloeibare metaal in het gietsel gestold is, moet het zandgietsel instortbaar zijn, zodat vrije krimp van het metaal plaatsvindt en dit natuurlijk scheuren of kraken van het krimpende metaal voorkomt. In afwezigheid van instortbaarheidseigenschap, wordt de krimp van het metaal gehinderd door het gietsel en resulteert dus in scheuren en kraken in het gietstuk. Deze eigenschap is hoogst vereist in kernen.

4. Droogkracht (Dry strength)

Zodra het vloeibare metaal in het gietsel gegoten wordt, verdampt het vocht in de zandlaag aangrenzend aan het hete metaal en deze droge zandlaag moet voldoende kracht hebben om zijn vorm te behouden om erosie van de gietselwand tijdens de stroom van vloeibaar metaal te voorkomen. De droogkracht voorkomt ook de vergroting van de gietselholte veroorzaakt door de metallostatische druk van het vloeibare metaal.

5. Vloeibaarheid of plasticiteit (Flowability or plasticity)

Vloeibaarheid of plasticiteit is de capaciteit van het zand om gecompact te raken en zich als een vloeistof te gedragen. Het zal uniform naar alle delen van het model stromen wanneer gestampt en de stampdruk gelijkmatig in alle richtingen verdelen.

Over het algemeen weerstaan zanddeeltjes het bewegen om hoeken of projecties. In het algemeen neemt vloeibaarheid toe met een afname in groene kracht en vice versa. Vloeibaarheid neemt toe met een afname in de korrelgrootte van zand. De vloeibaarheid varieert ook met vocht- en kleigehalte in zand.

6. Groene kracht (Green strength)

Het groene zand nadat water erin gemengd is, moet voldoende kracht en zwaarte hebben om het maken en hanteren van het gietsel te permitteren. Hiervoor moeten de zandkorrels hechtend zijn, d.w.z., ze moeten in staat zijn om zich aan een ander lichaam te hechten en, daarom, en zandkorrels met hoge hechtendheid zullen klijven aan de zijkanten van de gietdoos.

Ook moeten de zandkorrels de eigenschap hebben bekend als cohesie, d.w.z., de capaciteit van de zandkorrels om aan elkaar te kleven. Vanwege deze eigenschap kan het model uit het gietsel gehaald worden zonder het gietsel te breken, en ook de erosie van gietselwandoppervlakken treedt niet op tijdens de stroom van vloeibaar metaal.

De groene kracht hangt ook af van de korrelvorm en -grootte, hoeveelheid en type klei en vochtgehalte.

7. Doorlaatbaarheid (Permeability)

Doorlaatbaarheid wordt ook aangeduid als de porositeit van het gietzand om de ontsnapping van enige lucht, gassen of vocht toe te laten die aanwezig of gegenereerd zijn in het gietsel wanneer het vloeibare metaal erin gegoten wordt. Al deze gassen gegenereerd tijdens het gieten en verstolingsproces moeten ontsnappen, anders wordt het gietstuk defect.

Doorlaatbaarheid is een functie van korrelgrootte, korrelvorm, en vocht- en kleigehalten in het gietzand. De mate van stampen van het zand beïnvloedt direct de doorlaatbaarheid van het gietsel. De doorlaatbaarheid van het gietsel kan verder verhoogd worden door ontluchting met ontluchtingsstangen.

8. Refractoriteit (Refractoriness)

Refractoriteit is gedefinieerd als de capaciteit van gietzand om hoge temperaturen te weerstaan zonder af te breken of te smelten, dus het faciliteren om een goed gietstuk te krijgen. Het is een zeer belangrijke kenmerk van gietzanden. Refractoriteit kan alleen tot een beperkte mate verhoogd worden.

Gietzand met slechte refractoriteit kan op het gietstuk branden en geen glad gietseloppervlak kan verkregen worden. De graad van refractoriteit hangt af van de SiO2, d.w.z., kwartsgehalte, en de vorm en korrelgrootte van het deeltje.

Hoewel de SiO2 inhoud en de ruwere korrelvolumetrische samenstelling, hoe hoger de refractoriteit van het gietzand en kernzand. Refractoriteit wordt gemeten door het sinterpunt van het zand in plaats van zijn smeltpunt.

9. Diverse eigenschappen van gietzand

Naast de bovenstaande vereisten, mag het gietzand niet aan het gietstuk kleven en niet chemisch reageren met het metaal. Gietzand moet economisch goedkoop en in de natuur gemakkelijk beschikbaar zijn. Het moet herbruikbaar zijn voor economische redenen. De thermische uitdijngscoëfficiënten moeten voldoende laag zijn.