Wat is vormzand? - Soorten en eigenschappen

Wat is vormzand?

Vormzand, ook wel gieterijzand genoemd, is zand dat, wanneer het wordt bevochtigd en samengeperst, of geolied of verwarmd, de neiging heeft zich goed te verpakken en zijn vorm te behouden. Het wordt gebruikt in het proces van zandgieten voor het voorbereiden van de vormholte.

De belangrijkste grondstof die bij het gieten wordt gebruikt, is vormzand omdat het verschillende belangrijke eigenschappen biedt die mogelijk niet worden verkregen uit andere materialen. Vormzand wordt gedefinieerd als korrelige deeltjes die het gevolg zijn van de afbraak van gesteenten, als gevolg van de inwerking van natuurlijke krachten, zoals vorst, wind, regen, hitte en waterstromingen. Rotsen hebben een complexe samenstelling en zand bevat de meeste elementen van de rotsen.

Om deze reden verschilt vormzand aanzienlijk in verschillende delen van de wereld. In de natuur wordt het gevonden op de bodem en oevers van rivieren en meren. Vormzand wordt ingedeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van de aard van zijn oorsprong.

De belangrijkste bestanddelen van vormzand zijn als volgt:

• Silicium (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 sommige alkalische verbindingen.

Natuurlijk zand/groen zand

Het wordt ook wel groen zand genoemd en wordt gewonnen uit natuurlijke hulpbronnen. Het bevat water als het enige bindmiddel. Het heeft het voordeel dat het het vochtgehalte lang vasthoudt, een breed werkbereik van vochtgehalte heeft, waardoor mallen gemakkelijk kunnen worden gerepareerd en afgewerkt.

Groenzand is een aggregaat van zand, bentonietklei, poederkool en water. Het belangrijkste gebruik ervan is het maken van mallen voor het gieten van metaal. Het grootste deel van het aggregaat is altijd zand, dat vaak een uniform mengsel is van een vorm van silica.

Er zijn veel recepten voor het aandeel klei, maar ze hebben allemaal een ander evenwicht tussen vormbaarheid, oppervlakteafwerking en het vermogen van het hete gesmolten metaal om te ontgassen. De steenkool die doorgaans wordt aangeduid als zeekool, die aanwezig is in een verhouding van minder dan 5%, verbrandt gedeeltelijk in het oppervlak van het gesmolten metaal, wat leidt tot ontgassen van organische dampen.

Zandgieten is een van de vroegste vormen van gieten die wordt toegepast vanwege de eenvoud van de betrokken materialen. Het blijft nog steeds een van de goedkoopste manieren om metalen te gieten vanwege diezelfde eenvoud. Andere gietmethoden, zoals die met behulp van coquille, hebben een hogere kwaliteit van de oppervlakteafwerking, maar zijn duurder.

Groenzand is (net als ander gietzand) meestal ondergebracht in wat gieters "kolf" noemen, die niets anders zijn dan dozen zonder bodem of deksel. De doos is verdeeld in twee helften die tijdens gebruik op elkaar worden gestapeld. De helften worden respectievelijk de cope- en drag-flask genoemd.

Niet alle Groenzand is groen van kleur. Maar beschouwd als "groen" in de zin dat het in een natte staat wordt gebruikt (vergelijkbaar met groen hout). Volgens de website van de Cast Metals Federation is een alternatieve gietmethode om het gevormde zand met warmte te drogen voordat het gesmolten metaal wordt gegoten. Dit droge zandgietproces resulteert in een stijvere mal die beter geschikt is voor zwaardere gietstukken.

Synthetisch zand

Het is kunstmatig zand dat wordt verkregen door het mengen van relatief kleivrij zand, bindmiddel (water en bentoniet) en naar behoefte andere materialen. Het is beter om zand te vormen, omdat de eigenschappen ervan gemakkelijk kunnen worden gecontroleerd door de inhoud van het mengsel te variëren.

De samenstelling van groen synthetisch zand voor stalen gietstukken is zoals hieronder.

Nieuw kiezelzand — 25%, oud zand — 70%, bentoniet — 1,5%, dextrine — 0,25% en vocht — 3 tot 3,5%.

De samenstelling van droog synthetisch zand voor stalen gietstukken is zoals hieronder.

Netto kiezelzand - 15%, oud zand 84%, bentoniet - 0,5% en vocht - 0,5%.

Daarnaast zijn er bepaalde soorten speciaal zand zoals zirkoon, olivin enz. Dit speciale zand is duurder dan silica en wordt daarom alleen gebruikt als het gebruik ervan gerechtvaardigd is.

Soorten vormzand

Vormzand kan ook worden ingedeeld in verschillende typen, afhankelijk van het gebruik, zijn steunzand, kernzand, droog zand, dekzand, groenzand, leemzand, scheidingszand, systeemzand.

1. Steunzand of vloerzand

Steunzand of vloerzand wordt gebruikt om het oppervlaktezand op te vullen en wordt gebruikt om het hele volume van de vormkolf te vullen. Steunzand wordt soms zwart zand genoemd omdat oud, herhaaldelijk gebruikt vormzand zwart van kleur is door de toevoeging van kolenstof en verbranding bij contact met het gesmolten metaal.

2. Kernzand

Kernzand wordt gebruikt voor het maken van kernen en wordt ook wel oliezand genoemd. Kernzand is zeer rijk silicazand gemengd met oliebindmiddelen zoals kernolie die is samengesteld uit lijnolie, hars, lichte minerale olie en andere bindmaterialen. Pek of meel en water kunnen ook worden gebruikt in grote kernen omwille van de economie.

3. Droog zand

Groenzand dat na het maken van mal en kern in een geschikte oven is gedroogd of gebakken, wordt droog zand genoemd. Het bezit meer sterkte, stijfheid en thermische stabiliteit. Droog zand wordt voornamelijk gebruikt voor grotere gietstukken. Schimmel die in dit zand is gemaakt, staat bekend als droge zandvormen.

4. Geconfronteerd met zand

Geconfronteerd met zand vormt het gezicht van de mal. Het bevindt zich naast het oppervlak van het patroon en komt in contact met gesmolten metaal wanneer de mal wordt gegoten. De initiële coating rond het patroon en dus voor het oppervlak van de mal wordt gegeven door geconfronteerd met zand. Geconfronteerd met zand heeft een hoge sterkte vuurvastheid. Dekzand is gemaakt van kwartszand en klei, zonder het gebruik van reeds gebruikt zand.

In gevelzand worden verschillende vormen van koolstof gebruikt om te voorkomen dat het metaal inbrandt in het zand. Een bekledingszandmengsel voor groen zand van gietijzer mag bestaan ​​uit 25% verse en speciaal geprepareerde en 5% zeekool.

Ze worden soms gemengd met 6-15 keer zoveel fijn vormzand om facings te maken. De laag bekledingszand in een mal ligt meestal tussen de 20-30 mm. Van 10 tot 15% van de totale hoeveelheid vormzand is het bekledingszand.

5. Groenzand

Groenzand is ook bekend als getemperd of natuurlijk zand dat een zojuist bereid mengsel is van silicazand met 18 tot 30% klei, met een vochtgehalte van 6 tot 8%. De klei en het water vormen de binding voor groen zand. Het is fijn, zacht, licht en poreus.

Groenzand is vochtig wanneer het in de hand wordt geperst en behoudt de vorm en de indruk die het onder druk geeft. Mallen die met dit zand zijn gemaakt, hebben geen back-up nodig en worden daarom groene zandmallen genoemd.

Greensand is gemakkelijk verkrijgbaar en heeft lage kosten. Groenzand wordt vaak gebruikt voor de productie van ferro- en non-ferro gietstukken.

6. Leemzand

Leemzand is een mengsel van zand en klei met water tot een dunne plastic pasta. Leemzand bezit een hoge klei, maar liefst 30-50% en 18% water. Patronen worden niet gebruikt voor het vormen van leem en vorm wordt gegeven door vegen. Leemzand wordt met name gebruikt voor het vormen van leem en wordt gebruikt voor grote gietijzeren gietstukken.

7. Scheidingszand

Scheidingszand zonder bindmiddel en vocht wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat het groene zand niet aan het patroon blijft kleven en ook om het zand naar het scheidingsoppervlak te laten gaan en het slepen te scheiden zonder vast te kleven. Scheidingszand is schoon, kleivrij kwartszand dat hetzelfde doel dient als scheidingsstof.

8. Systeemzand

In gemechaniseerde gieterijen waar machinaal gieten wordt toegepast. Systeemzand wordt gebruikt om de hele vormkolf te vullen. In mechanische zandvoorbereidings- en verwerkingsunits wordt geen vlakzand gebruikt. Het gebruikte zand wordt gereinigd en opnieuw geactiveerd door toevoeging van water en speciale additieven.

Dit staat bekend als systeemzand. Aangezien de hele mal van dit systeemzand is gemaakt, moeten de eigenschappen zoals sterkte, doorlaatbaarheid en vuurvastheid van het vormzand hoger zijn dan die van steunzand.

Eigenschappen van vormzand

De basiseigenschappen die nodig zijn in vormzand en kernzand zijn hechting, cohesie, inklapbaarheid, vloeibaarheid, droge sterkte, groene sterkte, permeabiliteit, vuurvastheid beschreven zoals hieronder.

1. Kleefkracht

Kleefkracht is een eigenschap van vormzand om de stick te krijgen of aan vreemd materiaal te hechten, zoals het plakken van vormzand met de binnenwand van de vormbak.

2. Samenhang

Cohesie is de eigenschap van vormzand waardoor de zandkorreldeeltjes interageren en elkaar aantrekken in het vormzand. Zo wordt het bindingsvermogen van het vormzand verbeterd om de groene, droge en hete sterkte-eigenschappen van vorm- en kernzand te vergroten.

3. Opvouwbaarheid

Nadat het gesmolten metaal in de vorm gestold is, moet de zandvorm inklapbaar zijn zodat vrije samentrekking van het metaal optreedt en dit zou natuurlijk het scheuren of barsten van het samentrekkende metaal voorkomen. Bij afwezigheid van inklapbaarheid wordt de samentrekking van het metaal belemmerd door de mal en resulteert dus in scheuren en barsten in het gietstuk. Deze eigenschap is zeer vereist in kernen.

4. Droge sterkte

Zodra het gesmolten metaal in de mal wordt gegoten, verdampt het vocht in de zandlaag naast het hete metaal en moet deze droge zandlaag voldoende vormvast zijn om erosie van de malwand tijdens de stroom van gesmolten metaal. De droge sterkte voorkomt ook de vergroting van de vormholte veroorzaakt door de metallostatische druk van het vloeibare metaal.

5. Vloeibaarheid of plasticiteit

Vloeibaarheid of plasticiteit is het vermogen van het zand om te verdichten en zich als een vloeistof te gedragen. Het stroomt gelijkmatig naar alle delen van het patroon wanneer het wordt geramd en verdeelt de stampdruk gelijkmatig rondom in alle richtingen.

Over het algemeen weerstaan ​​zanddeeltjes het bewegen rond hoeken of uitsteeksels. In het algemeen neemt de vloeibaarheid toe met een afname van de groensterkte en vice versa. De vloeibaarheid neemt toe met een afname van de korrelgrootte van zand. De vloeibaarheid varieert ook met het vocht- en kleigehalte in zand.

6. Groene kracht

Het groene zand moet, nadat er water in is gemengd, voldoende sterkte en taaiheid hebben om het maken en hanteren van de mal mogelijk te maken. Hiervoor moeten de zandkorrels klevend zijn, d.w.z. ze moeten zich aan een ander lichaam kunnen hechten en. daarom zullen zandkorrels met een hoge kleefkracht zich aan de zijkanten van de vormbak hechten.

Ook moeten de zandkorrels de eigenschap hebben die bekend staat als cohesie, d.w.z. het vermogen van de zandkorrels om aan elkaar te kleven. Dankzij deze eigenschap kan het patroon uit de mal worden gehaald zonder de mal te breken, en ook de erosie van de wandoppervlakken van de mal treedt niet op tijdens de stroom van gesmolten metaal.

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

7. Permeabiliteit

Permeabiliteit wordt ook wel de porositeit van het vormzand genoemd om de ontsnapping mogelijk te maken van lucht, gassen of vocht die aanwezig of gegenereerd zijn in de vorm wanneer het gesmolten metaal erin wordt gegoten. Al deze gassen die ontstaan ​​tijdens het giet- en stollingsproces moeten ontsnappen, anders raakt het gietstuk defect.

Doorlaatbaarheid is een functie van korrelgrootte, korrelvorm en vocht- en kleigehalte in het vormzand. De mate van aanstampen van het zand heeft direct invloed op de doorlaatbaarheid van de mal. De doorlaatbaarheid van schimmel kan verder worden vergroot door te ontluchten met behulp van ontluchtingsstangen.

8. Vuurvastheid

Vuurvastheid wordt gedefinieerd als het vermogen van vormzand om hoge temperaturen te weerstaan ​​zonder af te breken of te versmelten, waardoor een degelijke gieting wordt vergemakkelijkt. Het is een zeer belangrijk kenmerk van vormzand. Vuurvastheid kan slechts in beperkte mate worden verhoogd.

Vormzand met een slechte vuurvastheid kan inbranden op het gietoppervlak en er kan geen glad gietoppervlak worden verkregen. De mate van vuurvastheid hangt af van het SiO2, d.w.z. het kwartsgehalte, en de vorm en korrelgrootte van het deeltje.

Hoe hoger het SiO2-gehalte en hoe ruwer de volumetrische samenstelling van de korrel, des te hoger is de vuurvastheid van het vormzand en het kernzand. Vuurvastheid wordt gemeten door het sinterpunt van het zand in plaats van het smeltpunt.

9. Diverse eigenschappen van vormzand

Naast de bovenstaande vereisten mag het vormzand niet aan het gietstuk plakken en mag het niet chemisch reageren met het metaal. Vormzand moet economisch goedkoop zijn en goed verkrijgbaar in de natuur. Het moet om economische redenen herbruikbaar zijn. De thermische uitzettingscoëfficiënten moeten voldoende laag zijn.