Vormzand uitgelegd: Samenstelling, toepassingen en voordelen in zandgieten

Het wordt gebruikt in het zandgietproces om de vormholte voor te bereiden. Gewoonlijk heet groen zand een aggregaat van zand, bentoniet klei, steenkoolstof en water. Het hoofddoel is het maken van metaalgietvormen. Het grootste deel van het aggregaat is altijd zand, wat vaak een homogene mengsel van silica vorm is.

Er zijn veel recepten voor kleiverhoudingen, maar ze vinden allemaal een balans tussen vormbaarheid, oppervlakteafwerking, en het vermogen van heet vloeibaar metaal te ontgasen. Steenkool, meestal aangeduid als zeekoolstof, wat aanwezig is in een hoeveelheid minder dan 5%, deeltijds verbrandt aan het oppervlak van het vloeibare metaal, wat leidt tot de ontgassing van organische dampen.

Zandgieten is een van de vroegste vormen van gieten die beoefend wordt vanwege de eenvoud van de gebruikte materialen. Vanwege dezelfde eenvoud blijft het een van de goedkoopste methoden van metaalgieten.

Andere gietmethoden, zoals die kokillen gebruiken, hebben een hogere kwaliteit oppervlakteafwerking maar hebben een hogere kosten. Groen zand (zoals andere gieterijzanden) wordt meestal opgeslagen in gieterijen bekend als "flessen", wat niets anders zijn dan bodemloze of dekkelloze dozen.

De doos is verdeeld in twee helften die samen gestapeld zijn voor gebruik. De helften worden de kap en vormfles respectievelijk genoemd.

Een gespecialiseerde container van brons wordt in Groen Zand gegoten dat een continue holle vorm is in de vorm. Dat eronder kan gevuld worden met vloeibaar materiaal en omgezet in een afgeronde gieting. Niet alle groene zand is eigenlijk groen. Maar wordt "groen" beschouwd in de zin dat het wordt gebruikt als het nat is (analog aan groen hout).

Volgens sommige online bronnen, zijn andere gietmethoden en methoden het heet drogen van het gevormde zand voordat het vloeibare metaal wordt gegoten. Dit droge gietproces resulteert in een stijvere vorm beter geschikt voor zwaardere gietingen.

Wat is de geschiedenis van vormzand

Er zijn geen expliciete records in de geschiedenis die de eerste metaalgieting en het gebruik van gieterijzand zouden toeschrijven, maar oude artefacten en geschriften dateren terug tot ongeveer 3200 v.Chr. in het oude Mesopotamië. De geschiedenis van vormzand is moeilijk te bestuderen aangezien veel van deze praktijken terugdateren tot voor het schrijven.

Vormzand werd uitsluitend gebruikt voor bronsgietingen die gepioneerd werden door de oude Chinezen. Een andere belangrijke vooruitgang vond plaats in India in 500 v.Chr. toen kruisstaal gecreëerd werd. Uiteindelijk maakte Sir Humphrey Davy de eerste aluminiumgietingen in Brittannië rond 1808.

Momenteel is de productiecapaciteit in de Verenigde Staten meer dan 8 miljoen ton ijzergieting, 1,4 miljoen ton staalgieting, 1,7 miljoen ton aluminiumgieting en 321.000 ton kopergieting.

Veel van de moderne metaalindustrie heeft geïnnoteerd door de enorme toename in zandkwaliteit door betere tooling, alsook metallurgie en een beter begrip van de eigenschappen van metalen.

Bronnen van vormzand

De algemene bronnen van het ontvangen van vormzanden zijn zeekusten, rivieren, meren, woestijnen en korrelgesteente elementen. Vormzanden kunnen voornamelijk in twee typen worden verdeeld: natuurlijk of synthetisch.

Natuurlijke vormstoffen bevatten een voldoende hoeveelheid binder. Aan de andere kant, synthetische vormzanden worden kunstmatig bereid met het gebruik van basische vormingrediënten (kwarts zand 85-91%, binder 6-11%, water of vochtgehalte 2-8%) en andere additieven in passende gewichtsverhoudingen met perfecte menging en malen met geschikte apparatuur.

Ingrediënten van vormzand

De hoofcomponenten van het vormzand zijn kwarts zand, binder, vochtgehalte en additieven. Korrel kwarts silica zand is de hoofcomponent van gieterijzand met voldoende refractoriteit om sterkte, stabiliteit en doorlaatbaarheid aan vormzand en kernzand te geven.

Maar naast silica, zijn kleine hoeveelheden ijzeroxide, alumina, kalksteen (CaCO3), magnesiumoxide, soda en potas aanwezig als onzuiverheden. De chemische samenstelling van het kwarts zand geeft een indicatie van de onzuiverheden aanwezig, zoals kalk, magnesiumoxide, alkali etc.

De aanwezigheid van overmatige hoeveelheden ijzeroxide, alkali oxiden en kalk kan het smeltpunt aanzienlijk verlagen, wat ongewenscht is. Kwarts zand kan bepaald worden door de korrelgrootte van het zand en zijn vorm (hoekig, schuin en afgerond).

Binder van vormzanden

De bindmiddelen kunnen anorganische of organische stoffen zijn. Bindmiddelen in de anorganische groep zijn natriumsilicaat klei, Portland cement etc. In de gieterij werkt de klei als binder wat Kaolieniet, Bal Klei, Vuur Klei, Limoniet, Fuller's aarde en Bentoniet kan zijn.

Bindmiddelen in de organische groep zijn dextrine, melasse, graanbindmiddelen, lijnzaadolie en harsen zoals fenol formaldehyde, ureum formaldehyde etc. Bindmiddelen van organische groep worden meestal gebruikt voor kernmaken. Van alle bovenstaande bindmiddelen, is de bentoniet variëteit van klei het meest gebruikt.

Echter, deze klei alleen kan geen bindingen tussen zandkorrels ontwikkelen zonder de aanwezigheid van vochtgehalte in vormzand en kernzand.

Vochtgehalte in vormzanden

Het vochtgehalte van het vormzand varieert van 2 tot 8%. Dit bedrag wordt aan de mengsel van klei en kwarts zand toegevoegd om binding te induceren. Dit is de hoeveelheid water nodig om de poriën tussen de kleideeltjes te vullen zonder ze te scheiden.

Deze hoeveelheid water wordt stevig door de klei vastgehouden en is voornamelijk verantwoordelijk voor het verhogen van de sterkte van het zand. De werking van klei en water verlaagt de doorlaatbaarheid naarmate de kleigehalte en vocht toeneemt. De druksterkte in de rauwe staat neemt eerst toe met toenemende kleigehalte, maar begint af te nemen wanneer een bepaalde waarde bereikt is.

Om de eigenschappen van het vormzand te verbeteren, worden andere additieven, bekend als additieven, aan de basisingrediënten toegevoegd.

Additieven en steenkoolstof

Additieven zijn materialen die meestal aan de mengsel van vormzand en kernzand worden toegevoegd om de speciale eigenschappen van zand te verkrijgen. Enkele veelgebruikte additieven om de eigenschappen van vorm- en kernzand te verbeteren, zijn steenkoolstof, korenmeel, dextrine, zeekool, teer, houtmeel, kwartsmeel.

Steenkoolstof wordt voornamelijk toegevoegd om een reducerende atmosfeer tijdens het gietproces te creëren. Deze reducerende atmosfeer zorgt ervoor dat zuurstof in de polen chemisch gebonden wordt zodat het het metaal niet kan oxideren. Het wordt meestal aan vormzanden toegevoegd om vormen te maken voor de productie van grijs en buigbaar gietijzer.

Andere additieven voor vormzand

Korenmeel behoort tot de zetmeel koolhydraat familie en wordt gebruikt om de incidentie van vormzand en kernzand te verhogen. Het wordt volledig verdampt door de hitte in een zandvorm, waardoor een ruimte tussen de zandkorrels overblijft.

Dit stelt de zandkorrels in staat om vrij te bewegen, wat uiteindelijk de wanden van de vorm laat bewegen en de uitrekking van de vorm vermindert en dus gietfouten. Koren zand toegevoegd aan vorm- en kernzand verbetert de vorm- en kernsterkte aanzienlijk.

Vormzand met zeekool

Zeekool is een fijn gemalen bitumineuze steenkool die zijn plaats inneemt in de poriën van de kwarts zandkorrels in de vorm- en kernzand. Wanneer verwarmd, verandert de zeekool in cokes wat de poriën vult en waterbestendig is.

Vanwege dit, worden de zandkorrels eindig en kunnen niet ontwikkelen in een dicht pakpatroon. Dus, de zeekoolstof vermindert de beweging van de vormwanden en de doorlaatbaarheid tot de vormen en het kernzand, waardoor de vorm- en kernoppervlakte schoon en glad blijft.

Teer is een gedistilleerde vorm van zachte steenkool. Het kan van 0,02% tot 2% in het vormzand en kern worden toegevoegd. Teer verhoogt de warme sterkte, oppervlakteafwerking op het vormoppervlak en gedraagt zich precies op dezelfde manier als zeekool.