Sandarten und Vorteile von Natursand für die Schulgießerei

Transkript

1 Sandarten und Vorteile von Natursand für die Schulgießerei Lehrerfortbildungsveranstaltung Neuigkeiten zur Schulgießerei nach 10 Jahren Praxiserfahrung

2 Gliederung Sand verschiedene Sandarten Natursand (Schul-)Gießerei

3 Sand Foto: Riemann

4 Sand im geologischen Sinne Sand = klastisches Lockergestein mit Korndurchmessern von 0,02 (0,063) -2mm klastisch = für Sedimente, deren Material durch mechanische Zerstörung anderer Gesteine stammt, d. h. muss nicht zwingend Quarzsand sein Grobklastische Sedimente (Psephite) Mittelklastische Sedimente (Psammite) Feinklastische Sedimente (Pelite) Grobsand 2,0-0,63mm Mittelsand 0,63-0,2mm Feinsand 0,2-0,02mm (0,063mm) Geologisches Wörterbuch, Hans Murawski 1992

5 Sand in der Gießerei Verschiedene Sande im Einsatz, differenziert nach: Art der Anwendung (Kernsand, Formsand Füllsand, Modellsand, Aufbausand) Chemie (Quarzsand, Zirconsand, Chromerzsand, Olivinsand, Schamotte) Bindersystem (Ton, Wasserglas, organische Binder Cold box, Hot box)

6 Sande in der Gießerei Chromerzsand Rutilsand Olivinsand

7 Tongebundener Formsand = Quarzsand + Ton Einteilung nach Tongehalt magerer Sand fetter Sand Verwendung Nassguss Trockenguss Modellsand Füllsand Einheitssand Gebrauchszustand Neusand oder Frischsand Altsand Herkunft Natursand Synthetischer Sand

8 Herkunft Synthetischer Sand Natursand = synth. hergestelltes Gemisch aus Quarzsand + Binder, in diesem Fall Ton = Lagerstättengemisch aus Quarzsand + Ton

9 Quarz kristalline SiO 2 -Modifikation Lehrbuch der Mineralogie, H J.Rösler, 1984]

10 Quarz Kriterien für die Anwendung in der Gießerei hohe Festigkeit und Härte hoher Schmelzpunkt chemische Reinheit geringe Löslichkeit in Wasser chemische Resistenz Menge des Auftretens Bildung magmatisch metamorph sedimentär größte wirtschaftliche Bedeutung (Quarzsandlagerstätten, Kieslagerstätten)

11 Quarz

12 Quarz Geologisches Jahrbuch Reihe H Heft 6 Teil 3: Quarzrohstoffe

13 Ton klastisches Lockergestein mit max. Korngröße bis 0,02mm meist wasserhaltige Aluminiumsilicate Grundgerüste = Zwei- und Dreischichtminerale Bildung bei Verwitterung von Silicatgesteinen = Verwitterungsneubildungen Bentonit = Mineralgemisch, Hauptbestandteil Montmorillonit andere Tonminerale: Kaolinit, Illit Tonminerale und Tone, K. Jasmund und G. Lagaly, 1993]

14 Ton Kriterien für die Anwendung in der Gießerei Struktur Wassereinlagerungs- und -abgabevermögen Bildsamkeit Kationeneinabau Modifizierung für Gießereianwendung Menge des Auftretens

15 Synth. Formsand Natursand aufbereiteter Quarzsand Zugabe von Ton, meist Bentonit an Anforderungen angepasst, z.b. Austausch von Ca 2+ durch Na + höhere therm. Beständigkeit, bessere Plastizität kostenintensiver Bentonit höhere Klebkraft als Natursand, daher geringere Tongehalte notwendig wegen Aufbereitung geringere Anteile an Begleitkomponenten geringerer Ton- und Begleitkomponentenanteile bedingen i.d.r. eine höhere Feuerfestigkeit Tongehalt höher als bei synth. Formsand (10-25%) da weniger Klebkraft Feuchtigkeit zw. 2-7% vorwiegend auftretende Tonminerale Kaolinit, Illit, Glaukonit Begleitkomponenten, z.b. Feldspäte Tonminerale und Begleitkomponenten beeinflussen Feuerfestigkeit bedingte Einsatzfähigkeit Kostengünstig

16 Anforderungen an Formsand bedingt durch Wechselwirkungen zwischen Formstoff und Metallschmelze ausreichend gute Bildsamkeit und Fließfähigkeit ausreichend hohe mechanische Festigkeit nach der Verdichtung hohe Feuerfestigkeit Raumbeständigkeit ausreichende Gasdurchlässigkeit Abriebfestigkeit

17 Anforderungen an Formsand Gießereispez. Merkmale aus: Quarzrohstoffe, Blankenburg, Götze, Schulz, 1994 Eigenschaftskomplex Granulometrische und morphometrische Kennwerte Chemische und mineralogische Zusammensetzung Physikalisch-technologische Eigenschaften Einzelmerkmale Korngrößenverteilung, mittlere Korngröße, Gleichmäßigkeitsgrad, Kornform, Eckigkeitsgrad, Struktur der Kornoberfläche, Spezifische Oberfläche, Oberflächenaktivität Chemische Zusammensetzung des Sandes, insbesondere SiO 2 -, Alkali- und Erdalkaligehalt, Anteil der separaten Fremdminerale wie Schwerminerale, Tonminerale, Feldspäte, Oberflächenbelegung durch Huminstoffe, Eisenoxide, Tonminerale, Karbonate usw., Realstruktur der Quarzkörner und der Oberfläche, gestärte Si-O-Bindungen, Silanolgruppen Härte der Körner, Ausdehnungsverhalten, Sinterverhalten, Thermisch-mechanische Stabilität

18 Natursand Pödelwitz

19 Wassergehalt (%) Natursand Pödelwitz Kornanteil < 63µm (violett) Natursand bei 105 Grad getrocknet Wassergehalt Vs. Zeit 8,00 7,00 6,00 7,286% 7,172% 7,110% 5,00 4,00 3,00 Schale 1 Schale 2 Schale 3 2,00 1,00 0,00 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Zeit (Stunden)

20 Vorteile von Natursand für Schulgießerei = natürlicher Rohstoff keine gesundheitlichen Gefährdung Schutzmaßnahmen in der Schulgießerei Lagerfähigkeit kein Gefährdungspotential Emission nur durch Verdampfung von Wasser, keine Emission durch organische Bindersysteme = keine gesundheitsgefährdenden Abgase Geruchsfrei einfache Handhabung (Kontrolle Feuchte und Tonanteil) mehrfache Nutzung kostengünstig keine zusätzliche Zuführung von Bindersystemen wie z.b. Wasserglas oder Harz Fachübergreifende Bearbeitung möglich (Geographie, Chemie)