Heißer Sand beim Grünsandguss verstehen und kontrollieren

Heißer Sand stellt beim Grünsandguss eine große Herausforderung dar, da er sich auf die Gussqualität und die Produktion auswirkt. Für Gießereien ist es wichtig zu verstehen, was heißen Sand ausmacht, welche Auswirkungen er auf das Formen und die Qualität hat und welche Techniken zur Kontrolle und Beseitigung von heißem Sand eingesetzt werden. Durch die Erforschung der Ursachen und Folgen von heißem Sand sowie effektiver Kühlmethoden können Gießereien ihre Sandaufbereitungsprozesse verbessern, Gussfehler reduzieren und die Gesamtproduktivität steigern.

von Tom Arenholz, Senior Applications Engineer Global OEM, SIMPSON

Heißer Formsand ist ein Hochtemperatursand, der bei der Sandaufbereitung, beim Formen und bei der Gussqualität Probleme bereitet. Es sind zusätzliche Rohstoffe erforderlich, um brauchbare Formeigenschaften zu erzielen. Studien haben gezeigt, dass Sandtemperaturen über 49 °C (120 °F) zu einem Verlust der physikalischen Sandeigenschaften führen, was zu Problemen beim gleichmäßigen Mischen und bei der Kontrolle führt. Heißer Sand kann verschiedene Defekte verursachen, darunter Sandeinschlüsse, raue Oberflächenbeschaffenheit, Eindringen von Metall, Aufblähen, Erosion, gasbedingte Nadellöcher und gebrochene Formen.

Auswirkungen von heißem Sand

Heißer Sand wirkt sich auf jeden Aspekt eines Grünsandformvorgangs aus und führt zu höheren Ausschussraten, erhöhtem Bentonitverbrauch und einem Verlust der Systemkontrolle. Sandbedingte Defekte wie Sandeinschlüsse und Oberflächenrauheit stehen in engem Zusammenhang mit einer zu hohen Sandtemperatur. Heißer Sand stört auch den Betrieb des Sandsystems, was eine genaue Feuchtigkeitszugabe und Kontrolle der Verdichtbarkeit erschwert. Feuchtigkeitskondensation von heißem Sand auf kalten Oberflächen kann dazu führen, dass Sand an Mustern haften bleibt, was die Sandkapazität aufgrund von Ablagerungen an den Silowänden verringert und zu Gussfehlern führt. Inkonsistente Sandeigenschaften und unkontrollierbare Sandtrocknung erschweren den Formprozess zusätzlich.

Kontrolle von heißem Sand

Es gibt drei Möglichkeiten, heißen Sand zu kontrollieren. Die erste besteht darin, die Gesamtkapazität des Sandsystems zu erhöhen. Dadurch wird die Sandtemperatur nur geringfügig gesenkt, da der Sand mehr Zeit zum Abkühlen hat, bevor er wieder in eine Form gefüllt wird. Die zweite Möglichkeit besteht darin, das Metall-Sand-Verhältnis zu senken. Das Metall-Sand-Verhältnis wird durch die Produktmischung bestimmt. Da Gießereien die Leistung pro Form maximieren möchten, ist dies keine optimale Methode, um die Sandtemperatur zu senken. Um heißen Sand effektiv zu kontrollieren, müssen Gießereien mechanische Kühloptionen einsetzen. Ein gut durchdachtes Sandkühlsystem spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Sandkonsistenz. Das System sollte unregelmäßige Temperaturschwankungen und andere Unregelmäßigkeiten zu einer homogenen Sandmasse vermischen. Die Zugabe von Wasser zu heißem Formsand allein reicht für eine effiziente Kühlung nicht aus. Wasser muss für eine kritische Zeitspanne mit allen Sandkörnern in Kontakt kommen, und der bei der Wasserumwandlung entstehende Dampf muss entfernt werden.

Die Verweildauer im Kühlbehälter ist für eine effektive Sandkühlung unerlässlich. Für Verdunstungskühlsysteme ist ungesättigte Luft erforderlich, die Feuchtigkeit aufnehmen kann. Es ist effektiver, ungesättigte Luft durch die Sandmasse zu leiten, als sie darüber zu leiten. Die Kontrolle der zugegebenen Wassermenge und das Erreichen einer Entladungsfeuchtigkeit nahe dem Formprozentsatz ist von entscheidender Bedeutung. Sandkühlsysteme können auch eine Bentonitzugabe zur Steigerung der Systemeffizienz sowie ein Verfahren, das eine Rückmischung umfasst, beinhalten.

Vorteile der Sandkühlung

Die Implementierung eines Sandkühlsystems bietet zahlreiche Vorteile. Es reduziert die sandbedingten Ausschussraten, verbessert die Sandkonsistenz und steigert die Produktivität. Durch die Aufrechterhaltung der Sandtemperatur und -feuchtigkeit im gewünschten Bereich können Gussfehler wie Sandeinschlüsse, Aufblähungen und Erosion erheblich reduziert werden. Sandkühlsysteme erhöhen außerdem die Effizienz des Mischers, reduzieren den Bentonitverbrauch und verbessern die Effizienz der gesamten Formlinie. Die Möglichkeit, den Rücklaufsand vor dem Mischer zu kühlen und zu mischen, sorgt für einen gleichmäßigeren Formsand, was zu einer höheren Qualität der Gussteile führt.

Schlussfolgerung

Die Kontrolle von heißem Sand ist für die Herstellung von gleichmäßigen und fehlerfreien Komponenten beim Grünsandguss von entscheidender Bedeutung. Durch das Verständnis der Ursachen und Folgen von heißem Sand und die Implementierung effektiver Kühltechniken können Gießereien ihre Sandaufbereitungsprozesse erheblich verbessern. Sandkühlsysteme spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Sandkonsistenz, der Reduzierung der Ausschussquote und der Verbesserung der Effizienz der Formlinie. Durch die richtige Kontrolle und Beseitigung von heißem Sand können Gießereien eine höhere Qualität der Gussteile erzielen und ihre Betriebsabläufe optimieren.