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Fertigungslehre - Formsande

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Fertigungslehre

Formsande

Formsande eignen sich besonders gut um verlorene Formen für Gussstücke zu erzeugen. Dabei müssen sie einer Vielzahl von Anforderungen nachkommen. Ihre wichtigste Aufgabe ist die Bildsamkeit. Ferner müssen sie haftfähig, feuerfest, durchlässig gegenüber Gas, eine geringe Wärmeleitung besitzen und zu geringen Kosten herstellbar sein.

Die Zusammensetzung eines Formsandes/Formstoffs ist wie folgt:

Methode

Formstoff = Formgrundstoffe + Formstoffbindemittel + Formstoffzusatz

Formgrundstoffe sind hauptsächlich Sande wie Quarzsand, bzw. Chromitsand oder sie bestehen aus Eisengranulat.

Als Formstoffbindemittel werden Kunstharze, Öle oder Silikate, wie Ton oder Zement verwendet.

Zur Gruppe der Formstoffzusätze zählen Kohlenstaub, Eisenoxid, Bitumen, Glykol oder Schwefel.

Merke

Um besonders genaue Außenkonturen eines Gussstückes erzeugen zu können, verwendet man als Grundmasse Quarzsand und als Bindemittel Ton. Da beide Stoffe sehr feinkörnig sind und gemeinsam einen guten Formstoff bilden, der ganz dicht am Modell anliegt, spricht man auch von Modellsand.

Korngröße

Für die meisten verlorenen Formen verwendet man einen Formsand mit einer mittleren Korngröße von 0,27 mm. Unterliegt die Form einer hohen thermischen Beanspruchung so wird eine Korngröße oberhalb dieses Werts gewählt.

Nicht nur die Temperatur entscheidet über die gewählte Korngröße, sondern auch die von der Korngröße abhängige Gasdurchlässigkeit. Hier hat sich eine Korngröße von 0,3 mm als besonders geeignet herausgestellt.

Die Qualität eines Formsandes entscheidet sich an dem Mischverhältnis von Sand und Binder. Durch die Zugabe von Wasser ca. 3 % wird das Gemisch verdichtet und der notwendige bildsame Zustand kann eingestellt werden. Je nach Werkstoff werden dem Formsand geringe Mengen an Zusätzen hinzugefügt.

Formsande lassen sich ferner unterscheiden in Natursand und synthetischen Formsand. Wobei Natursand mager, mittelfett und fett beschaffen sein kann. Synthetischen Formsand unterscheidet man in halbsynthetischen und vollsynthetischen Formsand.

Recycling der Formsande

Nachdem eine verlorene Form für die Erzeugung eines Gussstückes verwendet wurde, ist sie für einen erneuten Gebrauch nicht geeignet und muss recycelt werden. Dabei wird der Formsand im ersten Schritt gekühlt und Sandklumpen aus dem übrigen Sand entfernt. Auch vorliegende Metallreste müssen aus dem Sand entfernt werden. Im nächsten Schritt mischt man den bisherigen Formsand mit neuem Sand, sowie neuem Bindemittel und Wasser.

Kernsande

Soll ein Gussstück mit einer verlorenen Form und einem aus Sand bestehenden Kern erzeugt werden, so muss gerade der Kernsand besondere Anforderungen gewährleisten:

  • Aushalten hoher Wärmebelastungen,
  • Aushalten des hohen Giesdrucks,
  • Nachgiebigkeit während der Schrumpfung des Gussstücks sowie
  • Einfache und rückstandsfreie Entfernbarkeit.

In der nachfolgenden Tabelle sehen Sie eine Übersicht der Verfahren zur Herstellung von Formen und Kernen:

Verfahrensart chemisch physikalisch mechanisch
Formstoffmaterial/ Verfahren: Zementsand Coldbox-Verfahren Croning-Verfahren Hotbox--verfahren Magnetformverfahren Natursand
Zustand des Formstoffes: feucht und formgerecht feucht, begast und formgerecht trocken und rieselfähig feucht und formgerecht trocken und rieselfähig feucht und formgerecht
Verfestigungsmethode: Kalthärten innerhalb der Form Kalthärten innerhalb der Form Heißhärten innerhalb der Form Heißhärten innerhalb der Form Erzeugen eines Magnetfeldes Verdichtungsarbeit