Formstoff-Netzdiagramm

Allgemein
Schaubild zur komplexen Darstellung von veränderlichen Einflussgrößen und deren Wirkung auf die Formstoffkennwerte mit dem Ziel der Kontrolle und Korrektur der Formstoffeigenschaften.

Netzdiagramm nach Ph. Jasson



Die Gründruckfestigkeit nimmt bekanntlich mit steigendem Wassergehalt zu, bis sie ein Maximum erreicht und dann wieder abfällt. Normalerweise liegt der formgerechte Arbeitsbereich auf der feuchten Seite des Maximums, also bei Wassergehalten im Bereich der wieder abfallenden Festigkeitskurve. Der Verlauf dieses Kurvenstückes innerhalb des gießereiüblichen Streubereiches lässt sich durch eine Hyperbelfunktion darstellen, und zwar durch das Produkt

σd · W = Gründruckfestigkeit · Wassergehalt



Der eigentliche Arbeitspunkt auf dieser Kurve mit dem formgerechten Wassergehalt wird durch den Quotienten

festgelegt. Bild 1 zeigt die Zusammenhänge am Beispiel eines Betriebsumlaufformstoffs, der im Normalfall folgende Bedingungen erfüllt:
<IMAGENAME href="file:///Users/karenweirich/Documents/Weirichdaten/15_Buecher/916_GIESSEREI-LEXIKON_2018/04_Umbruch_GL_2018/03_Kapitel/02_Bilder/Formeln/Formsand-Netzdiagramm_formel%202.eps" ac_imagehref="file://s:\Satz\Images\Formeln\Formsand-Netzdiagramm_formel 2.eps" ac_groupseparator="/"></IMAGENAME>Wenn dieser Formstoff mit einem Wassergehalt von 3,7 % aufbereitet wird, erreicht er eine Gründruckfestigkeit von 1620 cN/cm2. Durch Änderung der Formstoffbeschaffenheit stellt sich bei gleichem Wassergehalt eine Abweichung der Gründruckfestigkeit vom Sollwert ein, so dass das Produkt σd · W größer oder kleiner wird. Dieses Produkt nimmt beispielsweise mit steigendem Tongehalt und Tontotbrand zu, es ist aber unabhängig von der Körnung des Basissandes. Durch systematische Prüfungen des Betriebsumlaufformstoffes kann somit die Wirkung der Regenerierungszusätze erfasst und eine Rezeptur abgeleitet werden, wie solche Zusätze erforderlichenfalls geändert werden müssen.



Netzdiagramm nach H. Berndt



Dieses Schaubild dient ebenfalls zur Berichtigung des Gleichgewichtes im Formstoffumlaufsystem. Als veränderliche Größen werden die Neusandzugabe R und die Bentonitzugabe B bei der Formstoffaufbereitung sowie die Anteile an totgebranntem Ton r und D, bezogen auf den aktiven Tongehalt und auf die gesamte Formsandmischung, zugrunde gelegt, wobei ein bestimmter Gehalt an aktivem Ton T eingehalten werden soll. Im Einzelnen gelten folgende Beziehungen:
<IMAGENAME href="file:///Users/karenweirich/Documents/Weirichdaten/15_Buecher/916_GIESSEREI-LEXIKON_2018/04_Umbruch_GL_2018/03_Kapitel/02_Bilder/Formeln/Formsand-Netzdiagramm_formel%203.pdf" ac_imagehref="file://s:\Satz\Images\Formeln\Formsand-Netzdiagramm_formel 3.pdf" ac_groupseparator="/"></IMAGENAME>
Bild  2 zeigt das Netzdiagramm für ein Gleichgewicht von T = 8 % aktivem Ton. Hat sich beispielsweise eine laufende Neusandzugabe von R = 3 % und eine Bentonitzugabe von B = 0,4 % bei der Formstoffaufbereitung eingespielt, so ergeben sich aus Bild  2 ein Tontotbrand r = 2,06 % und ein Gleichgewicht an totgebranntem Ton von

D = 5,33 % ;



der Gesamttongehalt des Formstoffs beim Verlassen des Mischers ist somit

T + D = 8 + 5,33 = 13,33 %.



Umgekehrt kann die erforderliche Zugabe an Neusand und Bindeton aus dem Netzdiagramm abgelesen werden, wenn die Größen r und D bekannt sind.

Netzdiagramm nach H. G. Levelink



Bei diesem Steuerungsdiagramm wird ebenfalls eine Gleicherhaltung des Formstoffsystems angestrebt, wobei eine bestimmte Verdichtbarkeit beziehungsweise Schüttdichte der tonhaltigen Formsandmischung eingehalten werden soll. Die im Sandsystem entstehenden Zersetzungsprodukte hängen vom Eisen-Sand-Verhältnis ab. Hierunter versteht man die Menge flüssigen Eisens, die in einer bestimmten Sandmenge vergossen wird. Demnach muss der Austausch der Zersetzungsprodukte durch Neusand, einfließenden Kernsand, Binderzugaben und Kohlenstaub beziehungsweise Kohlenstaubersatz in einem festen Verhältnis zum Eisen-Sand-Verhältnis stehen. Es lässt sich somit ein Diagramm aufstellen (Bild 3), das zur Steuerung des Sandsystems benutzt werden kann. Das Eisen-Sand-Verhältnis ist für jedes Formstoffsystem eine gegebene Größe, auch wenn es Änderungen unterworfen ist.

Im Folgenden sei das in Bild  3 eingetragene Beispiel kurz erläutert: Anzustreben sind eine Druckfestigkeit von 20 N/cm2 und ein Schüttgewicht von 800 g/l, die dem Diagramm zugrunde gelegt sind. Soll der gesamte Schlämmstoffgehalt beispielsweise 13 % betragen, so dürfte bei Einsatz von Steinkohlenstaub der organische Anteil am Schlämmstoff etwa 3 % erreichen und mithin der anorganische Schlämmstoffanteil mit 10 % zu bemessen sein; dieser Wert ist in Bild  3 zu finden. Für ein Eisen-Sand-Verhältnis von beispielsweise 1 : 6 trägt demnach der erforderliche Betonitzusatz 0,48 % und der Neusandzusatz 2,7 %. Würde der Kernzulauf 1,5 % betragen, müssten 2,7–1,5 = 1,2  % frischer Quarzsand zugesetzt werden.


Netzdiagramm nach C. E. Wenninger und A.P. Volkmar



Dieses Diagramm (Bild  4) dient zur Optimierung von Bentonit- und Wassergehalt in Bezug auf Verdichtbarkeit und Gründruckfestigkeit. Man kann daraus auf die Aufbereitungsgüte der Formstoffmischungen schließen. Der Schnittpunkt von gemessener Gründruckfestigkeit und gemessener Verdichtbarkeit gibt auf der Skala des Gesamttongehaltes den Gehalt an effektivem (bindefähigen) Bentonit an, und der Schnittpunkt von Gründruckfestigkeit und Wassergehalt weist auf der Skala des Gesamttongehaltes den Gehalt an verfügbarem (vorhandenem) Ton aus.

Bild 1: Formsand-Netzdiagramm nach Ph. Jasson für einen Betriebskreislaufsand bestimmter Zusammensetzung© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Formsand-Netzdiagramm nach H. Berndt für 8 % Aktivtongehalt© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Formsand-Netzdiagramm nach H. G. Levelink© GIESSEREI LEXIKON
Bild 4: Formsand-Netzdiagramm nach C. E. Wenninger und A. P. Volkman© GIESSEREI LEXIKON