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Siebanalyse

Formstoffe

Bestimmung der Korngrößenanteile (Kornklassen) körniger Stoffe wie Sande und Formstoffe sowie deren Verteilung mittels Siebmaschine. Diese Bestimmung ist ein wichtiger Bestandteil der (Formstoffprüfung) für die Verfolgung der Qualität umlaufender Formstoffe im Gießereibetrieb.

Bei Gießereiformstoffen müssen zuerst die Schlämmstoffe auf nassem Wege entfernt und die verbleibenden Proben getrocknet werden, bevor die Siebanalyse durchgeführt wird. Die Anteile der einzelnen Siebdurchgänge geben über die Kornverteilung Aufschluss, aus der auch die mittlere Korngröße, die relative Kornfeinheit auch die AFS-Feinheitsnummer und weitere Kenngrößen berechnet werden. Ein Vergleich der AFS-Feinheitsnummer mit der mittleren Korngröße ist näherungsweise möglich (Bild 1). Die „mittlere Korngröße MK“ ist dabei die einem Siebdurchgang von 50 % des Sandanteiles entsprechende Korngröße.

Die „Summenhäufigkeitskurve“ vermittelt einen graphischen Überblick über die Korngrößenverteilung eines Sandes; über den im logarithmischen Maßstab angegebenen Siebmaschenweiten werden die einzelnen Siebdurchgänge aufgetragen.

Beispiel: Bestimmung der Korngrößenanteile eines Gießereisandes durch Siebanalyse. Verwendet werden ein Siebgerät mit Prüfsieben nach DIN EN 933 (lichte Maschenweite 1,4–1,0–0,71–0,5–0,355–0,25–0,18–0,125–0,09–0,063 mm). Die Kornanteile der einzelnen Siebfraktionen werden dann vielfach in einem sogenannten Balkenschaubild graphisch dargestellt (Bild 2). Hieraus ergibt sich zwar ein Überblick über die Korngrößenverteilung, jedoch keine eindeutige Aussage über den tatsächlichen Feinheitsgrad. Korngrößenbezeichnungen, wie feinkörnig, mittelfein oder grobkörnig, sind nicht objektiv genug, daher wird die „mittlere Korngröße“ mithilfe der Summenhäufigkeitskurve bestimmt.

Wie Bild 3 zeigt, werden die Siebdurchgänge, beginnend mit der kleinsten Maschenweite, in einem Schaubild aufgetragen, dessen Abszisse im logarithmischen Maßstab eingeteilt ist. Die Anteile werden summiert, so beispielsweise bei der Übertragung der Siebfraktionen aus dem Balkenschaubild (Bild 2) auf die Summenhäufigkeitsverteilung (Bild 3) wie folgt:

Siebdurchgang 0,063 mm = 1 %;
Siebdurchgang 0,090 mm = 1,5 %; Summe 2,5 %;
Siebdurchgang 0,125 mm = 4,1 %; Summe 6,6 %;
Siebdurchgang 0,180 mm = 17,9 %; Summe 24,5 %;
Siebdurchgang 0,250 mm = 36,8 %; Summe 61,3 %
Siebdurchgang 0,355 mm = 28,9 %; Summe 90,2 %;
Siebdurchgang 0,500 mm = 5,9 %; Summe 96,1 %;
Siebdurchgang 0,710 mm = 2,6 %; Summe 98,7 %;
Siebdurchgang 1,000 mm = 1,3 %; Summe 100 %;

Die Verbindung dieser Summenpunkte ergibt die Summenhäufigkeitskurve für diesen Gießereisand. Die „mittlere Korngröße MK“ lässt sich nun aus Bild 3 als jene lichte Maschenweite ablesen, die einem Siebdurchgang von 50 % entspricht (im vorliegenden Beispiel ist MK = 0,24 mm). Der „Gleichmäßigkeitsgrad GG“ gibt den Gewichtsanteil der zwischen 2/3 MK und 4/3 MK liegenden Sandkörnung an; mit MK = 0,24 mm ist somit

4/3 MK = 4/3 · 0,24 = 0,32 mm;

2/3 MK = 2/3 · 0,24 = 0,16 mm.

In der Summenhäufigkeitskurve (Bild  3) ergeben sich daraus die Gewichtsanteile von 81 % und 19 %; die Differenz ist der Gleichmäßigkeitsgrad GG mit 62 %.

Für den Gießereibetrieb ist es wichtig, die Körnung und insbesondere den Feinanteil im Formstoff oder Neusand zu prüfen und periodisch zu kontrollieren. Wesentliche Änderungen in der Sandkörnung wirken sich auf die Festigkeit der Formen und Kerne aus.

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