9.7.5 Inblandning av kärnretur i råsanden

Råsand är den klart dominerande formsandtypen vid gjutning av järn. Efter avgjutning och avsvalning slås formarna sönder och det gjutna godset plockas ut. Den kärnsand man använt blandas då in i formsanden.

Blandningen av tidigare använd formsand och kärnsand transporteras tillbaka till råsandsblandaren, där en ny formsandcykel startar. Här finns en sammanfattning av hur denna kärnretursand påverkar råsandens egenskaper.

Bindemedlet i råsanden är bentonit, ett mineral som består av platta skivor i lager ovanpå varandra. Utrymmet mellan skivorna fylls med vatten när vi tillför fukt till sanden.  Bentoniten tar större plats, och vi säger att bentoniten ”sväller”.

Tre montmorillonitskivor med vattenskikt.

Råsandsformmassors uppbyggnad.

Vattenmolekyler har en positiv och negativ del. När utrymmet mellan bentonitskivorna fylls med vatten, kommer dessa vattenmolekyler att orientera sig så att de elektriska krafterna samverkar och förstärks. Det är summan av dessa elektriska krafter som gör att bentoniten binds till sandkornen, och alltså får råsanden att hålla ihop.

Men dessa elektriska krafter kan förändras om ”fel” elektriskt laddade partiklar kommer in och stör bentoniten. Salter, syror och baser innehåller elektriskt laddade joner som mer eller mindre påverkar bentonitens förmåga att binda ihop sandkornen. Finns det sådana ämnen i råsanden kan bentonitens bindförmåga förstöras och råsanden blir skör och svag.

När ren nysand sätts till råsanden, störs inte jonbalansen. Men normalt blandas den använda kärnsanden in i råsanden. Om denna kärnsand innehåller föroreningar som påverkar det elektrostatiska förhållandet, kommer bentonitens bindstyrka att påverkas. Råsandens egenskaper kommer då att förändras.

Tabellen visar hur råsandens styrka förändras (i första hand som hållfasthetsvärden i form av råtryckbrottgräns och dubbel skjuvbrottgräns) efter tillsats av kärnretursand från olika bindemedelssystem. Med ”låg halt” menas upp till 30 procent tillsats, och med ”hög halt” menas cirka 60 procent tillsats.

Tabell: Påverkan av kärnsand

 Bindemedelssystem

Pågjuten kärnsand

Ej pågjuten kärnsand

Coldbox

ingen påverkan

 

ingen påverkan

Epoxi-SO₂

ingen påverkan

 

ingen påverkan

Resoler

starkare råsand

låg halt: starkare råsand

hög halt: svagare råsand

Vattenglas

låg halt: starkare råsand

hög halt: svagare råsand

låg halt: starkare råsand

hög halt: svagare råsand

Furan

ingen påverkan

 

svagare råsand

Hot box

 

ingen påverkan

ingen påverkan

Skalsand

ingen påverkan

ingen påverkan

 

Det tycks finnas ett samband mellan pH-värdet hos kärnsanden och hur tillsatserna påverkar råsanden. Speciellt furansand, men även vattenglas- och resolsand, har pH-värden som är mer extrema jämfört med Cold box och epoxi-SO₂.

Den ej pågjutna furansanden är markant surare än de andra, och är dessutom den sand som snabbast och i störst utsträckning stör de elektriska laddningarna hos bentoniten. Resol- och vattenglassanden är däremot de mest alkaliska, även om pH-värdet ligger i ungefär samma härad som hos den färdigblandade råsanden. I låga doser förstärker sådana sandtyper bentoniten, men i högre doser överaktiverar de bentoniten och försämrar den.

I praktiken kommer det oftast inte in mer än 20 procent kärnretursand, vilket är relativt ofarligt för råsanden. Den som arbetar parallellt med råsand och furansand bör dock akta sig för att blanda ihop de båda sandtyperna. Likaså bör den som har resol- eller vattenglaskärnor hålla ett öga på hur mycket kärnretursand som återförs till sandsystemet, eftersom höga halter påverkar råsandens styrka.

Normalt vill man inte ha in någon kärnretursand i råsanden då det medför att man måsta tillsätta mer sot och bentonit samtidigt som risken för svängningar i råsandens egenskaper ökar. Därför  kan man försöka separera bort så mycket kärnsand som möjligt från retursanden vid urslagningen för att öka möjligheten till en mer konstant sammansättning av råsanden mellan blandningarna.

3459