Bindemittel sind der Klebstoff, der den Sand zusammenhält. Sandguss, sodass es seine Form behält, wenn geschmolzenes Metall in die Form gegossen wird. Ohne Bindemittel würde der Sand einfach zusammenfallen, was es unmöglich machen würde, die präzisen Metallteile herzustellen, die wir für alles Mögliche benötigen, von Motorblöcken bis hin zu dekorativen Kunstwerken.
Das richtige Bindemittel kann den Unterschied zwischen einem perfekten Guss und einem kostspieligen Fehlschlag ausmachen. Jeder Typ hat seine eigenen Stärken, Kosten und idealen Anwendungsmöglichkeiten.
Bentonit ist das Grundnahrungsmittel der Gießereien und wird in etwa 70 % aller Sandformen verwendet. Dieser spezielle Ton quillt auf, wenn er nass wird, und bildet eine klebrige Schicht um jedes Sandkorn, die die Sandkörner wie natürlichen Klebstoff zusammenhält.
Was macht Bentonit so beliebt? Es ist günstig, wiederverwendbar und fehlerverzeihend. Sie können dieselbe Sand-Ton-Mischung hunderte Male verwenden, indem Sie bei Bedarf einfach etwas mehr Ton und Wasser hinzufügen.
Aus dem Ton entsteht das, was die Gießereiarbeiter „grünen Sand“ nennen – nicht, weil er tatsächlich grün ist, sondern weil er feucht und gebrauchsfertig ist, wie grünes Holz.
Durch die Zugabe von Getreidebindern (ähnlich wie bei Frühstücksflocken) oder zuckerhaltigen Materialien zum Ton entsteht eine stärkere Verbindung, die sich beim Erhitzen sauber auflöst. Diese organischen Zusätze verbrennen beim Auftreffen des heißen Metalls und erleichtern so das Entformen des Gussstücks.
Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie Mehl mit Wasser vermischen, um eine Paste herzustellen – nur dass diese Paste 2,000 Grad heißem Metall standhalten muss. Die Getreidebinder verbessern die Fähigkeit des Sandes, nach dem Gießen zu zerfallen und verhindern so Risse in Ihrem fertigen Teil.
Seekohle stammt nicht direkt aus dem Meer, sondern ist fein gemahlene Kohle, die beim Einbringen des heißen Metalls in die Form eine reduzierende Atmosphäre erzeugt. Dies verhindert, dass das Metall am Sand klebt und sorgt für ein glatteres Oberflächenfinish.
Wenn die Kohle verbrennt, entsteht zwischen Metall und Sand eine dünne Gasschicht. Diese ähnelt der Antihaftbeschichtung einer Bratpfanne, wird aber durch chemische Prozesse und nicht durch Herstellungsverfahren erzeugt.
Andere Zusatzstoffe wie Holzmehl, Maismehl und Pech wirken ähnlich und bieten jeweils spezifische Vorteile für unterschiedliche Gusssituationen.
Portlandzement gemischt mit Sand ergibt eine unglaublich starke Form, die den anspruchsvollsten Gussteilen standhält. Im Gegensatz zu Bentonit wird zementgebundener Sand steinhart und kann nicht wiederverwendet werden.
Schamotte und andere anorganische Tone bieten einen Mittelweg – sie sind stärker als Bentonit, aber nicht so dauerhaft wie Zement. Sie sind ideal, wenn Sie zusätzliche Festigkeit benötigen, aber dennoch eine gewisse Wiederverwendbarkeit wünschen.
Phenolharze sind Präzisionswerkzeuge für die Sandbindung. Sie erzeugen Formen mit außergewöhnlicher Maßgenauigkeit und können feine Details reproduzieren, die mit Tonbindern verwischt würden.
Diese Harze härten durch Hitze oder chemische Katalysatoren aus und bilden eine starre Form, die sich nicht verschiebt oder zusammendrückt. Sie sind wie der Unterschied zwischen dem Modellieren von Ton und dem 3D-Druck – das eine bietet Ihnen künstlerische Freiheit, das andere Präzision.
Furanharze härten hervorragend bei Raumtemperatur aus und eignen sich daher ideal für große Formen, die nicht in den Ofen passen. Mischen Sie das Harz mit Sand und einem Katalysator. Sie haben etwa 30 Minuten Zeit, Ihre Form zu formen, bevor sie aushärtet.
Das Schöne an Furansystemen: Sie erzeugen beim Gießen nur minimal Gas und Rauch, was zu saubereren Gussteilen mit weniger Defekten führt.
Diese vielseitigen Harze vereinen das Beste aus beiden Welten – die Stärke von Phenolen mit der Benutzerfreundlichkeit von Furanen. Sie härten bei Raumtemperatur aus, bilden aber Verbindungen, die stark genug für die anspruchsvollsten Anwendungen sind.
Polyurethansysteme werden besonders häufig zur Herstellung von Kernen (den Sandformen, die Hohlräume in Gussteilen erzeugen) verwendet. Sie zersetzen sich nach dem Gießen leicht, sodass sich der Kern ganz einfach entfernen lässt.
Estergehärtete Harze verwenden flüssige Ester als Katalysatoren und ermöglichen so eine extrem schnelle Aushärtung, die sich ideal für Umgebungen mit hoher Produktion eignet. Die Form wird innerhalb von Sekunden statt Minuten fest.
Diese Geschwindigkeit geht mit außergewöhnlicher Genauigkeit einher. Diese Systeme können Toleranzen einhalten, die mit herkömmlichen Tonbindern nicht möglich wären.
Cold-Box-Systeme revolutionierten die Kernherstellung, indem sie bei Kontakt mit Amingas sofort aushärteten. Stellen Sie sich Sprühfarbe vor, die sofort aushärtet, wenn sie auf die Oberfläche trifft – so funktionieren Cold-Box-Bindemittel im Wesentlichen.
Der Prozess ist so schnell, dass Kerne in Minuten statt in Stunden hergestellt, ausgehärtet und montiert werden können. Diese Geschwindigkeit macht ihn zur ersten Wahl für die Automobil- und andere Großserienproduktion.
Schalenformharze werden auf Sand vorbeschichtet und durch Hitze aktiviert. Der Sand wird auf ein heißes Modell geschüttet, das Harz schmilzt und verbindet sich, und überschüssiger Sand fällt ab, sodass eine dünne Schale zurückbleibt.
Dadurch entstehen unglaublich glatte Oberflächen und präzise Abmessungen. Es ist wie der Unterschied zwischen Malen mit einem Pinsel und Airbrush – die Ergebnisse sind einfach viel sauberer.
Wasserglasbindemittel härten unter Einwirkung von CO2-Gas aus. Dabei entsteht eine chemische Reaktion, bei der flüssiges Natriumsilikat in feste Kieselsäure umgewandelt wird. Die Umwandlung erfolgt in Sekundenschnelle und eignet sich daher ideal für die schnelle Herstellung von Formen.
Der Nachteil? Diese Formen lassen sich nach dem Gießen unglaublich schwer wieder zerlegen. Es ist, als würde man versuchen, Glas aufzulösen – möglich, aber nicht einfach.
Geopolymer-Bindemittel stellen den neuesten Stand der Gießereitechnologie dar. Sie erzeugen keramikähnliche Bindungen ohne organische Chemikalien und sind somit umweltfreundlich und geruchsfrei.
Diese Bindemittel funktionieren ähnlich wie Beton, härten aber deutlich schneller aus. Sie sind besonders wertvoll für den Aluminiumguss, bei dem eine geringe Gasentwicklung entscheidend ist.
Portlandzement ermöglicht die Herstellung stabilster Sandformen, die im Wesentlichen aus Sand Beton werden. Diese Formen können monatelang stehen, ohne sich zu zersetzen, und tragen selbst schwerste Gussteile.
Der Kompromiss besteht in der Dauerhaftigkeit. Nach dem Aushärten muss zementgebundener Sand mit Hämmern oder Vibrationsgeräten zerkleinert werden.
Verschiedene Gießverfahren erfordern unterschiedliche Bindemittelsysteme. So passen Sie Ihr Bindemittel an Ihr Verfahren an:
Bentonit ist die mit Abstand wirtschaftlichste Option. Es kostet nur wenige Cent pro Pfund, kann hunderte Male wiederverwendet werden und benötigt lediglich Wasser zur Aktivierung. Die meisten kleinen Gießereien beginnen mit Bentonitsystemen.
Wählen Sie organische Bindemittel, wenn Sie Wert auf eine einfache Sandrückgewinnung und gute Zerlegbarkeit legen. Wählen Sie anorganische Bindemittel, wenn Sie maximale Festigkeit, keine organischen Emissionen oder eine längere Haltbarkeit der Form benötigen.
Im Allgemeinen nicht – verschiedene Bindemittel haben inkompatible chemische Eigenschaften. Das Mischen schwächt in der Regel beide Systeme. Einige Zusatzstoffe wie Getreidebinder können jedoch Tonsysteme verbessern, wenn sie richtig formuliert sind.
Die meisten Systeme verwenden 1–6 Gewichtsprozent Bindemittel. Tonsysteme benötigen typischerweise 6–10 % Bentonit, während Harzsysteme oft mit nur 1–2 % auskommen. Zu viel Bindemittel erschwert die Sandentfernung.
Tonbindemittel sind bei trockener Lagerung unbegrenzt haltbar. Flüssigharze sind bei sachgemäßer Lagerung in der Regel 6–12 Monate haltbar. Vorbeschichteter Harzsand hat die kürzeste Lebensdauer – in der Regel maximal 3–6 Monate.
