La sabbia di fonderia recuperata è un bene che vale la pena proteggere. Ogni tonnellata riprocessata rappresenta un risparmio sui costi dei materiali e una riduzione delle spese di smaltimento in discarica, ma solo se soddisfa le rigorose specifiche richieste dalle vostre operazioni di fusione.
I test di qualità individuano i problemi prima che raggiungano il reparto stampaggio. Un solo giorno di ritardo nella produzione dovuto a difetti nella sabbia può costare più di un anno di attrezzature e manodopera per i test. Le fonderie che saltano rigorosi programmi di test in genere perdono il 5-15% della produzione a causa di difetti di fusione che avrebbero potuto essere evitati.
Il primo passo per valutare la sabbia recuperata è comprenderne la struttura fisica. È necessario conoscere il Grain Fineness Number (GFN), la distribuzione granulometrica e la percentuale di particelle fini (particelle di dimensioni inferiori a 200 mesh) che ne compromettono la permeabilità.
Testate la distribuzione granulometrica della vostra sabbia rispetto allo standard AFS (American Foundry Society). La maggior parte delle fonderie accetta sabbia con un GFN compreso tra 100 e 200, a seconda delle vostre esigenze di fusione. Le fonderie di ghisa in genere preferiscono valori di GFN compresi tra 140 e 160 per risultati ottimali. finitura superficiale e bilancio di permeabilità.
L'argilla funge da legante per la sabbia, tenendo insieme i granelli durante la compressione. Senza un'adeguata quantità di argilla, gli stampi perdono resistenza. Con troppa argilla, si perde la permeabilità necessaria alla fuoriuscita dei gas durante la fusione.
Eseguire due misurazioni specifiche dell'argilla. Il test del contenuto di argilla attiva utilizza il test del blu di metilene (MB) per misurare la quantità di argilla effettivamente coinvolta nella legatura. La perdita al fuoco (LOI) misura tutti i materiali organici e l'umidità che bruciano quando riscaldati a 900 °C. Un LOI crescente spesso segnala un aumento di combustibili o residui di legante incombusti, entrambi problemi nella sabbia recuperata.
Per la sabbia recuperata, dovresti anche testare l'argilla fortemente legata rispetto a quella debolmente legata. Il recupero può riattivare l'argilla, ma a volte si lega chimicamente in modi che ne riducono l'efficacia. Confronta i risultati dell'argilla MB con il tuo LOI: se il LOI è significativamente più alto del previsto, è probabile che ci sia una contaminazione combustibile che il processo di recupero non ha rimosso completamente.
Il valore di domanda acida (ADV) e il test del pH rivelano lo stato chimico della sabbia. L'ADV misura la quantità di acido necessaria alla sabbia per raggiungere un pH target. Per la sabbia recuperata, l'ADV aiuta a capire se la bentonite è stata correttamente riattivata o se è stata disattivata tramite trattamento termico.
Un valore ADV elevato indica che la sabbia è più basica e potrebbe avere difficoltà a riattivare il legante argilloso. Questo è particolarmente importante con la sabbia recuperata termicamente, dove la bentonite disattivata presenta un valore ADV elevato ma prestazioni scadenti. Il test del pH integra il valore ADV: un pH compreso tra 6 e 8 è tipico per la sabbia recuperata pronta per la produzione.
Non affidarti solo all'ADV o al pH. Utilizza questi test insieme all'analisi del contenuto di argilla per ottenere un quadro completo. Potresti avere un pH accettabile ma un'argilla attiva insufficiente, il che significa che la tua sabbia formerà muffe deboli.
I test di permeabilità misurano la facilità con cui i gas fuoriescono dalla sabbia. Utilizza il metodo standard AFS 5224-13-S: un campione cilindrico di 2 cm di diametro e 2 cm di altezza riceve 2,000 centimetri cubi d'aria a una pressione di 10 grammi per centimetro quadrato. Maggiore è la velocità di passaggio dell'aria, maggiore è il valore di permeabilità (PN).
La maggior parte delle fonderie di ghisa punta a valori di permeabilità al vapore compresi tra 100 e 200. I getti con pareti più sottili necessitano di una permeabilità maggiore (oltre 200) per prevenire difetti dovuti ai gas. I getti più pesanti possono tollerare una permeabilità inferiore (80-100).
Testare la resistenza alla compressione insieme alla permeabilità. Sia la resistenza alla compressione a verde (sabbia allo stato modellato) che la resistenza alla compressione a secco (dopo che lo stampo si è solidificato) sono entrambe importanti. La norma AFS 5202-09-S copre queste misurazioni. La sabbia recuperata dovrebbe raggiungere almeno il 90% dei valori di resistenza che si osserverebbero nella sabbia vergine con un contenuto di argilla simile.
La resistenza alla flessione è l'indicatore più critico della qualità del nucleo: determina se i nuclei mantengono l'integrità durante la colata. Il test di flessione a tre punti standard AFS è il punto di riferimento del settore da decenni. Se i nuclei non superano i test di flessione, non supereranno la produzione.
L'acqua svolge due ruoli distinti nella sabbia. L'acqua temperata si lega alle piastrine di argilla e attiva il legante: questa è l'acqua di cui hai bisogno. L'acqua libera si deposita tra i granelli di sabbia e causa espansione, vapore e difetti superficiali: questa è l'acqua che compromette la qualità della fusione.
Misurate quotidianamente il contenuto di umidità totale utilizzando metodi standard di essiccazione in forno o sensori di umidità in tempo reale. Tuttavia, l'umidità totale da sola non è sufficiente a stabilire se si dispone del giusto equilibrio. Una fonderia potrebbe avere il 4% di umidità totale, suddiviso in 2% di acqua di tempra e 2% di acqua libera, oppure potrebbe avere il 2.5% di acqua di tempra e l'1.5% di acqua libera. La distribuzione determina la qualità della fusione, non solo il totale.
Controllare l'umidità durante la macinazione (miscelazione). Il mulino deve attivare correttamente l'argilla mescolando acqua nella matrice argilla-sabbia. Un tempo di macinazione insufficiente lascia un'acqua di tempra inadeguata. Una macinazione eccessiva può introdurre acqua libera in eccesso. La maggior parte delle fonderie ottiene risultati ottimali con 3-5 minuti di tempo di macinazione, a seconda dell'attrezzatura e del volume di sabbia.
Eseguire test giornalieri per umidità, compattabilità, permeabilità e resistenza alla compressione a verde. Aggiungere test settimanali per il contenuto di argilla, pH e LOI. Eseguire valutazioni mensili complete, tra cui granulometria, resistenza alla flessione e resistenza alla compressione a secco. Questo programma individua il 90% dei problemi di qualità prima che raggiungano la produzione.
La sabbia recuperata meccanicamente mantiene le proprietà argillose originali, ma lascia contaminazione superficiale. La sabbia recuperata termicamente brucia i leganti, ma può disattivare la bentonite se le temperature superano i 450 °C. La sabbia termica mostra spesso valori ADV più elevati, che richiedono criteri di accettazione diversi. Utilizzare gli stessi test per entrambi, ma interpretare i risultati in modo diverso: la sabbia meccanica mostra solitamente un recupero dell'argilla più rapido; la sabbia termica richiede più tempo per la riattivazione.
Confronta i risultati dei test con gli standard AFS. La maggior parte delle fonderie di ghisa punta a un indice di permeabilità pari a 100-200, un contenuto di argilla attiva del 4-8%, un GFN pari a 140-160 e una resistenza alla compressione a verde di 15-25 psi. Gli intervalli di accettazione specifici dipendono dalla lega di fusione e dalla geometria. Estrai i dati di base dai tuoi migliori cicli di produzione storici, quindi utilizza tali valori come obiettivi di qualità.
Permeabilità, resistenza alla compressione e umidità possono essere testate internamente: richiedono un investimento modesto in attrezzature (da 30,000 a 50,000 dollari per un laboratorio di base). Anche l'analisi granulometrica (setacciatura) è gestibile internamente. È possibile inviare i test di contenuto di argilla, contenuto di metalli e lisciviazione ambientale a laboratori esterni certificati. I test esterni costano da 400 a 800 dollari per campione completo, ma forniscono una documentazione di terze parti valida.
I test rapidi giornalieri (permeabilità, umidità, resistenza) richiedono 60-90 minuti. L'analisi approfondita settimanale aggiunge altre 2-3 ore per i test sull'argilla e l'analisi del pH. La valutazione completa mensile con analisi granulometrica richiede 4-6 ore. I test di lisciviazione ambientale tramite laboratori esterni richiedono 2-3 settimane per ottenere i risultati. Pianifica il tuo programma di test in base ai tempi di consegna del laboratorio.
Le opzioni dipendono da quali parametri non funzionano. Se la permeabilità è bassa, rimuovere le particelle fini tramite depolverazione o recupero secondario, oppure aumentare la quantità di sabbia vergine fresca nella miscela. Se il contenuto di argilla è insufficiente, aggiungere materiale vergine o modificare il processo di recupero. Se i risultati della lisciviazione ambientale sono scarsi, la sabbia non può essere riutilizzata: è necessario inviarla allo smaltimento. Molte fonderie mantengono una miscela di sabbia vergine e recuperata per gestire la variabilità.
I test ambientali sono richiesti solo se si intende riutilizzare la sabbia in applicazioni utili (strade, riempimento, calcestruzzo) o se la si smaltisce in modi che richiedono la prova dello stato di non pericolosità. La sabbia reimmessa nel processo di fusione non richiede test ambientali. Verificare le normative statali: alcuni richiedono la documentazione, altri no. Le linee guida dell'EPA supportano il riutilizzo vantaggioso della sabbia di fonderia di ferro, acciaio e alluminio.
