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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands.
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Nach dem Stand der Technik ist es beispielsweise aus der
DE 10 2007 008 149 A1 ein Verfahren zur Wiederaufbereitung eines gebrauchten Gießereisands bekannt. Dabei wird eine aus dem Gießereisand hergestellte Gussform zunächst mechanisch gebrochen. Der gebrochene Gießereisand wird anschließend thermisch behandelt. Infolgedessen wird ein dem Gießereisand zugesetzter Binder inaktiviert, so dass im Idealfall das Ausgangsprodukt, nämlich ein rieselfähiger Quarzsand erhalten wird.
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Die
JP 08057579 A offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands. Dazu wird eine Intensität eines reflektierten Lichts mit einem Referenzwert verglichen.
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Die
US 6,056,042 A offenbart ein Verfahren zur Messung einer Helligkeit eines wiederaufbearbeiteten Gießereisands. Dazu wird eine Fotografie des wiederaufbearbeiteten Gießereisands in Abschnitte unterteilt. Es wird die Helligkeit in jedem der Abschnitte ermittelt und mit einer Referenzhelligkeit verglichen.
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In der Praxis werden zur Herstellung einer Gussform sowohl organische als auch anorganische Binder verwendet. Auch wenn die Parameter bei der Wiederaufbereitung an das jeweilige aus Gießereisand und Binder bestehende System angepasst werden, gelingt es nicht immer, den Gießereisand in einer zu einer nochmaligen Verwendung geeigneten Qualität zurückzugewinnen. Mitunter zeigt sich die mangelhafte Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands erst bei der Herstellung der Gussform oder am unter Verwendung der Gussform hergestellten Gussteil. – Der Einsatz eines wiederaufbereiteten Gießereisands ungenügender Qualität verursacht unerwünschten Mehraufwand und -kosten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren angegeben werden, mit dem möglichst einfach, sicher und zuverlässig die Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands bestimmt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.
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Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
Beleuchten des wiederaufbereiteten Gießereisands mit vorgegebenem Licht,
Ermittlung mehrerer eine physikalische Eigenschaft des vom Gießereisand reflektierten Lichts wiedergegebener erster Messwerte, wobei als erste Messwerte die Intensitäten I des roten, grünen und blauen Lichts erfasst werden,
Berechnung aus den Intensitäten I eines durch die Normfarbkoordinaten im CIE Normfarbsystem definierten Farborts,
Bestimmung eines Abstands zwischen dem Farbort und zumindest einem vorgegebenen Referenzwert, wobei der Referenzwert ein durch weitere Normfarbkoordinaten vorgegebener Referenzfarbort im CIE Normfarbsystem ist, und
Zuordnen des wiederaufbereiteten Gießereisands zu einer von zwei vorgegebenen Klassen in Abhängigkeit des Abstands zwischen dem ersten Messwert und dem Referenzwert.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff ”vorgegebenes Licht” ein Licht mit einem vorgegebenen Spektrum und einer vorgegebenen Intensität verstanden. Es kann sich dabei um weißes Licht, um Licht aus einem vorgegebenen Spektralbereich oder auch um monochromatisches Licht handeln.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine zuverlässige Aussage über die Qualität eines wiederaufbereiteten Gießereisands aus der physikalischen Eigenschaft des vom wiederaufbereiteten Gießereisands infolge der Bestrahlung mit dem vorgegebenen Licht reflektierten Licht getroffen werden kann. Mit diesem relativ einfachen und kostengünstigen Verfahren ist es möglich, den wiederaufbereiteten Gießereisand in eine erste und eine zweite Klasse zu klassifizieren. Die erste Klasse beinhaltet dabei zweckmäßigerweise solche wiederaufbereiteten Gießereisande, bei denen erste Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalls zum Referenzwert liegen. Das Abstandsintervall wird empirisch ermittelt und so gewählt, dass die in die erste Klasse fallenden wiederaufbereiteten Gießereisande sich nochmals zur Herstellung einer Gussform oder dgl. eignen. In eine zweite Klasse fallen wiederaufbereitete Gießereisande, bei denen der erste Messwert außerhalb des Abstandsintervalls liegt. Solche wiederaufbereiteten Gießereisande eignen sich nicht mehr zur Herstellung einer Gussform. Sie werden entweder ausgesondert oder einer nochmaligen Wiederaufbereitung zugeführt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gießereisand vor der Wiederaufbereitung mit dem vorgegebenen Licht beleuchtet und zumindest ein die physikalische Eigenschaft des vom Gießereisand reflektierten weiteren Lichts vorgegebener zweiter Messwert ermittelt. In diesem Fall kann der Referenzwert nach einem vorgegebenen Algorithmus aus dem zweiten Messwert ermittelt werden. Der vorgegebene Algorithmus kann beispielsweise einfach darin bestehen, dass in Abhängigkeit des zweiten Messwerts aus einer Look-up-Tabelle ein dazu korrespondierender Referenzwert entnommen wird. Mit der vorgeschlagenen Verfahrensvariante ist es möglich, zuverlässig die Qualität einer Vielzahl unterschiedlicher gebrauchter Gießereisande zu bestimmen.
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Zweckmäßigerweise wird das vorgegebene Licht mit einer Weißlichtquelle mit einem vorgegebenen Spektrum, vorzugsweise einer weißen LED, erzeugt. Eine weiße LED erzeugt reproduzierbar ein vorgegebenes Spektrum. Die Drift einer weißen LED ist relativ gering. Eine weiße LED ist relativ preisgünstig verfügbar.
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Bei der physikalischen Eigenschaft handelt es sich um eine Intensität bei einer vorgegebenen Wellenlänge. In diesem Fall kann es sich beim Abstand um die Differenz der Intensität des eingestrahlten und des reflektierten Lichts bei der vorgegebenen Wellenlänge handeln.
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Erfindungsgemäß werden als erste Messwerte die Intensitäten des roten, grünen und blauen Lichts erfasst. Aus diesen Intensitäten werden vorteilhafterweise die Normfarbkoordinaten im CIE Normfarbsystem (CIE 1931) berechnet. Die Normfarbkoordinaten legen einen Farbort der gemessenen reflektierten Farbe fest. Es kann damit also eindeutig die Farbe des wiederaufbereiteten Gießereisands bestimmt werden. In diesem Fall ist der Referenzwert ein durch weitere Normfarbkoordinaten vorgegebener Referenzfarbort im CIE Normfarbsystem. Die Qualität des wiederaufbereiteten Gießereisands kann in diesem Fall durch den Abstand vom Referenzfarbort zum gemessenen Farbort bestimmt werden. Ein vorgegebener maximaler Abstand beschreibt diejenigen wiederaufbereiteten Gießereisande, deren Qualität für eine weitere Verwendung zur Herstellung von Gussformen geeignet ist.
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Der Referenzfarbort kann in Abhängigkeit des zweiten Messwerts festgelegt werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Referenzfarbort im roten Spektralbereich des CIE Normfarbsystems. Es ist beobachtet worden, dass wiederaufbereitete Gießereisande mit einer hellen und rötlichen Farbe eine ausreichende Qualität zur Wiederverwendung aufweisen.
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Zur Messung des ersten und/oder zweiten Messwerts kann zweckmäßigerweise ein Spektralfotometer verwendet werden. Eine derartige Messvorrichtung ist herkömmlicherweise auf dem Markt verfügbar. Zweckmäßigerweise ist das Spektralfotometer mit einem Prozessrechner gekoppelt. Damit kann der Referenzwert gespeichert, aus dem ersten Messwert ein Farbort berechnet sowie ein Vergleich mit einem vorgegebenen Referenzfarbort durchgeführt werden. Ferner kann eine aus dem Spektralfotometer und dem Prozessrechner gebildete Vorrichtung so ausgelegt sein, dass damit ein zweiter Messwert messbar und daraus ein Referenzfarbort berechenbar ist. Durch Kopplung einer solchen Vorrichtung mit einer Förder- und Trenneinrichtung ist es beispielsweise möglich, automatisch wiederaufbereitete Gießereisande gemäß ihrer Qualität in zwei Chargen zu trennen.
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Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zur Wiederaufbereitung eines gebrauchten, mit einem Binder behafteten Gießereisands vorgeschlagen, bei dem in Abhängigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmten Qualität die Bedingungen beim mechanischen und/oder thermischen Wiederaufbereiten des Gießereisands geändert werden. Es hat sich gezeigt, dass durch eine Änderung der Parameter, beispielsweise eine Erhöhung der Temperatur bei der thermischen Behandlung die Qualität eines Gießereisands derart verbessert werden kann, dass dieser nochmals zur Herstellung einer Gussform geeignet ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen nähert erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Flussdiagramm,
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2 ein zweites Flussdiagramm,
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3 gemessene Intensitäten über der Wellenlänge und
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4 Messergebnisse in der CIE Normfarbtafel.
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1 zeigt in einem ersten Flussdiagramm eine erste Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird mittels eines Spektralfotometers die Farbe eines durch thermische und mechanische Behandlung wiederaufbereiteten Gießereisands gemessen. Dazu wird der Gießereisand zunächst mit weißem Licht mit einem vorgegebenen Spektrum mit einer vorgegebenen Intensität bestrahlt. Beispielsweise mittels eines Dreibereich-Fotodetektors wird das vom Gießereisand reflektierte Licht erfasst. Aus den Intensitäten des blauen, roten und grünen Lichts wird im CIE Normfarbsystem der Farbort des wiederaufbereiteten Gießereisands berechnet. Anschließend wird ein Abstand zwischen dem berechneten Farbort und einem im CIE Normfarbsystem vorgegebenen Referenzfarbort bestimmt. Der Abstand wird mit einem vorgegebenen Wert K verglichen. Sofern der Abstand kleiner als der vorgegebene Wert K ist, wird der wiederaufbereitete Gießereisand einer ersten Klasse zugeordnet, anderenfalls wird er einer zweiten Klasse zugeordnet.
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Die Zuordnung zur ersten Klasse besagt, dass sich der wiederaufbereitete Gießereisand zur Herstellung einer Gussform eignet. Der zweiten Klasse werden wiederaufbereitete Gießereisande zugeordnet, die zunächst nicht zur Herstellung einer Gussform geeignet sind. Die der zweiten Klasse zugeordneten Gießereisande werden entweder einem nochmaligen Wiederaufbereitungsverfahren unterzogen oder verworfen.
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2 zeigt anhand eines zweiten Flussdiagramms eine zweite Verfahrensvariante. Dabei wird vor der Wiederaufbereitung des Gießereisands dessen Farbe gemessen. Es kann dazu das bereits zur ersten Verfahrensvariante beschriebene Farbmessverfahren unter Verwendung eines Spektralfotometers verwendet werden.
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In Abhängigkeit des die Farbe des noch nicht wiederaufbereiteten Gießereisands wiedergebenden zweiten Messwerts wird sodann anhand eines vorgegebenen Algorithmus ein Referenzfarbort im CIE Normfarbsystem berechnet. Bei dem Algorithmus handelt es sich im einfachsten Fall um eine Look-up-Tabelle, in der für vorgegebene zweite Messwerte jeweils dazu korrespondierende Referenzfarborte gespeichert sind. Mit der zweiten Verfahrensvariante kann also der Referenzwert, insbesondere der Referenzfarbort, dynamisch angepasst werden. Beispielsweise ergeben sich für mit organischen Bindern versetzte Gießereisande andere Referenzwerte bzw. -farborte als für Gießereisande, welche mit einem anorganischen Binder versetzt sind. Die dynamische Anpassung des Referenzwerts, insbesondere die Berechnung eines Referenzfarborts, macht das Verfahren besonders universell.
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3 zeigt Messergebnisse einer besonders einfachen Verfahrensvariante. Dabei gibt der Balken a die Intensität eines auf einem wiederaufbereiteten Gießereisand eingestrahlten Lichts im roten Spektralbereich wieder. Der Balken b gibt die Intensität des reflektierten Lichts wieder. Mit dem Bezugszeichen A ist der Abstand zwischen der Intensität Ia des eingestrahlten Lichts und der weiteren Intensität Ib des reflektierten Lichts bezeichnet. Der Abstand A wird wiederum mit einem vorgegebenen Wert K verglichen. Aus dem Ergebnis des Vergleichs ergibt sich die Einteilung in die erste oder zweite Klasse. – Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bereits eine Bestimmung des Abstands A im roten Wellenlängenbereich, d. h. im Bereich von 580 bis 700 nm, zur Beurteilung der Qualität des wiederaufbereiteten Gießereisands ausreichend ist.
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4 zeigt nochmals anschaulich die Lage eines aus einem ersten Messwert berechneten Farborts in der CIE Normfarbtafel. Der Farbort ist mit einem Kreuz gekennzeichnet. Ein Referenzfarbort ist mit einer Raute gekennzeichnet. Der mit einem Kreis gekennzeichnete Punkt gibt einen Farbort des auf die Probe eingestrahlten weißen Lichts wieder. Mit dem Bezugszeichen A ist wiederum der Abstand zwischen dem Farbort und dem Referenzfarbort gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- a
- Intensität des eingestrahlten Lichts
- b
- Intensität des reflektierten Lichts
- A
- Abstand
- Ia
- erste Intensität
- Ib
- zweite Intensität
- K
- vorgegebener Wert
- λ
- Wellenlänge
