Değişen oranlarda sodyum kalsiyum bentonitleri içeren döküm kalıp kum karışımlarında optimum bentonit miktarının belirlenmesi ve analizi
Determination and analysis of the optimum bentonite amount in casting mold sand mixtures containing variable proportions of sodium calcium bentonite
Yazar: TOLGA ALDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. NECİP ÜNLÜ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bentonit = Bentonite ; Döküm kalıpları = Casting molds ; Döküm kumu = Core sand ; Sodyum = Sodium

Özet:
Bentonitler, bünyesinde yüksek oranda montmorillonit minerali bulunan, yüksek sıcaklıklara dayanabilen, yüksek plastisite özellik gösteren, iyi fiziksel ve kimyasal özellikleri olan ve geniş yüzey alanına sahip bir kildir. Su vb. moleküllerin varlığında şişme özelliği göstermesi, yüksek bağlayıcılık özellikte olması ve yüksek plastisitesi nedeniyle pek çok farklı sektörde kullanım alanına sahip olabilmektedir. Doğada bol olması ve eldesinin kolaylığı, çeşitli alanlarda veya sektörlerde kullanılabilmesine avantaj oluşturmaktadır. Metalurji sektöründe de yüksek bağlayıcılık özellikte olması sebebiyle döküm kalıp kum karışım reçetesinde ve ince taneli demir cevherlerinin peletlenmesinde sıkça kullanılmaktadır. Döküm endüstrisinin maliyeti düşük ve kalitesi yüksek olan döküm arayışı, döküm kalıbının dayanıklı ve iyi olmasını mecbur kılmaktadır. Bu doğrultuda dökümde bentonitlerin bağlayıcılık özelliklerinin yanı sıra, döküm kumuna kazandırdığı; kalıptan sıyrılma, dayanıklılık, plastisite, akıcılık ve döküm sonrası kolay dağılabilme özellikleri de ön plana çıkmaktadır.
Bu çalışmada, Bilecik-Bozüyük bölgesine ait Na ve Ca bentonitlerin döküm sektöründe daha faydalı bir kullanım şartı elde edilebilmesi için değişen oranlarda kalıp kumuna karıştırılarak; yaş basma mukavemeti, yaş kesme mukavemeti, gaz geçirgenliği, kalıplanabilirlik indeksi ve shatter indeksi gibi belirleyici birtakım testlere tabi tutularak optimum bentonit ve nem miktarını içeren kalıp kum karışımı reçetesinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalarda, ortalama 61.8 AFS tane boyutundaki silisyum esaslı kalıp kumuna %3, %4.5, %6 nem oranlarında ve %7, %10, %13 oranlarında bentonit ilaveleri yapılmıştır. Hazırlanan kalıp kum karışımlarının %75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca ve %100Ca olmak üzere 4 farklı bentonit içeriğine sahip olmaları sağlanmıştır.
%7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %100Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş basma mukavemeti %3 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 92.66 ± 4.61 kN/m2 olmuştur. Daha yüksek nem içeriklerinde ise düşüş gözlenmiştir. Bilecik-Bozüyük bentoniti ile hazırlanan kalıp kum karışımlarında nemin %3'te sabit olması durumunda, artan Ca içeriği ile birlikte yaş basma mukavemetinde artış görülürken, nemin %4.5 ve %6 oranlarında sabit kalması durumunda artan Ca ile yaş basma mukavemetinin önemli ölçüde artış ve azalış göstermediği gözlenmiştir. Sabit %7 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş basma mukavemeti ortalamalarında düşüş tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş basma mukavemeti ortalamaları 73.66 ± 3.56 kN/m2, 71.71 ± 3.45 kN/m2 ve 60.33 ± 2.09 kN/m2 olmuştur. %6 nem ve %7 bentonit (%50Na-%50Ca ve %100Ca) içeriğinde hazırlanan karışımların Amerikan Dökümcüler Birliği'nce gri dökme demir parçalar için tanımlanmış olan yaş basma mukavemet aralığı içerisinde olduğu görülmüştür.
%10 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %25Na-%75Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş basma mukavemeti %4.5 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 116.66 ± 3.21 kN/m2 olmuştur. Nemin %3'te, bentonitin %10'da sabit olması durumunda, artan Ca içeriği ile birlikte yaş basma mukavemetinde artış görülürken, nemin %6 olması durumunda ise artan Ca içeriği ile düşüş görülmüştür. %4.5 nem ve %10 bentonit oranlarında sabit kalması durumunda ise artan Ca ile yaş basma mukavemetinin önemli ölçüde artış veya azalış göstermediği gözlenmiştir. Sabit %10 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş basma mukavemeti ortalamalarında önce artış ve ardından düşüş tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş basma mukavemeti ortalamaları 65.49 ± 2.31 kN/m2, 109.86 ± 3.39 kN/m2 ve 94.49 ± 2.16 kN/m2 olmuştur. %3 nem ve %10 bentonit (%75Na-%25Ca) içeriğinde hazırlanan karışımın, Amerikan Dökümcüler Birliği'nce 100 kg üzeri çelik kum kalıba döküm parçalar için tanımlanmış olan yaş basma mukavemet aralığı içerisinde olduğu görülmüştür.
%13 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %25Na-%75Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş basma mukavemeti %6 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 135.00 ± 0.10 kN/m2 olmuştur. Nem oranlarının %3, %4.5 ve %6 bentonitin %13 oranında olması durumlarında artan Ca içeriği ile birlikte yaş basma mukavemetinde artış görülmüştür. Sabit %13 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş basma mukavemeti ortalamalarında artış tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş basma mukavemeti ortalamaları 77.66 ± 3.78 kN/m2, 109.49 ± 3.81 kN/m2 ve 125.27 ± 3.60 kN/m2 olmuştur. Bilecik-Bozüyük (%75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca, %100Ca) bentonitli 61.8 AFS tane inceliğine sahip kalıp kum karışımlarının Amerikan Dökümcüler Birliği'nce gri dökme demir parçalar için tanımlanmış olan yaş basma mukavemet aralığının yaklaşık iki-üç katı yüksek değerlerinde olduğu görülmüştür.
%7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %100Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş kesme mukavemeti %3 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 25.33 ± 1.52 kN/m2 olmuştur. Nemin %3'te, bentonitin %7'de sabit olması durumunda, artan Ca içeriği ile birlikte yaş kesme mukavemetinde artış görülürken, nemin %6 olması durumunda ise artan Ca içeriği ile düşüş görülmüştür. %4.5 nem ve %7 bentonit oranlarında sabit kalması durumunda ise artan Ca ile yaş kesme mukavemetinin önemli ölçüde artış veya azalış göstermediği gözlenmiştir. Sabit %7 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş kesme mukavemeti ortalamalarında önce artış ve ardından düşüş tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş kesme mukavemeti ortalamaları 20.16 ± 0.81 kN/m2, 22.49 ± 1.45 kN/m2 ve 19.83 ± 0.78 kN/m2 olmuştur.
%10 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %100Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş kesme mukavemeti %4.5 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 34.33 ± 4.04 kN/m2 olmuştur. Bilecik-Bozüyük bentoniti ile hazırlanan kalıp kum karışımlarında bentonitin %10, nemin ise %3'te ve %4.5'te sabit olması durumlarında, artan Ca içeriği ile birlikte yaş kesme mukavemetinde artış görülürken, nemin %6'da sabit kalması durumunda artan Ca ile yaş kesme mukavemetinin önemli ölçüde artış veya azalış göstermediği gözlenmiştir. Sabit %10 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş kesme mukavemeti ortalamalarında önce artış, ardından önemli ölçüde artış veya azalış olmadığı tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş kesme mukavemeti ortalamaları 19.99 ± 1.04 kN/m2, 30.08 ± 3.22 kN/m2 ve 32.24 ± 1.44 kN/m2 olmuştur.
%13 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %100Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş kesme mukavemeti %6 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 46.00 ± 2.64 kN/m2 olmuştur. Nem oranlarının %3, %4.5 ve %6 bentonitin %13 oranında olması durumlarında artan Ca içeriği ile birlikte yaş kesme mukavemetinde artış görülmüştür. Sabit %13 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte yaş kesme mukavemeti ortalamalarında da artış olduğu tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için yaş kesme mukavemeti ortalamaları 16.99 ± 2.05 kN/m2, 32.49 ± 2.16 kN/m2 ve 42.08 ± 1.52 kN/m2 olmuştur.
%7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, Bilecik-Bozüyük bentoniti ile hazırlanan kalıp kum karışımlarında nemin %3'te sabit olması durumunda, artan Ca içeriği ile birlikte gaz geçirgenliği değerlerinde artış görülürken, nemin %4.5 ve %6 oranlarında sabit kalması durumunda artan Ca ile gaz geçirgenliğinde önemli ölçüde artış veya azalış olmadığı gözlenmiştir. Sabit %7 bentonit içeriğinde nem artışları ile birlikte gaz geçirgenliği değerlerinin ortalamalarında önce artış, ardından önemli ölçüde artış veya azalış olmadığı tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için gaz geçirgenliği ortalamaları 66.12, 78.86 ve 79.75 olmuştur. %6 nem ve %7 bentonit (%50Na-%50Ca ve %100Ca) içeriğinde hazırlanan karışımların Amerikan Dökümcüler Birliği'nce tanımlanmış olan gaz geçirgenliği aralığı içerisinde olduğu tespit edilmiştir.
%10 sabit bentonit için değerlendirildiğinde nem artışları ile birlikte gaz geçirgenliği değerlerinin ortalamalarında artış görülmüş olup sonuçlar %3, %4.5 ve %6 nem oranları için sırasıyla 38.59, 65.63 ve 72.41 olmuştur. %4.5 ve %6 nem içerikli %10 sabit bentonit ile hazırlanan karışımların Amerikan Dökümcüler Birliği'nce tanımlanmış olan gaz geçirgenliği aralığı içerisinde olduğu ancak yaş basma mukavemeti değerlerinin aralığın dışında kaldığı tespit edilmiştir.
%13 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, Bilecik-Bozüyük bentoniti ile hazırlanan kalıp kum karışımlarında nem oranlarının %3, %4.5 ve %6 sabit olması durumlarında, artan Ca içeriği ile birlikte gaz geçirgenliği değerlerinde artış görülmüştür. Benzer artma davranışı sabit %13 bentonit durumunda nemin artması ile birlikte gaz geçirgenliği ortalamalarında da tespit edilmiştir. Sırasıyla %3, %4.5 ve %6 nem oranları için gaz geçirgenliği ortalamaları 12.79, 44.05 ve 57.65 olmuştur. %13 sabit bentonit ile hazırlanan karışımların Amerikan Dökümcüler Birliği'nce tanımlanmış olan gaz geçirgenliği aralığı (80-120) dışında olduğu tespit edilmiştir.
%7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde literatürde, 78-90 kalıplanabilirlik indeksi aralığı; boşluksuz ve sağlam bir kalıp yüzeyi oluşturan kum karışımı olarak tanımlanmıştır. %4.5 nem ve sabit %7 bentonit içeren %25Na-%75Ca ve %100Ca kalıp kum karışımlarının literatürdeki aralığa uygun düştüğü tespit edilmiştir.
%10 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %4.5 nem ve sabit %10 bentonit içeren kalıp kum karışımlarının (%75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca ve %100Ca) kalıplanabilirlik indeksi değerlerinin literatürdeki aralığa uygun düştüğü tespit edilmiştir.
%13 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %6 nem ve %13 sabit bentonit içerikli %75Na-%25Ca, %25Na-%75Ca karışımları, %4.5 nem ve %13 sabit bentonit içerikli %25Na-%75Ca içerikli kalıp kum karışımının kalıplanabilirlik indeksi değerlerinin literatürde raporlanan aralıkta oldukları tespit edilmiştir.
%7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %4.5 nem içerikli kalıp kum karışımınlarının (%75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca ve %100Ca) shatter indeksi değerlerinin literatürde raporlanan aralığın içerisinde oldukları tespit edilmiştir.
%10 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %4.5 nemde %100Ca kalıp kum karışımı ile %6 nemdeki kalıp kum karışımlarının (%75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca ve %100Ca) literatürde raporlanan aralıkta oldukları tespit edilmiştir.
%13 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %6 nem içeren kalıp kum karışımlarının (%25Na-%75Ca ve %100Ca) literatürde raporlanan aralıkta oldukları tespit edilmiştir.

Abstract:
Bentonites are clays with high montmorillonite mineral content, resistant to high temperatures, high plasticity, good physical and chemical properties, and a large surface area. It can be used in many different sectors due to its swelling property in the presence of water and similar molecules, its high binding properties, and its high plasticity. The fact that it is abundant in nature and easy to obtain creates an advantage that it can be used in various fields or sectors. It is frequently used in the metallurgy sector, due to its high binding properties, in the casting mold sand mixture recipe, and in the pelleting of fine-grained iron ores. The casting industry's search for low-cost and high-quality castings necessitates the casting mold to be durable and good. In this direction, in addition to the binding properties of bentonites in casting, it brings to the casting sand; the features of stripping mold, durability, plasticity, fluidity, and easy dispersion after casting come to the fore.
In this thesis study, the Bilecik-Bozüyük region of Na and Ca bentonites are mixed in the changing rates; green compression strength, green shear strength, gas permeability, moldability index and shatter index analysis were performed and it is aimed to obtain mold sand mixtures with superior features in the casting industry. In addition to this, it is aimed to the mold sand mixture recipe containing the optimum bentonite and moisture content. In the experimental studies, 3%, 4.5%, 6% moisture, and 7%, 10%, 13% bentonite additions were made to silicon-based molding sand with an average grain size of 61.8 AFS. It was ensured that the prepared molding sand mixtures had 4 different bentonite contents: 75%Na-25%Ca, 50%Na-50%Ca, 25%Na-75%Ca, and 100%Ca.
When evaluated for 7% fixed bentonite, the green compressive strength of the molding sand mixture containing 100%Ca bentonite reached its maximum at 3% moisture content and became 92.66 ± 4.61 kN/m2. A decrease was observed at higher moisture contents. In molding sand mixtures prepared with Bilecik-Bozüyük bentonite, when the humidity is constant at 3%, an increase in green compression strength is observed with increasing Ca content. It was observed that the green compressive strength did not significantly increase or decrease with increasing Ca when the humidity remains constant at 4.5% and 6%. A decrease in the average green compressive strength was determined with the increase in humidity at the fixed 7% bentonite content. The average green compressive strengths were 73.66 ± 3.56 kN/m2, 71.71 ± 3.45 kN/m2 and 60.33 ± 2.09 kN/m2 for 3%, 4.5%, and 6% humidity, respectively. It has been observed that the mixtures prepared with 6% moisture and 7% bentonite (50%Na-50%Ca and 100%Ca) contents are within the green compression strength range defined for gray cast iron parts by the American Foundry Society.
In the thesis study, 7% Bentonite (100%) and 4.5% humidity-contained mixtures were examined and as shown in Table 7.1, the gas permeability, moldability index, and shatter index values are within the intervals in gray cast iron applications and appeared by AFS. Value intervals were reached above the green compression strength interval (51.7-58.6 kN / m2), and it is observed that it is not suitable.
As can be seen from Table 7.1, incidental to %75Na-%25Ca (7% bentonite, and 4.5% humidity) and %50Na-%50Ca (7% bentonite, and 4.5% humidity) mixtures, the green compression strength, gas permeability, moldability index and shatter index characteristics are compatible. The most ideal thing in two prescriptions, over 100 kg of gray cast iron castings, with both green strength value ranges (69.00 ± 5.00 kN / m2) and superior shatter index range (75.04 ± 6.51) with the most ideal mold sand prescription 7% bentonite (50%Na-50%Ca) and 4.5% moisture content has been revealed.
When evaluated for 10% fixed bentonite, the green compressive strength of the molding sand mixture containing 25%Na-75%Ca bentonite reached its maximum at 4.5% moisture content and became 116.66 ± 3.21 kN/m2. If the humidity was constant at 3% and bentonite at 10%, an increase was observed in the green compressive strength with increasing Ca content, while a decrease was observed with increasing Ca content at 6% humidity. It was observed that the green compressive strength did not significantly increase or decrease with increasing Ca when it remained constant at 4.5% humidity and 10% bentonite ratios. At the fixed 10% bentonite content, firstly, an increase and then a decrease was determined in the average green compressive strength together with the moisture increases. The average green compressive strengths were 65.49 ± 2.31 kN/m2, 109.86 ± 3.39 kN/m2 and 94.49 ± 2.16 kN/m2 for 3%, 4.5% and 6% humidity, respectively. It has been observed that the mixture prepared with 3% moisture and 10% bentonite (75%Na-25%Ca) content is within the green compression strength range defined by the American Foundry Society for steel sand mold casting parts over 100 kg.
3% moisture and 10% bentonite containing mold sand (75%Na-25%Ca ) mixture's green compression was determined that 100 kg of steel sand is convenient for mold casting. However, the gas permeability was determined as about 25.67 and it was observed that there wasn't a suitable casting sand mold for steel parts over 100 kg because of the gas permeability range set by AFS (130-300). Due to the insufficiency of the gas permeability of the mold sand mixture, (75%Na-25%Ca with 3% humidity and 10% bentonite) it was observed that there wasn't a suitable casting sand mold for steel parts over 100 kg.
When evaluated for 13% fixed bentonite, the green compressive strength of the molding sand mixture containing 25%Na-75%Ca bentonite reached its maximum at 6% moisture content and became 135.00 ± 0.10 kN/m2. In cases where the humidity ratios were 3%, 4.5%, and 6% bentonite 13%, an increase was observed in the green compressive strength with increasing Ca content. An increase in the average green compressive strength was determined with the increase in humidity at a fixed 13% bentonite content. The average green compressive strengths were 77.66 ± 3.78 kN/m2, 109.49 ± 3.81 kN/m2 and 125.27 ± 3.60 kN/m2 for 3%, 4.5% and 6% humidity, respectively. Bentonite molding sand mixtures (75%Na-25%Ca, 50%Na-50%Ca, 25%Na-75%Ca, 100%Ca) with a grain fineness of 61.8 AFS were found to be approximately two to three times higher than the green compression strength range defined by the American Foundry Society for gray cast iron parts.
When evaluated for 7% fixed bentonite, green shear strength reached its maximum at 3% moisture content in the molding sand mixture containing 100%Ca bentonite and became 25.33 ± 1.52 kN/m2. If the humidity was constant at 3% and bentonite at 7%, the green shear strength increased with increasing Ca content, while a decrease was observed with increasing Ca content at 6% humidity. It was observed that the green shear strength did not significantly increase or decrease with increasing Ca when it remained constant at 4.5% humidity and 7% bentonite ratios. At the constant 7% bentonite content, firstly, an increase and then a decrease was determined in the average green shear strength with the moisture increases. The averages of green shear strength were 20.16 ± 0.81 kN/m2, 22.49 ± 1.45 kN/m2 and 19.83 ± 0.78 kN/m2 for the humidity ratios of 3%, 4.5% and 6%, respectively.
When evaluated for 10% fixed bentonite, the green shear strength of the molding sand mixture containing 100%Ca bentonite reached its maximum at 4.5% moisture content and became 34.33 ± 4.04 kN/m2. In molding sand mixtures prepared with Bilecik-Bozüyük bentonite, in cases where bentonite is constant at 10%, humidity at 3% and 4.5%, an increase in green shear strength was observed with increasing Ca content. It was observed that the green shear strength did not significantly increase or decrease with increasing Ca when the humidity remained constant at 6%. It has been determined that the average green shear strength at the fixed 10% bentonite content, with moisture increases, first increases, then there is no significant increase or decrease. The averages of green shear strength were measured 19.99 ± 1.04 kN/m2, 30.08 ± 3.22 kN/m2 and 32.24 ± 1.44 kN/m2 for 3%, 4.5% and 6% humidity, respectively.
When evaluated for 13% fixed bentonite, the green shear strength of the molding sand mixture containing 100%Ca bentonite reached its maximum at 6% moisture content and became 46.00 ± 2.64 kN/m2. In cases where the humidity ratios were 3%, 4.5%, and 6% and the bentonite ratio was 13%, an increase was observed in the green shear strength with increasing Ca content. It was determined that there was an increase in the average green shear strength along with the moisture increases in the fixed 13% bentonite content. The averages of green shear strength were measured 16.99 ± 2.05 kN/m2, 32.49 ± 2.16 kN/m2 and 42.08 ± 1.52 kN/m2 for 3%, 4.5% and 6% humidity ratios, respectively.
When evaluated for 7% fixed bentonite, an increase in gas permeability values with increasing Ca content was observed in molding sand mixtures prepared with Bilecik-Bozüyük bentonite when the humidity was constant at 3%. While there was an increase in gas permeability values with increasing Ca content, it was observed that there was no significant increase or decrease in gas permeability with increasing Ca when the humidity remained constant at 4.5% and 6%. It has been determined that the average of gas permeability values at constant 7% bentonite content, with moisture increases, first increased, then there was no significant increase or decrease. Gas permeability averages were measured 66.12, 78.86, and 79.75 for 3%, 4.5%, and 6% humidity, respectively. It has been determined that the mixtures prepared with 6% moisture and 7% bentonite (50%Na-50%Ca and 100%Ca) content are within the gas permeability range defined by the American Foundry Society.
When evaluated for 10% fixed bentonite, an increase in the average of gas permeability values was observed with increases in humidity, and the results were 38.59, 65.63, and 72.41 for 3%, 4.5%, and 6% humidity, respectively. It has been determined that the mixtures prepared with 10% fixed bentonite with 4.5% and 6% moisture content are within the gas permeability range defined by the American Foundry Society, but the green compression strength values are outside the range.
When evaluated for 13% fixed bentonite, an increase in gas permeability values was observed with increasing Ca content in mold sand mixtures prepared with Bilecik-Bozüyük bentonite when the humidity ratios were fixed at 3%, 4.5%, and 6%. A similar increase behavior was also detected in the gas permeability averages with the increase in humidity at a constant 13% bentonite condition. Gas permeability averages were measured 12.79, 44.05, and 57.65 for 3%, 4.5%, and 6% humidity, respectively. It has been determined that the mixtures prepared with 13% fixed bentonite are outside the gas permeability range (80-120) defined by the American Foundry Society.
When evaluated for the moldability index at 7% fixed bentonite, in the literature, the mouldability index range (78-90) is defined as a sand mixture that creates a void-free and solid mold surface. It was determined that 25%Na-75%Ca and 100%Ca mold sand mixtures containing 4.5% moisture and 7% fixed bentonite were in accordance with the range in the literature. When evaluated for 10% fixed bentonite, it was determined that the molding sand mixtures containing 4.5% moisture and 10% fixed bentonite (75%Na-25%Ca, 50%Na-50%Ca, 25%Na-75%Ca, and 100%Ca) correspond to the range in the literature.
When evaluated for the moldability index at 13% fixed bentonite, the mixtures of 75%Na-25%Ca, 25%Na-75%Ca with 6% moisture and 13% fixed bentonite content and mold sand mixture with 4.5% moisture and 13% fixed bentonite content(25%Na-75%Ca) have been detected to be within the range reported in the literature.
When evaluated for 7% fixed bentonite, it was determined that the shatter index values of the molding sand mixtures with 4.5% moisture content (75%Na-25%Ca, 50%Na-50%Ca, 25%Na-75%Ca, and 100%Ca) were within the range reported in the literature.
When evaluated for 10% fixed bentonite, it was determined that 100%Ca mold sand mixture at 4.5% humidity and mold sand mixture at 6% humidity (75%Na-25%Ca, 50%Na-50%Ca, 25%Na-75%Ca, and 100%Ca) were in the range reported in the literature.
When evaluated for 13% fixed bentonite, it was determined that the molding sand mixtures (25%Na-75%Ca and 100%Ca) containing 6% moisture were within the range reported in the literature.
In-mold sand systems consisting of 3%, 4.5%, 6% moisture, and 7%, 10%, 13% bentonite additions, it was observed that the entire green compression strength, green shear strength, gas permeability, moldability index and shatter index features cannot be found in which a prescription range is compatible.
In order for appropriate prescription ranges to be revealed, according to AFS's suggestion, in casting for steel parts over 100 kg; It is understood that different work parameters are important such as 2% moisture content and 38-62 AFS grain fineness of mold sand.
In order for appropriate prescription ranges to be revealed, according to AFS's suggestion, in casting for steel parts under 100 kg; It is recommended to select the moisture content range 2-4% and 45-56 AFS grain fineness of mold sand.
It is seen that bentonite systems containing the Ca/Na mixture are important in terms of research and development studies that can be performed in the future.