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Verfahren zur Herstellung von Formstücken und Formkernen
Zur Herstellung von Formstücken und Formkernen wendet man gegenwärtig das sogenannte Silikatverfahren an.
Nach diesem Verfahren stellt man Formen und Formkerne mittels einer innigen Mischung aus Sand und Wasserglas (Natriumsilikat) her, bewirkt dann die Ausflockung eines Kieselsäuregels in der Mischung durch Einwirkenlassen eines sauren Gases, wie z. B. Kohlendioxyd, um der Masse eine ausreichende Kohäsion und Härte zu geben.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Wärmebehandlung von Formen und Kernen und infolgedessen alle damit zusammenhängenden Arbeitsgänge in Fortfall kommen, was besonders bei schweren Stücken vorteilhaft ist, deren Transport die Verwendung von schweren Hebezeugen wie z. B. Laufkranen erforderlich macht.
Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile, deren grösster darin liegt, dass es schwierig ist, festzustellen, ob durch die Einwirkung des Härtungsgases die aus Sand und Wasserglas bestehende Masse bereits den gewünschten Festigkeitsgrad erhalten hat, und bis heute erfolgt die Kontrolle hiefür empirisch. Es liegt auf der Hand, dass diese Kontrolle schwierig ist, wenn man eine optimale Härtung unter möglichster Vermeidung eines Überschusses an Behandlungsgas erzielen will.
Überdies ist bei dem genannten Verfahren die Festlegung der die günstigsten Ergebnisse für ein bestimmtes Formstück zeitigenden Gaseinlasspunkte langwierig, weil sie nur durch zahlreiche Versuche erfolgen kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung dieser Verfahren zur Herstellung von Formstücken und Formkernen, die darin besteht, dass man der Formmasse einen Indikator zusetzt, dessen Farbumschlagzone in jenem pH-Bereich liegt, bei dem sich in der Mischung Kieselsäuregel bildet.
Der Indikator kann der Mischung während ihrer Herstellung oder einem Bestandteil der Formmasse vor dem Mischen zugesetzt werden. So kann man beispielsweise den Indikator dem Silikat zusetzen, aus dem sich das Kieselsäuregel ausscheiden soll oder man kann das Silikat mit dem Formsand vermischen.
Auf Grund der Erfindung verändert sich die Farbe des Formkörpers, sobald durch die Einwirkung des Behandlungsgases der PH-Wert des Formkörpers die gewünschte Änderung erfahren und dadurch die Farbe des Indikators umgeschlagen hat. Eine einfache Augenscheinsprüfungdes Formstückes gibt Aufschluss dar- über, ob die Behandlung die : vorgesehene Wirkung gehabt hat. Man kann daher die Behandlung sofort unterbrechen und auf diese Weise eine merkliche Einsparung an Gas erzielen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Verbesserung liegt darin, dass sie eine schnelle und rationelle Feststellung der günstigsten Gaszuführungspunkte für ein gegebenes Stück, insbesondere bet. Profilen einer Probeform ermöglicht. Auf diese Weise kann man leicht über Unregelmässigkeiten des Eindringens des Gases Aufschluss erlangen, da die von dem Gas nicht erreichten Teile eine von den andern Teilen verschiedene Färbung haben, und man kann durch genaue Berechnung der Gnseinlasspunkte diesem Nachteil leicht abhelfen. Dieser Vorteil fällt besonders ins Gewicht bei der Herstellung von Formen in Serien.
Die Wahl des zu verwendenden Farbimlli. kators richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen. Man wählt diese Produkte im allgemeinen unter Verbindungen aus, deren Farbumschlagspunkte gestaffelt zwischen den pH-Werten von etwa 6 bis 12 liegen. In der Praxis sind die Indikatoren am zweckmässigsten
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und für die Mehrzahl der Fälle geeignet, deren Farbumschlagzone zwischen etwa 8 und 10 liegt, wie'z.
B. Thymolblu, para-Xylenolblau, Thymolphthalein, Phenolphthalein, para-Xylenolphthalein usw.
Ist der Indikator wasserunlöslich, so setzt man zweckmässig ein anionisches !, kationisches oder nichtionogenes Dispersionsmittel hinzu. Beispielsweise kann man das im Handel unter der Bezeichnung Teepol". vssztriebene Gemisch von Sulfonaten sekundärer Alkohole verwenden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Be isp iel l : Man löst unter Rühren 0,5 g Phenolphthalein pro kg handelsübliches Silikat (Wasser- glasS.* Es wird eine rote Lösung erhalten.
Diese Lösung wird mit Giessereisand gemischt, in einer Menge von 50 g Silikat je kg Sand. Mit dieser Mischung kann eine Form hergestellt werden. In die Form wird Kohlensäuregas eingeleitet, bis die Färbung verschwindet.
Die auf diese Weise hergestellte Form zeigt bei Versuchen ausgezeichnete Härte- und Festigkeitseigenschaften.
Man kann von dem handelsüblichen Silikat als solchem oder einer Mischung des Silikats mit Zusatzstoffen, z. B. den für diesen Zweck häufig verwendeten Melassen, Zuckern usw., ausgehen.
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Lösung des Indikators wird zu 820 g Wasserglas von 580 Be zugegeben. Man erhält auf diese Weise eine intensiv blau gefärbte Silikatlösung von 500 Be.
50 g dieser Lösung werden mit 1 kg trockenem Sand mit hohem Si02 -Gehalt bei gewöhnlicher Temperatur vermischt. Auf diese Weise erhält man einen graublau gefärbten Sand.
Eine Probe aus diesem Sand wird der Einwirkung von Kohlensäuregas unterworfen ; sie schlägt von graublau in gelb um.
Beispiel 3 : Eine feine und homogene Dispersion wird aus 1 g Phenolphthalein in 5 g Wasser hergestellt, das 0,005 g"Teepol"enthält. Ferner werden 820 g Silikat von 580 Be mit 175 g Wasser verdünnt.
Der Silikatlösung wird dann die wässerige Phenolphthaleindispersion zugesetzt, wobei bis zur Erziclung einer homogenen Färbung gerührt wird. Es wird eine rot-blassviolett gefärbte Silikatlösung von 500 Be erhalten.
Wenn diese Lösung unter den gleichen Bedingungen wie im vorstehenden Beispiel mit Sand vermengt wird, erhält man einen rosa gefärbten Sand, der durch die Einwirkung von Kohlensäuregas entfärbt wird.
An Stelle von Phenolphthalein kann man beispielsweise auch o-Cresol-phthalein verwenden.
B eis p iel 4 : Zu 20 g trockenem Sand mit hohem Si02 -Gehalt wird bei gewöhnlicher Temperatur ein Indikator zugegeben, der aus einer Suspension von 1 g Phenolphthalein in 5 g mit 0,005 g Teepol versetztem Wasser besteht. Der Sand wird mit dem Indikator gut vermischt und dann mit 1 kg Wasserglas versetzt, wie es üblicherweise in Giessereien für das CO-Verfahren verwendet wird. Das Mischen wird fortgesetzt, wobei der Sand eine gleichförmige rosa-blassviolette Färbung annimmt. Unter der Einwirkung des Kohlensäuregases entfärbt sich der Sand.
Man kommt zu den gleichen Ergebnissen, wenn man zuerst das Silikat mit dem Sand mischt und dann die wässerige Phenolphthalein-Suspension zugibt.
Die Indikatoren werden zweckmässig in hinreichend grossen Dosierungen angewendet, dass die Veränderung der Färbung des 1atriumsilikathaltigen Sandes durch Einwirkung des Kohlendioxyds deutlich wahrnehmbar ist. Diese Dosierung kann sehr einfach durch vorherige Versuche bestimmt werden. Bei den angegebenen Indikatoren liegt ein geeignetes Mengenverhältnis in der Grössenordnung zwischen 0,5 und 1, 5 g pro kg der Lösung des handelsüblichen Natriumsilikatsvon 58 Be.
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