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Verfahren zur Herstellung von Gussformen und-kernen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gussformen und-kernen aus Sand und einem Bindemittel.
Bei der Herstellung von Sandformen und Sandkernen für Giessereizwecke war es bisher Ublich, den
Sand mittels eines Bindemittels, wie beispielsweise Erdöl, Pech, Ton u. dgl. Substanzen, zu einer ein- heitlichen Masse zu binden. Die auf diese Weise hergestellten Kernformen weisen Oberflächen auf, die nicht genugend widerstandsfähig sind, um den Beanspruchungen bei der Handhabung und den von dem geschmolzenen Metall während des Giessens ausgeübten Kräften zu widerstehen. Es wurde auch schon vor- geschlagen, Kerne und Formen mittels Harzen, trocknenden Ölen, Zement u. dgl. zu binden.
Die unter
Verwendung derartiger Bindemittel hergestellten Kerne und Formen weisen eine grössere Festigkeit auf als die unter Verwendung der zuerst genannten Bindemittel hergestellten Kerne und Formen, müssen aber in einem Ofen getrocknet werden, um auszuhärten und die erforderliche Festigkeit zu entwickeln. Es wur- den Harnstoff-Formaldehydharze und Phenolformaldehydharze zur Bindung des Sandes bei der Herstellung von Sandkernen und Sandformen verwendet. Dabei entstehen jedoch Schwierigkeiten bei der Vermengung dieser Harze mit dem Sand, da diese Harze eine nur ungenugende Benetzungsfähigkeit für Sand und un- genügende Fliesseigenschaften aufweisen und da eine Hitzebehandlung erforderlich ist, um diese Harze auszuhärten, bevor der Kern bzw. die Form für den Guss von geschmolzenem Metall verwendet werden kann.
Es wurde nun gefunden, dass Sandkerne mit einer ausgezeichneten Benetzungsfähigkeit und einer praktisch unbegrenzten Lagerfähigkeit und Stabilität dadurch hergestellt werden können, dass man als Bindemittel für den Sand ein flüssiges Harz verwendet, welches durch Reaktion von Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol gebildet wird. Es wurde weiters festgestellt, dass durch Zusatz von Härtern die Aushärtungszeit des Harzes bzw. Bindemittels in beliebiger Weise verändert und eingestellt werden kann, wobei die Aushärtung bei Raumtemperatur erfolgt und somit ein Trocknen im Ofen bzw. ein Aushärten in der Hitze vermieden wird.
Dementsprechend ist es Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Gussformen und-ker- nen aus Sand und einem Bindemittel, wobei der Sand mit einer ausreichenden Menge eines flüssigen Bindemittels, das das Reaktionsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd mit Alkoholen in Gegenwart eines Kondensierungsmittels darstellt, vermischt wird, zu verbessern, und das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Alkohol ein Furfurylalkohol verwendet wird und die Reaktionsteilnehmer in einem Molverhältnis von 1-2 : 1-2 : 1-4 kondensiert werden und als Kondensierungsmittel Amine, vorzugsweise Diäthylentriamin, Alkalimetallhydroxyde, Ammoniumhydroxyd und bzw. oder Kalziumhydroxyd verwendet werden.
Durch die Verwendung von Furfurylalkohol zur Herstellung des Bindemittels für den Giessereisand wird ein kalt aushärtendes Bindemittel für Giessereisand erhalten, das es ermöglicht, Gussformen und-kerne hoher Anfangsfestigkeit herzustellen, die bei der Handhabung nicht zerfallen.
Trotzdem sind die Gussformen und-kerne, die unter Zuhilfenahme eines unter Verwendung von Furfurylalkohol hergestellten Bindemittels hergestellt wurden, nach dem Guss leicht vom Gussteil zu entfernen, womit die Reinigung des Gussteiles wesentlich erleichtert wird. Darüber hinaus ergibt sich noch der Vorteil, dass Gussformen und-kerne, die unter Verwendung eines Furfurylalkohol enthaltenden Bindemittels
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der angegebenen Art hergestellt wurden, in Berührung mit geschmolzenem Metall nichtUbermässigGas abspalten und auch keine schädlichen Dämpfe entwickeln. Die angegebenen Vorteile treten nicht ein, wenn das Harnstoff und Formaldehyd enthaltende Bindemittel nicht unter gleichzeitiger Verwendung von Furfurylalkohol hergestellt wurde.
Bindemittel, die gemäss einem bekannten Vorschlag unter Verwendung von Methylalkohol an Stelle von Furfurylalkohol aus Harnstoff und Formaldehyd hergestellt wurden, liefern keine Gussformen und-kerne hoher Anfangsfestigkeit und spalten während des Giessens beträchtliche Mengen schädlicher Dämpfe ab.
Hiebei kann so vorgegangen werden, dass vor der Zugabe des Bindemittels der Sand mit einem an sich bekannten sauren Härter imprägniert wird oder dass das Bindemittel mit einem an sich bekannten sauren Härter versetzt und sofort mit Sand vermiscnt wird.
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Carbamidphosphorsäure, saurem Natriumphosphat, Borphosphorsäure, Ammonchlorid oder Natriumbisulfat bestehen. Ein derartiger saurer Härter kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass man 3 Gew.-Teile Natriumbisulfat in 7 Gew.-Teilen Glykol auflöst. Ein derartiger Härter wurde mit Erfolg verwendet.
An Hand der folgenden Beispiele wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert :
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61 Gew.-Teileeine Destillation durchgeführt. Es werden hiebei 110 Teile Wasser ausdestilliert, kondensiert und aus dem
System entfernt. Das zurückbleibende Material stellt das als Bindemittel zu verwendende Harz dar.
Die oben angegebene Formaldehydmenge bezieht sich auf 37% iges handelsübliches Formalin, das mit
Methanol als Inhibitor versetzt ist.
Dieses Bindemittel wird zur Herstellung eines Formenhohlraumes in der folgenden Weise verwendet :
1000 Teile Giessereisand werden mit 7 Teilen eines Härters vermengt, der durch Auflösen von 3 Teilen
Natriumbisulfat in 7 Teilen 7 Öligem Glykol hergestellt wurde. Das Gemisch aus Sand und Härter wird
2 min lang in einem Kollergang bei niedriger Geschwindigkeit behandelt. Hierauf werden 20 Teile des
Bindemittels zugegeben, und die Behandlung im Kollergang wird 3 min lang fortgesetzt. Das so erhaltene
Gemisch wird aus dem Kollergang entfernt und auf ein Modell aufgebracht und bei Raumtemperatur aus- härten gelassen. Nach ungefähr 25 min wird das Modell aus dem Sand entfernt, ohne dass dadurch die Form zerstört wird. Nach weiterem zweistündigen Stehen ist die Form verwendungsbereit und kann mit ge- schmolzenem Metall gefüllt werden.
Man erhält ein qualitativ gutes Gussstück.
Beispiel 2 : Es werden 30 Gew.-Teile Formaldehyd, 60 Gew.-Teile Harnstoff, 65 Gew.-Teile Furfurylalkohol und 0, 3 Gew.-Teile Diäthylentriamin verwendet. und es wird zur Herstellung des Bindemittels in derselben Weise vorgegangen wie in Beispiel 1. Bei der Destillation werden 55 Teile Wasser abdestilliert, kondensiert und aus dem System entfernt. Das auf diese Weise hergestellte Bindemittel wird in derselben Weise, wie in Beispiel 1 angegeben, zur Herstellung eines Formenhohlraumes verwendet, wobei gute Ergebnisse erzielt wurden.
Beispiel 3 : Das Bindemittel wird unter Verwendung von 120 Gew.-Teilen Formaldehyd, 60 Gew.-TeilenHarnstoff, 65Gew.-TeilenFurfurylalkohol und 0, 3Gew.-Teilen Diäthylentriamin hergestellt. Es wird in derselben Weise vorgegangen wie in Beispiel 1 beschrieben, und es werden bei der Destillation 220 Gew.-Teile Wasser abdestilliert. Das auf diese Weise hergestellte Bindemittel wird, wie in Beispiel 1 angegeben, verwendet, wobei man gute Erfolge erzielt.
Beispiel 4 : Für die Herstellung des Bindemittels werden 60 Gew.-Teile Formaldehyd, 60Gew.-Teile Harnstoff, 30 Gew.-Teile Furfurylalkohol und 0, 3 Gew.-Teile Diäthylentriamin verwendet. Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen, und man erhält auf diese Weise ein GussstUck hoher Qualität.
Beispiel 5 : Es werden dieselben Substanzen verwendet, und es wird in gleicher Weise vorgegangen wie in Beispiel l, nur dass nach Abdestillation des Wassers zu dem zurückbleibenden Material 55 Gew.-Teile Furfurylalkohol zugegeben werden. Das auf diese Weise hergestellte Bindemittel wird zur Erzeugung einer Form gemäss Beispiel 1 verwendet.
Beispiel 6 : Bei Verwendung der gleichen Substanzen und bei Anwendung der gleichen Verfahrens- weisewieinBeispiel1 werden nach der Entfernung des Wassers noch zusätzliche 175 Gew.-Teile Furfurylalkohol zugesetzt. Das auf diese Weise erhaltene Material wird zur Herstellung einer Form gemäss den Angaben nach Beispiel 1 mit gutem Erfolg verwendet.
Bei den in den vorstehenden Beispielen angegebenen Bindemitteln kann die in Beispiel 1 angegebene Verfahrensweise abgeändert werden. Die zuzusetzende Menge des Härters kann bis auf 3 Gew.-Teile pro
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1000 Gew.-Teile Sand herabgesetzt werden. Durch Verminderung des Anteiles des Härters kann die Aushärtezeit auf beispielsweise 4 h verlängert werden, und eine auf diese Weise hergestellte Form kann ungefähr 24 h später für den Guss verwendet werden. Wenn anderseits die Menge des Härters auf 10 Gew.-Teile erhöht wird, wird dadurch die Wartezeit auf ungefähr die Hälfte verringert.
Bei der Herstellung des Bindemittels bzw. Harzes wird eine Viskosität von ungefähr 1 Poise bevorzugt, es können jedoch auch höhere Viskositäten angewendet werden. Wenn das Harz eine verhältnismässig hohe Viskosität aufweist, ist die für die Behandlung des Gemisches aus Bindemittel und Sand im Kollergang erforderliche Zeitspanne entsprechend länger. Eine höhere Viskosität des Bindemittels bzw.
Harzes gibt eine höhere Festigkeit des GrU11sandes. Wenn daher eine höhere Festigkeit des GrUnsandes gefordert ist, wird vorzugsweise ein Harz mit höherer Viskosität verwendet.
Das Gemisch aus Sand, Bindemittel und Härter ist im frischen Zustand hellfarbig, vorausgesetzt, dass auch der Sand eine helle Farbe aufweist. Beim Stehen jedoch wird dieses Gemisch langsam dunkler.
Diese Farbveränderung kann als wertvoller Hinweis auf den Härtungsgrad verwendet werden und ermöglicht somit festzustellen, ob das Modell bereits entfernt werden kann oder nicht.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Kern zeigt eine praktisch unbegrenzte Lagerbeständigkeit.
Der im vorstehenden verwendete Ausdruck "Kern" bezieht sich sowohl auf Kerne für Giessereiformen als auch auf Formhohlräume, welche mit geschmolzenem Metall auszufüllen sind.