Verfahren für die Herstellung einer Gussform bzw. eines Gusskerns Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer Gussform bzw. eines Guss- kerns für das Giessen von Metallen und andern Materialien, wobei für die Gussform bzw. den Kern ein feuerfestes Material und ein Bindemittel ver wendet werden und das Ganze durch ein Gas zum Erstarren gebracht wird.
Das Verfahren nach dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Binde mittel Aluminiumphosphat und als Gas für das Erstarrenlassen Ammoniak verwendet wird.
Das Ammoniakgas kann dem feuerfesten Material und Bindemittel unter Vakuum zugeführt werden, so dass sich die Vorteile ergeben, dass das Gas die ganze Giessform oder den ganzen Kern durchdringt und aus Giessform bzw. Kern bei reduziertem Druck und bei der durch die chemische Reaktion entwickel ten Wärme ein grosser Teil des Wasserdampfes aus gezogen und damit die Erstarrung beschleunigt wird.
Es ist bereits bekannt, die Erstarrung eines Kerns durch Mischen von Natriumsilikat mit dem feuerfesten Material, aus dem der Kern gebildet ist, herbeizuführen, und letzteren durch Anwendung von Kohlendioxydgas zum Erstarren zu bringen. Bei die sem bekannten Verfahren wird das Gas unter atmo sphärischen Bedingungen zur Anwendung gebracht, indem im Kern Löcher vorgesehen werden, in deren Öffnungen eine Düse eingesetzt wird, um das Gas in die Poren des Kerns eindringen zu lassen. Ein ähnliches Verfahren könnte auch zur Herstellung von Formen verwendet werden.
Gegenüber der Verwendung von Natriumsilikat und Kohlendioxyd bringt nun die Verwendung von Aluminiumphosphat und Ammoniak nach dieser Erfindung bedeutende Vorteile, da das Aluminium phosphat eine höhere Stabilität aufweist und weniger hygroskopisch ist als Natriumsfikat. Letzteres bildet beim Erstarren ein ausgesprochen hygroskopisches Silikagel, das beim Backen - wie dies normaler weise beim Erzeugen einer Form oder eines Kerns erforderlich ist - Natriumsalze mit nur geringer Feuerfestigkeit bilden, die Thermoplastizität hervor rufen.
Aluminiumphosphat anderseits ist selbst ein gutes feuerfestes Material und bildet bei hohen Tem peraturen Aluminiumoxyd (A1203), das wiederum ein gutes feuerfestes Material ist. Ferner ist Kohlen dioxyd ein teures Gas bei industriellem Verbrauch und neigt zum Gefrieren beim Ausströmen aus dem Druckbehälter.
Ammoniak anderseits ist industriell erhältlich, lässt nicht nur die Form oder den Kern erstarren, sondern verbindet sich auch mit freier Phosphorsäure zu Ammoniakphosphat, das sich beim Erhitzen der Form oder des Kerns verflüchtigt. Die guten feuerfesten Eigenschaften des Aluminium phosphats ermöglichen das Erhitzen der Formen oder Kerne auf jede gewünschte Temperatur, so dass das Giessen unter idealen Bedingungen vor sich gehen kann. Das Aluminiumphosphat wird zweckmässig in Form einer verdünnten Säurelösung angewendet.
Die Mischung aus Aluminiumphosphat und feuer festem Material kann entweder direkt auf die form gebenden Oberflächen, zum Beispiel eines Modells, aufgebracht oder letzteres kann, falls erwünscht, zuerst mit einem geeigneten überzug versehen wer den, zwecks Erzielens einer erforderlichen Ober flächenbeschaffenheit des fertigen Gussstückes. Das Modell kann zum Beispiel ein oder mehrere Male in einen geeigneten feuerfesten Schlamm, vorzugsweise aus einem kolloidalen Kieselerdeschlamm, getaucht werden.
Das feuerfeste Material und das Ammonium phosphat können maschinell gemischt werden, da mit jedes einzelne Teilchen des feuerfesten Materials mit einem Umhüllungsfilm aus Phosphat versehen wird. Das feuerfeste Material kann entweder durch Einstossen von Hand auf die formgebenden Ober flächen für die Form gebracht oder mechanisch durch Eindrücken mittels einer geeigneten Vorrichtung in den dafür vorgesehenen Hohlraum.
Fig. 1 dient zum Erklären der Herstellung einer Formhälfte.
In Fig. 1 ist ein aus Holz bestehendes Halb modell 1 an einer Stahlträger- oder Modellplatte 2 befestigt. Die obere, ebene Oberfläche der Platte bil det die Trennebene für die beiden Modellhälften und der beiden entsprechenden Formen.
Das Halbmodell 1 und die anliegende ebene Oberfläche der Modellplatte 2 sind von einem Latex blatt 3 mit einer Dicke von 0,050 bis 0,127 mm bedeckt, das, wie bei 3a gezeigt ist, sich um die Umfangsfläche erstreckt und, wie bei 3b gezeigt ist, unter der untern Fläche der Platte nach innen ge schlagen ist. Das aus der Platte 2 und dem Latex blatt 3 bestehende Gebilde wird dann unter Zwi schenschaltung eines Gummidichtungsringes 5 auf eine flache, metallene Abdichtplatte 4 montiert und die beiden Platten aneinander befestigt.
Die Abdicht- platte 4 weist eine zentrale Öffnung 6 auf, die durch einen kurzen Kanal 7 mit einem Abschlussventil 8 verbunden ist. Letzteres weist ein Anschlussstück zur Aufnahme des Endes einer Leitung (nicht gezeigt) auf. Die Trag- oder Modellplatte 2 ist mit durch gehenden Kanälen 9 versehen, die somit auf die Innenseite des Holzmodells 1 reichen.
Das Latexblatt 3 nimmt beim Aufbringen auf das Modell eine allgemeine Lage ein, die von der all gemeinen Gestalt des Modells bestimmt ist, wird aber durch Verbindung des Ventils 8 mit der genannten Lufiabsaugleitung straff über die ganze Oberfläche des Modells 1 gespannt, indem nach Öffnen des Ven tils Luft aus dem Raum zwischen den beiden Plat ten 2 und 4 durch die Kanäle 9 und die Poren des Holzmodells und weiter aus dem Raum zwischen dem Latexblatt 3 und der Oberseite der Abdicht- platte 4 abgesogen wird.
Das Modell muss keine genaue Oberflächen beschaffenheit besitzen, da die Aussenseite des zu sammengesetzten Modells vom Blatt 2 gebildet wird, das so beschaffen ist, dass es die erforderliche Ge nauigkeit oder Feinheit der Oberfläche aufweisen wird. Daher kann ein beträchtlicher Teil der Modell herstellungskosten, zum Beispiel bis zu 20 1/o, er spart werden.
Das Modell wird mit einem feuerfesten Überzug versehen, und zwar durch aufeinanderfolgendes Ein tauchen des Modells in einen geeigneten Schlamm. Vorzugsweise wird jedoch vor dem Evakuieren des Modellgebildes das Latexblatt zuerst durch Einströ- menlassen von Druckluft in den Kanal 6 und durch das Abschliessventil 8 zu einer Halbkugel aufgeblasen, und durch Eintauchen dieses aufgeblasenen Latex blattes in einen kolloidalen Silikatschlamrn ein erster feuerfester Überzug aufgebracht.
Nach Aufbringen des Anfangsüberzuges wird eventuell überschüssiger Schlamm abtropfen gelassen und dann das Modell evakuiert, wodurch das Latexblatt zusammen mit seinem nassen Überzug sich straff auf das Modell legt. Nach dem Trocknen wird das Modell in einen Äthylsilikatschlamm getaucht und mit einem Bewurf von grobem Molochit versehen. Nach neuerlichem Trocknen wird das Modell in einen Schlamm von Aluminiumphosphat getaucht.
Vor dem Aufbringen des Anfangsüberzuges wird vorteilhafterweise ein dünner Belag eines Silicone- freigabefluids auf das Latexblatt aufgebracht, um das Entfernen der Form zu erleichtern, ohne dass der Anfangsüberzug auf dem Latex festhaftet.
Das aus dem Modell 1, der Modellplatte 2 und der Abdichtplatte 4 bestehende Gebilde wird auf eine Unterlage 9' gesetzt und auf dieser befestigt. Ein mit offenen Enden versehener Formkasten 11 wird dann über das Modell gestellt, wobei der untere Öffnungsrand des Kastens die ebene Oberfläche der Modellplatte 2 berührt oder fast berührt. Der Form kasten 11 wird mittels einer Stahlglocke 12 auf der Unterlage 9' abgestützt. Die Glocke 12 weist eine Öffnung auf, durch die der Formkasten ragt und bei 13 an der Glocke festgeschweisst ist. Der untere Rand der Glocke ist mittels eines Gummiringes 14 gegenüber der Unterlage 9' abgedichtet. Letztere weist eine Durchbohrung 15 auf, die mittels einer Leitung, von der ein Ende bei 16 erscheint, mit einer Vakuumanlage (nicht gezeigt) verbunden ist.
Der Formkasten wird dann auf die erforderliche Tiefe mit Kompositionsmaterial gefüllt, das feuer festes Material, zum Beispiel Alumina, Silika, Molo- chit, Sillimanit oder Zirkonsilikat enthalten kann, dessen Körnung möglichst grob ist zwecks Erzielens einer maximalen Formporosität und das mit 3 bis 4 Volumprozent einer Aluminiumphosphatlösung ge mischt ist.
Der Betrag der Beigabe von Aluminium phosphatlösung richtet sich nach der Körnung der feuerfesten Teilchen, während die Stärke der Lösung zum Beispiel 50 l/o betragen kann. Das feuerfeste Material und das Aluminiumphosphat werden vor zugsweise in einer Mischmaschine miteinander ver mischt, um jedes Teilchen des feuerfesten Materials mit einem Phosphatfilm zu überziehen. Das Kom positionsmaterial kann durch maschinelles Ein drücken oder durch Einstossen von Hand in den Formkasten eingefüllt werden.
Das obere Ende des Formkastens 11 wird dann mittels einer auf den Kasten aufgespannten Ober platte 18 verschlossen, wobei eine Abdichtung 19 aus Gummi dazwischengelegt wird. Die Platte 18 weist eine Durchbohrung 20 auf, die mit einem Ende 21 einer an eine Quelle von Ammoniakgas angeschlossenen Leitung verbunden ist. Auf die Materialmasse 17 wird eine Druckplatte 22 gesetzt und mittels einer zwischen die Platten 22 und 18 ein gesetzten Druckfeder 23 auf diese gedrückt. Die Druckplatte 22 dient dazu, dem Druck des Latex blattes 3 zu widerstehen, wenn beim Evakuieren der Form das Druckdifferential auf den beiden Seiten des Latexblattes aufgehoben wird.
Nicht gezeigte Ventile werden geöffnet, um die Leitung 16 mit der Vakuumanlage zu verbinden, um die Luft aus der Glocke 12 und dem Material 17 abzusaugen. Diese Evakuierung braucht nur eine teilweise zu sein, zum Beispiel bis zu einem Unter druck von 660 bis 735 mm Quecksilbersäule. Dann werden die (nicht gezeigten) Ventile in der Leitung 21 geöffnet und genügend Ammoniakgas in den Form kasten 11 geleitet, um das Material 17 zum Erstar ren zu bringen. Dann werden diese Ventile geschlos sen und die Ventile in der Leitung 16 geöffnet, um das Ammoniakgas aus der Glocke zu vertreiben.
Nachdem sich das System-wieder mit Luft von normaler Temperatur und Druck gefüllt hat, wird die Form abgezogen, indem Luft durch das Ven til 8 unter das Latexblatt zugelassen wird, um eine Verschiebung des Modells in bezug auf die Form zu bewirken. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise in das Modellinnere Luft mit einem Druck höher als der atmosphärische zugelassen, indem das Ventil 8 mit einer Druckquelle von Druckluft verbunden wird.
Nach Fig. 2 ist ein Halbmodell 40 auf einer Mo dellplatte 41 befestigt und von einem Formkasten 42 umgeben. Letzterer wird mit Kompositionsmaterial 43 gefüllt, das aus Aluminiumphosphat und dem ge wünschten feuerfesten Material besteht und unter Druck verdichtet wird. Das Ammoniak wird mittels eines Verteilrohres 44 zugeführt, dessen Ende 45 mittels einer biegsamen Leitung und eines Steuer ventils (nicht gezeigt) mit einem unter Druck stehen den Gasvorrat verbunden ist.
Das Verteilrohr 44 weist eine Anzahl von seitlichen Abzapfungen 46 mit abwärtsgebogenen Enden auf, die in der gezeig ten Lage des Verteilrohres in bezug auf die Druck platte 41 in das Material 43 hineinreichen und bei 47 Düsen bilden. Falls erforderlich, können noch wei tere Röhren 46a mit Düsen 47a vorgesehen sein. Beim Öffnen des Ventils strömt das Ammoniak in und durch das Material und härtet dieses, wobei die Düsen 47 und 47ä das Ammoniakgas durch das Material verteilen, um ein gleichmässiges Erstarren der Form herbeizuführen.
Verlust von Ammoniakgas zufolge Austritten an den Düsenrändern wird durch Metallringe 48 ver mieden, die, wie dargestellt, an jeder Abzweig röhre 46 befestigt sind und auf der Oberfläche des Materials 43 aufsitzen. Der Formkasten 42 kann ge- wünschtenfalls direkt luftdicht mit der metallenen Modellplatte 41 verbunden sein, ohne Verwendung eines Latexblattes, wobei als Trennmittel Graphit verwendet wird. Das Modell 40 besteht vorzugsweise auch aus Metall.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Anordnung nach Fig. 2, bei der ein Halbmodell 40 auf einer Modell platte 41 montiert und von einem Formkasten 42 umgeben, in den das Material 43 fest eingepackt ist. Anstelle des Verteilrohres 45 und der Abzweigröh ren 46 mit den Düsenenden 47 wird hier eine Druck platte 50 verwendet, die das Formkastenaussenende abschliesst und gleitbar in den Kastenwänden ein gesetzt ist. Die Platte 50 weist eine Anzahl von durchgehenden Kanälen 51 auf, die mit abwärts gerichteten Düsenöffnungen 52 in Verbindung stehen.
Die Kanäle 51 sind untereinander durch einen Quer kanal 53 verbunden, der seinerseits über eine Öff nung 54 mit einer Höhle 55 in einem Metallblock 56 verbunden ist, der gasdicht an der Oberseite der Platte 50 befestigt ist. Der Block 56 wird von einem Röhrchen 57 gasdicht durchsetzt, die mit der Höh lung 55 in Verbindung steht und über die biegsame Leitung und das Steuerventil (nicht gezeigt) an eine Quelle von Ammoniakgas unter Druck angeschlossen ist. Nachdem die Platte 50 auf die Oberfläche des Materials 43 gesetzt worden ist, wird Druck auf die Platte 50 ausgeübt, beispielsweise durch eine hydrau lische Presse, um die Form zu verdichten.
Dann wird das Steuerventil geöffnet, um das Ammoniakgas unter Druck in die Kanäle 51 zu leiten, von wo es durch die Düsen 52 ausströmt und das Formmaterial zum Erstarren bringt. Um den Gasdurchgang durch die Form zu erleichtern, können am untern Form kastenrand Öffnungen 42a vorgesehen sein.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wird das Ammoniakgas dem Material 43 durch einen oder mehrere Stutzen 51' in der Modellplatte 41 zu geführt. Die Stutzen 51' stehen mit dem Material 43 über Düsenöffnungen 60 in Verbindung, die auf die Oberseite der Platte 41 münden, und weiter über Düsenöffnungen 61, die die Platte 41 und das Mo dell 40 durchsetzen. Die Kanäle 61 sind von Vorteil in Fällen, wo das Modell Ausnehmungen 62 und 63 aufweist und es schwierig wäre, ein Einströmen von Gas in diese Ausnehmungen zu gewährleisten, wenn es vom Modell entfernt auf die Oberfläche des Modells 43 ausströmen würde.
Die Kanäle 51 sind über eine Leitung, die teilweise bei 51' gezeigt ist, und ein Steuerventil (nicht gezeigt) an die Druckgas quelle für Ammoniak angeschlossen.
Die Anordnung nach Fig. 4 kann angewendet werden wie in dieser gezeigt ist oder in Verbindung mit den Anordnungen nach Fig. 3 und 2. In Fig. 4 ist eine Druckplatte 50 zum Verdichten des Materials gestrichelt gezeichnet, die entfernt wird, um den Durchfluss des Erstarrungsgases zu ermöglichen. Statt dass Ammoniak unter Druck zugeführt wird, kann die Form, wie im Fall der Fig. 1, evakuiert werden, wo bei das Ammoniak zum Einströmen in das Mate rial 43 gebracht wird.
Die Abstufung des feuerfesten Materials bei allen oben beschriebenen Anordnungen wird so ge wählt, dass das Ammoniak frei durch die Form strömt, so dass diese leicht zum Erstarren gebracht werden kann und die Oberflächenbeschaffenheit des vom Modell erzeugten Gussstückes zufriedenstellend ausfällt. Je nach dem Zweck, für den die Form oder der Kern präpariert wird, kann Alumina, Silika, Zir- konia, Zirkonsilikat, Molochit usw. verwendet wer den.
Für eine allgemeine Verwendung wird aber ein Zirkonsand von einem Sieb der englischen Maschen- weite 100 B. S. S. wegen seiner ausgezeichneten ther mischen Eigenschaften bevorzugt, denn eine auf diese Art und Weise gebundene Form kann leicht erhitzt oder gekühlt werden, ohne Risse zu bilden oder ab zusplittern.
In Fällen, wo eine gute Oberflächenbeschaffenheit des Gussstückes von Bedeutung ist, kann ein feuer festes Verkleidungspulver, wie zum Beispiel Zirkon- mehl von einem Sieb mit der englischen Maschen weite 200 B. S. S., verwendet werden, das mit Zir- konsand hinterfüllt werden kann.
Method for producing a casting mold or a casting core The present invention relates to a method for producing a casting mold or a casting core for the casting of metals and other materials, a refractory material and a binding agent for the casting mold or the core be used and the whole thing is made to solidify by a gas.
The method according to this invention is characterized in that aluminum phosphate is used as the binding agent and ammonia is used as the solidification gas.
The ammonia gas can be supplied to the refractory material and binder under vacuum, so that the advantages arise that the gas penetrates the entire mold or the entire core and out of the mold or core at reduced pressure and with the heat developed by the chemical reaction a large part of the water vapor is drawn out and solidification is accelerated.
It is already known to solidify a core by mixing sodium silicate with the refractory material of which the core is formed and to solidify the latter by using carbon dioxide gas. In the known method, the gas is brought to use under atmospheric conditions by providing holes in the core, in the openings of which a nozzle is used to allow the gas to penetrate into the pores of the core. A similar process could be used to make molds.
Compared to the use of sodium silicate and carbon dioxide, the use of aluminum phosphate and ammonia according to this invention now brings significant advantages, since the aluminum phosphate has a higher stability and is less hygroscopic than sodium silicate. The latter forms an extremely hygroscopic silica gel when it solidifies, which when baking - as is normally required when creating a shape or a core - forms sodium salts with only low fire resistance, which cause thermoplasticity.
Aluminum phosphate, on the other hand, is itself a good refractory material and forms aluminum oxide (A1203) at high temperatures, which in turn is a good refractory material. Furthermore, carbon dioxide is an expensive gas for industrial consumption and tends to freeze when it escapes from the pressure vessel.
Ammonia, on the other hand, is available industrially and not only solidifies the form or core, but also combines with free phosphoric acid to form ammonia phosphate, which evaporates when the form or core is heated. The good refractory properties of aluminum phosphate allow the molds or cores to be heated to any desired temperature so that casting can take place under ideal conditions. The aluminum phosphate is expediently used in the form of a dilute acid solution.
The mixture of aluminum phosphate and refractory material can either be applied directly to the shaping surfaces, for example a model, or the latter can, if desired, first be provided with a suitable coating in order to achieve a required surface quality of the finished casting. For example, the model can be immersed one or more times in a suitable refractory slurry, preferably a colloidal silica slurry.
The refractory material and the ammonium phosphate can be mixed by machine, since each individual particle of the refractory material is provided with a coating film of phosphate. The refractory material can either be pushed by hand onto the shaping upper surfaces for the mold or mechanically by pressing it into the cavity provided for this purpose using a suitable device.
Fig. 1 serves to explain the manufacture of a mold half.
In Fig. 1 an existing wooden half model 1 is attached to a steel support or model plate 2. The upper, flat surface of the plate forms the parting line for the two model halves and the two corresponding shapes.
The half model 1 and the adjacent flat surface of the model plate 2 are covered by a latex sheet 3 with a thickness of 0.050 to 0.127 mm, which, as shown at 3a, extends around the circumferential surface and, as shown at 3b, under the is hit inwards under the surface of the plate. The structure consisting of the plate 2 and the latex sheet 3 is then mounted with interconnection of a rubber sealing ring 5 on a flat, metal sealing plate 4 and the two plates are attached to one another.
The sealing plate 4 has a central opening 6 which is connected to a shut-off valve 8 by a short channel 7. The latter has a connector for receiving the end of a line (not shown). The support or model plate 2 is provided with continuous channels 9, which thus extend to the inside of the wooden model 1.
The latex sheet 3 assumes a general position when applied to the model, which is determined by the general shape of the model, but is stretched tightly over the entire surface of the model 1 by connecting the valve 8 to the said air suction line by opening the Ventilates air from the space between the two plates 2 and 4 through the channels 9 and the pores of the wooden model and further from the space between the latex sheet 3 and the top of the sealing plate 4.
The model does not have to have an exact surface texture, since the outside of the assembled model is formed by sheet 2, which is designed so that it will have the required accuracy or fineness of the surface. Therefore, a considerable part of the model making costs, for example up to 20 1 / o, can be saved.
The model is provided with a refractory coating by successively immersing the model in a suitable mud. Preferably, however, before evacuating the model, the latex sheet is first inflated to a hemisphere by letting compressed air flow into the channel 6 and through the shut-off valve 8, and a first refractory coating is applied by immersing this inflated latex sheet in a colloidal silicate slurry.
After applying the initial coating, any excess sludge is allowed to drain off and then the model is evacuated, whereby the latex sheet, together with its wet coating, lies tightly on the model. After drying, the model is immersed in an ethyl silicate mud and coated with coarse molochite. After drying again, the model is immersed in a slurry of aluminum phosphate.
Before the initial coating is applied, a thin layer of silicone release fluid is advantageously applied to the latex sheet in order to facilitate removal of the mold without the initial coating adhering to the latex.
The structure consisting of the model 1, the model plate 2 and the sealing plate 4 is placed on a base 9 'and attached to it. A molding box 11 provided with open ends is then placed over the model, the lower opening edge of the box touching or almost touching the flat surface of the model plate 2. The mold box 11 is supported by means of a steel bell 12 on the base 9 '. The bell 12 has an opening through which the molding box protrudes and is welded to the bell at 13. The lower edge of the bell is sealed against the base 9 'by means of a rubber ring 14. The latter has a through-hole 15 which is connected to a vacuum system (not shown) by means of a line, one end of which appears at 16.
The molding box is then filled to the required depth with composition material, which can contain refractory material, for example alumina, silica, molochite, sillimanite or zirconium silicate, the grain size of which is as coarse as possible in order to achieve maximum shape porosity and that with 3 to 4 percent by volume an aluminum phosphate solution is mixed ge.
The amount of aluminum phosphate solution added depends on the grain size of the refractory particles, while the strength of the solution can be 50 l / o, for example. The refractory material and the aluminum phosphate are preferably mixed together in a blending machine in order to coat each particle of the refractory material with a phosphate film. The composite material can be filled into the molding box by pressing it in by machine or by pushing it in by hand.
The upper end of the molding box 11 is then closed by means of an upper plate 18 clamped onto the box, with a seal 19 made of rubber being placed in between. The plate 18 has a through hole 20 which is connected to one end 21 of a conduit connected to a source of ammonia gas. On the material mass 17, a pressure plate 22 is placed and pressed by means of a compression spring 23 placed between the plates 22 and 18 on this. The pressure plate 22 serves to withstand the pressure of the latex sheet 3 when the pressure differential on the two sides of the latex sheet is canceled when the mold is evacuated.
Valves (not shown) are opened in order to connect the line 16 to the vacuum system in order to suck out the air from the bell 12 and the material 17. This evacuation only needs to be partial, for example down to a negative pressure of 660 to 735 mm of mercury. Then the (not shown) valves in line 21 are opened and enough ammonia gas is passed into the mold box 11 to bring the material 17 to solidify Ren. Then these valves are closed and the valves in line 16 are opened to expel the ammonia gas from the bell.
After the system has refilled with air at normal temperature and pressure, the mold is withdrawn by allowing air through valve 8 under the latex sheet to cause displacement of the model with respect to the mold. For this purpose, air at a pressure higher than atmospheric is preferably admitted into the interior of the model by connecting the valve 8 to a pressure source of compressed air.
According to Fig. 2, a half-model 40 is attached to a model plate 41 and surrounded by a molding box 42. The latter is filled with compositional material 43, which consists of aluminum phosphate and the desired refractory material and is compressed under pressure. The ammonia is supplied by means of a distribution pipe 44, the end 45 of which is connected to a pressurized gas supply by means of a flexible line and a control valve (not shown).
The distribution pipe 44 has a number of lateral taps 46 with downwardly bent ends, which extend into the gezig th position of the distribution pipe with respect to the pressure plate 41 in the material 43 and form at 47 nozzles. If necessary, further tubes 46a with nozzles 47a can be provided. When the valve is opened, the ammonia flows into and through the material and hardens it, the nozzles 47 and 47a distributing the ammonia gas through the material in order to bring about a uniform solidification of the mold.
Loss of ammonia gas due to leaks at the nozzle edges is avoided by metal rings 48 which, as shown, are attached to each branch pipe 46 and sit on the surface of the material 43. The molding box 42 can, if desired, be connected directly to the metal pattern plate 41 in an airtight manner without using a latex sheet, graphite being used as a separating agent. The model 40 is also preferably made of metal.
Fig. 3 shows a variant of the arrangement of FIG. 2, in which a half model 40 is mounted on a model plate 41 and surrounded by a molding box 42 in which the material 43 is firmly packed. Instead of the distribution pipe 45 and the Abzweigöh Ren 46 with the nozzle ends 47, a pressure plate 50 is used here, which closes the outer end of the molding box and is set slidably in the box walls. The plate 50 has a number of through channels 51 which are in communication with downwardly directed nozzle openings 52.
The channels 51 are connected to one another by a transverse channel 53 which in turn is connected via an opening 54 to a cavity 55 in a metal block 56 which is attached to the top of the plate 50 in a gas-tight manner. The block 56 is penetrated by a gas-tight tube 57, which is connected to the Höh treatment 55 and via the flexible line and the control valve (not shown) is connected to a source of ammonia gas under pressure. After the plate 50 has been placed on the surface of the material 43, pressure is applied to the plate 50, for example by a hydraulic press, in order to compact the shape.
Then the control valve is opened in order to conduct the ammonia gas under pressure into the channels 51, from where it flows out through the nozzles 52 and causes the molding material to solidify. In order to facilitate the passage of gas through the mold, openings 42a can be provided on the lower edge of the mold.
In the example shown in FIG. 4, the ammonia gas is fed to the material 43 through one or more nozzles 51 ′ in the model plate 41. The nozzles 51 'are connected to the material 43 via nozzle openings 60 which open onto the top of the plate 41, and further via nozzle openings 61 which penetrate the plate 41 and the model 40. The channels 61 are advantageous in cases where the model has recesses 62 and 63 and it would be difficult to ensure that gas would flow into these recesses if it were to flow out onto the surface of the model 43 away from the model.
The channels 51 are connected via a line, which is partially shown at 51 ', and a control valve (not shown) to the pressurized gas source for ammonia.
The arrangement according to FIG. 4 can be used as shown in this or in connection with the arrangements according to FIGS. 3 and 2. In FIG To allow solidification gas. Instead of ammonia being supplied under pressure, the mold, as in the case of FIG. 1, can be evacuated, where the ammonia is brought into the material 43 to flow into it.
The grading of the refractory material in all the arrangements described above is chosen so that the ammonia flows freely through the mold, so that it can be easily solidified and the surface quality of the casting produced by the model is satisfactory. Depending on the purpose for which the mold or core is being prepared, alumina, silica, zirconia, zirconium silicate, molochite, etc. can be used.
For general use, however, a zircon sand from a sieve with an English mesh size of 100 B.S.S. is preferred because of its excellent thermal properties, because a form bound in this way can be easily heated or cooled without cracking or splintering.
In cases where a good surface finish of the casting is important, a refractory cladding powder, such as zirconium powder from a sieve with an English mesh size of 200 BS, can be used, which can be backfilled with zircon sand.