CH366928A - Mittel zur Verhinderung der Lunkerbildung - Google Patents

Description

      Mittel        zur        Verhinderung    der     Lenkerbildung       Von den in der Giesserei verwendeten     Mitteln     zur Verhinderung der     Lenkerbildung        zeichnen    sich  die auf Basis von     Thermitgemischen    aufgebauten  Mittel durch ihre stark     exotherme    Wirkung aus.

   Die  Anwendung solcher     exothermer        Lenkerverhütungs-          mittel    hat sich in neuerer Zeit besonders auf vorge  formte Körper     gerichtet,    die auf das     jeweils    herzu  stellende     Gussstück    abgestimmt sein müssen.

   Diese  Arbeitsweise erfordert     ehre        individuelle        Formgebung     und, sobald der     Verfestigungsvorgang        beschleunigt     werden soll, eine     Trocknung    bei erhöhter     Temperatur.     Beim Arbeiten mit solchen     Lenkerverhütungsmitteln     stösst man jedoch auf die Schwierigkeit, dass das  Trocknen der daraus     hergestellten        Formkörper    bei  den üblichen     Trocknungstemperaturen    sehr nahe an       die     der     Thermitmischung    von  etwa 200  C herankommt,

   was in der Praxis eine  grosse Gefahr für die Sicherheit des     Giessereibetriebes     bedeutet.  



  Ziel der     Erfindung        ist    ein Mittel, bei dessen Ver  wendung zur Herstellung von Formkörpern die bei  der Trocknung derselben auftretenden     Schwierigkeiten     beseitigt werden und     insbesondere    auch der damit  verbundene sehr     erhebliche    Zeitaufwand auf ein Mini  mum herabgesetzt wird.  



  Diese Ziele werden dadurch     erreicht,    dass man  dem Mittel         cz)    eine die Entzündungstemperatur der     Thermit-          mischung    von etwa 200  C auf etwa 400  C hinauf  setzende Komponente     und     b) einen     insbesondere    unter Zusatz von Wasser  eine rasche     Selbsthärtung    des Fremdkörpers bewir  kenden Bestandteil zusetzt.  



  Als Komponente, welche beide Wirkungen in  Kombination mit den übrigen     Bestandteilen    des Mit  tels zur     Verhinderung    der     Lenkerbildung    hervor-    bringt, hat sich     erfindungsgemäss    trockene     Aluminium-          krätze    als geeignet erwiesen.  



  Das erfindungsgemässe Mittel zur Verhinderung  der     Lenkerbildung    ist dadurch     gekennzeichnet,    dass es         15-50%        Aluminium        oder        Aluminiumlegierung,          7-60        %        trockene        Aluminiumkrätze,          1-10        %        Ferrioxyd,          0,5-10%        Kaliumchlorat,     bis zu 5 0/a     Braunstein,          0,

  5-8        %        Holzkohlepulver        als        Zündmaterial,          0,5-6%        eines        Grünbindemittels        und          0,2-3        %        eines        Trockenbindemittels        enthält.       Das     Lunkennittel    kann ausserdem Zusätze zur Ver  besserung der     Löslichkeit    der Reaktionsprodukte,

   zur  Erhöhung der Festigkeit beim Erhärten und zur     Hin-          aufsetzung    der     Entzündungstemperatur        enthalten.     



  Mit einem in der vorstehend angegebenen Weise  zusammengesetzten     Lenkerverhütungsmittel    werden  die angestrebten Ziele tatsächlich erreicht. Das     Mittel     besitzt     eine        Entzündungstemperatur    von     etwa    400  C  und     unterliegt    nach Zusatz von Wasser einer raschen       Selbsthärtung.    Bei Verwendung desselben     kann    durch  die stark hinaufgesetzte Entzündungstemperatur das       Trocknen    daraus     hergestellter    Formen z.

   B. im     Kern-          trockenofen    auch bei     wesentlicher    Überschreitung der  bisher üblichen Temperaturen gefahrlos     erfolgen.     



  Das im beschriebenen Mittel enthaltene     Alu-          minium        braucht    nicht rein zu     sein,    sondern man kann  auch ohne Schwierigkeit     Umschmelzaluminium    mit       nur        90%        oder        noch        weniger        Reinaluminium        bzw.     auch      Silumin     (eingetragene Marke) und     ähnliche     Aluminiumlegierungen mit hohem     Aluminiumgehalt,     z. B. in     Form    von Abfällen, benützen.

   Da     in    dem  Bereich von     15-5011/o    für den     Aluminiumanteil    im       Lenkermittel        ein        etwaiger    Gehalt der Aluminium  krätze an     Aluminium    oder     Aluminiumlegierung,    der           etwa    5     bis        25        %        betragen        kann,        nicht        enthalten        ist,

       ein höherer Gesamtgehalt an Aluminium aber keine  weiteren Vorteile     erbringt,    ist es bei Verwendung  einer trocknen Aluminiumkrätze mit merklichem Ge  halt an elementarem Aluminium zweckmässig, den  Anteil des     zuzusetzenden    Aluminiums innerhalb des       angegebenen        Bereiches        von        15-50        %        entsprechend     tiefer zu wählen.  



  Die im erfindungsgemässen     Mittel    verwendete  Aluminiumkrätze wird in Aluminiumhütten als   < ;trockene Krätze  bezeichnet, im Gegensatz zu der  bei der     Aluminiumraffination    mit     flüssigem        Abdeck-          salz    anfallenden Krätze.

   Die bei dem     normalen    Um  schmelzen von Aluminium entstehende trockene  Aluminiumkrätze liegt     in    körnigem Zustande vor und  ist praktisch nicht     hygroskopisch.    Beim Zusatz von  Wasser wird die trockene Krätze in kurzer Zeit unter  Selbsterwärmung     hart.    Man kann daher durch Ver  mischen des nach der Erfindung zusammengesetzten       Lunkerverhütungsmittels    mit Wasser, z. B. durch An  teigen mit etwa     7-1511/o    Wasser, eine Masse erhalten,  die nach der Formgebung im Verlaufe     einer    Stunde  oder     in    noch kürzerer Zeit von selbst     trocknet.     



  Als Grünbindemittel, zur Erzielung ausreichender  Grünfestigkeit, ist Ton, z. B.     Bentonit,        geeignet.     



  Das erfindungsgemässe Mittel zur Verhinderung  der     Lunkerbildung    kann ausserdem     Kryolith    als  Lösungsmittel für die bei der     exothermen    Reaktion  entstehende Produkte enthalten, und zwar in       einer        Menge        bis        zu        12%.        Durch        Zusatz        von        2-15%          Magnesiumoxyd    kann eine erhöhte Festigkeit des ge  formten     Lunkerverhütungsmittels    erzielt werden.  



  Das     erfindungsgemässe    Mittel zur     Verhinderung     der     Lunkerbildung    kann auch noch weitere     aluminium-          oxydhaltige        Stoffe    enthalten, z. B. Schamotte oder  Aluminiumoxyd, die gleichfalls     eine    gefahrlose Trock  nung verbürgen.  



  Eine weitere bedeutende Verbesserung wird er  zielt, wenn das Aluminium in Form eines sphärischen  Pulvers vorliegt. Sphärisches     Aluminiumpulver    hat  kugelige bis     tropfenförmige    Gestalt, wobei jedes Körn  chen mit     einer        Oxydschicht    überzogen ist, die das  Innere der     Körner    vor     Zutritt    von Luftsauerstoff und  weiterer Oxydation schützt.

   Hierdurch wird insbe  sondere die Verarbeitung der Komponenten zum fer  tigen     Lunkerverhütungsmittel        erleichtert.    Das Trock  nen kann ohne Gefahr bei höheren Temperaturen erfol  gen, weil durch     Verwendung    von sphärischem     Alu-          miniumpulver    vor allem eine Erhöhung der Entzün  dungstemperatur des     erfindungsgemäss    zusammenge  setzten     Mittels    zur     Verhinderung    der     Lunkerbildung     bewirkt wird.

   Die Verwendung von mechanisch ohne  besondere Vorsichtsmassregeln zerkleinertem Alumi  niumpulver hätte nämlich zur Folge, dass Kanten und  Bruchflächen mit einer     geringen        Oxydschicht    ent  stehen. Dadurch würde die     Entzündungstemperatur     zu wesentlich     niedrigeren    Werten verschoben werden.  So ist z. B.     Pyroaluminium,    das ist ein     mechanisch          feinst        zerkleinertes    Aluminium, für den     Erfindungs-          zweck    weniger geeignet, da es sich wegen seiner vielen    Bruchflächen bereits mit einem Zündholz in Brand  setzen lässt.  



  Weiters wird auch das Verkneten leichter durch  führbar, und die bei mechanisch zerkleinertem Alu  miniumpulver des öfteren auftretenden heftigen Reak  tionen können nun vermieden werden. Durch den  Wegfall besonderer Vorsichtsmassnahmen wird der  ganze Arbeitsvorgang bei der Gewinnung des     Lunker-          verhütungsmittels    technisch einfacher und übersicht  licher und das     gewonnene    sphärische Pulver     erweist     sich gegen vorzeitige Reaktion als wesentlich bestän  diger.  



  Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, im  beschriebenen Mittel ein sphärisches Aluminium  pulver von grosser Feinheit zu verwenden. Günstige  Ergebnisse lassen sich mit einem Aluminiumpulver  erzielen, das eine solche Kornfeinheit besitzt, dass       50%        des        Pulvers        feiner        als        1000        l        i,        30        0/u        feiner        als     500 /c und 200/0     feiner    als 100     ,ir        sind,

      wobei es     ge-          wünschtenfalls    noch grössere Feinheit besitzen kann.  Auch die anderen Bestandteile des Mittels zur Ver  hinderung der     Lunkerbildung    können zweckmässig  gleichen     Feinheitsgrad    wie das Aluminiumpulver auf  weisen, lediglich das die Entzündungstemperatur hin  aufsetzende Trägermaterial, z. B. die Aluminium  krätze, Schamotte oder dergleichen, kann eine etwas  gröbere Körnung besitzen, z. B. etwa 1 mm.  



  Das gemäss einer besonderen Ausführungsform  der Erfindung im Mittel enthaltene sphärische Alu  miniumpulver kann zweckmässig direkt aus dem flüs  sigen Material hergestellt werden, indem es durch       Versprühung    in einem Luft- oder Dampfstrom oder  aber auch durch Einwirkung von Wasser in die ge  wünschte kugelige bis     tropfenförmige    Gestalt der  feinen Körnchen umgewandelt wird.

   Ein auf diese  Weise erzeugtes sphärisches Aluminiumpulver, das       gewöhnlich        einen        Sauerstoffgehalt        von        2-3        %        auf-          weist,    lässt sich ohne weiteres in der gewünschten  Kornfeinheit herstellen, wogegen ein auf mechani  schem Wege durch Pulvern bei etwa 600  C erhaltenes,  ebenfalls sphärisches Aluminiumpulver nicht die ge  nannte, geeignete     Korngrössenverteilung    aufweist.  



  Durch Einbringen von     Aluminium    in Form eines  sphärischen Pulvers mit einem besonders niedrigen       Sauerstoffgehalt    können die erfindungsgemässen Mittel  zur Verhinderung der     Lunkerbildung    in mehreren  Hinsichten     noch    weiter verbessert werden. Zu diesem  Zwecke     eignet    sich ein solches sphärisches Alumi  niumpulver, dessen Sauerstoffgehalt nur einen Bruch  teil eines, z. B. durch Zerstäuben von schmelzflüs  sigem Aluminium mit Wasserdampf erhältlichen sphä  rischen Aluminiumpulvers beträgt.

   Im Vergleich zu  dem vorgenannten sphärischen Aluminium mit einem       Sauerstoffgehalt        von        zumeist        2-3        %        enthält        das        be-          sonders    sauerstoffarme sphärische Aluminium nur       etwa        0,2-0,3%        Sauerstoff,        was        einem        Bruchteil        von     etwa     11s    bis     111s,

      also von rund einem Zehntel ent  spricht.  



  Trotz des besonders niedrigen Sauerstoffgehaltes  dieses Aluminiumpulvers wird infolge einer vollstän-           dig    gleichmässigen     Oxydhaut    auch ein gleichmässiger  Ausfall in :der Qualität des Mittels zur Verhinderung  der     Lunkerbildung    gewährleistet. Hierdurch lässt sich  eine immer gleichbleibende Verbrennungsgeschwin  digkeit des     Lunkerverhütungsmittels    einstellen und       ein        vorzeitiges    Erhärten des mit Wasser     angeteigten     Mittels verhindern.

   Auch die hohe Entzündungs  temperatur von etwa 400  C wird     erfahrungsgemäss     in keiner Weise nachteilig     beeinflusst.    Das besonders       sauerstoffarme        Aluminiumpulver    ist auch frei von  Wasserstoff, im Gegensatz zu dem vorgenannten       sphärischen        Aluminiumpulver        mit        etwa        2-3%     Sauerstoff, das einen von der thermischen Zer  setzung bei seiner Erzeugung herrührenden, beim       Lunkermittel    gegebenenfalls störend wirkenden  Wasserstoffgehalt aufweist.  



  Das besonders sauerstoffarme sphärische Alu  miniumpulver kann zweckmässig durch Verblasen des       schmelzflüssigen    Metalls in einem von Wasserdampf  befreiten Luftstrom oder in einer     Inertgasatmosphäre     gewonnen     werden.    Auf diese Weise werden die Alu  miniumtröpfchen sehr schnell abgekühlt, so dass nur  eine     ganz    dünne     Oxydhaut    entsteht; die     Oberfläche     der erstarrten Körner enthält im Gegensatz zu anderen  Verfahren keinen Wasserstoff und ist daher gegen  Oxydation im wesentlichen unempfindlich.  



  Die durch die Erfindung ermöglichte sichere Ein  stellung     einer    verhältnismässig hohen     Entzündungs-          temperatur    stellt eine für die Praxis ausserordentlich  wertvolle Eigenschaft des     Lunkerverhütungsmittels     dar, da mit diesem Produkt das Trocknen der Giess  formen bei Temperaturen bis 400  C ohne Entzün  dungsgefahr vorgenommen werden kann.  



  Das neue Mittel zur     Verhinderung    der     Lunker-          bildun.g        kann.    in der Praxis des     Giessereibetriebes    in  verschiedenerlei Weise Anwendung finden. So können  aus dem     Lunkerverhütungsmittel        vorgeformte    Körper  hergestellt werden, die an geeigneten Stellen als     Stei-          gereinsätze,        Kokillenaufsätze    oder dergleichen ange  bracht werden können. Diese Körper können z.

   B.     als     offene oder einseitig     geschlossene    Hülsen, als Ringe,  Aufsatztrichter,     Steigerpatronen    usw. ausgebildet     sein     und     gewünschtenfalls    mit Luftlöchern     zur    leichteren  Entgasung versehen sein.

   Das Material kann aber  auch nach Vermischen mit Wasser in formbarem  Zustande     in        hiefür    vorgesehene     Hohlräume    einge  stampft werden und an Ort und Stelle zu der ge  wünschten Auskleidung erhärten; nach Beendigung  des     Abbindevorganges    ist die Form, die wieder     Ent-          gasungslöcher        aufweisen    kann, bereits fertig für den  Guss.  



  Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Mit  tels zur Verhinderung der     Lunkerbildung    ergibt sich  der Vorteil     einer    wesentlichen Ersparung der für den  Steiger benützten Metallmenge. Während man bisher  für den Steiger die     Hälfte    bis zum     Dreifachen    der für  das     Gussstück    benötigten Menge des     Schmelzgutes          rechnen    musste, genügen bei dem vorgesehenen     Lun-          kerverhütungsmittel    Mengen von nur     200/9    der für  das     Gussstück    selbst nötigen     Metallmenge,

      um einen         lunkerfreien    Guss zu erzielen. Bei einem Gehalt des       Lunkerverhütungsmittels    von     etwa    ein Drittel Alu  minium ergibt sich eine sehr stark     exotherme    Wir  kung, so dass Temperaturen von etwa 2000  C un  schwer erreicht werden. Die Steiger werden mittels  der vorgebildeten oder     in        situ    erzeugten Einsätze auch  seitlich beheizt, so dass eine     allseitige    Wirkung     :erzielt     wird.

   Mittels der     Erfindung    wird eine     gelenkte    Er  starrung hervorgerufen, so dass die verlorenen Köpfe  und dergleichen flüssig erhalten werden, bis sich die  Hauptmasse des     Gussstückes        verfestigt.    Die mit  Wasser     aufbereitete        Lunkermasse    lässt sich wiederholt  verwenden.

   Bei der Erhärtung wird     nämlich    die  Bindekraft der     Aluminiumkrätze        immer    nur zu     einem     Teil ausgenützt und auch etwa im     überschuss    vorhan  denes     Wässerdurch.dieSelbsterwärmungderMassever-          dampft.    Falls     also        unverbrauchte    Reste :

  durch Selbst  erhärtung nicht mehr verformbar     sind,    können diese  durch Zerkleinern und neuerliches     Vermischen    mit  Wasser,     gegebenenfalls    unter Zusatz von noch nicht  abgebundenem Material, wieder der Verwendung     zu-          geführt    werden.

   Die nach gutem Durchkneten     des     erfindungsgemässen Mittels zur Verhinderung der     Lun-          kerbildung    mit Wasser erhaltene Mischung     kann    ähn  lich wie Kernsand geformt werden und     besitzt    dank  ihrer Zusammensetzung sowohl im grünen     als    auch  im trockenen Zustande eine ausreichende Festigkeit.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Mitteil zur Verhinderung der Lunkerbildung, da durch gekennzeichnet, dass ts 15-50 0/a Aluminium oder Aluminiumlegierung, 7-60% trockene Aluminiumkrätze, 1-109/o Ferrioxyd, 0,5-10% Kaliumchlorat, bis zu 5 9/o Braunstein, 0,5-89/o Holzkohlepulver als Zündmaterial, 0,5-69/c eines Grünbindemittels und 0,

   2-3 % eines Trockenbindemittels enthält. UNTERANSPRüCHE 1. Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, .dass es 15-60% trockene Aluminiumkrätze enthält. 2.

   Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass es neben der Aluminiumkrätze noch einen weiteren aluminiumoxydhaltigen Stoff enthält. 3. Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass es ausserdem 0,25 bis 3 9/o Magnesium pulver enthält. 4. Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass es als Grünbindemittel Ton enthält. 5.

   Mittel nach Patentanspruch, :dadurch gekenn- zeichnet, dass es als Trockenbindemittel Pech, Dextrin oder Sulfitablauge enthält. 6. Mittel nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Gehalt von bis zu 12 % Kryolith. 7.

   Mittel nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 2 bis 15 9/o Magnesiumoxyd. B. Mittel nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der weitere aluminiumoxydhaltige Stoff Schamotte odier Aluminiumoxyd ist. 9. Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass es eine Aluminiumlegierung mit mehr als 90 o/c Aluminium enthält. 10.

   Mittel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Aluminium oder die Aluminium- legierung in Form eines sphärischen Pulvers vorliegt. 11. Mittel nach Patentanspruch und Unteran spruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das sphä rische Pulver aus Aluminium oder einer Aluminium legierung wenigstens eine solche Kornfeinheit besitzt, dass 50 Gew.-o/o des Pulvers feiner als 1000/", 30 Gew. <B>Oh,</B> feiner als 500 /t und 20 Gew.-o/o feiner als 100,

   u sind. 12. Mittel nach Patentanspruch und Unteran spruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sphä risches Aluminium enthält, dessen Sauerstoffgehalt nur einen Bruchteil eines durch Zerstäuben von ge- schmolzenem Aluminium mit Wasserdampf erhält lichen sphärischen Aluminiumpulvers beträgt. 13. Mittel nach Patentanspruch und Unteran spruch 12, gekennzeichnet durch einen Sauerstoff gehalt des sphärischen Aluminiumpulvers von 0,2 bis 0,3,1/0.