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.
Means for preventing link formation Of the means used in the foundry to prevent link formation, the means based on thermite mixtures are distinguished by their strongly exothermic effect.
The use of such exothermic handlebar preventive agents has recently focused particularly on preformed bodies that have to be tailored to the casting to be produced.
This way of working requires individual shaping and, as soon as the solidification process is to be accelerated, drying at elevated temperature. When working with such handlebar preventatives, however, one encounters the difficulty that the drying of the molded bodies produced from them at the usual drying temperatures comes very close to that of the thermite mixture of around 200 C,
which in practice means a great danger for the safety of the foundry operation.
The aim of the invention is a means, when using the Ver for the production of moldings, the difficulties encountered during the drying of the same are eliminated and in particular the associated very considerable amount of time is reduced to a minimum.
These goals are achieved by adding to the agent cz) a component that raises the ignition temperature of the thermite mixture from about 200 C to about 400 C and b) a component that causes the foreign body to self-harden quickly, in particular with the addition of water.
According to the invention, dry aluminum dross has proven to be suitable as a component which brings about both effects in combination with the other constituents of the agent for preventing handlebar formation.
The agent according to the invention for preventing handlebar formation is characterized in that it contains 15-50% aluminum or aluminum alloy, 7-60% dry aluminum dross, 1-10% ferric oxide, 0.5-10% potassium chlorate, up to 50% manganese dioxide, 0,
Contains 5-8% charcoal powder as ignition material, 0.5-6% of a green binder and 0.2-3% of a dry binder. The Lunkennmittel can also be additives to improve the solubility of the reaction products,
to increase the strength during hardening and to increase the ignition temperature.
With a handlebar preventive means composed in the manner indicated above, the intended goals are actually achieved. The agent has an ignition temperature of approx. 400 C and is subject to rapid self-hardening after the addition of water. When using the same, the drying of molds made therefrom z.
B. can be carried out safely in the core drying furnace even if the temperatures that have been used up to now are significantly exceeded.
The aluminum contained in the agent described does not need to be pure; rather, remelted aluminum with only 90% or even less pure aluminum or even silumin (registered trademark) and similar aluminum alloys with a high aluminum content, e.g. B. in the form of waste.
Since in the range of 15-5011 / o for the aluminum content in the handlebar means there is no content of aluminum dross in aluminum or aluminum alloy, which can amount to about 5 to 25%,
If a higher total aluminum content does not bring any further advantages, it is advisable to use a dry aluminum dross with a noticeable content of elemental aluminum to select the proportion of aluminum to be added within the specified range of 15-50% correspondingly lower.
The aluminum dross used in the composition according to the invention is referred to in aluminum smelters as dry dross, in contrast to the dross that occurs during aluminum refining with liquid covering salt.
The dry aluminum dross resulting from normal remelting of aluminum is in a granular state and is practically not hygroscopic. With the addition of water, the dry scabies becomes hard in a short time with self-heating. You can therefore mix by Ver the composite according to the invention, shrinkage prevention agent with water, for. B. by to dough with about 7-1511 / o water to obtain a mass that dries by itself after shaping in the course of an hour or in an even shorter time.
As a green binder, in order to achieve sufficient green strength, clay, e.g. B. bentonite, suitable.
The agent according to the invention for preventing the formation of voids can also contain cryolite as a solvent for the products formed during the exothermic reaction, in an amount of up to 12%. By adding 2-15% magnesium oxide, increased strength of the molded cavity prevention agent can be achieved.
The inventive means for preventing the formation of cavities can also contain other aluminum oxide-containing substances, such. B. fireclay or aluminum oxide, which also guarantee safe drying.
Another significant improvement he aims when the aluminum is in the form of a spherical powder. Spherical aluminum powder has a spherical to teardrop shape, each grain being covered with an oxide layer that protects the interior of the grains from the ingress of atmospheric oxygen and further oxidation.
This in particular facilitates the processing of the components into the finished blow prevention agent. Drying can take place without danger at higher temperatures, because the use of spherical aluminum powder primarily increases the ignition temperature of the agent composed according to the invention to prevent the formation of voids.
The use of mechanically crushed aluminum powder without any special precautionary measures would result in edges and fractured surfaces with a small oxide layer. This would shift the ignition temperature to much lower values. So is z. B. pyroaluminium, which is mechanically finely chopped up aluminum, is less suitable for the purpose of the invention, as it can be set on fire with a match because of its many fracture surfaces.
In addition, kneading is easier to carry out, and the violent reactions that often occur with mechanically crushed aluminum powder can now be avoided. The elimination of special precautionary measures makes the entire work process for the extraction of the cavity prevention agent technically simpler and clearer, and the spherical powder obtained proves to be much more resistant to premature reactions.
It has also proven advantageous to use a spherical aluminum powder of great fineness in the agent described. Favorable results can be achieved with an aluminum powder which has such a grain fineness that 50% of the powder is finer than 1000 l i, 30 0 / u finer than 500 / c and 200/0 finer than 100, ir,
it can, if desired, have an even greater fineness. The other components of the means for preventing the formation of cavities can expediently have the same degree of fineness as the aluminum powder, only the carrier material, eg. B. the aluminum scrape, chamotte or the like, may have a somewhat coarser grain, z. B. about 1 mm.
The spherical aluminum powder contained in the agent according to a particular embodiment of the invention can conveniently be produced directly from the liquid material by spraying in a stream of air or steam or by the action of water in the desired spherical to drop-shaped shape of the fine grain is converted.
A spherical aluminum powder produced in this way, which usually has an oxygen content of 2-3%, can easily be produced in the desired grain fineness, whereas a likewise spherical aluminum powder obtained mechanically by powders at around 600 ° C. does not ge called, has suitable grain size distribution.
By introducing aluminum in the form of a spherical powder with a particularly low oxygen content, the agents according to the invention for preventing the formation of cavities can be improved even further in several respects. For this purpose, such a spherical Alumi nium powder is suitable, the oxygen content of which is only a fraction of a, z. B. available by atomizing schmelzflüs termed aluminum with steam spherical aluminum powder.
Compared to the aforementioned spherical aluminum with an oxygen content of mostly 2-3%, the particularly low-oxygen spherical aluminum contains only about 0.2-0.3% oxygen, which is a fraction of about 11s to 111s,
therefore corresponds to around a tenth.
Despite the particularly low oxygen content of this aluminum powder, due to a completely uniform oxide skin, an even failure in: the quality of the agent for preventing the formation of cavities is guaranteed. In this way, a constant combustion rate of the shrinkage prevention agent can be set and premature hardening of the agent made into a paste with water can be prevented.
Experience has shown that the high ignition temperature of around 400 C is not adversely affected in any way. The particularly low-oxygen aluminum powder is also free of hydrogen, in contrast to the aforementioned spherical aluminum powder with about 2-3% oxygen, which has a hydrogen content resulting from the thermal decomposition during its generation, which may interfere with the blowhole agent.
The particularly low-oxygen spherical aluminum powder can conveniently be obtained by blowing the molten metal in an air stream freed from water vapor or in an inert gas atmosphere. In this way, the aluminum droplets are cooled very quickly, so that only a very thin oxide skin is formed; In contrast to other processes, the surface of the solidified grains does not contain any hydrogen and is therefore essentially insensitive to oxidation.
The safe setting of a relatively high ignition temperature made possible by the invention is an extremely valuable property of the blow prevention agent in practice, since with this product the casting molds can be dried at temperatures of up to 400 ° C. without the risk of ignition.
The new means of preventing the formation of cavities can. are used in various ways in foundry practice. In this way, preformed bodies can be produced from the cavity prevention means, which can be attached to suitable locations as riser inserts, mold attachments or the like. These bodies can e.g.
B. be designed as open or closed sleeves, as rings, funnels, riser cartridges, etc. and, if desired, be provided with air holes for easier degassing.
However, the material can also be tamped into the cavities provided for this purpose after mixing with water in a malleable state and harden on the spot to form the desired lining; When the setting process is complete, the mold, which can again have degassing holes, is ready for casting.
When using the means according to the invention to prevent the formation of cavities, there is the advantage of a substantial saving in the amount of metal used for the riser. While previously half to three times the amount of molten material required for the casting had to be reckoned with for the Steiger, quantities of only 200/9 of the amount of metal required for the casting itself are sufficient for the planned lung contraceptive.
to achieve a cavity-free casting. With an aluminum content of about one third of the anti-cavitation agent, the result is a very exothermic effect, so temperatures of about 2000 C are difficult to reach. The risers are also heated laterally by means of the pre-formed inserts or those created in situ, so that an all-round effect is achieved.
By means of the invention, a steered stiffening is brought about, so that the lost heads and the like are kept in liquid form until the main mass of the casting solidifies. The blowholes prepared with water can be used repeatedly.
During the hardening process, the binding force of the aluminum dross is always only partially used and any excess water is evaporated by the self-heating of the mass. So if unused leftovers:
are no longer deformable due to self-hardening, they can be put back into use by crushing them and mixing them again with water, if necessary with the addition of material that has not yet set.
The mixture obtained after thorough kneading of the agent according to the invention for preventing the formation of cavities with water can be shaped similarly to core sand and, thanks to its composition, has sufficient strength both in the green and in the dry state.