CH497933A - Löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

  
 



  Löslicher Kern zur Verwendung beim Metall giessen und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen löslichen Kern zur Verwendung beim Metallgiessen. Mit dem Ausdruck  löslicher Kern  ist ein Kern gemeint, der einen wasserlöslichen Bestandteil enthält, so dass der Kern aus dem Gusserzeugnis, welches um den Kern herumgegossen ist, entfernt werden kann, und zwar durch Auflösung der löslichen Bestandteile in Wasser, wodurch jegliche unlöslichen Bestandteile, die in dem Kernmaterial enthalten sind, mit weggespült werden.



   Gegenstand der Erfindung ist ein löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen bestehend aus einem wasserlöslichen Salz und einem Kunstharz. Der lösliche Kern kann dabei aus Körnern eines wasserlöslichen Salzes bestehen, deren Grösse vorzugsweise reguliert wird und die mit einer Kunstharzschichte überzogen und nachher zu Pulver getrocknet werden.



   Der lösliche Kern kann ferner aus einem Gemisch aus einem wasserlöslichen Salz und einem   flüssigen    Harzbinder bestehen, um die   Salzkörner    im Agglomerat zu erhalten.



   Das wasserlösliche Salz kann ein körniges oder kristallines Chlorid, Sulfat oder Carbonat oder irgendein verträgliches Gemisch derartiger Salze sein. In solchen Fällen sind die Salze sowohl in heissem als auch in kaltem Wasser löslich.



   Beispiele für das Kunstharz sind: Harz vom Hamstoff-Formaldehyd-Typ,   Phenol-Formaldehyd-Typ,    Melamin-Formaldehyd-Typ, Harnstoff-Furfuryl-Typ, Phenol-Furfuryl-Typ oder vom Typ, der auf Zucker- oder Glykosebasis aufgebaut ist, oder aus einer verträglichen Kombination der vorgenannten Stoffe, wobei Katalysatoren für die Härtung des Harzes hinzugefügt werden können.



   Das Gemisch aus dem wasserlöslichen Salz und dem Harz kann in einen Kernkasten gespritzt oder geblasen werden, in dem das Harz im wesentlichen aushärtet und so der Kern gefestigt wird. Alternativ kann der Kernkasten auch von Hand gefüllt werden.



   Der Gehalt an Harz, der dem Salz zugefügt wird, hängt vom Harztyp ab, der verwendet wird, und von der Festigkeit, die von dem fertiggestellten Kern verlangt wird. Der Harzgehalt des Gemisches soll im allgemeinen 10 Gew.% des Salzes nicht überschreiten, er wird in einigen Fällen zwischen 6,5 und 5 Gew.% liegen. Das Salz-Harz-Gemisch weist im allgemeinen die Konsistenz von feuchtem Sand (grünem Sand) auf.



  Das Gemisch kann zu Pulver getrocknet werden, bevor es in den Kernkasten geblasen und ausgehärtet wird, um den Kern zu bilden.



   Der erfindungsgemässe lösliche Kern kann hergestellt werden, indem man die benötigte Menge an Harz, gegebenenfalls mit einem Katalysator, und an wasserlöslichem Salz zusammenfügt und die Bestandteile dann gründlich durcheinander mischt, um eine feuchte Masse (grüne Masse) zu bilden. Das Gemisch wird dann zweckmässig unter Druck in einen Kernkasten eingespritzt, wobei der Einspritzdruck vorzugsweise zwischen 4,92 und 7,7   kp/cm2    liegt. Es ist auch möglich, das Gemisch zu trocknen und als Pulver in den Kernkasten einzublasen. Das Harz wird dann bei einer Temperatur von z. B. zwischen 150 und 3000 C ausgehärtet, die von dem Prozentsatz und dem Typ des in dem Gemisch verwendeten Harzes abhängig ist.



   Die Harzaushärtetemperatur liegt zweckmässigerweise niedriger als die Schmelztemperatur des Salzes, um den Salzgehalt des Kerns in körniger (nicht flüssiger) Fort beizubehalten und das Salz an das ausgehärtete Harz zu binden.



   Beispielsweise besteht die   Keruzusammensetzung    aus körnigem Natriumchlorid, das in einem Agglomerat an ein synthetisches Harz vom Phenol-Formaldehyd Furfuryl-Alkohol-Typ gebunden ist. Dieses Harz war in folgenden Verhältnissen gemischt: Natriumchlorid, Phenol-Furan-Harz in einer Menge von 2,5   Gew.%    vom Salz und ein Katalysator in einer Menge von 25   Gew.S    vom Harz.  



   Um die Eigenschaften dieser besonderen Kernzu sammensetzung abschätzen zu können, wurde eine Reihe von Testversuchen durchgeführt, um das Aushärten und die mechanischen Eigenschaften dieser Zusammensetzung zu zeigen. Es wurden daher Aushärtezeiten von 5 Sekunden bis 2 Minuten und Temperaturbereiche von 150 bis 2500 C angewendet.



   In den Versuchen wurden Zugkerne nach den Normen der A. F. S. (American   Foundrymens    Society) von 2,54 cm Querschnitt mit 5,98 kp/cm2 in einen Kernkasten geblasen, wobei das Harz bei einer bestimmten Temperatur während einer bestimmten Zeit ausgehärtet wurde.



   Um die mechanischen Eigenschaften dieser Kerne zu zeigen, wurde bestimmt, dass für jede Zeit und Temperatur sofort nach der gewünschten Aushärtezeit ein Kern gebrochen und zunächst in seinem Zustand belassen wurde, bis er bis auf Raumtemperatur abgekühlt war. Durchschnittlich wurden fünf Probestücke gewählt. Bei Kernen, die während 90 Sekunden bei einer Temperatur von 2500 C ausgehärtet waren, wurde eine Erhöhung der Warmzugfestiglceit von 8,75 kp/cm2 und bei Raumtemperatur eine Erhöhung der   Zugfestig-    keit von 21,1   kp/cm     festgestellt.



   Idealerweise sollte beim Kernherstellverfahren das gewählte Bindematerial nicht nur eine hohe   Zugfestig    keit nach der Aushärtung aufweisen, es sollte auch einen niedrigen Gasentwicklungswert während des Metallgie ssens wie auch einen Widerstand gegen Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerhaltung besitzen.



   Die Gasentwicklungswerte der Probestücke wurden bei   Standardgasentwickiungsversuchen    in einem Ofen mit geregelter Atmosphäre gemessen. Die Menge des Gases, die nach einer   Gasentwicklungszeit    von 90 Sekunden gemessen wurde, betrug angenähert 12 ml/gm nach N. T. P. (unter normalen Druck- und Temperaturverhältnissen).



   Der Widerstand gegen Feuchtigkeitsaufnahme wurde gemessen durch Abnahme in Festigkeitsprozenten eines voll ausgehärteten A. F. S.-Zugkernes von 2,54 cm Querschnitt, nachdem er 72 Stunden unter normalen Giessereilagerungsbedingungen gehalten wurde.



   Die Ergebnisse dieser Versuche zeigten, dass hinsichtlich der Warm- und Kaltfestigkeiten, der Gasentwicklungswerte und des Widerstands gegen Feuchtigkeitsaufnahme lösliche Kerne gemäss der Erfindung vergleichbar sind mit harzgebundenen Silika-Sandkernen.



   Löslichkeitsversuche zeigten folgende Ergebnisse: Ein genormter A. F. S.-Zugkern von 2,54 cm Querschnitt der vorerwähnten Zusammensetzung, der mit 5,62 kp/cm2 geblasen worden und während 20 Sekunden bei 2200 C ausgehärtet war, wurde in einem Wasserbad mit 500 C bewegt. Eine ausreichende Auflösung des Kerns trat nach 3 Minuten ein, völlige Auflösung wurde nach 25 Minuten festgestellt.



   Es ist anzunehmen, dass nach   dem    Vergiessen eines Metalles eine anfängliche Zerstörung des Kernes eingesetzt hat, und zwar an der Metall-Kern-Berührungsfläche für eine mögliche Tiefe von 1,27 cm, was die Auflösbarkeit beim Zerstören  geschlossener  Oberflächen erleichtert.



   Es löst sich daher ein löslicher Salzkern mit einem Gewicht von 75 Gramm in 3 Minuten auf, was ab   hängig    ist vom benutzten Harztyp und der   Menge,    d. h. für 100 Gramm Masse tritt eine Auflösung in ausreichendem Masse nach 4 Minuten ein.

 

   Folgende   Ousseigenschaften    wurden festgestellt: Die
Gusseigenschaften wurden durch das Herstellen mehrerer Versuchsgusskörper, bei denen ein löslicher Kern gemäss der Erfindung verwendet wurde, und durch das Prüfen der Oberflächenbeschaffenheit des Gusskörpers bestimmt.



   Im grossen ganzen konnte bei keinem der geprüften Gusskörper ein Beweis dafür erbracht werden, dass eine Oberflächenreaktion zwischen dem Salz und dem Metall eingetreten war, indes war die Oberflächenbeschaffenheit in einigen Fällen den Silika-Sandkernen, die in heissen   Kernkasten    hergestellt worden waren, überlegen und vergleichbar mit der Oberflächenbeschaffenheit derjenigen Kerne, die nach dem Muschelsandverfahren hergestellt werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem wasserlöslichen Salz und einem Kunstharz besteht.

   II. Verfahren zur Herstellung des löslichen Kerns nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Salz und das Harz in einen Kernkasten eingespritzt oder eingeblasen werden, in dem das Harz anschliessend unter Bildung des Kerns ausgehärtet wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Kern nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus einem wasserlöslichen Salz und einem flüssigen Harzbinder, um die Salzkörner im Agglomerat zu erhalten.

   2. Kern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus Körnern eines wasserlöslichen Salzes besteht, die mit einer Kunstharzschicht überzogen werden.

   3. Kern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das lösliche Salz ein körniges oder kristallines Chlorid, Sulfat oder Carbonat oder ein verträgliches Gemisch dieser Salze ist.

   4. Kern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz entweder vom Harnstoff Formaldehyd-Typ, Phenol-Formaldehyd-Typ, Melamin Formaldehyd-Typ, Harnstoff-Furfuryl-Typ, Phenol Furfuryl-Typ oder vom auf ZucLer- oder Glykosebasis aufgebauten Typ ist oder aus verträglichen Zusammensetzungen dieser Harze besteht.

   5. Kern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch zusätzlich einen Katalysator für die Aushärtung des Kunstharzes enthält.

   6. Kern nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Harz 10 Gew.% des Salzes nicht übersteigt.

   7. Kern nach Patentanspruch I und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er Natriumchlorid, ein Phenol-Furan-Harz und einen Katalysator umfasst.

   8. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz und ein Katalysator dem wasserlöslichen Salz zugefügt und die Bestandteile dann gründlich miteinander vermischt werden, um eine feuchte Masse zu bilden, und dass daraufhin das Gemisch unter Druck in einen erwärmten Kernkasten gespritzt wird, um das Harz auszuhärten.

   9. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einem Einspritzdruck zwischen 4,92 und 7,70 kp/cm2 in den Kernkasten eingespritzt wird.

   10. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtetemperatur für das Harz zwischen 150 und 3000 C liegt.

   11. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz im Kern innerhalb einer Zeitspanne zwischen 5 Sekunden und 2 Minuten ausgehärtet wird.