Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform, wobei ein in einem Formkasten befindliches Modell mit einem Formmaterial umgeben und das Modell dann entfernt wird.
Bei bekannten Formen zum Giessen von Metallen, z. B.
Eisen oder Stahl, wird ein Formhohlraum durch ein Formmaterial gebildet, das hauptsächlich Sand enthält. Der Sand ist in der Regel feucht und führt daher aus dem geschmolzenen Metall Wärme zu rasch ab, um ein gleichmässiges Abkühlen des Gussstückes zu gestatten. Wenn das Gussstück entfernt wird, bleibt der Sand als eine festgebundene Masse und kann daher ohne besondere Bearbeitung nicht von neuem verwendet werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Formen besteht darin, dass grosse Mengen von Sand benötigt werden, was in der Regel die Verwendung von teuren Sandsorten ausschliesst, welche bessere Gussstücke liefern würden.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Verfahrens zum Ziel, durch welches diese Nachteile vermieden werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einlegen einer Mehrzahl von Feuchtigkeit absorbieren den, porösen Eisenkörpern in den Formkasten um das
Modell herum, derart, dass diese überall in Abstand vom und nicht in Berührung mit dem Modell sind und praktisch den ganzen Raum um das Modell herum ausfüllen; b) Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen dem Modell und den Eisenkörpern mit Sand, der ein Bindemittel enthält, das bei Erwärmung erhärtet und nach Überschreiten einer bestimmten Temperatur zerstört wird; c) Erhärten des Bindemittels und d) Entfernen des Modells unter Belassung einer kontinuier lichen Sandschicht, die durch die Eisenkörper gestützt ist.
Im folgenden wird unter dem allgemeinen Ausdruck Eisen ausser reinem Eisen auch kohlenstofflegiertes Eisen und niedrig legiertes Eisen verstanden. Durch die porösen Eisenkörper wird Feuchtigkeit aus dem Sand absorbiert, so dass die Oberfläche des Formhohlraumes eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Sobald das geschmolzene Metall in die Form gegossen wurde, wird durch die Erhitzung die Bindewirkung des Bindemittels mindestens teilweise zerstört, so dass der nunmehr ungebundene Sand und die Körper nach der Entfernung des Gussstückes von neuem verwendet werden können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt einer Form und
Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch den Teil einer anderen Form, die mit der Hilfe eines Modells hergestellt wird.
Die Fig. 1 zeigt eine Form mit einem oberen Formrahmen
1 und einem unteren Formrahmen 2. Die Form enthält einen oberen Teil 3, einen unteren Teil 4 sowie einen Kern 5. Alle diese Teile enthalten Sand 9 mit einem durch Wärme zerstörbaren Bindemittel und porösen Blöcken 6 aus Eisen, die vorzugsweise aus Schwammeisen hergestellt sind. Der Formhohlraum 7 ist von Flächen begrenzt, die ausschliesslich aus Sand bestehen, wobei die Blöcke 6 aus Eisen im Sand eingebettet sind.
Ein Zehntel bis eine Hälfte des Volumens des Formmaterials besteht aus Sand, wobei der Rest des Volumens von den Blöcken 6 aus porösem Eisen eingenommen wird. Die Sandschicht, die sich zwischen dem Formhohlraum 7 und den Blöcken 6 befindet, kann dünn sein und z. B. eine Dicke von 1 bis 300 mm haben. Schwere Gussstücke, d. h. solche mit einem Gewicht von 50 Tonnen und mehr, erfordern in der Regel eine Schichtdicke von mehr als 100 mm. Für kleine Gussstücke reicht meistens eine Schichtdicke von 1 bis 20 mm aus. Der Sand hat die Aufgabe. den Formhohlraum zu begrenzen und die Eisenblöcke miteinander zu verbinden, welche die Masse der Form und des Kernes bilden.
Im oberen Teil der Form ist ein Einguss 8 ausgebildet. Da die Form fest ist, und das eingegossene Metall langsam und gleichmässig erstarrt, braucht bei der Erstarrung weniger geschmolzenes Metall in die Form nachgespeist zu werden, so dass der Einguss verhältnismässig klein sein kann, wie in der Fig. 1 gezeigt ist.
Der Anteil des Bindemittels liegt vorzugsweise zwischen 1 und 5% der gesamten Sandmenge.
Das im Sand verwendete Bindemittel kann eine geeignete durch Wärme zersetzbare oder verdampfbare organische Verbindung sein, wie z. B. Furan oder ein Zellulosederivat. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des trockenen Sandes hat eine Akkumulation von Wärme zur Folge, durch welche die Temperatur des Sandes beim Giessen so hoch einsteigt, dass das Bindemittel fast vollständig zersetzt oder entfernt wird. Der Sand ist dadurch nach einer einfachen Behandlung von neuem verwendbar. Es genügt, den Sand durch eine Siebvorrichtung mit einem Zyklon zur Abscheidung von Staub durchzuleiten.
Das führt zu einem wesentlich verminderten Sandverbrauch.
Ausserdem wird je nach der Ausbildung des Gussstückes gegenüber einer bekannten Form die erforderliche Sandmenge auf 1/1o bis 1/2 vermindert. Wegen des niedrigeren Sandverbrauches kann der gleiche Sandtyp für die Form wie für den Kern verwendet werden.
Auch die Blöcke 6 aus porösem Eisen können ohne Schwierigkeiten der Form zur neuen Verwendung entnommen und praktisch unbegrenzt verwendet werden. Der Verbrauch von Formmaterial ist daher minimal.
Eine fast 100%ige Ausnützung des Sandes in der Form ist möglich, wenn der obere und der untere Formteil derart ausgebildet sind, dass die Blöcke aus porösem Eisen an die Form des Gussstückes angepasst sind, so dass nur ein dünner Zwischenraum bleibt, in welchen der Sand eingeblasen werden kann. Die Dicke der Sandschicht, welche auf diese Weise an den porösen Eisenblöcken angebracht wird, kann mit Rücksicht auf das Gewicht und die Dimensionen des Gussstückes in der bereits erwähnten Weise angepasst werden. Die porösen Eisenblöcke können dabei vorzugsweise auf die Härtetemperatur des mit dem Sand vermischten Bindemittels vorgewärmt werden.
Eine derart ausgebildete Form zeigt die Fig. 2, wobei Formblöcke 10 aus porösem Eisen zusammen mit einem Formrahmen 11 zum Tragen einer Sandschicht 13 dienen, die Furan als Bindemittel enthält und im Zwischenraum zwischen den Blöcken 10 und einem Modell 15 ausgebildet ist. Ein Einguss 14 dient gleichzeitig zur Einführung des Sandes.
Diese Form ist besonders zur Massenherstellung von leichten Gussstücken geeignet, wie z. B. Motorblöcken von Automobilen, Maschinenständern usw., d. h. Gussstücken, die bis zu zwei Tonnen wiegen. Schwerere Gussstücke werden in der Regel nicht in grossen Serien hergestellt, so dass für sie das Verfahren nach der Fig. 1 wirtschaftlicher ist.
Da die porösen Blöcke das Wasser aus dem Bindemittel bei seinem Erstarren absorbieren, wird die Form fest und isolierend. Das gegossene Metall erstarrt daher sehr gleichmässig, und zwar praktisch ohne Rücksicht darauf, ob die Wandstärke des Gussstückes gross oder klein ist. Das führt zu kaum messbaren Unterschieden in der Struktur und in der Härte zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Gussstückes.
Bei den beschriebenen Formtypen besteht die Oberfläche, welche den Formhohlraum begrenzt, hauptsächlich oder vollständig aus Sand. Die porösen Eisenblöcke, welche Flüssigkeiten (insbesondere Wasser) absorbieren und eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, bestehen vorzugsweise aus Schwamm eisen. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen, wie z. B. aus gepressten Spänen usw. verwendbar.
Da die auf die beschriebene Weise ausgebildeten Formen gut Wärme isolieren, kann das Metall bei niedrigeren Temperaturen als bisher gegossen werden, was einen wirtschaftlichen Vorteil hat.
Das beschriebene Verfahren führt zu einem verringerten Sandverbrauch bei der Herstellung der Formen, da einerseits der Anteil des von neuem verwendbaren Sandes vergrössert wird und anderseits die zur Herstellung einer Form erforderliche Sandmenge verkleinert wird. Wegen des geringeren Sandverbrauches können teuerere Sandsorten, wie z. B. Chromitsand, Zirkonsand oder Olivinsand in grösserem Ausmass verwendet werden. Die Verwendung dieser Sandsorten war bisher sehr begrenzt. Durch eine Verwendung dieser Sandsorten wird eine gesundheitliche Gefährdung durch Silikose vermindert oder ganz vermieden.