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.
The invention relates to a method for producing a casting mold, wherein a model located in a molding box is surrounded with a molding material and the model is then removed.
In known forms for casting metals, e.g. B.
Iron or steel, a mold cavity is formed by a molding material mainly containing sand. The sand is usually moist and therefore dissipates heat from the molten metal too quickly to allow the casting to cool evenly. When the casting is removed, the sand remains as a bound mass and can therefore not be used again without special processing. Another disadvantage of the known shapes is that large quantities of sand are required, which usually precludes the use of expensive types of sand, which would provide better castings.
The invention aims to provide a method by which these disadvantages are avoided.
The method according to the invention, by means of which this goal is achieved, is characterized by the following steps: a) Inserting a plurality of moisture-absorbing, porous iron bodies into the molding box around the
Around the model, in such a way that they are everywhere at a distance from and not in contact with the model and practically fill the entire space around the model; b) Filling the space between the model and the iron bodies with sand, which contains a binding agent that hardens when heated and is destroyed when a certain temperature is exceeded; c) hardening of the binding agent and d) removal of the model leaving a continuous layer of sand, which is supported by the iron body.
In the following, the general expression iron is understood to mean, in addition to pure iron, also carbon-alloyed iron and low-alloy iron. The porous iron body absorbs moisture from the sand, so that the surface of the mold cavity has a low thermal conductivity. As soon as the molten metal has been poured into the mold, the binding effect of the binding agent is at least partially destroyed by the heating, so that the now unbound sand and the bodies can be used again after the casting has been removed.
The invention is explained below with reference to two exemplary embodiments shown schematically in the drawing. It shows:
Fig. 1 is a vertical longitudinal section of a mold and
Figure 2 is a vertical longitudinal section through the part of another mold made with the aid of a model.
Fig. 1 shows a mold with an upper mold frame
1 and a lower mold frame 2. The mold contains an upper part 3, a lower part 4 and a core 5. All of these parts contain sand 9 with a heat-destructible binder and porous blocks 6 made of iron, which are preferably made of sponge iron. The mold cavity 7 is delimited by surfaces which consist exclusively of sand, the blocks 6 made of iron being embedded in the sand.
One tenth to one half of the volume of the molding material consists of sand, the remainder of the volume being taken up by the blocks 6 of porous iron. The sand layer, which is located between the mold cavity 7 and the blocks 6, can be thin and z. B. have a thickness of 1 to 300 mm. Heavy castings, d. H. those with a weight of 50 tons and more usually require a layer thickness of more than 100 mm. For small castings, a layer thickness of 1 to 20 mm is usually sufficient. The sand does the job. to delimit the mold cavity and to connect the iron blocks which form the mass of the mold and the core.
A sprue 8 is formed in the upper part of the mold. Since the mold is solid and the poured metal solidifies slowly and evenly, less molten metal needs to be replenished into the mold during solidification, so that the sprue can be relatively small, as shown in FIG. 1.
The proportion of the binder is preferably between 1 and 5% of the total amount of sand.
The binder used in the sand can be any suitable heat decomposable or vaporizable organic compound such as e.g. B. furan or a cellulose derivative. The low thermal conductivity of dry sand results in the accumulation of heat, which causes the temperature of the sand to rise so high during casting that the binding agent is almost completely decomposed or removed. The sand can therefore be used again after a simple treatment. It is sufficient to pass the sand through a screening device with a cyclone to separate dust.
This leads to a significantly reduced consumption of sand.
In addition, depending on the design of the casting, the required amount of sand is reduced to 1/10 to 1/2 compared to a known shape. Because of the lower sand consumption, the same type of sand can be used for the mold as for the core.
The blocks 6 made of porous iron can also be removed from the mold for new use without difficulty and can be used practically indefinitely. The consumption of molding material is therefore minimal.
Almost 100% use of the sand in the mold is possible if the upper and lower mold parts are designed in such a way that the blocks of porous iron are adapted to the shape of the casting, so that only a thin space remains in which the Sand can be blown in. The thickness of the sand layer, which is attached to the porous iron blocks in this way, can be adjusted in the manner already mentioned, taking into account the weight and dimensions of the casting. The porous iron blocks can preferably be preheated to the hardening temperature of the binding agent mixed with the sand.
A mold designed in this way is shown in FIG. 2, wherein mold blocks 10 made of porous iron serve together with a mold frame 11 to support a sand layer 13 which contains furan as a binding agent and is formed in the space between the blocks 10 and a model 15. A sprue 14 also serves to introduce the sand.
This shape is particularly suitable for the mass production of lightweight castings such as B. automobile engine blocks, machine stands, etc., d. H. Castings that weigh up to two tons. Heavier castings are generally not produced in large series, so that the method according to FIG. 1 is more economical for them.
Since the porous blocks absorb the water from the binder as it solidifies, the shape becomes solid and insulating. The cast metal therefore solidifies very evenly, practically regardless of whether the wall thickness of the casting is large or small. This leads to barely measurable differences in structure and hardness between the surface and the interior of the casting.
In the case of the mold types described, the surface which delimits the mold cavity consists mainly or entirely of sand. The porous iron blocks, which absorb liquids (especially water) and have a high thermal conductivity, are preferably made of sponge iron. However, there are also other embodiments, such as. B. from pressed chips etc. can be used.
Since the molds formed in the manner described insulate heat well, the metal can be cast at lower temperatures than before, which has an economic advantage.
The method described leads to a reduced consumption of sand in the production of the molds, since on the one hand the proportion of sand that can be used again is increased and on the other hand the amount of sand required to produce a mold is reduced. Because of the lower sand consumption, more expensive types of sand, such as. B. chromite sand, zircon sand or olivine sand can be used to a greater extent. The use of these types of sand has been very limited so far. By using these types of sand, a health hazard from silicosis is reduced or avoided entirely.