Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform aus einer körnigen Formstoffmischung, zum Abgiessen von kernlosen Gussstücken, sowie Giessformen, hergestellt nach dem Verfahren.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von Giessformen aus einem körnigen Formstoffgemisch. Um eine Formstoffmasse zum Abgiessen von flüssigem Metall verwendbar zu machen, muss zunächst eine Verdichtung der Formstoffmasse erfolgen. Die Giessform muss ausreichende Festigkeitswerte aufweisen, um dem ferrostatischen Druck der flüssigen Metallschmelze standzuhalten.
Den bekannten Formverfahren, wie z.B. Rütteln, Pressen, Blasen, Schiessen oder Hochdruckpressen ist gemeinsam, dass Formstoffe mit Zusatzstoffen wie z.B. Bentonit verwendet werden. Da der beim Ausleeren der Gussstücke anfallende Altsand wieder verwendet wird, und deshalb entsprechend aufbereitet werden muss, ist jede Art von Zusatz im Formstoff - für den Vorgang der Wiederaufbereitung - problematisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform aus einer körnigen Formstoffmischung vorzuschlagen, bei dem keine reaktiven Zusätze gegenüber dem flüssigen Metall vorhanden sind. Die nach dem Verfahren hergestellte Giessform soll umweltschonend und auf einfache Art und Weise aufbereitet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Zur Herstellung einer Giessform in der Art einer Blockform aus einer körnigen Formstoffmasse wird zunächst einmal feinkörniger Quarzsand mit Wasserglas gemischt, wobei das Wasserglas als Binder dient. Durch Begasung mit Kohlensäure erfolgt eine rasche Erstarrung der Formstoffmasse. Es bilden sich unter Wasserabspaltung Kieselsäuregele, die den Quarzsand fest abbinden.
Die durch die Kohlensäure eingeleitete Abbindung gestattet die Form vom Modell beschädigungsfrei zu trennen.
Die giessfähige Endhärte wird durch Mikrowelleneinwirkung eingestellt.
Anhand der Figur wird eine bevorzugte Ausführungsform näher beschrieben.
Eine erfindungsgemässe Giessform 1 weist zweiseitig modellierte Formteile 2 und 3 auf mit bereits eingeformten Hohlräumen. Für die Serienfertigung werden mehrere solche Giessformen hergestellt, von denen jeweils je zwei zu einem Block zusammengeschoben werden, so dass ein kompletter Giesshohlraum entsteht. Dies bringt nicht nur eine optimale Ausnützung der Form mit sich, sondern führt auch zu einer wirtschaftlichen Serienfertigung.
Durch Anbringung von Kühlbohrungen 4, die mit Luft als Kühlmedium beaufschlagt werden können, kann eine gerichtete Erstarrung bewerkstelligt werden.
Für die Formherstellung wurde Sand mit der Bezeichnung M36 und 5% Wasserglas (z.B. Kernex) verwendet. Nach Begasung mit Kohlensäure wurden die Formen in den Mikrowellenofen gelegt. Während 5 Min. wurde der Ofen mit einer Leistungsstufe gefahren, die einer Energieabgabe von etwa 700 Watt entspricht. Durch Wasserverlust ist eine Erhöhung der Formfestigkeit eingetreten.
Nach dem Abguss und dem Erstarren des Metalls in der Form kann die Form im Wasser aufgelöst werden. Die Gussstücke werden dann durch Strahlen fertiggeputzt. Das Absenken der Form im Wasser kann in verschiedenen Stufen gesteuert erfolgen, womit eine Gefügeveränderung im Gussstück sicher vermieden oder auch gezielt eingestellt werden kann.
Der im Wasser abgelöste Sand wird nach dem Trocknen der erneuten Aufbereitung zugeführt, wobei diese Aufbereitung ohne zusätzliche Manipulationen in einem umweltschonenden Verfahren erfolgen kann, da keine Zusatzstoffe verwendet werden wie z.B. Bentonit, Kohlenstaub oder andere Additiven.
Da die auf die vorgeschlagene Art und Weise hergestellte Giessform eine sehr hohe Festigkeit aufweist, ist ein speiserloses Giessen für grauerstarrende Werkstoffe gegeben. Der in dieser Form abgegossene Gusskörper weist eine gute Oberfläche als Folge der geringen Penetration auf.
Die erhaltenen genauen Abgüsse erfordern keine wesentliche Nachbehandlung.
Die Vorteile der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Form sind vielfältig:
- Verfahren ist voll automatisierbar
- Da nur anorganische Stoffe, CO2, Wasserglas, SiO2 (Quarzsand) verwendet werden, ist das Verfahren physiologisch unbedenklich. Während und nach Abguss entstehen keine störenden Geruchsentwicklungen.
- Das Auspacken erfolgt im Wasser. Dadurch werden Staubbelästigungen vermieden.
- Umweltschonende, verlustarme Sandaufbereitung.
- Geringer Energieaufwand.
The present invention relates to a method for producing a casting mold from a granular molding material mixture, for casting coreless castings, and also casting molds produced by the method.
There are various methods for producing casting molds from a granular molding material mixture. In order to make a molding compound usable for pouring liquid metal, the molding compound must first be compressed. The mold must have sufficient strength values to withstand the ferrostatic pressure of the molten metal.
The known molding processes, e.g. Shaking, pressing, blowing, shooting or high-pressure pressing have in common that molded materials with additives such as Bentonite can be used. Since the old sand accumulated when the castings are emptied is reused and must therefore be processed accordingly, any type of additive in the molding material - for the process of reprocessing - is problematic.
The object of the present invention is to propose a method for producing a casting mold from a granular molding material mixture, in which there are no reactive additives to the liquid metal. The mold produced by the process should be environmentally friendly and easy to prepare.
According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of claim 1.
Further advantageous refinements emerge from the dependent claims.
To produce a casting mold in the manner of a block mold from a granular molding material mixture, fine-grained quartz sand is first mixed with water glass, the water glass serving as a binder. Fumigation with carbonic acid rapidly solidifies the molding material. Silica gels are formed with the elimination of water, which firmly bind the quartz sand.
The bonding introduced by the carbon dioxide allows the mold to be separated from the model without damage.
The pourable final hardness is adjusted by exposure to microwaves.
A preferred embodiment is described in more detail with reference to the figure.
A casting mold 1 according to the invention has molded parts 2 and 3 modeled on both sides with cavities already molded. Several such molds are produced for series production, two of which are pushed together to form a block, so that a complete casting cavity is created. This not only brings optimal use of the shape, but also leads to economical series production.
Directional solidification can be achieved by providing cooling bores 4 which can be supplied with air as the cooling medium.
Sand with the designation M36 and 5% water glass (e.g. Kernex) was used for the mold production. After carbonation, the molds were placed in the microwave oven. The oven was operated at a power level corresponding to an energy output of approximately 700 watts for 5 minutes. Loss of water has increased the dimensional stability.
After the casting and solidification of the metal in the mold, the mold can be dissolved in water. The castings are then cleaned by blasting. The lowering of the mold in the water can be controlled in different stages, which means that a change in the structure of the casting can be reliably avoided or can be specifically adjusted.
The sand detached in the water is reprocessed after drying, whereby this treatment can be carried out in an environmentally friendly process without additional manipulations, since no additives are used, e.g. Bentonite, coal dust or other additives.
Since the casting mold produced in the proposed manner has a very high strength, there is no feeder for gray-rigid materials. The cast body cast in this form has a good surface due to the low penetration.
The exact casts obtained do not require any significant post-treatment.
There are many advantages to the shape produced using the described method:
- The process can be fully automated
- Since only inorganic substances, CO2, water glass, SiO2 (quartz sand) are used, the process is physiologically harmless. No annoying odors develop during and after casting.
- Unpacking is done in water. This avoids dust nuisance.
- Environmentally friendly, low-loss sand preparation.
- Low energy consumption.