DD159531A5

DD159531A5 - METHOD FOR PRODUCING VERTEXED MOLDED FORMS

Info

Publication number: DD159531A5
Application number: DD81231059A
Authority: DD
Inventors: Emil Jespersen; B S Bakshi
Original assignee: Dansk Ind Syndikat
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1983-03-16
Also published as: WO1982000015A1; PL130506B1; DK151776B; SU1366043A3; JPS57500819A; IT8122460A0; ES8301130A1; BE889350A; DK151776C; JPH0144424B2; CA1183320A; EP0054061B1; PL231819A1; DK267580A; ZA814230B; ES503284A0; EP0054061A1; IT1136695B; CS257755B2

Abstract

Verfahren und Anlage zur Herstellung vereister Gussformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten unter Verwendung eines vereisungsfähigen Binders. Der Zeitaufwand für das Herstellen der Gussformen soll gesenkt werden. Die Aufgabe besteht darin, Gussformen derart herzustellen, dass eines bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls erreicht wird, keine Gasentwicklung eintritt und besonders präzise Gussstücke erzielt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Binder vor dem Formen vereist oder während des Formens racsh unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird, indem mindestens eines der Hilfemittel und/oder Materialien des Binders, die selbst vorgekühlt sein können und beim Formgießen mit dem Binder in Berührung kommen, vorgekühlt werden.Method and plant for producing iced molds or cores from a granular material and a binder in a molding chamber or core box using an iceable binder. The time required to produce the molds should be reduced. The object is to produce molds such that a better resistance to the action of heat of the molten metal is achieved, no gas evolution occurs and particularly precise castings are achieved. This is accomplished by freezing the binder prior to molding, or placing it below its freezing point during molding by subjecting at least one of the binder and / or binder materials, which may themselves be pre-cooled, to the binder during casting, be pre-cooled.

Description

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Verfahren und Anlage zur Herstellung vereister GußformenMethod and plant for producing iced molds

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung vereister Gußformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten unter Verwendung eines vereisungsfähigen Binders, der bei positiven Temperaturen (C-Grade) in gasförmigem oder flussigem Zustand vorliegt.The invention relates to a method and apparatus for producing iced molds or cores from a granular material and a binder in a molding chamber or core box using an iceable binder present at positive (C-grade) temperatures in the gaseous or liquid state.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In ..dem US-Patent 4 150 704 ist ein Verfahren offenbart, wonach der Formsand mit einer bestimmten Menge V/asser gemischt und nach dem Formen bis zu einer bestimmten Tiefe der Oberfläche vereist wird, so daß das schmelzflüssige Metall durch Einbringen einer sogenannten Trockeneisschicht oder Aufsprühen von flüssigem Stickstoff auf die Oberfläche damit in Berührung kommt. Hierdurch wird eine besonders widerstandsfähige Formoberfläche erzielt, die ihre Festigkeit und ihre Form bis zur Verfestigung der Metalloberfläche beibehält. Durch die Wärmeabgäbe des Metalls schmilzt das Eis und das Wasser verdampft, wonach die Form ohne mechanische Hilfsmittel zusammenzufallen beginnt. Beim Gießverfahren entsteht praktisch keinerlei Rauch und der Formsand kann ohne weiteres wiederverwendet werden.U.S. Patent 4,150,704 discloses a method whereby the foundry sand is mixed with a certain amount of water and, after molding, is frozen to a certain depth of the surface such that the molten metal is introduced by introducing a so-called dry ice layer or spraying liquid nitrogen on the surface into contact with it. As a result, a particularly resistant mold surface is achieved, which retains its strength and shape until solidification of the metal surface. Due to the heat dissipation of the metal, the ice melts and the water evaporates, after which the mold begins to collapse without mechanical aids. When casting virtually no smoke and the molding sand can be reused easily.

In einem Beitrag der.sowjetischen Zeitschrift "Liteinoe proizvodstwo", 1975, Nr, 5, S. 21 - 22" wird die Vereisung T?n Trn «ρ η ri ρ« mit "« Tine; 7 <?'.. Ιϊηοοο-η mi+ ΙΤτΙ-Ρλ οίνιηη ττ:;ν>ι -In a contribution of the Soviet periodical "Liteinoe proizvodstwo", 1975, Nr, 5, pp. 21 - 22 "the icing Tn Trn" ρ η ri ρ "with"Tine; 7 <? '.. Ιϊηοοο-η mi + ΙΤτΙ-Ρλ οίνιηη ττ:; ν> ι -

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mittels beschrieben, das durch einen Verdampfer in einem Kühlsystem -und durch die Form strömt»described by flowing through an evaporator in a cooling system and through the mold »

Die Vereisung des zugesetzten Wassers stellt normalerweise einen sehr langsamen Vorgang dar und erfordert dementsprechend eine verhältnismäßig lange Zeit vom Ende des Gießprozesses bis zum ausreichend tiefen Vereisen der'Form, das Voraussetzung ist, um gegenüber dem Einfluß des schmelzflüssigen Metalls für eine ausreichend lange Dauer widerstandsfähig zu sein, weshalb die Forraherstellung insgesamt verhältnismäßig zeitaufwendig im Vergleich zu den konventionellen Verfahren der Formherstellung wird.The icing of the added water is normally a very slow process and accordingly requires a relatively long time from the end of the casting process to the sufficiently deep frosting of the mold, which is a prerequisite for resisting the influence of the molten metal for a sufficiently long duration Therefore, the production of Forra overall is relatively time-consuming compared to the conventional method of mold production.

Ziel der" Erfindung .Aim of the invention.

Ziel der Erfindung ist es, den Zeitaufwand für das Herstellen vereister Gußformen zu senken.The aim of the invention is to reduce the time required for producing iced molds.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vereiste Gußformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem vereisungsfähigen Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten derart herzustellen, daß eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls erreicht wird, keine Gasentwicklung eintritt und besonders präzise Gußstücke erzielt werden.The invention has for its object to produce iced molds or cores of a granular material and an icing binder in a mold chamber or a core box such that a better resistance to the action of heat of the molten metal is achieved, no gas evolution occurs and very precise castings are achieved ,

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Binder noch vor dem Formen vereist oder während des Formens genügend schnell unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird, indem mindestens eines der Hilfsmittel und/oder. Materialien des Binders, die selbst vorgekühlt worden sein können und beim Formgießen mit dem Binder in Berührung komm en, vorgekühlt werden. Dabei kann ein Teil oder die gesamte erforderliche Kühlung im voraus erfolgen,- d. h. vor dem Formen, so rl» ft r!a ö H^hmdl ·?. ? 1 π rh ί cre>. Mo-fcn 1 1 -in 'Ai ο According to the invention this is achieved in that the binder ices before molding or is brought sufficiently quickly below its freezing point during molding by at least one of the aids and / or. Materials of the binder, which may have been pre-cooled and come into contact with the binder during molding, are pre-cooled. In this case, some or all of the required cooling can be carried out in advance, that is to say before molding, so that the oil is dried . ? 1 π rh ί cre> . Mo-fcn 1 1 -in 'Ai ο

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Beendigung des Formherstellungsverfahrens eingegossen werden kann. Dadurch wird eine so hohe Fertigungsgeschwindigkeit erzielt, daß das Verfahren an schnell arbeitenden Automaten. zur Herstellung von Gießformen mit oder ohne Kernen angewendet werden kann.Completion of the molding process can be poured. As a result, such a high production rate is achieved that the method on high-speed machines. can be used for the production of molds with or without cores.

Wenn der Binder vor dem Formen vereist wird, so kann es rat-* sam sein, daß zusätzlich mindestens eines der Hilfsmittel und/oder Materialien, mit denen der Binder'beim Formen oder in der Form in Berührung kommt und die einen zuvor verwendeten Binder enthalten können, bis unterhalb des Gefrierpunktes des Binders oder bis zu einer Temperatur etwas oberhalb des Gefrierpunktes gekühlt werden. ^v If the binder is iced before molding, it may be advisable that additionally at least one of the auxiliaries and / or materials with which the binder comes in contact with the mold or in the mold contains a previously used binder can be cooled to below the freezing point of the binder or to a temperature slightly above freezing. ^v

Der Formbinder kann vor dem Formen so gekühlt werden, daß er in Form von feinerp, dendritischen Teilchen, ζ. Β. Schnee, im Formmaterial vorliegt, wobei der Binder durch eine Kompression beim Formen einen Teil oder seine gesamte Bindefähigkeit in Abhängigkeit von den Tenipera'turbedingungen zum Zeitpunkt des Formherstellungsverfahrens erhält.The moldbinder may be cooled prior to molding so as to be in the form of fine silver, dendritic particles, ζ. Β. Snow, is present in the molding material, wherein the binder obtains a part or all of its bonding capacity by molding compression depending on the tenipergency conditions at the time of the molding process.

Das verwendete Formsandbindemittel kann auch vor dem Formen gekühlt werden, wodurch es in Form eines feinverteilten Pulvers vorliegt, z. B. im Formmaterial, und über eine Kompression während des Formherstellungsverfahrens dem Binder ein Teil ,oder sein gesamtes Bindevermögen in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen zum Zeitpunkt des Formherstellungsverfahrens verliehen werden,'The molding sand binder used may also be cooled prior to molding, whereby it is in the form of a finely divided powder, e.g. In the molding material, and by compression during the molding process, the binder may be given a part or its total bonding capacity depending on the temperature conditions at the time of the molding process, '

Werden eine geeignete Mischung eines körnigen Materials und Schnee oder Eisstücke in einen Formkasten gedrückt, so kann durch den Schnee öder' das Eis eine Bindung der Körner des Materials bewirkt werden, die der Form oder dem Kern eine ausreichende Kohäsionskraft verleiht, um dem Einfluß desWhen a suitable mixture of granular material and snow or pieces of ice is forced into a molding box, the snow may be caused to bind the grains of the material by the snow or give the mold or the core sufficient cohesive force to withstand the influence of the material

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schmelzflüssigen Metalls zu widerstehen, das in die fertige Form mit oder ohne Kerne eingegossen wird. Ein ähnlicher Effekt kann durch Einspritzen oder der erwähnten Mischungen der Forastoffe in einen Kernkasten mit einer ausreichend großen Widerstandskraft und bei einer ausreichend großen Geschwindigkeit erzielt werden.molten metal, which is poured into the finished mold with or without cores. A similar effect can be obtained by injecting or mixing the forcasting compounds into a core box having a sufficiently large resisting force and at a sufficiently high speed.

Der vorgekühlte Binder kann in pulverisierter Form, auch in Verbindung mit einem Flüssiggas, verwendet werden. Dadurch ist eine Herabsetzung der Temperatur des Formmaterials vor und während des Formens, sowie unmittelbar nach dem Gießverfahren auf- einen sehr niedrigen Wert möglich. Die Mischung muß allerdings homogen sein und leicht fließen.The precooled binder can be used in powdered form, also in conjunction with a liquefied gas. Thereby, a reduction of the temperature of the molding material before and during the molding, as well as immediately after the casting process to a very low value is possible. However, the mixture must be homogeneous and flow easily.

Eigentlich gibt es keinen Grund, der gegen die Anwendung der konventionell härtenden Binder spricht. So kann zur Herstellung eines Binders Y/asserglas und flüssiges Kohlendioxid verwendet werden, oder aber eine Mischung vonActually, there is no reason against the use of conventional hardening binders. Thus, for producing a binder, glassy water and liquid carbon dioxide can be used, or a mixture of

P Polyisocyanat und henolharz, das durch Vorkühlen aktiviert wird, sowie flüssiges Dimethyläthylarnin oder Triäthylamin. Dadurch wird eine Herabsetzung der Anwendung umweltschädlicher Binder erzielt und eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls und dadurch eine Verzögerung der Aufheizung der Form oder des Kernes beim Gießen erhalten, wobei das für die Herstellung der Form oder des Kernes verwendete körnige Material zuvor tiefgefroren werden kann.P polyisocyanate and henolharz, which is activated by precooling, and liquid dimethylethylamine or triethylamine. This achieves a reduction in the application of environmentally harmful binders and better resistance to the action of molten metal heat and thereby delaying the heating of the mold or core during casting, previously deep-frozen the granular material used to make the mold or core can.

Die Prozeßbestandteile können zuvor durch Zumischen von Gefriermitteln tiefgefroren werden, wobei das zur Anwendung kommende Gefriermittel zweckmäßigerweise ein Flüssiggas sein kann. Der Einsatz eines inerten Gases begegnet jeglichen Gefahren chemischer Angriffe der für das Verfahren oder für die chemischen Reaktionen mit dem Gußmetall verwendeten Anlage.The process ingredients may be previously frozen by admixing refrigerants, and the refrigerant used may conveniently be a liquefied gas. The use of an inert gas counteracts any dangers of chemical attack of the equipment used for the process or for the chemical reactions with the cast metal.

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Die erforderliche Kühlung kann ebenfalls durch Tiefgefrieren der Anlagenteile erreicht oder unterstützt werden, die im Verlaufe des Gießverfahrens mit dem Formmaterial in Berührung kommen. Bei der Herstellung von Gießformen kann insbesondere die Modellseite, die mit der gleichen Formoberfläche in Berührung kommt, wie später das schmelzflüssige Metall, zuvor tiefgefroren werden, wobei bei der Fertigung von Kernen ein zuvor tiefgefrorener Kernkasten zum Einsatz kommen kann. Ebenfalls kann der Kernkasten mit dem Kern oder den Kernen, .beispielsweise mit Hilfe von Flüssiggas, gleichzeitig und zusätzlich gekühlt werden. The required cooling can also be achieved or assisted by freezing the equipment parts which come in contact with the molding material in the course of the casting process. In the production of molds, in particular, the model side, which comes into contact with the same mold surface, as later the molten metal, previously deep-frozen, wherein in the manufacture of cores, a previously deep-frozen core box can be used. Likewise, the core box can be cooled simultaneously and additionally with the core or cores, for example with the aid of liquefied gas.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden bei der Herstellung von Gießformen tiefgefrorene, verlorene Modelle aus einem Material verwendet, das beim Erhitzen verdampft, wobei dieses Material zweckmäßigerweise tiefgefroren und aufgeschäumt sein kann. Derartige Modelle können entsprechend einem herkömmlichen Kernkasten in speziellen, verzweigten Modellformkästen hergestellt und in eine geschlossene Kammer gebracht werden, wonach der Raum zwischen dem Modell und den Wandungen der Kammer mit dem Formmaterial ausgefüllt wird, das durch die Form gekühlt wird und darüber hinaus bereits zuvor gekühlt worden sein kann. Aufgrund der aufgenommenen Wärme verdampft das Modell nach beendetem Formen rasch. Dadurch wird einer unangenehmen Gasentwicklung vorgebeugt, die anderenfalls beim Gießen mit verlorenen Formen stattfinden würde. Dieser Effekt des Verfahrens führt zu besonders psäzisen Gußstücken, da die Ungenauigkeiten, wie sie bei den konventionellen Verfahren der Formherstellung .durch Verschleiß des Modells infolge des Einschließens von Sand entstehen, hierbei verhindert werden. Darüber hinaus ist eine Verzweigung des Formkastens nicht notwendig, wenn leichtverdampfbare Modelle verwendet werden.In a further embodiment of the method, in the production of molds, frozen, lost models of a material are used, which evaporates on heating, and this material can expediently be deep-frozen and foamed. Such models can be made according to a conventional core box in special, branched model mold boxes and placed in a closed chamber, after which the space between the model and the walls of the chamber is filled with the molding material, which is cooled by the mold and moreover previously cooled may have been. Due to the heat absorbed, the model evaporates quickly when finished molding. This prevents unpleasant gas evolution that would otherwise occur when casting with lost shapes. This effect of the process results in particularly high-pressure castings, since the inaccuracies which are produced in the conventional methods of shaping by wear of the model as a result of the inclusion of sand are thereby prevented. In addition, a branching of the molding box is not necessary when using easily evaporable models.

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Die Anlage zur Ausführung des Verfahrens, bestehend aus einer Apparatur zur Herstellung von Gießformen und/oder Apparaturen zur Herstellung von Kernen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur oder Teile von ihr in einer Kühlkammer enthalten sind, in der die erforderlichen Temperaturbedingungen leicht und beständig eingehalten v/erden können, so daß keine wertvolle Produktionszeit durch das Warten während des Kühlens verlorengeht.The plant for carrying out the process, consisting of an apparatus for the production of molds and / or apparatuses for the production of cores, is characterized in that the apparatus or parts of it are contained in a cooling chamber in which the required temperature conditions easily and consistently met so that no valuable production time is lost by waiting during cooling.

Wird die Anlage in Verbindung mit einer Gießerei betrieben, die mit einer Schmelzapparatur ausgestattet ist, so kann eine erhebliche Energieeinsparung durch eine solche Anordnung erzielt werden, bei der die Abwärme von der Schmelzanlage zum Betreiben des Kühlsystems der Kühlkammer verwendet ist.If the plant is operated in conjunction with a foundry equipped with a smelting apparatus, a significant energy saving can be achieved by such an arrangement, in which the waste heat from the smelting plant is used to operate the cooling system of the cooling chamber.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment.

Wach der Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung vereister Gußformen mit Hilfe einer Anlage, die aus einer Apparatur zur Herstellung von Gußformen und/oder einer Apparatur zur Herstellung von Kernen durchgeführt, wobei die Apparatur oder Teile derselben in einer Kühlkammer angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, insbesondere in Verbindung mit einer Gießerei, die mit einer Schmejzapparatur ausgestattet ist, die Abwärme der Schmelzapparatur zum Betreiben des Verdampfers im Kühlsystem der Kühlkammer zu verwenden.In the invention, the process for producing iced molds is carried out by means of a plant consisting of an apparatus for producing molds and / or an apparatus for producing cores, the apparatus or parts of which are arranged in a cooling chamber. But it is also possible, especially in conjunction with a foundry, which is equipped with a Schmejzapparatur to use the waste heat of the melting apparatus for operating the evaporator in the cooling system of the cooling chamber.

Bei dem Verfahren zur Herstellung vereister Gußformen nach der Erfindung wird der Binder noch vor dem Formen vereist. Es ist aber in anderer Ausführungsforrn auch möglich, denIn the method for producing iced molds according to the invention, the binder is iced before molding. But it is also possible in other Ausführungsforrn, the

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Binder während d.es Formens entsprechend schnell unterhalb des Gefrierpunktes abzukühlen. Zu diesem Zweck wird wenigstens eines der Hilfsmittel oder der Materialien des Binders vorgekühlt. Sie kommen während des Formgießvorgangea mit dem Binder in Berührung. Bei diesem Verfahren ist es durchaus möglich, daß ein Teil der Kühlung aber auch die gesamte Kühlung im voraus erfolgt, d. h. vor dem Formvorgänge Dadurch ist es möglich, eine sehr hohe Fertigungsgeschwindigkeit zu erreich-en.Binder during this molding accordingly fast below freezing point to cool. For this purpose, at least one of the aids or the materials of the binder is pre-cooled. They come into contact with the binder during the molding process. In this method, it is quite possible that a part of the cooling but also the entire cooling takes place in advance, d. H. before forming This makes it possible to achieve a very high production speed.

Claims

Invention claim

1. A process for producing iced molds or cores from a granular material and a binder in a molding chamber or a core box using a binder which is in a gaseous or liquid state at positive temperatures (C grades) characterized the binder is frozen prior to molding or is rapidly brought down below its freezing point during molding by precooling at least one of the binder aids and / or materials which may themselves be precooled and which come in contact with the binder during molding.

2. Method according to item 1, wherein the binder is iced prior to molding, characterized in that at least one of the auxiliaries and / or materials with which the binder comes into contact during molding or in the mold and which binds a binder already used may be below the freezing point of the binder or cooled to a temperature slightly above freezing.

3. The method according to item 1 or 2, characterized in that the mold binder used is cooled before the production of the mold in such a way that it is in the form of finely divided, dendritic particles, for. For example, snow is present in the molding material, whereby the binder obtains a part or all of its bonding capacity by compression during molding, depending on the existing temperature conditions at the time of manufacturing the mold.

4, method according to item 1, characterized in that the mold binder used is cooled prior to making the mold in such a way that in the mold material in shape

, a finely divided powder is present, e.g. As ice, and over

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5. The method according to item 4, characterized in that the precooled binder is mixed in the form of a pulverized material with LPG. '

6. The method according to item 1, characterized in that water glass and liquid carbon dioxide for the production. a binder is used.

7. The method according Puπ nkt 1, characterized in that a mixture of polyisocyanate and phenol resin, which is activated by Vorgefrieren, and liquid Diinethyläthyarnin or triethylamine is used to produce a binder. ,

8. The method according to item 1 to 7, characterized in that the 'granular material used previously deep-frozen

becomes.

9. The method according to item 3 to 8, characterized in that the process components are previously frozen by admixing a freezing agent.

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compression during molding of the binder is given part or all of its bonding capability depending on the temperature conditions prevailing at the time of manufacturing the mold.

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10. The method according to item 9, characterized in that LPG is used as G-Efriermittel »

11. The method according to item 10, characterized in that an inert gas is used *

12. The method according to item 1 to 11 for the production of a mold, characterized in that a previously frozen model is used.

13 «method according to item 1 to 11 for the production of a core, characterized in that a previously frozen core box is used.

14. The method according to item 13, characterized in that the core box with the core or cores are cooled simultaneously and additionally.

15. Method according to items 1 to 11 for the production of molds, characterized in that deep-frozen, lost models of a material which evaporates on heating are used.

16.The method according to item 15, characterized in that lost models are used from a frozen foam material.

17.AnIage for carrying out the method according to item 1 to 16, consisting of an apparatus for producing molds and / or an apparatus for producing cores, characterized in that the apparatus or parts thereof are arranged in a cooling chamber.

18. Plant according to item 17 in conjunction with a foundry equipped with a melting apparatus, characterized in that the waste heat of the melting apparatus for operating the evaporator is used in the cooling system of the cooling chamber.