DD293971A5 - METHOD FOR FORMING CASTINGS - Google Patents

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DD293971A5
DD293971A5 DD90340199A DD34019990A DD293971A5 DD 293971 A5 DD293971 A5 DD 293971A5 DD 90340199 A DD90340199 A DD 90340199A DD 34019990 A DD34019990 A DD 34019990A DD 293971 A5 DD293971 A5 DD 293971A5
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Don A Doutre
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Alcan International Limited,Ca
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould

Abstract

Die Erfindung betrifft das Formgieszen von Guszstuecken unter Verwendung eines nichtverklebten (lesen) Formungsmediums, beispielsweise ein Modell-Verdampfungs-Guszverfahren. Um eine sehr betraechtliche Verbesserung in der Abkuehlungs- und Verfestigungsgeschwindigkeit der Guszstuecke zu erreichen, wird erfindungsgemaesz die normalerweise in den Zwischenraeumen des nichtverklebten Formungsmediums vorhandene Luft durch ein Gas ersetzt, das eine hoehere Waermeleitfaehigkeit als Luft aufweist. Helium hat sich als besonders nuetzlich fuer diesen Zweck herausgestellt.{Formgieszen; nichtverklebtes Formungsmedium; Guszstuecke; Abkuehlungs-/Verfestigungsgeschwindigkeit; Formungsmedium-Zwischenraeume; Gas; Waermeleitfaehigkeit; Helium}The invention relates to the molding of cast pieces using a non-bonded (read) molding medium, for example a model evaporation die casting method. In order to achieve a very significant improvement in the rate of cooling and solidification of the piece of castings, according to the invention, the air normally present in the interstices of the non-bonded molding medium is replaced by a gas having a higher heat conductivity than air. Helium has been found to be particularly useful for this purpose. non-bonded molding medium; Guszstuecke; Cooling / solidification rate; Forming medium Zwischenraeume; Gas; thermal conductivity; Helium}

Description

Formgießen in ein formbares MediumCasting into a malleable medium

Diese Erfindung betrifft Formgießen in ein formbares Medium und insbesondere ein Gießverfahren, bei dem ein nicht verklebtes bzw. nicht verbackenes Formungsmedium ein die Zwischenräume füllendes Gas mit hoher Wärmeleitfähigkeit enthält. In herkömmlicher Weise war Quarzsand das Formungsmedium, das beim Formgießen verschiedenartiger Metalle und ihrer Legierungen verwendet wurde. Unter den bekannten Gußverfahren können erwähnt werden der Sandguß, bei dem Metall in eine Hohlform gegossen wird, die aus Sand und einem Bindemittel hergestellt ist, CO2-GuB, bei welchem das Bindemittel (Wasserglas) zur Reaktion mit CO2-GaS gebracht wird, um es zu aktivieren, Guß im Wachs-Ausschmelzverfahren, bei dem die Form dadurch hergestellt wird, daß man ein verlorenes Modell mit einem feuerfesten Schlamm bedeckt, und Formmaskenguß, bei dem die Form dadurch hergestellt wird, daß man Sandpartikel zusammenklebt, um eine Formmaske herzustellen, die die Konturen des Matallmodells angenommen hat. Ein anderes Gußverfahren von speziellem Interesse ist das Schaum-Verdampfungs-Gußverfahren, bei dem ein Schaummodell, das im allgemeinen Polystyrol-Schaum aufweist, der Gegenstand ist, von welchem der Abguß vorgenommen wird. Dieses Schaummodell wird mit einem geeigneten feuerfesten Schlamm überzogen, in einen Gußkasten oder Gußrahmen gesetzt und mit unverklebtem Quarzsand als Formungsmedium umgeben. Ein Einguß aus Schaum erstreckt sich vom Modell aus zur oberen Fläche des Formungsmediums, der einen Kanal für den Eintritt des geschmolzenen Metalls bildet. Der Gußkasten wird gerüttelt, um eine maximale Verfestigung und Dichte des Sandes zu erreichen. Das geschmolzene Metall wird dann in den Gußkasten über den Einguß eingegossen, wobei das geschmolzene Metall Einguß und Modell verdampft und es hierbei verdrängt.This invention relates to molding into a moldable medium, and more particularly to a casting method in which a non-baked molding medium contains a high thermal conductivity gas filling the gaps. Conventionally, quartz sand was the molding medium used in the molding of various metals and their alloys. Among the known casting methods there may be mentioned the sand casting, in which metal is poured into a mold made of sand and a binder, CO 2 -GuB, in which the binder (water glass) is brought to react with CO 2 -GaS, to activate it, cast in the wax-out method, in which the mold is made by covering a lost model with a refractory sludge, and mold mask casting, wherein the mold is made by sticking together sand particles to make a mold mask who adopted the contours of the Matall model. Another casting process of particular interest is the foam-evaporation casting process wherein a foam model, generally comprising polystyrene foam, is the article from which the casting is made. This foam model is coated with a suitable refractory sludge, placed in a Gußkasten or Gußrahmen and surrounded with unglued quartz sand as a molding medium. A sprue of foam extends from the model to the top surface of the forming medium, which forms a channel for entry of the molten metal. The casting box is vibrated to achieve maximum consolidation and density of the sand. The molten metal is then poured into the casting box over the sprue where the molten metal vaporizes the sprue and model displacing it.

Das Ergebnis ist ein Gußkörper, der perfekt die Form des Modells wiedergibt. Gase, die aus dem verdampften Polystyrol gebildet sind, durchdringen den Schlamm und den Sand und gelangen durch Entlüftungen im Gußkasten nach außen. Verschiedenartige metallische Materialien wurden als Formungsmedien verwendet, um eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit vorzusehen. Beispielsweise wurden in der UdSSR Studien über die Verwendung von Roheisen oder Stahlschrot entweder als Gußteil oder in Bruchstücken als ferromagnetische^ Formungsmedium angestellt, das in Verbindung mit dem Schaum-Verdampfungs-Verfahren verwendet werden soll. Über diese Studien wurde in den Berichten eines Symposiums „Life po Gazifitsiruemym Modelyam" (auf Deutsch „Vollformguß") berichtet, 1979 veröffentlicht vom Institut für Gießereiprobleme der Ukrainischen Sowjetrepublik, Akademie der Wissenschaften, Kiew, UdSSR.The result is a casting that perfectly reproduces the shape of the model. Gases formed from the vaporized polystyrene penetrate the mud and sand and escape through vents in the casting box. Various metallic materials have been used as molding media to provide increased thermal conductivity. For example, in the USSR, studies have been made on the use of pig iron or steel shot either as a casting or in fragments as a ferromagnetic forming medium to be used in conjunction with the foam evaporation process. These studies were reported in the reports of a symposium "Life po Gazifitsiruemym Modelyam" published in 1979 by the Institute of Foundry Problems of the Ukrainian Soviet Republic, Academy of Sciences, Kyiv, USSR.

Während die obigen Materialien die gewünschte Wärmeleitfähigkeit liefern, sind sie jedoch sehr schwere Materialien, die dazu neigen, die Polystyrol-Muster zu verzerren, die im Schaum-Verdampfungs-Verfahren verwendet werden, was zu ungenauen Gußstücken führt. Außerdem können so schwere Formgebungsmedien nicht mit der herkömmlichen Ausstattung gehandhabt werden, die für Quarzsand benutzt wird.However, while the above materials provide the desired thermal conductivity, they are very heavy materials which tend to distort the polystyrene patterns used in the foam evaporation process, resulting in inaccurate castings. In addition, such heavy forming media can not be handled with the conventional equipment used for quartz sand.

Die britische Patentanmeldung 2183517, veröffentlicht am 10. Juni 1987, beschreibt die Verwendung von Zirkonsand als Formungsmedium bei dem Schaum-Verdampfungs-Verfahren. Da Zirkonsand eine größere Schüttdichte aufweist als Quarzsand, und zwar etwa gleich jener des geschmolzenen Metalls, das gegossen wird, wird davon ausgegangen, daß die hydrostatischen Kräfte, die auf die Formgebungsmerkmale einwirken, verringert sind, wodurch die Formstabilität in hohem Umfang .verbessert wird und hiermit die letztendliche Genauigkeit des Gußstückes in hohem Umfang verbessert wird. Andererseits ist bei einer Temperatur von 6000C die Wärmeleitfähigkeit des Zirkons, 0,83 W/m°K, nur die zweifache von Quarz (Quarzsand), 0,54W/m°K. Da das Maß des Wärmeentzugs ungefähr proportional zur Quadratwurzel der Wärmeleitfähigkeit des Formungsmediums ist, liefert Zirkon eine Zunahme in der Abkühlgoschwindigkeit von etwa 24%. Ein anderes Verfahren zum Verbessern der Geschwindigkeit der Verfestigung ist in Ryntz et al., US-Patent 4520858, herausgegeben am 4. Juni 1985, beschrieben. In diesem Patent ist ein Kühlteil aus Metall, das als potentielle Wärmesenke dient, an einem Schaum-Verdampfungs-Modell angebracht. Wenn Metall in die Form eingegossen wird, dann beschleunigt das Kühlteil die Abkühlung und Verfestigung. Die Anbringung eines Kühlteils an jedem Modell ist jedoch ein teures Vorfahren und liefert eine nur sehr begrenzte Zunahme in der Verfestigungsgeschwindigkeit.British Patent Application 2183517, published June 10, 1987, describes the use of zircon sand as a molding medium in the foam evaporation process. Since zircon sand has a bulk density higher than quartz sand, approximately equal to that of the molten metal being cast, it is believed that the hydrostatic forces acting on the forming features are reduced, thereby greatly improving dimensional stability, and Hereby the final accuracy of the casting is greatly improved. At a temperature of 600 0 C the other hand, the thermal conductivity of zircon, 0.83 W / m ° K, only the two times that of quartz (quartz sand), 0,54W / m ° K. Since the degree of heat removal is approximately proportional to the square root of the thermal conductivity of the molding medium, zircon provides an increase in cooling rate of about 24%. Another method for improving the rate of solidification is described in Ryntz et al., U.S. Patent 4,520,858, issued June 4, 1985. In this patent, a metal chiller serving as a potential heat sink is attached to a foam evaporation model. When metal is poured into the mold, the cooling part accelerates the cooling and solidification. However, the attachment of a cooling member to each model is an expensive ancestor and provides only a very limited increase in solidification rate.

Es wurde auch vorgeschlagen, die Formungsmedien dadurch zu verbessern, daß man die Partikel mit einer feuerfesten Lage überzieht. Ein solches Verfahren ist bei Rikker, US-Patent 4651798, herausgegeben am 24. März 1987, beschrieben, wo Quarzsand, Tonerde, Zirkonerde oder Glaspartikel mit einer solchen feuerfesten Schicht überzogen werden. Diese Schicht modifiziert auch die Formen der Partikel, um sie mehr kugelig auszubilden, so daß sie gleichmäßiger rund um das Modell einlaufen und hierbei die Genauigkeit verbessern. Diese Materialien haben jedoch wiederum nicht die hohe Wärmeleitfähigkeit, die zum Erhöhen der Verfestigungsgeschwindigkeit erforderlich is\It has also been proposed to improve the molding media by coating the particles with a refractory layer. Such a process is described in Rikker, U.S. Patent 4,651,798, issued March 24, 1987, where silica sand, clay, zirconia, or glass particles are coated with such a refractory layer. This layer also modifies the shapes of the particles to make them more spherical so that they are more evenly wrapped around the model, thereby improving accuracy. Again, these materials do not have the high thermal conductivity required to increase the rate of consolidation.

Ein anderes Formungsmedium, das den Modell-Verdampfungs-Gif ßprozeß verbessert, ist Aluminiumgranulat. Dieses Medium hat sich als hochwirksam in seiner Fähigkeit herausgestellt, die G jschwindigkeit des Wärmeentzugs zu erhöhen, während die Probleme schwerer Metalle als Formungsmedi im vermieden sf.id. Alle obigen Untersuchungen haben sich jedoch auf die Eigenschaften der festen Phase des Formungsmediums konze itriert und haben nicht den Einfluß der Gasphase beim Steuern der Wärmeleitungseigenschaften des Formungsmediums in Betracht gezogen, die die Zwischenräume zwischen den Partikeln einnimmt.Another molding medium that enhances the model evaporative gypsum process is aluminum granules. This medium has been found to be highly effective in its ability to increase the rate of heat extraction while avoiding the problems of heavy metals as forming media. However, all of the above studies have focused on the properties of the solid phase of the molding medium and have not considered the influence of the gas phase in controlling the heat conduction properties of the molding medium occupying the interstices between the particles.

Es gibt bereits frühere Vorschläge, Heliumgas zu dem Z.veck zu verwenden, die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung zu modifizieren. Beispielsweise offenbart das sowjetische Patent 369972, veröffentlicht am 15, November 1973, ein Verfahren zum Einfrieren von Sandformen, vermutlich um die Partikel der Medien vor dem Gußvorgang zu binden, bei dem zum Erhöhen der Gefriergeschwindigkeit die Formen mit einem Gas gefüllt werden, das einen höheren Wärmeleitfähigkeits-Beiwert aufweist als Luft. Das Patent betraf allerdings nur die Abkühlung von Formen auf Temperaturen unter O0C und nicht den Guß von geschmolzenem Metall.There are already previous proposals to use helium gas to the Z.veck to modify the rate of heat transfer. For example, Soviet Patent 369972, published on November 15, 1973, discloses a method of freezing sand molds, presumably to bind the particles of the media prior to casting, in which, to increase the freezing rate, the molds are filled with a gas which is higher Thermal conductivity coefficient has as air. However, the patent concerned only the cooling of molds to temperatures below 0 ° C and not the casting of molten metal.

Das russische Patent 1161224, das am 15. Juni 1985 veröffentlicht ist, betrifft eine Form mit einem porösen Kern, dessen Porosität von feinen Poren an der Oberfläche bis zu groben, tieferdringenden Kavernen in der Mitte variiert. Diese groben Kavernen des Kernes können mit unterschiedlichen Kühlmedien gefüllt werden, die auch Helium umfassen, um sowohl die Wärme-Speicherfähigkeit des Kernes als auch die Abkühlgeschwindigkeit des Gußstückes zu ändern, das sich in Berührung mit dem Kern befindet.Russian Patent 1161224, published June 15, 1985, relates to a mold having a porous core whose porosity varies from fine pores at the surface to coarse, deeper penetrating caverns in the middle. These coarse cavities of the core may be filled with different cooling media, including helium, to change both the heat storage capacity of the core and the cooling rate of the casting which is in contact with the core.

Das US-Patent 4749027, herausgegeben am 7. Juni 1987, beschreibt die Verwendung eines Films aus Helium zwischen dam geschmolzenen Metall und der Frontfläche eines sich bewagenden Gießbandes bei einer kontinuierlich wirkenden Gießmaschine zum Herstellen eines Metallstnifens. Der Zweck des Heliums ist es jedoch lediglich, einen Gasfilm zwischen dem Metall und dem Band herzustellen.US Pat. No. 4,743,027, issued June 7, 1987, describes the use of a helium film between the molten metal and the front surface of a casting belt in a continuous casting machine to produce a metal stem. However, the purpose of helium is merely to make a gas film between the metal and the tape.

S.Engler und R. Ellerbrok, „Influence of Various Gas Atmospheres and Gas Pressures in Some Casting Characteristics in Example Alloy Al Si 12.8" („Einfluß verschiedenartiger Gasatmosphären und Gasdrücke bei manchen Gußeigenschaften beim Beispiel der Legierung Al-Si 12,8"), Gießerei 64 (9), 227 bis 230 (1977), beschreiben die Wirkung von Argon und anderen Gasen, die in der das geschmolzene Metall umgebenden Atmosphäre in einem Schmelzofen, in einem Überführungslöffel und wenn es vom Löffel in eine Form gegossen wird, vorliegen. Der Zweck dieses Gases war es, die Abkühlgeschwindigkeit des Metalls während des Schmelzvorganges und der Überführung zu verringern. Der Artikel lehrt es, daß die Verringerung des Druckes eines jeden Gases und das Ersetzen von Luft durch Argon das Ziel erreicht, die Geschwindigkeit der Abkühlung zu verringern, d. h. die Zeitdauer der Verfestigung noch zu erhöhen.S.Engler and R. Ellerbrok, "Influence of Various Gas Atmospheres and Gas Pressures in Some Casting Characteristics in Example Alloy Al Si 12.8" ("Influence of Different Gas Atmosphere and Gas Pressure in Some Casting Properties in the Example of the Al-Si Alloy 12.8") , Foundry 64 (9), 227-230 (1977), describe the effect of argon and other gases present in the atmosphere surrounding the molten metal in a smelting furnace, in a transfer spoon, and when poured from the spoon into a mold , The purpose of this gas was to reduce the cooling rate of the metal during the melting and transfer. The article teaches that reducing the pressure of each gas and replacing air with argon achieves the goal of reducing the rate of cooling, i. H. to increase the duration of solidification.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Formgebungsverfahren bzw. -system mit einer größeren Wärmeübertragung durch das Formungsmedium hindurch vorzusehen.It is an object of the present invention to provide an improved molding process with greater heat transfer through the molding medium.

Gemäß dieser Erfindung wurde entdeckt, daß durch Ersetzen von Luft, die normalerweise in den Zwischenräumen eines nichtverklebten (losen) Formungsmediums vorliegt, durch ein Gas mit höherer Wärmeleitfähigkeit (etwa Helium) eine viel größere Abkühlgeschwindigkeit und Verfestigungsgeschwindigkeit erreicht werden können.In accordance with this invention, it has been discovered that by replacing air normally present in the interstices of a non-bonded (loose) molding medium with a gas of higher thermal conductivity (such as helium), a much greater cooling rate and solidification rate can be achieved.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung in ihrem breitesten Aspekt ein Verfahren zur Formgebung von Gußstücken, das die Schritte aufweist, ein Modell des zu gießenden Erzeugnisses in einem Gießkasten mittels eines nichtverklebten Formungsmediums zu erzeugen, beispielsweise mit nichtverklebten Partikeln eines wärmebeständigen Materials, und eine Füllung an geschmolzenem Metall in den Gießkasten einzugießen, um ein Gußstück in der Form des Modells innerhalb des Formungsmediums zu erzeugen. Gemäß dem neuartigen Merkmal ist die Luft, die normalerweise in den Zwischenräumen des nichtverklebten (losen) Formungsmediums vorliegt, ersetzt durch ein Gas mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als Luft. Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Gußstücken, das die Schritte aufweist, ein Modell des zu gießenden Produkts aus einem Material zu erzeugen, das im wesentlichen ohne Rückstand vergasbar ist, wenn es der geschmolzenen Gußfüllung ausgesetzt wirr1, und eine Gestalt aufweist, die dem zu gießenden Erzeugnis entspricht, das Modell in einem Formkasten mit einem Formung.'medium zu umgeben, das unverklebtes Partikelmaterial umfaßt, und eine Füllung an geschmolzenem Material in den Gießkas'en einzugießen, um das Modell zu verdampfen und ein Gußstück in der Gestalt des Modells zu erzeugen. Das neuartige Merkmal umfaßt den Schritt, die Luft, die normalerweise in den Zwischenräumen desThus, in its broadest aspect, the present invention relates to a casting molding method comprising the steps of producing a model of the product to be cast in a pouring box by means of a non-adhered forming medium, for example non-adhered particles of heat-resistant material, and a filling of molten one Pour metal into the casting box to create a casting in the shape of the model within the molding medium. According to the novel feature, the air normally present in the interstices of the non-bonded (loose) molding medium is replaced by a gas having a higher thermal conductivity than air. A preferred feature of the invention relates to a process for forming castings comprising the steps of generating a model of the product to be cast from a material which is gasifiable without residue substantially when exposed to the molten Gußfüllung confused 1, and a figure corresponding to the product to be cast, surrounding the model in a mold box with a molding medium comprising unbonded particulate material and pouring a filling of molten material into the casting box to vaporize the model and cast it into a mold to create the shape of the model. The novel feature involves the step, the air, which is normally in the interstices of the

partikelförmigen Formgebungsmaterials vorliegt, durch ein Gas zu ersetzen, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Luft aufweist.particulate shaping material is replaced by a gas having a higher thermal conductivity than the air.

Helium ist das bevorzugte Gas, weil es inert, nicht toxisch, nicht korrosiv und verhältnismäßig billig ist. Es gibt auch andere Gase mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Wasserstoff und Neon, aber die praktischen Einschränkungen ihrer Benutzung, was die Sicherheit bei Wasserstoff und die Kosten bei Neon angeht, sind ohne weiteres ersichtlich. Mischungen aus Helium mit anderen nichtroaktiven Gasen mit niederer Wärmeleitfähigkeit liefern bei bestimmten Anwendungsfällen Vorzüge, wo sorgfältig ausgewählte Abkühlgeschwindigkeiten, die schneller sind als jene, die durch Luft erhalten werden, aber langsamer als jene, die durch Helium erhalten werden, erforderlich sind. Für diese Anwendungsfälle wird die erforderliche Abkühlgeschwindigkeit dadurch erhalten, daß man Gemische aus Helium und Luft, oder Helium und Stickstoff, oder Helium und Argon, oder Helium und irgendeinem anderen Gas verwendet, das weder mit den geschmolzenen oder vorfestigten Metallen noch mit dem Formungsmedium reagiert. Die Verwendung solcher ausgewählter Gemische bietet das „Maßschneidern" der Abkühl- und Verfestigungsgeschwindigkeit.Helium is the preferred gas because it is inert, non-toxic, non-corrosive and relatively cheap. There are also other gases with high thermal conductivity, especially hydrogen and neon, but the practical limitations of their use in terms of hydrogen safety and neon cost are readily apparent. Blends of helium with other non-reactive gases with low thermal conductivity provide benefits in certain applications, where carefully selected cooling rates faster than those obtained by air but slower than those obtained by helium are required. For these applications, the required cooling rate is obtained by using mixtures of helium and air, or helium and nitrogen, or helium and argon, or helium and any other gas which reacts neither with the molten or pre-solidified metals nor with the molding medium. The use of such selected blends provides "tailoring" of the cooling and solidification rate.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Zwischenräume des partikelförmigen Formungsmediums einfach mit hochleitfähigem Gas gefüllt, bevor der Gießvorgang begonnen wird. Die Form kann aber auch mit dem geschmolzenen Metall gefüllt werden, bevor man das hochwärmeleitfähige Gas einleitet, um die Form vollständig unter Bedingungen einer niedrigen Wärmeabgabegeschwindigkeit zu füllen und nachfolgend die Abkühlgeschwindigkeit durch Einleiten des Gases, etwa des Heliums, zu erhöhen, oder bevor man Helium/Luft-Gemische benutzt, die oben beschrieben sind, um mittlere Geschwindigkeiten des Wärmeentzugs zu erhatten.In one embodiment of the invention, the interspaces of the particulate molding medium are simply filled with highly conductive gas before the casting operation is begun. However, the mold may also be filled with the molten metal prior to introducing the high thermal conductivity gas to completely fill the mold under conditions of low heat release rate and subsequently to increase the cooling rate by introducing the gas, such as helium, or by adding helium Used air mixtures described above to obtain average rates of heat extraction.

Eine weite Vielfalt partikelförmiger Materialien kann als Formungsmedium verwendet werden, die Quarzsand, Zirkonsand, Chrom-Magnesitsand, Stahlschrot, Siliciumcarbid, Tonerde, Aluminiumgranulat usw. umfassen. Eine weite Vielfalt von Metallen kann auch durch das Verfahren dieser Erfindung geformt werden, die solche Materialien, wie Aluminium, Magnesium, Zink und ihre Legierungen, umfassen.A wide variety of particulate materials can be used as forming media comprising silica sand, zircon sand, chromium-magnesite sand, steel shot, silicon carbide, clay, aluminum granules, etc. A wide variety of metals can also be formed by the process of this invention which include such materials as aluminum, magnesium, zinc and their alloys.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind durch die nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiele dargestellt.Preferred embodiments of the invention are illustrated by the following non-limiting examples.

Beispiel 1example 1

Schaum-VerdampfungsgußFoam Verdampfungsguß

Modelle aus expandiertem Polystyrol wurden vorbereitet (38,1 mm χ 50,8mm x 152,4mm) und mit einer Formbeschichtung beschichtet, die aus Styro-Kote 250.1 (Warenzeichen von The Thiem Corpor:.;ion) bestand. Diese wurden in verschiedenartige Formgebungsmedien (Aluminiumgranulat -20/+80mesh, SiC # 24 Grit und Gießereisand) eingepackt, und Gußstücke wurden dadurch hergestellt, daß man eine AI-4,5%-Cu-Legiorung bei 750°C auf das Modell gegossen hat. Ein Wärmefühler wurde im mittleren Abschnitt des Gußstückes angeordnet, und die Abkühlungszeiten wurden unter den Bedingungen aufgezeichnet, die in Tabelle 1 bezeichnet sind.Expanded polystyrene models were prepared (38.1 mm χ 50.8 mm x 152.4 mm) and coated with a mold coating consisting of Styro-Kote 250.1 (trademark of The Thiem Corpor:.; Ion). These were packed in various forming media (aluminum granules -20 / + 80 mesh, SiC # 24 grit and foundry sand), and castings were made by casting an Al-4.5% Cu orientation at 750 ° C on the model , A heat sensor was placed in the middle section of the casting, and the cooling times were recorded under the conditions indicated in Table 1.

Tabelle 1Table 1

Abkühlungszeiten für ein Gußstück aus AI-5,4%-Cu-Legierung bei 750°C. Die Zeiten stellen Sekunden dar, die zwischen dem Flüssig-Umwandlungspunkt und der bezeichneten Temperatur verstrichen sind.Cooling times for a cast of Al-5.4% Cu alloy at 750 ° C. The times represent seconds elapsed between the liquid transformation point and the designated temperature.

Tabelle 1Table 1

. Atmosphäre, the atmosphere

Aluminiumgranulat Luft HeAluminum granulate air He

Sand LuftSand air

HeHe

SiC LuftSiC air

flüssig-Fest-Umwandlungspunkt 330liquid-solid transformation point 330

flüssig-400°C 580liquid-400 ° C 580

flüssig-300°C 955liquid-300 ° C 955

Gewicht des Gußstücks (g) 703Weight of the casting (g) 703

220 430 720 800220 430 720 800

420420

760760

13001300

659659

220 430 740 810220 430 740 810

11051105

Es ist ersichtlich, daß unter diesen Bedingungen die Abkühlgeschwindigkeiten in Sand und Helium äquivalent jenen waren, die in Aluminiumgranulat und Helium erzielt wurden, und besser als jene, die entweder mit Aluminiumgranulat oder Siliciumcarbid in Luft erzielt wurden. Die Verwendung von Helium hat die Abkühlgeschwindigkeit der Teile etwa verdoppelt, die in Sand und in Luftatmosphäre gegossen wurden.It can be seen that under these conditions the cooling rates in sand and helium were equivalent to those achieved in aluminum granules and helium and better than those achieved with either aluminum granules or silicon carbide in air. The use of helium has approximately doubled the cooling rate of the parts cast in sand and in air.

Beispiel 2Example 2

Eine getrennte Reihe von Experimenten wurde durchgeführt, um die Auswirkung des Heliums auf die Geschwindigkeit des Wärmeentzugs unter Bedingungen abzuschätzen, die enger einem herkömmlichen Sandgußvorgang nahekommen. Während dieser Experimente wurden die Formungsmedien um unbenutzte leere Büchsenkörper gepackt. Metall (AI-4,5%-Cu) wurde unmittelbar in die Büchsen bei 7000C eingegossen und eine Isolierabdeckung wurde über die Form gelegt. Temperatur-Zeit-Aufzeichnungen wurden erhalten, um die relativen Abkühlgeschwindigkeiten unter verschiedenartigen Gußbedingungen zu vergleichen.A separate series of experiments was conducted to estimate the effect of helium on the rate of heat removal under conditions closer to conventional sand casting. During these experiments, the forming media were packed around unused empty can bodies. Metal (Al-4.5% -Cu) was poured directly into the cans at 700 0 C and an insulating cover was placed over the mold. Temperature-time recordings were obtained to compare relative cooling rates under various casting conditions.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 gezeigt. Die Durchsicht dieser Tabellen bringt zu Tage, daß die Anwesenheit von Helium eine größere (steigernde) Wirkung unter allen Bedingungen hatte, die untersucht waren, und daß das Einleiten von Helium in Quarzsand eine sehr wirksame Maßnahme ist, um die Abkühlgeschwindigkoit der Gußstücke zu erhöhen.The results obtained are shown in Tables 2 and 3. Review of these tables reveals that the presence of helium had a greater (enhancing) effect under all conditions studied and that the introduction of helium into quartz sand is a very effective measure to increase the cooling rate of the castings.

Tabelle 2Table 2

Abkühlzeiten (s), AI-4,5%-Cu, TE!nouB = 7000C, unbeschichtete FormCooling times (s), AI-4.5% Cu, T E! NouB = 700 0 C, uncoated form

Formmediumform medium Luftair Alal HeHe Sandsand Luftair HeHe Luftair SiCSiC HeHe Atmosphärethe atmosphere Zeit (min)Time (min) 2,92.9 2,22.2 8,258.25 3,63.6 6,256.25 3,053.05 flüssig-festliquid-solid 3,63.6 2,62.6 10,2510.25 4,64.6 8,08.0 3,93.9 flüssig-500liquid 500 6,06.0 4,54.5 17,7517.75 8,08.0 13,513.5 7,07.0 flüssig—400liquid 400 88th 66 23,523.5 10,7510.75 17,517.5 9,259.25 flüssig-350liquid 350 10,810.8 8,258.25 30,530.5 15,015.0 23,2523.25 12,712.7 flüssig-300liquid 300 601601 557557 684684 589589 467467 713713 Probengewicht (g)Sample weight (g)

Tabelle 3Table 3

Abkühlzeiten (s), AI-4,5%-Cu, TE|nguB = 100°C bzw. 7000C, beschichtete FormCooling times (s), AI-4.5% -Cu, T E | nguB = 100 ° C or 700 0 C, coated form

Formmediumform medium Luftair -- Alal HeHe Luftair -- Sandsand HeHe Luftair -- SiCSiC HeHe Atmosphärethe atmosphere 12,512.5 1919 1313 Zeit (min)Time (min) 6,46.4 2222 3,33.3 9,259.25 3333 3,33.3 6,56.5 22,522.5 3,53.5 flüssig-festliquid-solid 649649 -- 752752 -- 683683 -- flüssig-500liquid 500 6,36.3 6,56.5 7,37.3 flüssig-400liquid 400 1212 1212 13,813.8 flüssig-300liquid 300 630630 430430 614614 Probengewicht (g)Sample weight (g)

Beispiel 3Example 3

Eine Reihe von Versuchon wurde durchgeführt, wobei man die Schaummodell-Verdampfungs-Gußtechnik mit verschiedenartigen unterschiedlichen Formungsmedien verwendet hat.A series of experiments were carried out using the foam model evaporation molding technique with various different molding media.

Tabelle 4 VersuchsmaterialienTable 4 Experimental Materials

Bezeichnungdesignation

Beschreibungdescription

Gießereisand tafelförmiges AI2O3 Foundry sand tabular Al 2 O 3

tafelförmiges AI2O3 tabular Al 2 O 3

Siliziumkarbid χ 200 MeshSilicon carbide χ 200 mesh

χ 54 RAχ 54 RA

Aluminiumgranulat NMIAluminum granules NMI

AMPALAMPAL

TOYALToyal

AFS Nr. 26AFS No. 26

14 x 28 Mesh14x28 mesh

geliefert von Kaiser Corporation,delivered by Kaiser Corporation,

Pleasantown, CA, USAPleasantown, CA, United States

dasselbe wie oben, aber verklebtthe same as above but glued

mit 5 %w/w Natriumsilikatwith 5% w / w sodium silicate

Natrium (40-42 % Be; gehärtetSodium (40-42% Be; Hardened

mit CO2 with CO 2

Gemisch aus 4 TeilenMixture of 4 parts

Teil 200 MeshPart 200 mesh

geliefert von White Abrasives Inc.,supplied by White Abrasives Inc.,

Niagara Falls, ON, KanadaNiagara Falls, ON, Canada

Geliefert von CanadianDelivered by Canadian

Carborundum, NiagaraCarborundum, Niagara

Falls, ON, KanadaFalls, ON, Canada

AA1100 Al-PulverAA1100 Al powder

25 x 40 Mesh, geliefert von Nuclear25 x 40 mesh, supplied by Nuclear

Metal Inc., Concord, NJ, USAMetal Inc., Concord, NJ, USA

AM PAL 603AM PAL 603

geliefert von Atomizeddelivered by Atomized

Metal Powders Inc.,Metal Powders Inc.,

Flemington, NJ1USAFlemington, NJ 1 USA

Grade 5600 Al-PulverGrade 5600 Al powder

geliefert von AclanToyodelivered by AclanToyo

America Inc.,America Inc.,

Joliette, ILJoliette, IL

20 x SO Mesh Al-Pulver20 x SO mesh Al powder

geliefert von Johnson &supplied by Johnson &

Mathey LimitedMathey Limited

110 Industry Street110 Industry Street

Toronto,ONM6M4M1Toronto, ONM6M4M1

nicht-verklebt, porös, nichtmetallisch nicht-verklebt, porös, nichtmetallischnon-glued, porous, non-metallic non-glued, porous, non-metallic

verklebt, nicht-porös, nichtmetallischglued, non-porous, non-metallic

nicht-verklebt, porös, nichtmetallischnon-glued, porous, non-metallic

nicht-verklebt, porös, metallischnon-glued, porous, metallic

Zylindrische, expandierte Polystyrol-Modelle (Dichte = 22,5 kg/m3) mit einer Abmessung von 38,1 mm im Durchmesser zu 152mm in der Länge wurden von Lost Foam Technologies, Sheboygan Falls, Wisconsin, erhalten. Das Metallgewicht, das erforderlich war, um diese Modelle zu füllen, betrug 0,5kg.Cylindrical expanded polystyrene models (density = 22.5 kg / m 3 ) measuring 38.1 mm in diameter by 152 mm in length were obtained from Lost Foam Technologies, Sheboygan Falls, Wisconsin. The metal weight required to fill these models was 0.5kg.

Beschichtete Modelle wurden dadurch hergestellt, daß man sie in einem Beschlchtungsschlamm aus Styro-Kote 250.1 eingetaucht hat, dessen spezifisches Gewicht auf 1,56 eingestellt wurde, um eine Beschichtungsdicke von 0,2 mm zu erhalten. Nach dem Tauchen wurden die Modelle entweder über Nacht luftgetrocknet oder In einem Mikrowellenherd getrocknet. Vor dem Einpacken des Modells in das Formungsmedium wurde ein Wärmefühler am mittleren Punkt längs der Längenerstreckung bis zur Tiefe der Mittellinie des Zylinders eingeführt. Das Modell wurde dann in einen Formkasten eingeführt und dieser mit dem Formungsmedium gefüllt, während die gesamte Anordnung gerüttelt wurde. Um Wärmeverluste durch den Boden des Formkastens zu verhindern, wurde eine Isolierschicht (entweder 2,7 mm Faserplatte oder zwei Lagen aus Fiber-Frax-Papier [Warenzeichen der Carborundum Corporation]) am Boden des Formkastens angeordnet. Für Versuche, in denen die Gasphase geändert wurde, wurde ein Gasverteiler aus perforiertem rostfreien Stahl indan Boden des Formkastens eingesetzt und mit der Gaszufuhr verbunden und verwendet, um das Partikelbett vor dem Gießen zu spülen. Für die Spülung wurden 2,7SLPM (Nennliter pro Minute - l/min) Helium für zwei bis drei Minuten injiziert. Unmittelbar vor dem Guß wurde die Gasströmung auf etwa 0,3 l/min reduziert, um die Gasatmosphäre während der Abkühlung beizubehalten. Proben wurden aus einer binären AI-4,5%-Cu-Legierung bei einer Gießtemperatur von 7000C gegossen, und die Temperatur wurde unter Benutzung eines Bandschreibers überwacht. Diese Legierung wurde gewählt, weil sie einen gut definierten eutektischen Umwandlungspunkt bei 548°C aufweist, der die leichto Erkennung der Verfestigungszeit ermöglicht. Wenn der Guß bei 7000C stattfand, ^ann war das Metall, das den Wärmefühler erreicht hat, gera.de bei der Flüssigkeitstemperatur, und die Abkühlungsgeschwindigkeiten wurden dadurch errechnet, daß man den Bereich (1000C) zwischen der Flüssig-Temperatur bis zur eutektischen Umwandlungstempertur durch die Zeit geteilt hat, die zwischen dem Einguß und der Zeit des Endes der eutektischen Umwandlung verstrichen war.Coated models were prepared by immersing them in a Styro-Kote 250.1 mud, the specific gravity of which was adjusted to 1.56 to obtain a coating thickness of 0.2 mm. After dipping, the models were either air-dried overnight or dried in a microwave oven. Prior to wrapping the model in the molding medium, a thermal probe was inserted at the midpoint along the length extent to the depth of the centerline of the cylinder. The model was then inserted into a molding box and filled with the molding medium while shaking the entire assembly. To prevent heat loss through the bottom of the mold box, an insulating layer (either 2.7 mm fiberboard or two layers of Fiber Frax paper [trademark of Carborundum Corporation]) was placed at the bottom of the mold box. For experiments in which the gas phase was changed, a perforated stainless steel gas distributor was placed in the bottom of the mold box and connected to the gas supply and used to rinse the particle bed prior to casting. For the rinse, 2.7SLPM (nominal liters per minute - l / min) of helium was injected for two to three minutes. Immediately prior to casting, the gas flow was reduced to about 0.3 l / min to maintain the gas atmosphere during cooling. Samples were cast of a binary Al-4.5% -Cu alloy at a casting temperature of 700 0 C, and the temperature was monitored using a strip chart. This alloy was chosen because it has a well-defined eutectic transformation point at 548 ° C, which allows easy detection of solidification time. When the casting was held at 700 0 C, ^ ann was the metal that has reached the heat sensor, gera.de at the liquid temperature and the cooling rates were thereby calculated, that the area (100 0 C) between the liquid temperature to has divided to the eutectic transformation temperature through the time that elapsed between the infusion and the time of the end of the eutectic transformation.

a) Ergebnisse wurden für die Verfestigungsgeschwindigkeiten aufgezeichnet, wenn Luft durch Helium bei Schaum-Verdampfungsmodellen ohne Beschichtung ersetzt war. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt, und die Verfesligungsgeschwindigkeit war höher, wenn Helium anwesend war.a) Results were recorded for solidification rates when air was replaced by helium in foam evaporation models without coating. These results are shown in Table 5 and the rate of dissolution was higher when helium was present.

b) Ein anderes Experiment wurde durchgeführt, bei dem Luft durch Helium bei Schaum-Verdampfungsmodellen mit Beschichtung ersetzt wurde. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt und zeigen wieder, daß die Verfestigungsgeschwindigkeit höher war, wenn Helium vorlag.b) Another experiment was performed in which air was replaced by helium in foam evaporation models with coating. These results are shown in Table 6 and again show that the solidification rate was higher when helium was present.

c) Ein anderer Versuch wurde durchgeführt, um die Verfestigungsgeschwindigkeit mit statischer Luft und strömendem Argon zu zeigen, welche beide eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als Helium. Die Ergebnisse dioses Versuchs sind in Tabelle 7 gezeigt, und es ist ersichtlich, daß die Verfestigungsgeschwindigkeiten, die sowohl bei Luft als auch Argon beobachtet wurden, wesentlich niedriger waren als jene, die bei der Benutzung von Helium beobachtet wurden.c) Another experiment was conducted to show the solidification rate with static air and flowing argon, both of which have lower thermal conductivity than helium. The results of this experiment are shown in Table 7, and it can be seen that the solidification rates observed with both air and argon were significantly lower than those observed with the use of helium.

d) Ein anderer Versuch wurde durchgeführt, bei dem ein größeres Gußstück auf der Grundlage eines Schaum-Verdampfungsmodells unter Verwendung von 8 kg Metall geformt wurde, Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt, und dieselbe Verbesserung in der Verfestigungsgeschwindigkeit und der nachfolgenden Abkühlung auf 445°C und 395°C wurde erreicht, wenn Luft durch Helium ersetzt war.d) Another experiment was carried out in which a larger casting based on a foam evaporation model was molded using 8 kg of metal. The results are shown in Table 8, and the same improvement in solidification rate and subsequent cooling to 445 ° C and 395 ° C was reached when air was replaced by helium.

Tabelle 5Table 5

Verfestigungsgeschwindigkeit in Luft und Helium, keine Beschichtung auf dem Modell Verfestigungsgeschwindigkeit °C/s (Standardabweichung)Solidification rate in air and helium, no coating on the model solidification rate ° C / s (standard deviation)

in Luftin air in Hein he Luft/He-VerhältnisAir / He ratio Gießereisandfoundry sand 0,34(0,02)0.34 (0.02) 0,74 (0,06)0.74 (0.06) 2,22.2 Al-GranulatAl-granules NMINMI 0,80(0,06)0.80 (0.06) 1,24(0,08)1.24 (0.08) 1,61.6 J&MJ & M 0,71 (0,03)0.71 (0.03) 1,10(0,05)1.10 (0.05) 1,51.5 AMPALAMPAL 0,83(0,04)0.83 (0.04) 1,29(0,04)1.29 (0.04) 1,61.6 TOYALToyal 0,58(0,07)0.58 (0.07) 0,99(0,09)0.99 (0.09) 1,71.7 TABULARA 1203TABULARA 1203 0,42(0,01)0.42 (0.01) 0,98 (0,03)0.98 (0.03) 2,32.3 Siliziumkarbidsilicon carbide 80 χ 200 Mesh80 χ 200 mesh 0,56(0,0I)0.56 (0.0i) 0,96(0,04)0.96 (0.04) 1,71.7 36 x 54 RA36 x 54 RA 0,43 (0,03)0.43 (0.03) 1,02(0,10)1.02 (0.10) 2,42.4

Tabelle 6Table 6

Verfestigungsgeschwindigkeit in Luft und Helium, beschichtete ModelleHardening rate in air and helium, coated models

Verfestigungsgeschwindigkeit °C/s (Standardabweichung)Solidification rate ° C / s (standard deviation)

in Luftin air in Hein he Luft/He-VerhältnisAir / He ratio Gießereisandfoundry sand 0,35(0,02)0.35 (0.02) 0,59(0,02)0.59 (0.02) 1,71.7 Al-GranulatAl-granules NMINMI 0,49(0,02)0.49 (0.02) 0,90(0,07)0.90 (0.07) 1,81.8 J&MJ & M 0,51 (0,03)0.51 (0.03) 0,84(0,05)0.84 (0.05) 1,61.6 TOYALToyal 0,45(0,04)0.45 (0.04) 0,72(0,07)0.72 (0.07) 1,61.6 Siliziumkarbidsilicon carbide 36 x 54 RA36 x 54 RA 0,36(0,01)0.36 (0.01) 0,71 (0,03)0.71 (0.03) 2,02.0 80 x 200 Mesh80 x 200 mesh 0,41(0,01)0.41 (0.01) 0,64(0,01)0.64 (0.01) 1,61.6 TABULAR A1203TABULAR A1203 0,36(0,01)0.36 (0.01) 0,75(0,04)0.75 (0.04) 2,12.1

Tabelle 7Table 7

Einfluß von Helium und Argon auf die Verfestigungsgeschwindigkeiten, gemessen bei der Aufnahme in TOYAL-AluminiumgranulatInfluence of helium and argon on the solidification rates measured on uptake into TOYAL aluminum granules

Verfestigungsgeschwindigkeit °C/s (Standardabweichung)Solidification rate ° C / s (standard deviation)

Luft1»Air 1 » 1 statisch1 static Helium2»Helium 2 » Argon2*Argon 2 * 0,58 (0,07)0.58 (0.07) 2 strömend, 0,35 l/min2 flowing, 0.35 l / min 0,99(0,09)0.99 (0.09) 0,50 (0,06)0.50 (0.06) . Wärmeleitfähigkeit bei, Thermal conductivity at 3000K300 0 K 1 0000K1000 0 K •Luft•Air 0,026WZm0K0,026WZm 0 K 0,067 W/m°K0.067 W / m ° K • Helium• helium 0,151 W/m°K0.151 W / m ° K 0,354 WAn0K0.354 WAn 0 K •Argon•Argon 0,018W/m°K0,018W / m ° K 0,044 W/m°K0.044 W / m ° K

Tabelle 8Table 8

Abkühlungszeiten als Funktion des Formungsmedium und der Atmosphäre für ein großes Gußstück (8 kg)Cooling times as a function of molding medium and atmosphere for a large casting (8 kg)

Formungsmediumforming medium Gasgas Zeit(min)vomEinc'jßbiszu:Time (min) vomEinc'jßbiszu: 4450C445 0 C 3950C395 0 C Eutekt. UmwandlungEutekt. conversion 3838 6060 Gießereisandfoundry sand Luftair 1616 15,515.5 22,522.5 Gießereisandfoundry sand HeHe 77 20,520.5 3232 Al-GranulatAl-granules Luftair 99 13,2513.25 1818 TABULAR A1203TABULAR A1203 HeHe 7,257.25

Aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, daß die Verfestigungsgeschwindigkeit und Abkühlgeschwindigkeit während des Schaum-Verdampfungsverfahrens beträchtlich durch die Verwendung eines Formungsmediums mit hoher Wärmeleitfähigkeit/ hoher Wärmekapazität erhöht werden kann. Die Leistungsfähigkeit dieser Medien ist letztendlich durch den Wärmewiderstand begrenzt, der an den Gegenstand-Berührungspunkten vorliegt. Die Verwendung eines hochleitfähigen Gases, wie etwa Helium, erhöht die Verfestigungs- und Abkühlgeschwindigkeit wesentlich. Beispielsweise war die Verwendung von Helium zusammen mit Quarzsand sogar noch wirksamer beim Erhöhen der Verfestigungsgeschwindigkeit als die besten Aluminiumgranulate in Luft, die bei den Versuchen verwendet wurden. Die feuerfesten Modellbeschichtungen, die herkömmlicherweise beim Schaum-Verdampfungsverfahren verwendet werden, bieten gegenüber dem Wärmefluß eine Sperre, die beträchtlich ist, wenn Helium bei einem hochleitfähigen Formmedium verwendet wird. Optimale Ergebnisse bei Verfestigungsgeschwindigkeiten wurden dadurch erhalten, daß man Helium mit hochleitfähigen Medien kombiniert hat Die wirksamste Vorgehensweise hat sich bei der Verwendung von Helium in einer Kombination mit dem herkömmlichen Schaum-Verdampfungsverfahren herausgestellt. Obwohl die Verwendung anderer Medien im Prinzip zu einer noch weiteren Erhöhung in den Verfestigungsgeschwindigkeiten führen könnte, ist doch ersichtlich, daß zum Erreichen von Geschwindigkeiten, die überdenen liegen, die mit Helium und Sand emaichbar sind, hochleitfähige Modellbeschichtungen oder ein beschichtungsfreies Verfahren erforderlich sind.It can be seen from the above examples that the solidification rate and cooling rate during the foam evaporation process can be significantly increased by the use of a high thermal conductivity / high heat capacity molding medium. The performance of these media is ultimately limited by the thermal resistance present at the object touch points. The use of a highly conductive gas, such as helium, substantially increases the solidification and cooling rate. For example, the use of helium with silica sand was even more effective at increasing the rate of solidification than the best aluminum granules in air used in the experiments. The refractory model coatings conventionally used in the foam evaporation process provide a barrier to heat flow that is significant when using helium in a highly conductive molding medium. Optimum results in solidification rates were obtained by combining helium with highly conductive media. The most effective approach has been found to be by using helium in combination with the conventional foam evaporation method. Although the use of other media could, in principle, result in yet a further increase in solidification rates, it will be appreciated that to achieve speeds above those of helium and sand, highly conductive model coatings or a coating-free process are required.

Während die obige detaillierte Beschreibung in erster Linie auf das Schaum-Verfestigungsverfahren Bezug nimmt, ist es dem Fachmann klar, daß die Erfindung einen viel breiteren Anwendungsbereich auch auf andere Formgebungsverfahren, wie etwa Grüiisand-Formverfahren, Formmaskenverfahron, Wachsausschmelzverfahren, Sandkerne usw., hat.While the above detailed description refers primarily to the foam consolidation process, it will be apparent to those skilled in the art that the invention has a much broader application to other molding processes such as green sand molding, mold masking, lost wax, sand cores, and so forth.

Claims (9)

1. Verfahren zur Formung von Gußstücken, mit den folgenden Schritten:1. Method for molding castings, comprising the following steps: - Herstellen eines Modells des zu gießenden Erzeugnisses in einem Gießkasten mittels eines nichtverklebten Formungsmediums und- Making a model of the product to be cast in a casting box by means of a nichtverklebten molding medium and - Eingießen einer Füllung an geschmolzenem Metall in den Gießkasten, um ein Gußstück in der Gestalt des Modells innerhalb des Formungsmediums zu schaffen,Pouring a filling of molten metal into the casting box to create a casting in the shape of the model within the molding medium, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:characterized by the following step: - man ersetzt Luft, die normalerweise in den Zwischenräumen des Formungsmediums vorliegt, durch ein Gas, das eine größere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist.one replaces air, which is normally present in the interstices of the molding medium, by a gas which has a greater thermal conductivity than air. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtverklebte Formungsmedium lose Partikel aus wärmebeständigem Material umfaßt.2. The method according to claim 1, characterized in that the non-bonded molding medium comprises loose particles of heat-resistant material. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Helium ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the gas is helium. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Gemisch aus Helium mit Luft, Stickstoff oder einem nicht-reaktiven Gas ist.4. The method according to claim 2, characterized in that the gas is a mixture of helium with air, nitrogen or a non-reactive gas. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vergossene Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.5. The method according to claim 3, characterized in that the cast metal is aluminum or an aluminum alloy. 6. Verfahren zum Formen von Gußstücken mit den folgenden Schritten:6. Method for molding castings with the following steps: - Herstellen eines Modells des zu gießenden Erzeugnisses aus einem Material, das im wesentlichen rückstandfrei vergasbar ist, wenn es der geschmolzenen Gießfüllung ausgesetzt wird, und eine Gestalt aufweist, die mit der des zu gießenden Erzeugnisses übereinstimmt,Preparing a model of the product to be cast from a material which is gasifiable substantially without residue when it is exposed to the molten casting filling and has a shape conforming to that of the product to be cast, - Umgeben des Modells in einem Gießkasten mit einem Formungsmaterial, das ungebundenes Partikelmaterial enthält, undSurrounding the model in a casting box with a molding material containing unbound particulate material, and - Eingießen einer Füllung an geschmolzenem Metall in den Gießkasten, um das Modell zu verdampfen und ein Gußstück mit der Gestalt des Modells zu erzeugen,Pouring a charge of molten metal into the casting box to vaporize the model and produce a casting of the shape of the model, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:characterized by the following step: - man ersetzt die normalerweise in den Zwischenräumen des partikelförmigen Formungsmediums vorliegende Luft durch ein Gas mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als Luft.- Replaces the air normally present in the interstices of the particulate molding medium by a gas with a higher thermal conductivity than air. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Helium ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the gas is helium. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Gemisch aus Helium mit Luft, Stickstoff oder einem nicht-reaktiven Gas ist.8. The method according to claim 6, characterized in that the gas is a mixture of helium with air, nitrogen or a non-reactive gas. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vergossene Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.9. The method according to claim 7, characterized in that the cast metal is aluminum or an aluminum alloy.
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