DE102006046792A1

DE102006046792A1 - Core for casting metals or injection molding plastics comprises a solid salt and is completely water-soluble after hardening

Info

Publication number: DE102006046792A1
Application number: DE102006046792A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Käfer; Gudrun Dipl.-Ing. Schiller; Gisbert Dipl.-Ing. Schulze; Peter Dr. Stingl; Roland Werner; Horst Walter Dipl.-Ing. Rockenschaub; Reinhold Georg Gschwandtner; Thomas Dipl.-Ing. Pabel
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Casting core comprises a solid salt and optionally additives, e.g. fillers, binders and catalysts, can be produced by core shooting at a pressure depending on the composition of the core material, and is completely water-soluble after hardening and can be removed from the casting without leaving a residue. An independent claim is also included for producing a core as above by mixing the components of the core material and producing the core by core shooting at a pressure depending on the composition of the core material, the particle size distribution or particle size and the core mold.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kerne sowie ein Verfahren zur Herstellung von Kernen zur Verwendung als Hohlraumplatzhalter bei der Herstellung von metallischen und nichtmetallischen Formkörpern aus in Wasser vollständig lösbaren und deshalb rückstandsfrei aus den Formkörpern entfernbaren Stoffen mittels Kernschießen.The The present invention relates to cores and to a method of production cores for use as cavity locators in manufacturing of metallic and non-metallic moldings made completely soluble in water and therefore residue-free from the moldings Removable fabrics by means of core shooting.

An Kerne, die beim Gießen von Werkstücken aus Metall oder beim Spritzen von Werkstücken aus Kunststoffen in die Formen eingesetzt werden, um die in den Werkstücken vorgesehenen Hohlräume beim Füllen der Formen mit dem Werkstoff freizuhalten, werden hohe Anforderungen gestellt. Die Kerne müssen beim Einbringen des Werkstoffs in die Form, beim Gießen oder Einspritzen, formstabil bleiben und sich nach Erstarrung des Werkstoffs leicht aus dem vorgesehenen Hohlraum entfernen lassen.At Cores while watering from workpieces Metal or when spraying workpieces made of plastics in the Molds are used to the provided in the workpieces cavities To fill Keeping the forms with the material is becoming very demanding posed. The cores need when introducing the material into the mold, during casting or Injection, remain dimensionally stable and after solidification of the material can be easily removed from the intended cavity.

Werden Kerne in großer Stückzahl benötigt, beispielsweise bei der Serienfertigung in Gießereien, ist es erforderlich, die Kerne in stets gleich bleibender Qualität bedarfsgerecht in möglichst kurzer Zeit produzieren zu können. Werden an die Oberfläche und die Konturengenauigkeit der Hohlräume der Werkstücke besondere Anforderungen gestellt, muss die Oberfläche der Kerne besonders glatt und konturengenau sein und die Kerne müssen sich völlig rückstandsfrei aus den Hohlräumen der Werkstücke entfernen lassen. Rückstände von herkömmlichen Kernen, die nicht lösbare Komponenten enthalten wie beispielsweise Quarzsand, können zu einem Schaden an zu veredelnden Oberflächen führen oder den Ausfall eines Aggregats bewirken, beispielsweise wenn Sandrückstände in dem Pumpengehäuse einer Einspritzpumpe zur Verstopfung einer Einspritzdüse führen.Become Cores in big quantity needed, for example in series production in foundries, is it required the cores in consistent quality as needed in as possible to produce in a short time. Become to the surface and the contour accuracy of the cavities of the workpieces special Requirements made, the surface of the cores must be particularly smooth and be precise and the cores must be completely residue free from the cavities of workpieces have it removed. Residues of usual Cores that are not solvable Components such as quartz sand may be added cause damage to surfaces to be refined or the failure of a Aggregates cause, for example, when sand residues in the pump housing of an injection pump lead to blockage of an injection nozzle.

Aus der DE 10 2004 057 669 B3 ist die Herstellung von Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke aus Wasserglas, schwer löslichen Metallsalzen und einer nicht löslichen Komponente bekannt, wobei die nicht lösliche Komponente ein hitzebeständiges, körniges Material, insbesondere Sand, ist. Nach dem Gießen wird der Kern durch mechanische Einwirkungen in eine schüttfähige Form überführt und trocken aus dem Hohlraum ausgeschüttet. Bei einem Kern dieser Zusammensetzung besteht die Gefahr, dass unerwünschte, schwer lösliche Rückstände im Hohlraum verbleiben.From the DE 10 2004 057 669 B3 For example, the production of molds and / or cores for foundry purposes from waterglass, sparingly soluble metal salts and a non-soluble component is known, wherein the non-soluble component is a heat-resistant, granular material, in particular sand. After casting, the core is converted by mechanical action in a pourable form and poured dry from the cavity. In a core of this composition, there is a risk that unwanted, poorly soluble residues remain in the cavity.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, Kerne vorzustellen, die eine homogene Dichte, gleichmäßige Festigkeit und eine glatte und konturengenaue Oberfläche aufweisen und die sich vor allem rückstandsfrei leicht aus den Hohlräumen der Werkstücke entfernen lassen, indem sie sich vollständig in Wasser auflösen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.It is therefore the object of the invention to present cores, the one homogeneous density, uniform strength and have a smooth and contoured surface and the especially residue-free easily from the cavities the workpieces remove by dissolving completely in water as well a process for their preparation.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Kernen entsprechend dem ersten Anspruch sowie mit einem Verfahren zur Herstellung dieser Kerne nach Anspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.The solution The task is done with cores according to the first claim and a method for producing these cores according to claim 16. Advantageous embodiments of the invention are claimed in the dependent claims.

Die erfindungsgemäßen Kerne bestehen aus einem Formstoff sowie gegebenenfalls Stoffen, die Einfluss nehmen auf die Eigenschaften und Qualität der Kerne wie Füllstoffe, Binder, Additive und Katalysatoren. Alle diese Stoffe sowie die Stoffe, die durch eventuelle Reaktionen entstehen, bilden den Kernwerkstoff. Dieser Kernwerkstoff ist vollständig in Wasser löslich und lässt sich dadurch nach der Formgebung rückstandsfrei aus den Hohlräumen der Werkstücke entfernen. Die Kerne zerfallen also nach Auflösung des Binders nicht in unlösbare Bestandteile, sondern alle Stoffe lösen sich vollständig auf. Alle Zusammensetzungen der Kernwerkstoffe lassen sich durch Kernschießen als Formgebungsverfahren verarbeiten.The Cores according to the invention consist of a molding material and optionally substances that influence take on the properties and quality of cores such as fillers, Binders, additives and catalysts. All these substances as well as the Substances that result from possible reactions form the core material. This core material is complete soluble in water and lets As a result, remove without residue from the cavities of the workpieces after shaping. The cores do not disintegrate into insoluble components after dissolving the binder. but dissolve all substances completely on. All compositions of the core materials can be passed through core Shooting process as a molding process.

Die erfindungsgemäßen Kerne haben den Vorteil, dass sie aus Stoffen zusammengesetzt sind, die bei sachgerechter Handhabung die Umwelt nicht belasten, weder bei ihrer Herstellung, noch beim Gießprozess. Bei ihrer Entfernung aus den Werkstücken entstehen keine Rückstände, die einer besonderen Entsorgung bedürfen. Je nach Zusammensetzung lassen sich die Stoffe durch geeignete Verfahren aus der flüssigen Phase zurückgewinnen, beispielsweise das Salz durch Sprühtrocknen oder Eindampfen.The Cores according to the invention have the advantage that they are composed of substances that if handled properly, do not pollute the environment, neither at their production, still during the casting process. At her removal from the workpieces no residues arise, the require special disposal. Depending on the composition, the substances can be removed by suitable methods from the liquid Recover phase, for example, the salt by spray drying or evaporation.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kerne kann mit herkömmlichen Kernschießmaschinen erfolgen. Die Komplexität der Geometrie der Kerne bestimmt die Kernschießparameter sowie die Gestaltung und konstruktive Auslegung des Werkzeugs zur Herstellung der Kerne und des Schießkopfes der Kernschießmaschine. Gegenüber der Formgebung durch Pressen, bei der die Kernwerkstoffe in ein Formwerkzeug eingefüllt und dann unter Druck verdichtet werden, ermöglicht das Kernschießen auf Grund des Transports der beanspruchten Kernwerkstoffe durch das Verdichtungsmittel, dem Druckgas, die Herstellung sehr kompliziert aufgebauter Kerne mit großer Konturengenauigkeit an der Oberfläche sowie homogenem Gefüge mit gleichmäßiger Dichte und Festigkeit.The Production of the cores according to the invention can with conventional Core shooters done. The complexity The geometry of the cores determines the core shooting parameters as well as the design and constructive design of the tool for making the cores and the shooting head the core shooter. Across from shaping by pressing, in which the core materials in a mold filled and then compacted under pressure, allows the core shooting on the ground the transport of the claimed core materials by the compaction means, compressed gas, the production of very complex cores greater Contour accuracy on the surface and homogeneous texture with uniform density and Strength.

Als Formstoff eignen sich die Chloride der Alkali- und Erdalkalielemente wie insbesondere Natriumchlorid, Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid, die wasserlöslichen Sulfate und Nitrate der Alkali- und Erdalkalielemente wie insbesondere Kaliumsulfat, Magnesiumsulfat, sowie wasserlösliche Ammoniumsalze wie insbesondere Ammoniumsulfat. Diese Stoffe können einzeln oder auch als Mischung eingesetzt werden, so weit sie nicht miteinander reagieren und so die gewünschten Eigenschaften negativ beeinflussen, denn der Formstoff soll bei der Kernherstellung keine Stoffumwandlung erfahren, die seine Löslichkeit negativ beeinflusst. Generell sind alle leicht löslichen Salze geeignet, deren Zersetzungs- oder Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur des flüssigen Metalls, der Schmelze, oder des eingespritzten Kunststoffs liegt. Die Formstoffe lassen sich, vergleichbar mit Sand, leicht und einfach in die gewünschten Korngrößen beziehungsweise Kornklassen aufteilen. Durch die gewählte Korngrößenverteilung wird insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit der Kerne beeinflusst. Je geringer die Korngröße, desto glatter die Oberfläche. Generell wird ein möglichst hoher Raumerfüllungsgrad angestrebt, was durch Mischung verschiedener Salze und gegebenenfalls der zusätzlichen Stoffe mit unterschiedlichen Verteilungskurven erreicht werden kann, beispielsweise durch eine bi- oder trimodale Kornverteilung der Mischung.When Molded material are the chlorides of alkali and alkaline earth elements especially sodium chloride, potassium chloride and magnesium chloride, the water-soluble Sulfates and nitrates of alkali and alkaline earth elements in particular Potassium sulfate, magnesium sulfate, and water-soluble ammonium salts such as in particular Ammonium sulfate. These substances can individually or as a mixture, as far as they are not react with each other and so the desired properties negative influence, because the molding material is in the core production no Undergoing a transformation that negatively affects its solubility. Generally all are slightly soluble Salts whose decomposition or melting point above the Temperature of the liquid Metal, the melt, or the injected plastic lies. The moldings can be compared to sand, easy and simple in the desired Grain sizes respectively Split grain classes. Due to the selected particle size distribution is in particular the surface texture the nuclei are affected. The smaller the grain size, the smoother the surface. Generally will one possible high degree of space filling sought, which by mixing different salts and optionally the additional Substances with different distribution curves can be achieved for example, by a bi- or trimodal grain distribution of Mixture.

Erfindungsgemäß werden Korngrößen im Bereich von 0,01 mm bis zu 2 mm gewählt, bevorzugt als Gauß'sche Verteilung, je nach Werkstoff, gewünschter Oberflächengüte und Konturengenauigkeit des zu gießenden oder aus Kunststoff zu spritzenden Werkstücks.According to the invention Grain sizes in the range from 0.01 mm to 2 mm, preferably as Gaussian distribution, depending on the material, desired Surface quality and contour accuracy of the to be poured or plastic to be sprayed workpiece.

Wasserlösliche Füllstoffe können einen Teil des Formstoffs so weit ersetzen, bis zu 30 Gew.-%, wie dadurch die Dichte und Festigkeit nicht negativ beeinflusst werden. Die Korngröße des Füllstoffs wird zweckmäßigerweise auf die Korngröße bzw. die Korngrößenverteilung des Formstoffs abgestimmt.Water-soluble fillers can replace a part of the molding material so far, up to 30 wt .-%, as thus the density and strength are not negatively affected. The grain size of the filler is expediently on the grain size or the particle size distribution matched to the molding material.

Um die erforderliche Stabilität der Kerne nach dem Kernschießen zu gewährleisten, werden vor dem Kernschießen dem Formstoff Binder zugegeben. Es sind alle Binder möglich, die nach dem Aushärtevorgang vollständig wasserlöslich sind, welche den Formstoff und gegebenenfalls die Füllstoffe gut benetzen und wobei die Mischung dieser Stoffe mittels Kernschießen zu Kernen formbar ist. Generell sind silikatische Binder geeignet, wenn sie wasserlöslich sind. Einsetzbar sind auch die wasserlöslichen Alkali- und Ammoniumphosphate oder Monoaluminiumphosphatbinder. Bevorzugt werden Binder aus löslichem Wasserglas. Die Zugabemenge ist abhängig vom Wasserglasmodul, 1 bis 5, und liegt, abhängig vom Benetzungsverhalten, zwischen 0,5 Gew.-% und 15 Gew.-%.Around the required stability the cores after the core shooting to ensure, be in front of the core shooting added to the molding material binder. All binders are possible, the after the curing process Completely water soluble are which the molding material and optionally the fillers are good wet and wherein the mixture of these substances by means of core shooting to cores is malleable. Generally, silicate binders are suitable if they are water soluble are. It is also possible to use the water-soluble alkali metal and ammonium phosphates or monoaluminum phosphate binder. Binders are preferred from soluble Water glass. The amount added depends on the water glass module, 1 to 5, and is dependent from wetting behavior, between 0.5% by weight and 15% by weight.

Die Eigenschaften einer Mischung von Formstoff, gegebenenfalls Füllstoff und Binder kann durch die gezielte Zugabe von Additiven beeinflusst werden. Voraussetzung ist auch hier, dass auch diese Additive oder die Reaktionsprodukte dieser Additive durch Auflösung in Wasser vollständig und rückstandsfrei aus dem Hohlraum eines Werkstücks entfernbar sind. Je nach Zusammensetzung der Formstoffe können diese Additive sein: Benetzungsmittel, die Konsistenz der Mischung beeinflussende Zusätze, Gleitmittel, Deagglomerisierungszusätze, Gelierungsmittel, Zusätze, die die thermophysikalischen Eigenschaften des Kerns verändern, beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit, Zusätze, die ein Ankleben des Metalls/Kunststoffs an den Kernen verhindern, Zusätze, die zu einer besseren Homogenisierung und Mischbarkeit führen, Zusätze, die die Lagerfähigkeit erhöhen, Zusätze, die eine vorzeitige Aushärtung verhindern, Zusätze, die eine Qualm- und Kondensatbildung beim Gießen verhindern sowie Zusätze, die zur Beschleunigung der Aushärtung führen. Diese Additive sind dem Fachmann von der Herstellung herkömmlicher Kerne bekannt. Ihre Zugabemenge richtet sich nach der Art und Zusammensetzung des Formstoffs.The Properties of a mixture of molding material, optionally filler and binder can be influenced by the targeted addition of additives. A prerequisite here is that these additives or the reaction products of these additives by dissolution in water completely and residue-free from the cavity of a workpiece are removable. Depending on the composition of the molding materials, these can Additives: wetting agent, affecting the consistency of the mixture Additions, Lubricants, Deagglomerisierungszusätze, gelling agents, additives, the Change the thermophysical properties of the core, such as the thermal conductivity, Additions, which prevent sticking of the metal / plastic to the cores, additives that lead to better homogenization and miscibility, additives that the shelf life increase, Additions, which prevent premature curing Additions, prevent the formation of smoke and condensation during casting and additives that to accelerate curing to lead. These additives are conventional to those skilled in the art Cores known. Their amount of addition depends on the type and composition of the molding material.

Damit die Kerne nach dem Kernschießen die erforderliche Festigkeit aufweisen, kann es, je nach Zusammensetzung des Kernwerkstoffs, erforderlich sein, darauf abgestimmte Katalysatoren einzusetzen, die die Aushärtung einleiten und beschleunigen.In order to the cores after the core shooting It may have the required strength, depending on the composition of the core material, be required, matched catalysts to use the curing initiate and accelerate.

Bei gasförmigen Katalysatoren kann das den Kernwerkstoff beeinflussende Gas, insbesondere zur Aushärtung und Trocknung der Kerne, nach dem Schießen in die noch geschlossene Form eingeblasen werden. Der Druck kann geringer sein als beim Schießen der Kerne und etwa bis zu 5 bar betragen.at gaseous Catalysts may be the gas affecting the core material, in particular for curing and drying of the cores, after shooting in the still closed Be injected form. The pressure may be lower than when shooting the Cores and about up to 5 bar amount.

Möglich ist auch eine thermische Nachbehandlung der Kerne bei Temperaturen, die bis zu 500°C betragen können. In der Regel erfolgt eine thermische Behandlung bereits während der Formgebung in der Form durch deren Beheizung auf eine auf den Kernwerkstoff abgestimmte Temperatur.Is possible also a thermal aftertreatment of the cores at temperatures, up to 500 ° C can be. As a rule, a thermal treatment already takes place during the Shaping in the mold by heating it to one on the core material matched temperature.

Der Kernwerkstoff wird aus dem Formstoff und dem Binder sowie den Zusatzstoffen wie Füllstoffe, Additive und Katalysatoren, sofern sie erforderlich sind, zusammengesetzt. Alle Stoffe können mit bekannten Mischaggregaten homogen gemischt werden. Die Zugabemenge von Binder und Zusatzstoffen ist in Abhängigkeit des Verwendungszwecks der Kerne zu wählen und bestimmt die Oberflächengüte sowie die Dichte und Festigkeit der Kerne.Of the Core material is made from the molding material and the binder as well as the additives like fillers, Additives and catalysts, if necessary, composed. All substances can be homogeneously mixed with known mixing units. The addition amount of binders and additives is dependent on the intended use to choose the cores and determines the surface quality as well the density and strength of the cores.

Die Aufbereitung der Kernwerkstoffe kann getrennt vom Kernschießprozess erfolgen, wobei gegebenenfalls geeignete Schutzmaßnahmen zur Verhinderung von Agglomeration und vorzeitiger Aushärtung vorgesehen werden müssen. Beispielsweise können, je nach Zusammensetzung des Kernwerkstoffs, Aufbereitung, Transport und Lagerung auch unter Schutzgas erfolgen.The processing of the core materials can be carried out separately from the core shooting process, where appropriate, suitable protective measures to prevent agglomeration and premature Aus hardening must be provided. For example, depending on the composition of the core material, treatment, transport and storage can also take place under protective gas.

Stoffe, die die Eigenschaften der anderen Stoffe des Kernwerkstoffs verändern, insbesondere die, die für die Aushärtung erforderlich sind, werden vorteilhaft direkt in die Kernschießmaschine eingegeben. Die Durchmischung erfolgt dann in dem Gasstrom, der die anderen Stoffe in die Form transportiert. Der Kernwerkstoff wird mit Drücken zwischen 1 bar und 10 bar, abgestimmt auf die Zusammensetzung des Kernwerkstoffs beziehungsweise auf das Füll- und Fließvermögen der Masse in die Form eingeblasen. Dabei ist der Fülldruck abhängig von der Korngrößenverteilung beziehungsweise der Korngröße und Kornform. Feinkörnige Salze erfordern im Allgemeinen höhere Schießdrücke.substances which change the properties of the other materials of the core material, in particular the the for the curing are required, are beneficial directly into the core shooter entered. The mixing is then carried out in the gas stream, the the other substances are transported into the mold. The core material is pressing between 1 bar and 10 bar, adjusted to the composition of the Core material or on the filling and flow of the Injected mass into the mold. The filling pressure depends on the particle size distribution or the grain size and grain shape. fine-grained Salts generally require higher levels Shooting pressures.

Die Oberflächenqualität der erfindungsgemäßen Kerne kann so eingestellt werden, dass keine Schlichte verwendet werden muss. Ist trotzdem eine Oberflächenbehandlung mit einer Schlichte vorgesehen, sollte auch die Schlichte vollständig wasserlöslich sein. Bevorzugt wird eine Salzschlichte, die aus demselben oder einem dem Formstoff im Verhalten vergleichbaren Salz besteht. Die Schlichte kann in den üblichen Verfahren durch Tauchen, Besprühen, Streichen oder Einpinseln aufgetragen werden.The Surface quality of the cores according to the invention can be adjusted so that no sizing is used got to. Is still a surface treatment provided with a size, the size should also be completely water-soluble. Preference is given to a salt sizing consisting of the same or a the molding material in behavior comparable salt. The simplicity can in the usual Method by dipping, spraying, brushing or brushing.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.Based of exemplary embodiments the invention will be closer explained.

Herstellung von Kernen aus Natriumchlorid (NaCl):Production of cores from sodium chloride (NaCl):

Kerne aus NaCl eigenen sich besonders für Leichtmetall-Guss, beispielsweise für Aluminiumgusslegierungen, bei denen die Kerne Temperaturen von unter 800°C ausgesetzt werden. NaCl wird im Korngrößenbereich von 0,063 mm bis 2 mm eingesetzt, bevorzugt in der Gauß'schen Verteilung, wobei die Verteilung multimodal sein kann. Als Bindemittel eignet sich besonders Wasserglas, wobei sich die Zugabemenge nach dem Wasserglasmodul, 1 bis 5, richtet und zwischen 0,5 und 15 Gew.-% liegt. Andere wasserlösliche Silikatverbindungen werden ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Die Temperatur der Form wird auf die Zusammensetzung der Kernwerkstoffe in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500°C abgestimmt. Die Aushärtung der Kerne kann durch Begasen, beispielsweise mit CO₂, und/oder durch Temperatureinwirkung erfolgen.Cores made of NaCl are particularly suitable for light metal casting, for example for aluminum casting alloys, in which the cores are exposed to temperatures of less than 800 ° C. NaCl is used in the particle size range of 0.063 mm to 2 mm, preferably in the Gaussian distribution, where the distribution can be multimodal. Particularly suitable as the binder is water glass, the amount added being determined by the waterglass modulus, 1 to 5, and being between 0.5 and 15% by weight. Other water-soluble silicate compounds are also preferably used. The temperature of the mold is tuned to the composition of the core materials in a temperature range from room temperature to 500 ° C. The hardening of the cores can be done by gassing, for example with CO ₂ , and / or by the action of temperature.

Die Kerne haben nach dem Kernschießen in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung und einer eventuellen Wärmebehandlung eine Dichte von 0,9 g/cm³ bis 1,8 g/cm³, eine 3-Punkt-Biegefestigkeit von 100 N/cm² bis 750 N/cm² und eine Oberflächengüte Ra, je nach Korngröße, zwischen 5 μm und 200 μm. Die Kerne sind lagerfähig. Nach dem Gießen der Werkstücke sind die Kerne aus den Hohlräumen durch vollständige Auflösung in Wasser rückstandsfrei entfernbar.The cores have a density of 0.9 g / cm ³ to 1.8 g / cm ³ , a 3-point bending strength of 100 N / cm ² to 750 N / cm after core shooting, depending on their composition and a possible heat treatment ² and a surface finish Ra, depending on the grain size of between 5 .mu.m and 200 .mu.m. The cores are storable. After casting the workpieces, the cores are removed from the cavities by complete dissolution in water residue.

Es wurden Kerne aus NaCl mit einer mittleren Korngröße D50 von 0,7 mm mit 5 Gew.-% Wasserglas des Moduls 4 hergestellt. NaCl und Wasserglas wurden in einem herkömmlichen Mischer homogen gemischt und in eine Kernschießmaschine gefüllt. Der Kernwerkstoff wurde mit Luft mit einem Druck von 4 bar in die Form geschossen. Die Form hatte Raumtemperatur. Nach dem Schießen erfolgte eine Begasung zur Aushärtung mit CO₂.Cores of NaCl with a mean grain size D50 of 0.7 mm with 5% by weight of water glass of module 4 were produced. NaCl and water glass were homogeneously mixed in a conventional mixer and filled into a core shooter. The core material was shot with air at a pressure of 4 bar into the mold. The mold was at room temperature. After firing, fumigation was carried out to cure with CO ₂ .

Wesentliche Eigenschaften der Kerne:
Dichte: 1,4 g/cm³
3-Punkt-Biegefestigkeit: 180 N/cm²
Oberflächengüte Ra: 32 μmEssential properties of the cores:
Density: 1.4 g / cm ³
3-point bending strength: 180 N / cm ²
Surface quality Ra: 32 μm

Herstellung von Kernen aus Kaliumsulfat (K₂SO₄):Preparation of potassium sulfate nuclei (K ₂ SO ₄ ):

Kerne aus K₂SO₄ eigenen sich besonders für Kupfer-Basis-Werkstoffe, Messing und Bronze, bei denen die Kerne höheren Temperaturen als beim Aluminium-Guss ausgesetzt werden. K₂SO₄ kann ebenfalls im Korngrößenbereich von 0,063 mm bis 2 mm eingesetzt, bevorzugt in der Gauß'schen Verteilung und gegebenenfalls multimodal. Als Bindemittel eignet sich ebenfalls besonders Wasserglas, wobei sich die Zugabemenge nach dem Wasserglasmodul, 1 bis 5, richtet und zwischen 1 und 10 Gew.-% liegt. Andere wasserlösliche Silikatverbindungen werden ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Die Temperatur der Form wird auf die Zusammensetzung der Kernwerkstoffe in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500°C abgestimmt. Die Aushärtung der Kerne kann durch Begasen und/oder durch Temperatureinwirkung erfolgen.K ₂ SO ₄ cores are particularly suitable for copper-based materials, brass and bronze, where the cores are exposed to higher temperatures than aluminum casting. K ₂ SO ₄ can also be used in the particle size range of 0.063 mm to 2 mm, preferably in the Gaussian distribution and optionally multimodal. Waterglass is also particularly suitable as a binder, the amount added being determined by the waterglass modulus, 1 to 5, and being between 1 and 10% by weight. Other water-soluble silicate compounds are also preferably used. The temperature of the mold is tuned to the composition of the core materials in a temperature range from room temperature to 500 ° C. The hardening of the cores can be done by gassing and / or by the action of temperature.

Die Kerne haben nach dem Kernschießen in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung und einer eventuellen Wärmebehandlung eine Dichte von 0,8 g/cm³ bis 1,6 g/cm³, eine 3-Punkt-Biegefestigkeit von 80 N/cm² bis 600 N/cm² und eine Oberflächengüte Ra, je nach Korngröße, zwischen 10 μm und 250 μm. Die Kerne sind lagerfähig. Nach dem Gießen der Werkstücke sind die Kerne aus den Hohlräumen durch vollständige Auflösung in Wasser rückstandsfrei entfernbar.The cores have a density of 0.8 g / cm ³ to 1.6 g / cm ³ , a 3-point bending strength of 80 N / cm ² to 600 N / cm after core shooting, depending on their composition and a possible heat treatment ² and a surface quality Ra, depending on the grain size, between 10 microns and 250 microns. The cores are storable. After casting the workpieces, the cores are removed from the cavities by complete dissolution in water residue.

Es wurden Kerne aus K₂SO₄ mit einer Korngröße D50 von 0,85 mm mit 8 Gew.-% Wasserglas des Moduls 2,5 hergestellt. K₂SO₄ und Wasserglas wurden in einem herkömmlichen Mischer homogen gemischt und in eine Kernschießmaschine gefüllt. Der Kernwerkstoff wurde mit Luft mit einem Druck von 4 bar in die Form geschossen. Die Form hatte eine Temperatur von 180°C. Nach dem Schießen erfolgte zur Aushärtung eine Begasung mit CO₂.Cores of K ₂ SO ₄ with a particle size D 50 of 0.85 mm with 8% by weight of water glass of modulus 2.5 were produced. K ₂ SO ₄ and water glass were homogeneously mixed in a conventional mixer and filled into a core shooter. The core material was shot with air at a pressure of 4 bar into the mold. The mold had a temperature of 180 ° C. After firing, gassing was carried out with CO ₂ .

Wesentliche Eigenschaften der Kerne:
Dichte: 1,25 g/cm³
3-Punkt-Biegefestigkeit: 145 N/cm²
Oberflächengüte Ra: 80 μmEssential properties of the cores:
Density: 1.25 g / cm ³
3-point bending strength: 145 N / cm ²
Surface finish Ra: 80 μm

Claims

Cores for use as a cavity placeholder in the production of metallic and non-metallic moldings from a core material consisting of salt or a mixture of salts as molding material and optionally additional materials such as fillers, binders, additives and catalysts, characterized in that the core material after curing in Water is completely soluble and residue-free with water from the moldings removable and that the cores can be prepared from salt or salts in non-liquid form and optionally additional substances by the core shooting method with matched to the composition of the core material pressures.

Cores according to claim 1, characterized in that with pressure can be produced from 1 bar to 10 bar.

Cores according to Claim 1 or 2, characterized that the molding materials chlorides of alkali and alkaline earth elements such as especially sodium chloride, potassium chloride and magnesium chloride, the water-soluble Sulfates and nitrates of alkali and alkaline earth elements in particular Potassium sulfate, magnesium sulfate, and the water-soluble ammonium salts, in particular Ammonium sulfate, are.

Cores according to one of Claims 1 to 3, characterized that the cores are made of water-soluble Salts exist whose decomposition or melting point above the Temperature of the liquid Metal, the melt, or the injected plastic lies

Cores according to one of Claims 1 to 4, characterized that the cores of a single salt as a molding material or from a Mixture of salts as molding material.

Cores according to one of Claims 1 to 5, characterized that the grain sizes of the molding materials in the range of 0.01 mm to 2 mm, preferably as Gaussian distribution, depending on the material, desired Surface quality and contour accuracy of the metal to be cast or plastic to be sprayed workpiece.

Cores according to one of Claims 1 to 6, characterized that part of the core material is made of a water-soluble filler exists that the grain size of the filler on the grain size of the molding material is matched and that the proportion of the filler in the core material up to 30 wt .-% is.

Cores according to one of Claims 1 to 7, characterized that they contain one or more water-soluble binders, with a proportion depending on from the specific surface, the wetting behavior and the particle size distribution, and that these Binder preferably water-soluble silicate compounds, especially water glasses, Alkali phosphates, ammonium phosphates and monoaluminum phosphate.

Cores according to claim 8, characterized in that the binder is a water glass and that the proportion is dependent wetting behavior and water glass module between 0.5% by weight and 15% by weight.

Cores according to one of Claims 1 to 9, characterized the cores are water-soluble additives tailored to the core material contain.

Cores according to one of Claims 1 to 10, characterized the cores are water-soluble catalysts tailored to the core material contain.

Cores according to one of claims 1 to 11, characterized in that the core material consists of sodium chloride as molding material with a particle size between 0.063 mm and 2 mm, preferably as Gaussian distribution, and water glass as a binder in a proportion of 0.5 to 15 Wt .-%, depending on the specific surface, the wetting behavior and the particle size distribution and matched to the water glass module, and that the cores have a density of 0.9 g / cm ³ to 1.8 g / cm ³ , a 3-point have -Biegefestigkeit of 100 N / cm ² to 750 N / cm ² and a surface roughness Ra of 5 microns to 200 microns.

Cores according to claim 12, characterized in that the core material of sodium chloride as molding material with a grain size of 0.7 mm and water glass of the module 4 in a proportion of 5 wt .-%, compacted with a firing pressure of 4 bar in a mold with Room temperature and cured with CO ₂ , and that the density is 1.4 g / cm ³ , the 3-point bending strength 180 N / cm ² and the surface quality Ra 32 microns.

Cores according to one of claims 1 to 11, characterized in that the core material consists of potassium sulfate as molding material with a particle size between 0.063 mm and 2 mm, preferably as Gaussian distribution, and water glass as a binder in a proportion of 1 to 10 wt. -%, depending on the specific surface, the wetting behavior and grain size distribution and tuned to the water glass module, and that the cores have a density of 0.8 g / cm ³ to 1.6 g / cm ³ , a 3-point bending strength of 80 N / cm ² to 600 N / cm ² and have a surface quality Ra of 10 microns to 250 microns.

Cores according to claim 14, characterized in that the core material is potassium sulfate as a molding material with a grain size of 0.85 mm and water glass of the module 2.5 with a share of 8 wt .-%, densified with a firing pressure of 4 bar in a on 180 ° C heated and cured with CO ₂ , and that the density is 1.25 g / cm ³ , the 3-point bending strength 145 N / cm ² and the surface quality Ra 80 microns.

Method of making cores for use as a cavity placeholder in the production of metallic and non-metallic moldings made of a core material consisting of salt or a mixture from salts as molding material and optionally additional substances such as fillers, Binders, additives and catalysts, characterized in that in water completely solvable and residue-free with water from the moldings Removable core material from salt or salts in non-liquid form and the additional, in the grain size on the Form material coordinated additional water-soluble Substances mixed homogeneously and according to the core shooting method, matched with pressures on the composition of the core material, the particle size distribution or the grain size and grain shape, is formed into cores.

Method according to claim 16, characterized in that that the cores are pressing be formed from 1 bar to 10 bar.

Method according to claim 16 or 17, characterized that a high degree of space filling The mold is achieved by the core material by mixing of salts as molding material and possibly additional substances with particle sizes of different Distribution curves, preferably by a bi- or trimodal grain distribution the mixture.

Method according to one of Claims 16 to 18, characterized as molding material chlorides of alkali and alkaline earth elements, in particular sodium chloride, Potassium chloride and magnesium chloride, the water-soluble sulfates and nitrates the alkali and alkaline earth elements, in particular potassium sulfate, Magnesium sulfate, as well as the water-soluble ammonium salts such as in particular Ammonium sulfate, selected which are mixed homogeneously, if appropriate with the additional substances and be shaped into cores.

Method according to one of Claims 16 to 19, characterized that molded materials with particle sizes in the range from 0.01 mm to 2 mm, preferably as Gaussian distribution, depending according to material, desired Surface quality and contour accuracy of the metal to be cast or made of plastic material to be sprayed.

Method according to one of Claims 16 to 20, characterized that filler or fillers with a share of up to 30 wt .-% added to the core material and that the grain size of the filler on the grain size of the molding material is agreed.

Method according to one of Claims 16 to 21, characterized that one or more binders are added with a share in dependence from the specific surface, the wetting behavior and the particle size distribution, and that these Binder preferably water-soluble Silicate compounds, in particular water glasses, alkali phosphates, ammonium phosphates and monoaluminum phosphate.

Method according to claim 22, characterized in that that a water glass is added as a binder depending on wetting behavior and water glass module with a share of 0.5% to 15% by weight.

Method according to one of Claims 16 to 23, characterized that water-soluble additives tailored to the core material are added.

Method according to one of Claims 16 to 24, characterized added to the core material coordinated water-soluble catalysts become.

Method according to one of Claims 16 to 25, characterized that the cores after shooting fumigated with hardened gases adapted to the core material become.

A method according to claim 26, characterized in that the fumigation takes place with CO ₂ .

Method according to claim 26 or 27, characterized that the pressure during fumigation is up to 5 bar.

Method according to one of Claims 16 to 28, characterized that cores after shooting by heat treatment at temperatures adapted to the core material up to 500 ° C hardened become.

Method according to one of claims 16 to 29, characterized in that for the production of cores from sodium chloride as molding material having a particle size between 0.063 mm and 2 mm, preferably as Gaussian distribution, and water glass as a binder in a proportion of 0.5 to 15 wt .-%, in Depending on the specific surface, the wetting behavior and the particle size distribution and matched to the water glass module, a core material produced by homogeneously mixing the substances and injected at a pressure of 1 bar to 10 bar in a mold, which, depending on the composition of the core material , has a temperature from room temperature to 500 ° C, and that the core material is optionally cured by gassing and / or heat treatment, so that the cores have a density of 0.9 g / cm ³ to 1.8 g / cm ³ , a 3 Point bending strength of 100 N / cm ² to 750 N / cm ² and surface finish Ra of 5 μm to 200 μm.

A method according to claim 30, characterized in that the molding material sodium chloride with a grain size of 0.7 mm and water glass of the module 4 in a proportion of 5 wt .-% with a firing pressure of 4 bar in a mold with room temperature compressed and then with CO _{2 is} cured under a pressure of 1.5 bar, wherein a density of 1.4 g / cm ³ , a 3-point bending strength of 180 N / cm ² and a surface quality Ra of 32 microns is achieved.

Method according to one of claims 16 to 29, characterized in that for the production of cores from potassium sulfate as molding material having a particle size between 0.063 mm and 2 mm, preferably as Gaussian distribution, and water glass as a binder in a proportion of 1 to 10 wt .-%, depending on the specific surface, the wetting behavior and the particle size distribution and matched to the water glass module, a core material produced by homogeneously mixing the substances and injected at a pressure of 1 bar to 10 bar in a mold, which, depending from the composition of the core material, a temperature from room temperature to 500 ° C, and that the core material is optionally cured by gassing and / or heat treatment, so that the cores have a density of 0.8 g / cm ³ to 1.6 g / cm ³ , achieve a 3-point bending strength of 80 N / cm ² to 600 N / cm ² and a surface quality Ra of 10 μm to 250 μm.

A method according to claim 32, characterized in that the molding material potassium sulfate with a grain size of 0.85 mm and water glass of the module 2.5 with a share of 8 wt .-% with air at a firing pressure of 4 bar in one at 180 ° C. densified and then cured with CO ₂ under a pressure of 1.5 bar, with a density of 1.25 g / cm ³ , a 3-point bending strength of 145 N / cm ² and a surface quality Ra of 80 microns is reached.