DE1145310B - Verfahren zum Herstellen von Formen oder Kernen fuer Giessereizwecke - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Formen oder Kernen fuer Giessereizwecke

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DE1145310B
DE1145310B DEC11873A DEC0011873A DE1145310B DE 1145310 B DE1145310 B DE 1145310B DE C11873 A DEC11873 A DE C11873A DE C0011873 A DEC0011873 A DE C0011873A DE 1145310 B DE1145310 B DE 1145310B
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Germany
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molds
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DEC11873A
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English (en)
Inventor
Manfred Lottermoser
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ELLY CRONING GEB BOERNSEN
Original Assignee
ELLY CRONING GEB BOERNSEN
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02Lost patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B22C9/126Hardening by freezing

Description

  • Verfahren zum Herstellen von Formen oder Kernen für Gießereizwecke Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formen oder Kernen für Gießereizwecke mittels von der mit Wasser versetzten Formmasse abhebbarer Modelle oder Kernkästen und besteht darin, daß die das Modell umgebende oder in den Kernkasten gefüllte Formmasse bis zum Übergang ihres Wasseranteils in den festen Aggregatzustand gekühlt und das Modell oder der Kernkasten dann abgehoben wird.
  • Im Gießereiwesen ist es seit langer Zeit üblich, als Bindemittel für die Herstellung von Sandformen Wasser zu verwenden, weil erfahrungsgemäß der übliche Formsand die erforderliche Formbarkeit und Standfestigkeit erst durch einen bestimmten Wassergehalt erhält, der normal zwischen 5 und 8% des Sandgewichtes liegt. Hierbei wird das Wasser in seinem üblichen Aggregatzustand verwendet, nämlich in flüssigem Zustand.
  • Auch ist schon bei der Verwendung verlorener Modelle aus gefrorenem Quecksilber vorgeschlagen worden, das in einem Kasten befindliche Hinterfüllmaterial mit Wasser zu tränken und diesem die für das Schmelzen des Quecksilbermodells erforderliche Wärme zu entziehen, so daß es gefriert und das Hinterfüllmaterial dadurch in seinem mit Deckel versehenen Kasten zusammenbackt.
  • Es wurde nun gefunden, daß es zur Erzielung erheblicher Vorteile möglich ist, das Wasser in festem Aggregatzustand, d. h. also zu Eis gefroren, zur Bindung des. Formsandes zu verwenden, und daß die dadurch erzielbare Bindefestigkeit ausreicht, die Form bzw. den Kern vom Formwerkzeug zu entfernen und als ein sich selbst tragendes Gebilde dem Abgießen mit glutflüssigem Metall oder anderen vergießbaren Medien zuzuführen.
  • Zu d'ies;em Zweck trägt man den mit Wasser durchfeuchteten Formsand auf das in bekannter Weise mit einem Trennmittel versehene Modell auf und behandelt die so erzielte Form bei Temperaturen, bei denen das Wasser in den festen Aggregatzustand übergeht. In diesem Zustand, der im folgenden kurz als Gefrierzustand bezeichnet wird, läßt sich die Form mühelos vom Modell abheben. Handelt es sich um mehrteilige Formen, können die einzelnen erfindungsgemäß hergestellten Teile mit den gegebenenfalls auch erfindungsgemäß hergestellten Kernen zu der gießfertigen Form vereinigt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die Verwendung in polaren Gegenden geeignet, in denen Kälte der Natur nach vorhanden ist und keine Probleme der Lagerung der Formen und Kerne in dem Zeitraum zwischen Fertigstellung und Abguß auftreten. Handelt es sich jedoch um das Gießen großer Stückzahlen, so daß Fließarbeit angemessen ist und jede Form unmittelbar nach ihrer Fertigstellung abgegossen werden kann, so ist dasVerfahren auch unter anderen Klimabedingungen durchführbar. Besondere Bedeutung hat das Verfahren dann für be, wegliche Gießereien, die auf die Mitnahme von schweren Formmaschinen verzichten müssen, aber ohnehin über Kälteerzeuger für Lebensmittelzwecke od. dgl. verfügen. Es ist hierbei an Reparaturfahrzeuge auf dem Land und auf dem Wasser gedacht, die heutzutage auch Gießereien mit sich führen.
  • Es ergeben sich außer den vorbeschriebenen Vorteilen aber auch noch erheblich wesentlichere technische Vorteile. So besitzt die Form im Gefrierzustand eine erheblich größere Festigkeit, als sie den Sandformen eigen ist. Soll die Form im Gefrierzustand abgegossen werden, wird sie vorteilhaft als Blockform hergestellt, weil eine solche im Gefrierzustand mit einer solchen Festigkeit gefertigt werden kann, daß sie ohne jede Gefahr unter einem geringen Überdruck abgegossen werden kann. Durch einen derartigen Überdruck beim Abgießen läßt sich die durch den Gefrierprozeß gegebenenfalls herabgeminderte Gasdurchlässigkeit der Form leicht ausgleichen. Der Überdruck kann dabei mit Hilfe eines Reduz'ierventils in bekannter Weise einer Preßluftleitung entnommen werden.
  • Aus der erhöhten Festigkeit der Form im Gefrierzustand ergibt sich gegenüber den bekannten Sandformprozessen eine ganze Reihe von Vorteilen. Zunächst kann erheblich an Verdichtungsarbeit gespart werden, denn auch ohne vorheriges intensives Einstampfen ist die erhöhte Festigkeit gegeben. Weiter entfällt das zeitraubende Einstecken von Formerstiften. Alle Arbeiten während der Formherstellung, die die Form mechanisch stark beanspruchen, wie Abheben vom Modell, Zusammensetzen, Transportieren, können rascher ausgeführt werden, ohne daß dabei die feineren Konturen beschädigt werden. Formkästen sind nicht erforderlich, wodurch wiederum Transportarbeiten gespart werden. Weil Kerne aus gleichem Material wie die Formen gefertigt werden können und Formerstifte nicht benutzt zu werden brauchen, vereinfacht sich die Aufarbeitung des gebrauchten Sandes, die sonst durch dasHerausschieben von Kernbruchstücken und Formerstiften belastet wird, erheblich.
  • Besitzt der verwendete Formsand eine gute Grünstandfestigkeit, so kann: das Abgießen von erfindungsgemäß hergestellten Blockformen auch erfolgen, nachdem sich die Formen auf Temperaturen oberhalb 0° C erwärmt- haben. Die wesentlichsten der obergenannten Vorteile auf Grund höherer Festigkeit im Gefrierzustand bleiben auch hierbei erhalten, sofern es sich um kleinere Gußstücke handelt, bei denen die größte mechanische Beanspruchung der Form während der Formherstellung und nicht während des Abgießens auftritt. Um dabei ebenfalls Formkästen entbehren zu können, wird man zweckmäßigerweise die einzelnen Formen, solange sie sich noch im Gefrierzustand befinden und ohne Bruch- oder Zerfallgefahr gehandhabt werden können, zu größeren Blöcken oder Stapeln. vereinigen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht nur auf Blockformen, sondern mit gleichem Erfolg auch auf Schalenformen anwendbar, wobei sich wichtige Vorteile insbesondere hinsichtlich der erforderlichen Modelle ergeben. Während bei den bekannten Verfahren zur Schalenformherstellung die Schalenform in Berührung mit dem Modell durch Erhitzen gehärtet wird, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verfestigung der Schalenform durch Abkühlung unterhalb 0° C. Die Schalenform wird dann, nachdem sie im Gefrierzustand vorn Modell abgehoben und in einen mit Kies gefüllten Blechbehälter gelegt worden ist, unter Erhitzung endgültig ausgehärtet. Infolgedessen können die Modelle aus beliebigem, nicht notwendig hitzebeständigem Material bestehen, während bei den bekannten Verfahren zur Schalenformherstellung lediglich hitzebeständige Modelle, die besonders teuer sind, verwendet werden können. Es wird somit möglich, Schalenformen von Holz-, Gips- oder Sorelzementmodellen, wie sie von Gießereien meistens auf Lager gehalten werden, herzustellen. Damit können die bekannten Vorteile von Schalenformen auch bei Gußstücken genutzt werden, die in kleiner Stückzahl gefertigt werden sollen. Bisher war die Schalenformherstellung infolge der erforderlichen Anfertigung besonderer, teurer, hitzebeständiger Modelle nur in den Fällen rentabel, wo es sich um große Stückzahlen eines bestimmten Gußstückes handelt.
  • Wenn vorstehend in der Hauptsache von Formen die Rede ist, so muß ausdrücklich hervorgehoben werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren in völlig analoger Weise auch auf die Herstellung von Kernen anwendbar ist. Dabei können in gleicher Weise, wie Blockformen und Schalenformen herstellbar sind, auch kompakte und hohle Kerne gefertigt werden.
  • Um bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders glatte Gußoberftächen zu erzielen, ist es auch möglich, das Modell vor dem Auftragen der Formmässe mit einer wässerigen Suspension besonders feinkörniger Formmasse zu bespritzen und nachträglich die übrige Formmasse aufzubringen. Derartige Suspensionen werden als sogenannte Feinschichtmassen in Verbindung mit bekannten Formverfahren bereits verwendet. Es ergibt sich aus der vorbeschriebenen Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß es ohne weiteres möglich ist, die Form bzw. den Kern grundsätzlich aus mehreren Schichten untereinander verschiedener Formmassen aufzubauen. Eine derartige Arbeitsmethode ist beispielsweise dort erwünscht, wo modellseitig eine kostspielige Fonnmasse mit besonderer Hitzebeanspruchbarkeit erforderlich ist und in einer vom Modell weiter entfernten Zone der Form eine Schicht hoher Festigkeit, während der äußere Hauptteil der Form aus einer billigen Formmasse ohne beisondere Eigenschaften bestehen darf.
  • Um das Verfahren in technischen Einzelheiten klarer erkennen zu lassen, sollen nachstehend nähere Ausführungsbeispiele sowohl für die Herstellung von Blockform als auch für die Herstellung von Schalenformen gegeben werden, während auf spezielle Beispiele für die Herstellung von Kernen verzichtet w(W-den kann, weil diese Herstellung in völlig analoger Weise geschieht.
  • Zur erfindungsgemäßen Herstellung von Blockformen benutzt man Formsand normaler Grünstandfestigkeit; dessen Wassergehalt auf 8 bis 10 Gawichtsprozent eingestellt ist. Nach üblichen Verfahren gestampfte oder geschossene Formen bzw. Kerne läßt man gemeinsam mit dem Modell bzw. Kernkasten einen Kühltunnel durchlaufen, in dem sich Luft von etwa -20° C befindet. Die Durchlaufzeiten richten. sich nach den Abmessungen der Formen und Kerne und nach den Materialien, aus denen die Modelle und Kernkästen bestehen. Sie können z. B. 2 bis 10 Minuten betragen. Nach Passieren des Kühltunnels werden die Formen von den Modellen abgehoben bzw. die Kerne aus den Kernkästen entfernt und alle Teile zu gießfertigen Formen zusammengesetzt, die unmittelbar darauf im Niederdruckverfahren abgegossen werden. Um die Gefrierzeiten möglichst kurz zu halten, empfiehlt sich die Verwendung von metallenen Modellen und Kernkästen, die sofort nach Passieren des Kühltunnels und Entfernung der Formen bzw. Kerne im noch kalten Zustand erneut mit Formsand beschickt werden. Als Trennmittel eignen sich z. B. Siliconöl, Petroläther, Tetrachlorkohlenstofi<.
  • Sollen diese Blockformen ohne Anwendung von Niederdruck abgegossen werden, muß man vorteilhaft Formsand guter Grünstandfestigkeit mit einem Wassergehalt von 5 bis 8 % des Sandgewichtes verwenden und erst abgießen, wenn sich die Form auf eine Temperatur oberhalb 0° C erwärmt hat.
  • Zur Herstellung von Schalenformen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzt man als Formmasse vorteilhaft eine Mischung von feinem Quarzsand mit 3 bis 10 Gewichtsprozent eines wärmehärtenden Kunstharzpulvers und 7 bis 12 Gewichtsprozent Wasser. Diese Masse wird in gleichmäßig dicker Schicht durch Spritzen; Schleudern, Stampfen; Pressen od. dgl. auf das Modell aufgebracht. Es empfiehlt sich hierzu auch die Verwendung einer auf dem Injektorprinzip beruhenden Handspritzpistole; die ohne Zusatzvorrichtung für jedes beliebige Modell verwendet werden kann. Um eine besonders glatte Gußoberfläche zu erhalten, kann vor dem Aufbringen dieser Formmasse eine wässerige Suspension eines besonders feinkörnigen Formmaterials, z. B. eines Talkum-Kunstharzpulver-Gemisches, auf das Modell aufgespritzt werden. Anschließend wird durch Aufbringen von stückförmigem, festem Kohlendioxyd, das sich beispielsweise in einem als Thermosbehälter ausgebildeten Schwenkgefäß befinden kann, die Formmasseschicht auf eine Temperatur von -5 bis -15° C gebracht und vom Modell abgehoben. Die so erhaltene Schalenform wird unter leichtem Vibrieren derart in ein genügend großes, kiesgefülltes Blechgefäß gelegt, daß die Modellseite nicht mit dem Kies in Berührung kommt. Dieses Gefäß wird sodann bis zur ausreichenden Aushärtung in einen elektrischen Strahlofen gebracht.
  • An Stelle der in dem vorstehenden Beispiel angegebenen Formmasse kann als Formmasse auch eine Mischung aus feinem Quarzsand mit 4 bis 8 Gewichtsprozent Dextrinpulver und 7 bis 12 Gewichtsprozent Wasser verwendet werden.
  • Die Herstellung von Schalenformen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch in Kombination mit dem bekannten Kohlensäureerstarrungsverfahren geschehen. Zu diesem Zweck wird als Formmasse eine Mischung von Quarzsand mit 5 bis 10 Gewichtsprozent Wasserglaslösung verwendet und während festes Kohlendioxyd auf der Formmasseschicht aufliegt, ein gelinder Luftstrom durch die Kohlendioxydstücke und die Formmasseschicht hindurchgeblasen. Durch das Gefrieren erhält die Formmasseschicht die zum Abheben vom Modell erforderliche Festigkeit. Die durch die chemische Reaktion zwischen Kohlendioxyd und Wasserglas erfolgende Verfestigung würde hierzu nicht ausreichen, da sie der Schalenform lediglich diejenige Festigkeit gibt, die erforderlich ist, um beim anschließenden Trocknen der Form bei etwa 200° C ein Zerfallen der Form zu verhindern. Das Trocknen kann daher bei ausreichender Dicke der Schalenform ohne ein Einbetten in Kies geschehen, es verleiht der Schalenform die endgültige Festigkeit, die erheblich höher liegt als die durch die alleinige Anwendung des Kohlensäureerstarrungsverfahrens erreichbare Festigkeit.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Formen oder Kernen für Gießereizwecke mittels von der mit Wasser versetzten Formmasse abhebbarer Modelle oder Kernkästen, dadurch gekennzeichnet, daß die das Modell umgebende oder in den Kernkasten gefüllte Formmasse bis zum Übergang ihres Wasseranteils in den festen Aggregatzustand gekühlt und das Modell oder der Kernkasten dann abgehoben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Aggregatzustand des Wassers bis zum Abgießen der Form aufrechterhalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser vor dem Abgießen wieder in den flüssigen Aggregatzustand zurückgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zur Erzielung des gießfertigen Zustandes so weit erhitzt wird, daß zusätzlich in der Formmasse enthaltene Bindemittel erhärten.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseranteil der zusätzlich Wasserglas enthaltenden Formmasse zunächst mit festem C02 in den festen Aggregatzustand übergeführt und das sich entwickelnde gasförmige C02 zum Härten der Form in die Formmasse eingeblasen wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 876 746, 923 933.
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