DE1247558B - Schlichte fuer Formen zum Giessen oder Pressen von Metall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22c

Deutsche Kl.: 31 bl - 3/00

Nummer: 1 247 558

Aktenzeichen: P 30298 VI a/31 bl

Anmeldetag: 4. Oktober 1962

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Schlichte für Formen zum Gießen oder Pressen von Metall, die ein in einem flüssigen Träger dispergiertes organisches Polymerisat enthält.

Derartige Formschlichten sind bekannt. So beschreibt die britische Patentschrift 766 065 eine Formschlichte für Gießformen aus Sand, die aus einer Lösung oder Dispersion eines nicht wärmehärtenden Harzes, z. B. eines PhenoKFormaldehyd-Harzes, in einer flüchtigen und/oder brennbaren organischen Flüssigkeit besteht. Diese Formschlichte hat den Zweck, das Auswaschen von Formsand beim Gießen, das Eindringen von Metall in die Form und das Austrocknen der Form zu verhindern. Sie dient also lediglich dem Schutz der Gießform, ist aber nicht imstande, die Ausbildung von Oberflächenunvollkommenheiten im Gießling infolge der Einwirkung von atmosphärischem Sauerstoff oder Stickstoff auf das Gußstück zu verhindern.

Aus der italienischen Patentschrift 507 043 ist es bekannt, beim Metallguß das Modell mit einer Losung von Polyisobutylen in Erdöl oder mit einer wäßrigen Suspension aus Erdöl, Trichloräthylen, Fettsulfonat und Wasser zu bestreichen, um die Schmelzformen leicht von dem Modell ablösen zu können. Ein Schutz des Gußstückes gegen atmosphärische Einwirkungen wird durch diese Maßnahmen nicht erzielt.

Die USA.-Patentschrift 2 289 709 beschreibt eine Formschlichte aus einem trocknenden öl, einem Harz, einem Verdünnungsmittel und einem Pigment. Als Harze können dabei beliebige Naturharze oder synthetische Harze verwendet werden. Diese Schlichte soll das Anhaften der Oberfläche des Gußstückes an der Formwandung und das Auftreten von Sprüngen und sonstigen Fehlern im Gußstück dadurch verhindern, daß sie beim und nach dem Gießen des Metalles vergast und oxydiert wird und dabei einen Schutzfilm zwischen der Formwandung und dem Gußstück bildet. In Anbetracht der Tatsache, daß diese bekannte Formschlichte die verschiedenartigsten Harze enthalten kann, wird die gewünschte Wirkung aber nicht mit Sicherheit erzielt, und ferner hinterläßt die Formschlichte, selbst wenn das Harz und das trocknende öl sich ohne Hinterlassung eines Rückstandes zersetzen sollten, infolge ihres Pigmentgehaltes immer einen Rückstand auf der Formwandung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formschlichte zur Verfügung zu stellen, die die Einwirkung der atmosphärischen Luft aus das Gußstück beim Gießen mit Sicherheit verhindert und auf der Schlichte für Formen zum Gießen oder Pressen
von Metall

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V, St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

John Carl Siegle, Wilmington, Del.;

John Teti sen., New Castle, Del. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Dezember 1961
(156 515)

Formwandung keinerlei Rückstand hinterläßt, so daß die Gießform möglichst oft verwendet werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Polymerisat ein Fluorkohlenstoffpolymerisat in Mengen von 10 bis 65, insbesondere 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Trägersubstanz, in Form unregelmäßig geformter Teilchen verwendet wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Fluorkohlenstoffpolymerisat PoIytetratrafluoräthylen verwendet.

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der dispergierten Polymerisatteilchen durchschnittlich 5 bis 700, insbesondere etwa 35 μΐη.

Die Wirkung der erfindungsgemäß zu verwendenden Formschlichte besteht darin, daß zunächst der flüssige Träger verdunstet, so daß auf der Formoberfläche ein Belag aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat hinterbleibt, der beim Eingießen der Metallschmelze vollständig verdampft und sowohl auf der der Atmosphäre zugewandten Oberfläche als auch zwischen der Forminrienfläche und dem Gießling eine inerte Schutzatmosphäre bildet, die den Zutritt des Sauerstoffs und Stickstoffs der Luft zu dem Gießling verhindert. Hierdurch wird das Auftreten von Oberflächenunvollkommenheiten, Einschlüssen,

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Außen- und Innenrißen in dem Gießling und bei gewissen Stahlarten auch die Absonderung von Schwefel verhindert. Da das Fluorkohlenstoffpolymerisat bei jedem Gießvorgang vollständig verdampft, befindet sich die Gießform nach dem Herausnehmen des Gußstückes wieder in ihrem ursprünglichen Zustand und kann, von neuem mit der Formschlichte beschichtet werden;

Nach einem ·bekannten Verfahren zur Beeinflussung der Oberfläche von Gußkörpern mit Hilfe von Zusätzen zum Formwerkstoff werden dem Formwerkstoff Zusätze gegeben, die durch Wechselwirkung mit dem flüssigen Gußmittel und infolge dessen hoher Temperatur Stoffe absondern, die das Gußstück oberflächlich beeinflussen. Diese Zusätze sollen vorzugsweise gleichzeitig gasförmige, stickstoff- und kohlenstoffhaltige Verbindung entwickeln. Insbesondere werden in diesem Sinne Salze oder Mischpolymerisate aus Vinylverbindungen mit Maleinsäure einerseits und Di- oder Polyaminen andererseits oder Polyurethane als Zusätze verwendet (deutsche Patentschrift 963 642). Es handelt sich aber hierbei nicht,. wie im Fall . der vorliegenden Erfindung, um Formschlichten, sondern um Stoffe, die bei der Herstellung der Gießform dem Formwerkstoff zugesetzt und damit zum Bestandteil der Form selbst werden. Infolgedessen können Formen, wenn sie diese bekannten Zusätze enthalten sollen, nur einmal verwendet .werden, da die Zusätze beim Gießvorgang aus der Form entweichen. Abgesehen davon sollen die bekannten Zusätze mit der Oberfläche des Gußkörpers reagieren, während die Formschlichte gemäß der Erfindung den Gußkörper unverändert läßt und eine Reaktion desselben mit dem Sauerstoff und Stickstoff der Luft verhindert.

Als Polymerisate können für den Zweck der Erfindung alle bekannten Fluorkohlenstoffpolymerisate oder -telomerisate Verwendung finden. Zu ihnen gehören beispielsweise C PolytetrafJuoräthylen, PoIyfluoräthylenpropylen, Polymonochlortrifluoräthylen, Polyvinylfluorid, Polyhexafluorpropylen und Mischpolymerisate aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen. Von diesen Harzen werden wegen ihrer Wirksamkeit Polytetrafluoräthylen und Polyfluoräthylenpropylen bevorzugt. Man kann auch Gemische der Polymerisate verwenden.

Die Schlichte gemäß der Erfindung kann beim Gießen oder Pressen von Eisenmetallen jeder Art, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen, Messing, Magnesium und seltenen Metallen wie Beryllium, Titan und Chrom, verwendet werden.

Die Formschlichte wird vorzugsweise als Suspensionen einem flüssigen Träger aufgetragen.

Diese Suspensionen sind stabil und absetzbeständig. Unregelmäßig geformte Polymerisatteilchen, deren Länge mindestens das Doppelte des Achsendurchmessers beträgt, werden besonders bevorzugt; diese Durchmesser können im Bereich von etwa 5 bis 700 μΐη liegen. Man kann solche Teilchen aus festen Fluorkohlenstoffpolymerisaten durch Luftreduziertechniken, Wasserschneidbehandlung, mechanisches Schneiden oder nach anderen Methoden erhalten.

, Wenn solche Teilchen suspendiert werden, treten sie unter Bildung einer sehr absetzbeständigen Suspension zusammen. Diese Brückenbildung durch Zusammentreten oder Verhakung ist stark genug, um andere Fluorkohlenstoffpolymerisatteilchen, die nicht die bevorzugte Gestalt aufweisen, in sehr großen Mengen, z. B. 90 % des Polymerisatgesamtgewichts, zu tragen.

Die Art des Trägers für die Suspension richtet sich hauptsächlich nach dem Verwendungszweck. Man kann als Träger beispielsweise Wasser verwenden, wobei es jedoch zweckmäßig ist, etwa 0,01 bis 2 % eines Dispergiermittels, wie Methylcellulose, und

ίο etwa 0,1 bis 5 % eines Netzmittels, bezogen auf den Feststoffgehalt der Schlichte, zuzusetzen. Unter Umständen ist es auch zweckmäßig, zur Identifizierung einen Farbstoff in Konzentrationen von 0,00001 bis 1 %> vom Gesamtgewicht der Schlichte zuzusetzen. ..

Als Träger sind auch organische Flüssigkeiten geeignet, z. B. Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan und Leuchtöl, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylenchorid, Trichloräthylen, Perclen, Chlorbenzol, Trichlortrifluoräthylen, Aromaten, wie Benzol, Toluol und Xylol, Äther, wie Dioxan, Ester, wie Methylacetat, Äthylacetat, Propylacetat, und Butylacetat, sowie Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon. Auch Öle natürlicher Herkunft, wie Fischöl, Baumwollsamenöl und Leinsamenöl, können Verwendung finden. In einigen Fällen sind auch Melassen verwendbar. Man setzt zur Herstellung der Formschlichte das feste Polymerisat, dessen Teilchen durch die Vorbehandlung die gewünschte Gestalt erhalten haben, und gegebenenfalls die zusätzlichen Bestandteile in den entsprechenden Mengen zu der Flüssigkeit zu und rührt das Gemisch, bis eine gleichmäßige Suspension entstanden ist.

Die erfindungsgemäßen Formschlichten bestehen zu etwa 10 bis 65 Gewichtsprozent aus dem Fluorkohlenstoffpolymerisat. Für Spritzzwecke soll der Polymerisatgehalt 20 bis 30 Gewichtsprozent betragen.

Das Auftragen der Schlichte auf die Oberfläche einer Form kann auf beliebige Weise erfolgen. So kann man z. B. Spritzverfahren anwenden, für die sich die Formschlichten auf Grund ihrer Absetzwidrigkeit besonders eignen, oder Streichverfahren, wobei aber der Zusatz eines Dickungsmittels, z. B. Methylcellulose, Gelatine, Stärke od. dgl, erforderlieh sein kann.

Die Formschlichten werden normalerweise auf Formoberflächen in Mengen von 0,045 bis 0,2 kg/t Schmelze aufgebracht, wobei die genaue Menge von dem Metall und der Formlingsgröße abhängt.

Beispiel 1

Polytetrafluoräthylenpulver wird in einer Luftzerkleinerungsmühle bis auf einen Teilchendurchmesser von etwa 35 μΐη und eine Teilchengröße von mindestens dem Doppelten des Achsendurchmessers zerkleinert.

Man mischt 75 Teile dieses Polytetrafluoräthylenpulvers und 75 Teile Wasser, das 0,2 % Methyl-

cellulose, 1,5% Netzmittel und 0,00007% Farbstoff, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, enthält. Das Gemisch wird gerührt, bis die Teilchen gründlich benetzt sind. Diese Schlichte bleibt unbegrenzte Zeit haltbar, ohne sich merklich abzusetzen.

Die Schlichte wird in einer Menge von 0,11 kg/t Schmelze auf eine herkömmliche Stahlblockform aufgespritzt, wobei die Formtemperatur 149° C beträgt. Das Wasser verdampft dabei fast sofort.

Die Form wird dann mit geschmolzenem Stahl gefüllt und dieser erstarren gelassen und dann entnommen. Der Rohblock erweist sich praktisch frei von Einschlüssen und Oberflächen- und Innenrißen.

Beispiel 2

25 Teile nach Beispiel 1 hergestelltes Polytetrafluoräthylenpulver werden in 75 Teilen Trichloräthylen suspendiert. Das Gemisch wird gerührt, bis die Polymerisatteilchen vollständig benetzt sind.

Diese Schlichte wird bei Raumtemperatur in eine Menge von 0,09 kg/t Schmelze auf die Innenflächen einer frischen Sandform aufgespritzt. Nach dem Verdunsten der Flüssigkeit hinterbleibt auf den Formflächen ein gleichmäßiger Polymerisatüberzug.

Die Form wird dann mit geschmolzenem Gußeisen gefüllt. Der Gießling, der nach dem Abkühlen aus der Form entnommen wird, erweist sich als praktisch frei von Oberflächenfehlern, Einschlüssen und Rißen.

Beispiel 3

Polymonochlortrifluoräthylenpulver wird durch eine Luftzerkleinerungsmühle geführt, bis der Teilchendurchmesser weniger als 35 μΐη und die Teilchenlänge mindestens das Doppelte des Achsendurchmessers beträgt.

75 Teile dieses Pulvers und 75 Teile Methylenchlorid werden gemischt und gerührt, bis die Teilchen gründlich benetzt sind.

Diese Formschlichte wird in einer Menge von 0,23 kg/t Schmelze auf die Innenflächen einer Hohlform aufgespritzt. Man gießt dann geschmolzenen Stahl in die Form und läßt ihn erstarren. Beim Entnehmen des Gießlings zeigt sich, daß er praktisch frei von Oberflächenfehlern, Einschlüssen, Rißen und Fehlerstellen ist.

Beispiel 4

Man mischt 12Vz Teile nach Beispiel 1 hergestelltes Polytetrafluoräthylenpulver und 12Vz Teile PoIytetrafluoräthylenpulver mit regelmäßiger Teilchenform und setzt, wie im Beispiel 1, Wasser zusammen mit 0,2% Methylcellulose, 1,5% Netzmittel und 0,00007 % Farbstoff zu. Das Gemisch wird gerührt, bis die Teilchen gründlich benetzt sind.

Diese Schlichte wird gemäß Beispiel 1 auf eine Form aufgespritzt. Die Form wird mit geschmolzenem Stahl gefüllt und dieser dann erkalten gelassen. Wie im Beispiel 1 erweist sich der Gießling als praktisch fehlerfrei.

Beispiel 5

Polyvinylfluoridpulver wird durch eine Luftzerkleinerungsmühle geführt, bis der Teilchendurchmesser 35 μπι und die Teilchenlänge mindestens das Doppelte des Achsendurchmessers beträgt.

Teile des gemahlenen Pulvers werden mit Teilen Trichlortrifluoräthan gemischt, und das Gemisch wird gerührt, bis die Teilchen gründlich benetzt sind.

Diese Schlichte wird in einer Menge von 0,11 kg/t Schmelze auf die Oberfläche einer Metallform aufgespritzt. In die Form wird geschmolzenes Messing gegossen und erkalten gelassen. Man erhält einen Messingrohblock von ausgezeichneter Qualität.

Wenn man die in den obigen Beispielen verwendeten Flüssigkeiten durch Methanol, Äthanol, Benzol, Toluol, Xylol, Perchloräthyleu, Cyclohexanon, Aceton oder Dioxan und die Polymerisate durch die anderen, eingangs genannten. Polymerisate ersetzt, werden die gleichen Ergebnisse erzielt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schlichte für Formen zum Gießen oder Pressen von Metall, die ein in einem flüssigen Träger dispergiertes organisches Polymerisat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerisat ein Fluorkohlenstoffpolymerisat in Mengen von 10 bis 65, insbesondere 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Trägersubstanz, in Form unregelmäßig geformter Teilchen verwendet wird.

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkohlenstoffpolymerisat Polytetrafluoräthylen ist.

3. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der dispergierten Polymerisatteilchen durchschnittlich 5 bis 700, insbesondere etwa 35 μΐη beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 963 642;
britische Patentschrift Nr. 766 065;
italienische Patentschrift Nr. 507 043;
USA.-Patentschrift Nr. 2 289 709.

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