DE1249461B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 22c

Deutsche Kl.: 3IbI-1/16

Nummer: 1 249 461

Aktenzeichen: L 43171 VI a/31 bl

Anmeldetag: 10. Oktober 1962

Auslegetag: 7. September 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Formmasse zur Herstellung von Gießformen und -kernen.

In der Gießereitechnik ist eine selbsthärtende Formmasse bekanntgeworden, die aus einem Füllmaterial, Wasserglas und aus Zusätzen für die Selbsthärtung in Form von Siliciden, beispielsweise Ferrosiliciden, besteht. Ein Nachteil dieser bekannten Formmassen besteht darin, daß sie verhältnismäßig kostspielige Härter, wie Ferrosilicium, Calciumsilikat u. a., enthalten, die die Anwendung dieser bekannten Formmassen einschränkt.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, den oben angegebenen Nachteil zu beseitigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formmasse zu schaffen, die billige und wirtschaftlich vertretbare Härter enthält, die für die Aushärtung keine Trocknung durch Wärme und andere Arten der Bearbeitung erfordern und deren Aushärtungszeit in weiten Grenzen einstellbar ist. Ferner soll diese Formmasse zusätzlich zu ihrer Fähigkeit der Selbsthärtung noch im flüssigen Zustand verfügbar sein, so daß sie leicht in Gießformen und -kerne vergießbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Formmasse zur Herstellung von Gießformen und -kernen auf der Basis von Sand und Wasserglas vorgeschlagen, die erfindungsgemäß durch die Zugabe von Dicalciumsilikat oder dieses enthaltenden Materialien gekennzeichnet ist.

Der Formmasse, die aus Sand, Wasserglas und Dicalciumsilikat oder diese enthaltenden Materialien besteht, werden schaumbildende Mittel, \vie Verbindungen der Sulfosäuren, zugegeben, die die Formmasse aus ihrem gewöhnlichen Zustand in einen flüssigen Zustand überführen, so daß Gießformen und -kerne durch Vergießen der Formmasse hergestellt werden können.

Bei der Herstellung von Gießformen und -kernen wird die eingegossene Formmasse vorzugsweise noch im flüssigen Zustand Vibrationen unterworfen oder die Formmasse wird bis zum Erhärten mittels eines Gasdruckes verdichtet.

Die erfindungsgemäße Formmasse erhärtet an der Luft, wobei der Vorgang des Selbsthärtens infolge von Austauschreaktionen zwischen dem verbindenden Wasserglas und Dicalciumsilikat erfolgt und dabei Hydrosilikate des Calciums gebildet werden.

Die Zeit für die Aushärtung ist nicht länger als 60 Minuten.

Die Zeit der Aushärtung der Formmasse und deren Festigkeit wird durch Änderung der Menge Formmasse zur Herstellung von Gießformen
und -kernen

Anmelder:

Abram Moiseewitsch Liass,
ίο Pawel Afanasjewitsch Borsuk, Moskau

Vertreter:

Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,

Ludwigshafen/Rhein, Rubensstr. 30

Als Erfinder benannt:
Abram Moiseewitsch Liass,
Pawel Afanasjewitsch Borsuk, Moskau

und des granulometrischen Aufbaues des als Härter wirkenden Dicalciumsilikats eingestellt.

Die besten Ergebnisse werden bei Verwendung von Dicalciumsilikat (in einem Verhältnis CaO: SiO₂ = 2:1) in Gestalt von Nephelinschlamm erhalten, der als Nebenerzeugnis bei der Erzeugung von Tonerde aus Nephelinerzen, selbstzerfallenden Schlacken aus Martinöfen, Elektroöfen und Hochöfen anfällt. Der Anteil an Härter in der Formmasse ist von der Art der Schlacke und ihrer Basizität (d. h. dem Verhältnis von CaO : SiO₂) abhängig, ferner von der Feinheit der vorbereitenden Ausmahlung oder der Stufe des Selbstzerfallens und ebenso von der erforderlichen Geschwindigkeit der Aushärtung der Formmasse, er liegt in den Grenzen von 1 bis 2°/o bis 10 bis 12% des Gewichtes der Formmasse.

Bei Verwendung von Dicalciumsilikat in Gestalt von einer selbstzerfallenden Ferrochromschlacke liegt dessen Anteil in den Grenzen von 1 bis 6% (Gewichtsprozent).

Als Füllmaterial zur Herstellung der Formmasse dient ein Quarzsand und verschiedene andere feuerfeste Materialien (beispielsweise -Chrommagnesit, Schamotte) und auch Olivinsand usw.

Der Gewichtsanteil von Wasserglas in der Formmasse schwankt zwischen 4 bis 7% in Abhängigkeit von der erforderlichen Geschwindigkeit der Aushärtung und der verlangten Festigkeit der Formmasse.

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Der Modul des Wasserglases kann sich in den Beispiel II

Grenzen von 2,0 bis^;3,0 ändern. Durch die Ände- Gewichtsteile

rung der Größe des Moduls kann in gewissen Gren- Füllstoff

zen die Lagerfähigkeit der Formmasse, d. h. die Zeit- (Quarzsand, Chrommagnesit u. a.) 92,0 bis 97,0

dauer, in der die Formmasse für ein Ausgießen ver- 5 Wasserglas (Modul M = 2,5 bis 2,9,

wendet werden kann, geregelt werden. Wichte 1,48 bis 1,52) 4,0 bis 7,0

Nachstehend ist ' ein Ausführungsbeispiel der Zusatz zur Selbsterhärtung, selbstzer-

Formmasse angegeben: fallende Schlacke oder Nephelin-

schlamm 3,0 bis 8,0

Beispiel I io Schaumbildende Verbindungen der

Gewichsteile Sulfosäuren 0,03 bis 0,3

Füllstoff (beispielsweise Quarzsand, Wasser 1,25 bis 2,0

Chrommagnesit u. ä 94 bis 99

Selbstzerfallende Ferrochromschlacke .. Ibis 6 ..^Z" ^de/ *™?}&^α> selbsterhärtenden Formmasse,

15 die durch Einfuhrung von schaumbildenden Mitteln

Wasserglas erhalten wird, werden Materialien zugesetzt, die die

(M = 2,0 bis 3,0, Wichte 1,48 bis 1,52) 4 bis 7 Schaumbeständigkeit herabsetzen, wie beispielsweise

Wasser :.'..:...- 0,5 bis 2 höhere Alkohole, in Wasser unlösliche Fette, Fettsäuren u. dgl.

Die Festigkeit einer solchen Formmasse beträgt 20 Der Anteil der die Stabilität des Schaumes herab-

bei einem Druckversuch nach 1 Stunde 2 bis 6 kg/cm², setzenden Stoffe beträgt ein Tausendstel und sogar

nach 2 Stunden 4 bis 10 kg/cm². Zehntausendstel des Gewichsteiles der Formmasse.

Eine Formmasse mit der obenstehenden Zusam- Als Ausführungsbeispiel kann eine Formmasse an-

mensetzung erhärtet unmittelbar nach der Anferti- gegeben werden, die einen Füllstoff, Wasserglas, als

gung. Zur Erhöhung der Lagerfähigkeit, d. h. zur 25 schaumbildendes Mittel Sulfosäure und als die Sta-

Verlängerung der, Zeit, in der die Formmasse ihre bilität des Schaumes herabsetzenden Stoff, bei-

Formfähigkeit beibehält, wird in das Gemisch eine spielsweise Butylalkohol, enthält. Lösung von Ätznatron (NaOH) oder Ätzkali (KOH)

mit einer Konzentration von 10 bis 30% in der Beispiel III Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsteilen eingeführt. 30

Durch eine geeignete Auswahl der erforderlichen Gewichtsteile

Konzentration und Menge von Ätznatron oder Ätz- Füllstoff (Quarzsand od. dgl.) .... 92 bis 97,0

kali kann die Lagerfähigkeit der Formmasse von 15 Wasserglas (Modul M = 2,5 bis 2,9,

bis 20 Minuten bis zu einigen Stunden eingestellt Wichte 1,48 bis 1,52) 4,0 bis 7,0

werden. 35 Zusatz für die Selbsterhärtung,

Die Festigkeit der vorstehenden Formmasse im ro- selbstzerfallende Schlacke oder

hen Zustand kann durch Zusatz von Ton (3 bis 5%) Nephelinschlamm 3,0 bis 8,0

oder tonhaltigem Sand oder durch Verlängerung der Schaumbildendes Mittel, z. B. Sulfo-

Dauer des Mischens oder durch beide Maßnahmen säure 0,03 bis 0,3

erhöht werden. 40 Butylalkohol 0,001 bis 0,01

Das Hauptgebiet der Verwendung der erfmdungs- Wasser 1,25 bis 2,0

gemäßen Formmasse liegt in der Herstellung von

Gießformen, sie kann jedoch ebenso erfolgreich für Um den Zerfall der Formmasse nach dem Metall-

die Herstellung von Gießkernen angewendet werden. abgießen zu verbessern, werden organische Zusätze

Zu dem Gemisch der Formmasse, bestehend aus 45 (beispielsweise Steinkohle, Koksgrus, Sägespäne

einem Füllstoff und Wasserglas, werden außer dem u. dgl.) oder anorganische Zusätze (beispielsweise

Zusatz von Dicalciumsilikat, der die Selbsterhärtung Bauxit, Aluminiumhydroxid) beigefügt,

von Gießformen und -kernen an der Luft sicherstellt, Der Fertigungsvorgang bei der Herstellung von

schaumbildende Mittel, die sich in der Hauptsache Gießformen: aus der erfindungsgemäßen Formmasse

auf oberflächenaktive Stoffe, beispielsweise Verbin- 50 ist folgender:

düngen der Sulfosäuren od. dgl. gründen, zugesetzt. Auf ein Modell wird von Hand oder mittels einer

Vorzugsweise werden hierzu Erdöl-Sulfosäuren ver- Sandschleudereinrichtung eine Oberflächenschicht

wendet, die bei der Verarbeitung von Erdöldestilla- aus der selbsterhärtenden Formmasse aufgebracht,

ten mit Schwefelsäureanhydrid erhalten werden. Die gesamte Form kann auch aus der selbsterhärten-

Das Einbringen von schaumbildenden Mitteln in 55 den Formmasse als Ganzes hergestellt werden,

die Formmasse in einer Menge von einigen Hun- Das Modell wird aus der Form sofort oder nach-

dertstel bis einigen Zehntel Gewichtsteilen vom Ge- einer teilweisen Erhärtung der Formmasse herausge-

wicht der Formmasse führt nach einigen Minuten nommen. Das Abgießen der Form mit einem Metall

des Mischens die Bestandteile aus dem gewöhn- wird innerhalb einiger Stunden nach der Fertigstel-

lichen in einen flüssigen Zustand über. In diesem 60 lung der Form ausgeführt.

flüssigen Zustand kann die Formmasse in Kern- Wie bereits oben erwähnt, erfordern die erfin-

kästen und auf die Gußmodelle vergossen werden. dungsgemäßen flüssigen Formmassen bei der Her-

Die erfindungsgemäße Formmasse, die sich in dem stellung von Gießformen keinerlei Verdichtungsflüssigen Zustand befindet, ist besonders gut für die bzw. Einstampfarbeit. Beim Vorgang der Herstellung Herstellung von Gießformen und -kernen geeignet. 65 von Kernen und Gießformen ist es nur erforderlich, Hierbei erfordern die flüssigen Formmassen bei der die flüssige Formmasse in Kernkästen oder auf die Herstellung von Gießformen und -kernen keinerlei Modelle auszugießen, wobei die Formmasse inner-Einstampf arbeit. ·..,.. . halb der vorgegebenen Zeit an der Luft erhärtet.

Die ausgehärteten Kerne und Gießformen erfordern keine Trocknung mittels Wärme und können verhältnismäßig schnell nach der Fertigstellung mit Metall abgegossen werden.

Indessen, in den Fällen, in denen es erforderlich ist, die Festigkeit von Kernen und Formen wesentlich zu erhöhen und Kerne mit einer durchbrochenen Struktur aus der flüssigen Formmasse herzustellen, werden diese flüssigen Formmassen einer Vibration unterworfen.

Außer der Vibration wird eine bessere Ausfühllung von Kernkasten bei der Herstellung von komplizierten Kernen dadurch erzielt, daß die Formmasse vor der Härtung mittels eines Luftdruckes oder Gasdruckes verdichtet wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Formmasse zur Herstellung von Gießformen und -kernen auf der Basis von Sand und Wasserglas, gekennzeichnet durch die Zugabe von Dicalciumsilikat oder dieses enthaltenden Materialien.

2. Formmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zugabe schaumbildender Mittel, wie Verbindungen der Sulfosäuren.

3. Formmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Zugabe von Stoffen, die die Stabilität des Schaumes herabsetzen, wie Alkohole, im Wasser unlösliche Fette, Fettsäuren.

4. Verfahren zur Herstellung von Gießformen und -kernen aus einer Formmasse gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Formmasse in Kernkästen und auf Modelle vergossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vergossene Masse noch im breiigen Zustand einer Vibration unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse vor der Härtung mittels eines Gasdruckes verdichtet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 964 785;
britische Patentschriften Nr. 710 099, 716121;
USA.-Patentschriften Nr. 2201037, 2754 220.

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