DE1508690A1 - Formsand - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sand, insbesondere auf eine neue Sandmischung für Gießformen und -kerne od. dgl.

Eine der wichtigen Formsandeigenschaften für Metallgußformen und -kerne ist ihre Form- oder Gießcharakteristik. So muß der Sand eine hinreichende Fließfähigkeit besitzen, da diese Eigenschaft entscheidende Bedeutung auf die Qualität des Gußstückes besitzt. Weiterhin muß guter Formsand der Form und dem Kern eine ausreichende Festigkeit verleihen und derart trocknen und härten, dass sich in verhältnismäßig kurzer Zeit eine ausreichende Festigkeit ergibt.

Im allgemeinen werden sogenannte Mischsande beim Herstellen von Gießformen benutzt, d.h. Sande, die mit einem Bindemittel, beispielsweise Zement, versetzt sind. Obgleich die herkömmlichen Zemente eine ausreichende Festig- keit und Härte ergeben, besitzen die mit Zement als Bindemittel versetzten Formsande insofern einen schwerwiegenden Nachteil, als der Zement dazu neigt, die Fließfähigkeit des Sandes so stark zu verringern, dass der Sand nicht mehr in dem erforderlichen Maße in die entlegeneren Bereiche der Form oder des Modells eindringt. Man hat versucht, diesen Nachteil durch Stampfen oder Rütteln des Sandes im Formkasten zu beheben. Das Stampfen und Rütteln führte jedoch nicht immer zu guten Ergebnissen und ist teilweise sehr zeitraubend und daher teuer. Das Formen einschließlich der Herstellung der Gießform erfordert nach der üblichen Verfahrensweise einen sehr beträchtlichen Zeitaufwand. Darüber hinaus ist auch die Abbindezeit der aus den üblichen Formsanden hergestellten Formen beträchtlich. So erfordert beispielsweise häufig eine aus herkömmlichem Formsand hergestellte Form 24 bis 40 Stunden oder mehr, ehe ihre Festigkeit das für das Vergießen erforderliche Maß erreicht hat. Demzufolge kann auch der Formkasten einen oder zwei Tage lang nicht entfernt und beim Herstellen neuer Formen verwandt werden, so dass der Ausstoß stark geschmälert wird. Somit sind die üblichen Zementsande für das Herstellen von Gießformen außerordentlich unwirtschaftlich und tragen demzufolge zu dem hohen Preis der betreffenden Gussstücke bei.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die zuvor erwähnten Nachteile der her- kömmlichen Formsande zu beheben und insbesondere einen Formsand zu schaffen, der innerhalb kurzer Zeit abbindet und dabei eine Festigkeit entwickelt, die für das Gießen ausreichend ist. Außerdem soll der erfindungsgemäße Formsand eine hinreichende Fließfähigkeit besitzen, so dass die für das Herstellen einer Gießform erforderliche Zeit verringert wird.

Schließlich soll der erfindungsgemäße Formsand zu einer besseren Gussbeschaffenheit führen, ohne dass ein Stampfen oder Rütteln des Sandes beim Herstellen der Gießform erforderlich ist.

Zur Lösung der vorerwähnten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den üblichen Formsand nicht nur in herkömmlicher Weise mit Zement, sondern außerdem mit einer geringen Menge Aluminiumsulfat, auch als Tonerdesulfat bezeichnet, zu versetzen. Das Aluminiumsulfat wirkt in der erfindungsgemäßen Mischung als Härter.

Um die Fließfähigkeit des erfindungsgemäß mit Aluminiumsulfat versetzten und Bindemittel enthaltenden Sandes zu erhöhen, sollte ihm erfindungsgemäß ein Dispersionsmittel in Gestalt eines nicht ionischen, im wesentlichen aus Polyoxyäthylenoxyd bestehenden Aktivierungsmittels beigegeben werden.

Außerdem kann der erfindungsgemäße Formsand auch noch die üblichen Zusätze, beispielsweise Graphit, enthal- ten. Derartige Zusätze beeinträchtigen nämlich nicht die aus der Beimengung von Aluminiumsulfat und Polyoxyäthylenoxyd bedingten guten Eigenschaften.

In der Zeichnung ist ein Diagramm dargestellt, aus dem sich der Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und der Abbinde- bzw. Härtungszeit verschiedener Formsande ergibt, die als Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend im einzelnen beschrieben sind (alle Angaben in Gew.-%).

Beispiel I

Der erfindungsgemäße Formsand besaß folgende Zusammensetzung:

Quarzsand 100

Zement (Portland Zement) 10

Wasser 8-10

Aluminiumsulfat 1

Nach dem Mischen und Kneten der Komponenten wurde der Formsand in einen Formkasten zum hHerstellen einer Gießform gegossen. Die Verfestigung setzte sofort ein, deren Ausmaß durch Bestimmung der Zugfestigkeit laufend geprüft wurde. Dabei wurde festgestellt, dass die Zugfestigkeit bereits nach 3 Stunden 0,34 kg/cm[hoch]2 und nach 24 Stunden 1,40 kg/cm[hoch]2 betrug.

Beispiel II

Die nachfolgend aufgeführten Komponenten wurden miteinander vermischt und geknetet:

Quarzsand 100

Zement 10

Wasser 8-12

Aluminiumsulfat 3

Der erfindungsgemäße Formsand wurde zum Herstellen einer Gießform verwandt, die dann stehengelassen wurde. Die Zugfestigkeit der Form wurde nach 3 und 24 Stunden bestimmt, wobei sich nach 3 Stunden eine Zugfestigkeit von 0,74 kg/cm[hoch]2 und nach 24 Stunden von 1,41 kg/cm[hoch]2 ergab.

Aus den beiden vorstehenden Beispielen ergibt sich, dass die Verfestigung durch die Anwesenheit von Aluminiumsulfat beträchtlich beschleunigt wird. Des weiteren ergibt sich aus dem Diagramm der Zeichnung, dass die Verfestigung mit steigendem Gehalt an Aluminiumsulfat verbessert wird.

Beispiel III

Zur Erhöhung der Fließfähigkeit wurde dem Formsand nach Beispiel I ein nicht ionisches, im wesentlichen aus Polyoxyäthylenoxyd bestehendes Aktivierungsmittel beigemengt. Die Zusammensetzung des fertigen Formsandes war folgende:

Quarzsand 100

Zement 10

Wasser 8-10

Aluminiumsulfat 1

Aktivierungs- bzw. Dispersionsmittel 0,1

(im wesentlichen Polyoxyäthylenoxyd)

Die Fließfähigkeit dieses Formsandes war wesentlich besser als diejenige eines Formsandes ohne Polyoxyäthylenoxyd. Das Ausbreitungsmaß betrug etwa 75 cm.

Beispiel IV

Zur Feststellung der Fließfähigkeit wurde dem Formsand nach Beispiel I ein nicht ionisches, im wesentlichen aus Polyoxyäthylenoxyd bestehendes Aktivierungs- und Dispersionsmittel gemäß nachfolgender Aufstellung zugesetzt:

Quarzsand 100

Zement 10

Wasser 8-12

Aluminiumsulfat 1

Aktivierungs- bzw. Dispersionsmittel 0,5

(im wesentlichen aus Polyoxyäthylen-

oxyd bestehend)

Dieser Formsand besaß eine ausgezeichnete Fließfähigkeit mit einem Ausbreitungsmaß von etwa 125 cm.

Die mit den Formsanden der Beispiele I bis IV erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:

Beispiel Aluminium- Polyoxy- Ausbrei- Zugfestigkeit der Gießform

sulfat äthylen- tungsmaß

(%) oxyd (cm) nach 3 Std. nach 24 Std.

(%)

I 1 - - 0,34 1,40

II 3 - - 0,74 1,41

III 1 0,1 75 0,26 1,33

IV 1 0,5 125 0,32 1,72

Infolge der durch die Beimengung von Polyoxyäthylenoxyd verbesserten Fließfähigkeit des erfindungsgemäßen Formsandes ist ein Stampfen und Rütteln im allgemeinen nicht erforderlich, so dass Formen und Kerne leicht und ohne die für das Verdichten erforderliche Zeit hergestellt werden können. Der erfindungsgemäße Formsand erreicht auch die schmalsten und entlegensten Teile des Modells bzw. der Form. Wie sich aus dem Diagramm der Zeichnung ergibt, beeinträchtigt der Zusatz des Aktivierungsmittels die Härtung nur unwesentlich. Die Menge des Aktivierungsmittels steht dabei in direktem Verhältnis mit der Verbesserung der Fließfähigkeit des Gemischs, d.h. je mehr Aktivierungsmittel zugesetzt wird, desto besser ist die Fließfähigkeit. Unter praktischen Gesichtspunkten erscheint jedoch eine obere Grenze von 2%, bezogen auf den Quarzsand, als wünschenswert.

Der erfindungsgemäße Formsand besitzt verbesserte Fließeigenschaften und eine stark verringerte Härtezeit, so dass die für das Herstellen einer Gießform oder eines Kernes erforderliche Zeit beträchtlich verringert wird. Tatsächlich können aus dem erfindungsgemäßen Formsand hergestellte Formen bereits nach einem Viertel der Zeit zum Abgießen benutzt werden, die bei den herkömmlichen Formsanden erforderlich ist. Das heißt, die Härtegeschwindigkeit der Gießform ist um etwa das 1,5- bis 2-fache größer als bei den herkömmlichen Formsanden. Die Menge des zugesetzten Härters bzw. Aluminiumsulfats kann den jeweiligen Betriebs- und Gießbedingungen angepasst werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass 0,01 bis 5%, bezogen auf den Quarzsand, zu ausgezeichneten Ergebnissen führen. Hinsichtlich des als Dispersionsmittel wirkenden Polyoxyäthylenoxyds haben Gehalte von 0,0001 bis 2%, bezogen auf den Quarzsand, die besten Ergebnisse gezeitigt.

Die mit dem erfindungsgemäßen Formsand hergestellten Gießformen sind innerhalb kurzer Zeit gießfertig und besitzen im Vergleich zu den aus den üblichen Formsanden hergestellten Formen eine Reihe von Vorteilen. So wird nicht nur die Zeit zum Herstellen der Gießform beträchtlich verringert, sondern auch infolge der überragenden Fließeigenschaften das gewünschte Gussstück konturenscharf reproduziert sowie die Oberflächeneigenschaften des Gußstückes verbessert. Wie bereits erwähnt, beträgt die Aushärtezeit nur einen Bruchteil der normalerweise erforderlichen, so dass der Ausstoß erheblich vergrößert und die Kosten je Gussstück verringert werden können.

Claims (7)

1. Bindemittel enthaltender Formsand, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an Aluminiumsulfat.

2. Formsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Zement als Binder enthält.

3. Formsand nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch 0,01 bis 5% Aluminiumsulfat, bezogen auf den Sand.

4. Formsand nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an Polyoxyäthylenoxyd als nicht ionisches Aktivierungs- und Dispersionsmittel.

5. Formsand nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch 0,0001 bis 2% Polyoxyäthylenoxyd, bezogen auf Sand.

6. Formsand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Quarzsand mit 0,01 bis 5% Aluminiumsulfat und 0,0001 bis 2% Polyoxyäthylenoxyd besteht.

7. Formsand nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Zementgehalt von etwa 10%.