DE1758919C2

DE1758919C2 - Flüssige selbsterstarrende Formmasse zur Herstellung von Gießkernen und -formen

Info

Publication number: DE1758919C2
Application number: DE19681758919
Authority: DE
Inventors: Pawel A. Borsuk; Anna I. Cyrulewa; Radschinald A. Korotkow; Abram M. Ljass; Jelena V. Neifak; Lidia D. Snulowa
Original assignee: ZENTRALNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASCHINOSTROJENIA MOSKAU
Current assignee: ZENTRALNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASCHINOSTROJENIA MOSKAU
Priority date: 1968-09-04
Filing date: 1968-09-04
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE1758919B1

Description

fähigkeit ist bei der Masse nach der vorliegenden Erfindung gunstiger.

n»r p,ii„j„„„ i;„ , α· α γ ι. ι ·

Der trnndung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

flüssige, selbsterstarrende Formmasse zur Herstellung von Gießkernen und -formen anzugeben, die eine hohe Festigkeit im erstarrten Zustand, eine erhöhte Erstarrungsgeschwindigkeit und ein leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gußstücken gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Formmasse der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch einen die Fließbarkeit der Formmasse erhöhenden Zusatz von 0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen pulverförmigen Abietinharzes oder 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen alkalischer, 10-bi« 15^ft/_oiger Abietinharzlösung gelöst.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Abietinharz is kann beispielsweise aus erhärtetem Tannenharz, das .0 bis 70% oder mehr Harzstoffc, 15 bis 25% mechanische Beimengungen und 15 b.s 20% Feuchtigkeit enthalt, durci. Extraktion, beispielsweise mit Äthanol, Butanol oder einem Butanol-Benzin-Gemisch, und ao Oxydation gewonnen werden. Die Oxydation kann z. B. mittels eines heißen Luftstromes bewirkt werden. Ein solches Abietinharz enthält bis zu 70% und mehr oxydierte Harzsäuren. Es ist aber auch möglich, das Abietinharz aus Kiefernharan zu gewinnen, oder *% durch ein anderes bekanntes Verfahren zur Gewinnung von Abietinharzen. "

Die Extraktion des Abietinharzes ist nicht Gegenstand der vo.'iegenden Erfindung.

Nachstehend werden zur Erläuterung der Erfindung zwei Ausführungsbeispiele abgegeben:

35

40

45

₅₀

Zum Aufbereiten der Masse werden verwandt:

Gewichtsteile

Füllstoff — Quarzsand 95,0

Bindemittel — Wasserglas, Wichte 1,48 6,0

Erstarrungszusatz der Masse — Dikalziumsilikat in Form von pulverartiger,
bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke 5,0

Schaumbildungszusatz aus der Klasse
der Anionenstoffe — Alkylarylsulfonat 0,1

Zusatz - Abietinharz 0 3

zusatz ADietmnarz u,j

Wasser 1,5 bis 2,0

55

Hierbei werden Trockenbestandteiie wie Quarzsand, Dikalziumsilikat in Form von pulverartiger, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke und Abietinharzpulver im Mörtelmischer bei 30 bis 50 U/min im Laufe von 1 bis 2 Minuten gemischt. Dann werden die flüssigen Bestandteile wie Bindemittel (Wasserglas), Schaumbildner der AnionenklassQ in Form von Alkylarylsulfat und Wasser, die in einem besonderen Gefäß durchgemischt werden, in den Mörtelmischer geleitet, wonach die Masse zusätzlich im Laufe von 2 bis 3 Minuten, d. h. bis sie dünnflüssig (schaumbildend) wird, durchgemischt wird.

Beispiel 2

Aufbereiten der Masse werden verwandt:

Gewichisteile

Füllstoff — Qurzsand 95,0

Bindemittel — Wasserglas, Wichte 1,48 6,0

Erstarrungszusatz der Masse — Dika I-ziumsilikat in Form von selbstzertal^lcn _r ^der· ^{bei der} Ferrochromerzeugung
anfallender Schlacke 5,0

Schaumbilduugszusatz aus der Klasse
der Anionenstoffe — Alkylarylsulfonat 0,1

Zusatz- Natnumabietat, als alkalische
Abietinharzlösun_gmitl0-bisl5%iger
Konzentration . 0,8

Wasser 1,5 bis 2,0

Trockenbestandteile wie Quarzsand und pulverartige, bei der Ferrochromerzeugung anfallende Schlacke werden im Mörtelmischer bei 30 bis 60 U/min im Laufe von 1 bis 2 Minuten gemischt. Dann werden die flüssigen Bestandteile wie Bindemittel (Wasserglas), Schaumbildner (Sulfosäure), Wasser und Natriumabietat, die in einem besonderen Gefäß durchgemischt werden, in den Mörtelmischer geleitet, wonach die Masse zusätzlich im Laufe von 2 bis 3 Minuten, d.h. bis sie dünnflüssig (schaumbildend) wird, durchgemischt wird.

Dank der Einführung von Schaumbildnern in die Formmasse, die nur Hundertstel oder Zehntel vom Prozent des Formmassengewichts ausmachen, geht die Masse, nachdem sie einige Minuten durchgemischt wurde, aus dem wenig verformbaren in den flüssigen Zustand über.

^D'^e Formmasse, welche einen derartigen flüssigen Zustand erreicht hat, kann in die Kernkasten eingegössen und mit ihr können die Modelle Übergossen werden

Versuche haben gezeigt, daß durch Zugabe von Abietinharz oder Natriumabietat zur Masse vor allem eine 2- bis 2,5fache Festigkeitserhöhung der Masse (Versuchsstücke erhalten im Laufe einer Stunde eine Druckfestigkeit von 6 bis 8 kp/cm²) im Vergleich mit der Festigkeit der flüssigen Masse (in die diese Zusätze nicht eingeführt wurden) erzielt wird. Außerdem verläuft der Erstarrungsprozeß der Masse (10 bis 20 Minuten) 1,5- bis 2mal schneller, und das Ausschlagen der Kerne wird um 20 bis 30 % erleichtert.

^^ ^ _{Zerbrechen von Ker}nen und vorspringenden Teilen wird dank der bedeutend verminderten Sprödigkeit der erstarrten Masse um 50% seltener.

Zum Erstarren der Kerne und Gießformen ist kein Warmtrocknen erforderlich, und sie können bald nach ihrer Herstellung mit Metall um- bzw. ausgegössen werden.

Kerne und Gießformen, die aus den angegebenen Massen hergestellt sind, können zur Erzeugung von Gußstücken aus Stahl, Gußeisen und Nichteisenlegierungen verwandt werden.

Es wurde auch festgestellt, daß bei der Herstellung von Gußstücken aus Nicheisenlegierungen die Einführung von Abietinharz oder Natnumabietat in die Masse die Erzeugung von Werkstücken mit glatter Oberfläche begünstigt.

Als Bindemittel kann auch fine Wasserliistmg von Kaliunisilikat verwendet werden.

Die nachfolgend angegebenen Tabellen 1 und 2 zeigen einen Vergleich 7wischen den Zusätzen Abietinharz einerseits und HarnstofT-Furmaldehyd-Furfurnl-Har/ andererseits. Die Grundbestandteile sind dabei hicls gleich, während die Mengen der Zunutze variiert wurden.

Tabelle

Lfü. Nr.
iler M^ellung

Komponenten

	A. Grundbestandteile
	Quarzsand
	Wasserglas
	Fcrrnehromschlacke
	Schaumbildner
	Wasser
	B. Zusätze
1	Abietinharz
1	Abietinharz
3	Abietinharz
4	Harnsloff-Forrr.aldehyd-Furfurol-Harz
5	Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz

Anleite der
komponenten
(ieuichtMeile

')5,0 6,0 5,0 0.1 2,0

0,1
0,3
0,5
0,1
0,5

|-'l;eUh;trU-ii d>n <:m^J

1350 bis 1380 1200 bis 1250 1180 bis 1190 1400 eis 1450 1370 bis 1410

Tabelle

	Komponenten	Anteile der Komponenten	Schlagfestigkeit untersuchter	Proben	3h	5h	24 h
Lfd. Nr. der Mischung		Gewichtsteile	bei verschiedenen Hartungszeiten kgcm/cm¹
	A. Grundbestandteile		lh
1	Quarzsand	95.0
	Wasserglas	6.0		0,51	0,51	0.43
	Ferrochromschlacke	5.0
	Schaumbildner	0.1	0,41
	Wasser	2.0
	B. Zusätze			0,53	0,83	0.72
	Abietinharz	0,i		0,61	0,65	0,62
2	Abietinharz	0,2	0,52	0,78	0,83	0,70
3	Abietinharz	0,4	0,60	0,60	0,60	0,52
4	Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz	0,2	0,70	0,54	0,70	0,68
5	Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz	0,5	0,58
6		0,54

Die Fließfähigkeit, über die in Tabelle 1 Aussagen enthalten sind, wird durch Messung der Grenzschubspannung nach der Eintauchtiefe eines flachen Messers unter der Wirkung seines Eigengewichts in die Mischung bestimmt. Die Grenzschubspannung der Formstoffmijchung wird nach der Formel berechnet:

„ Ρ·980

& = - dyn/crrr,

2 · b ■ I

mit F-Gewicht des Messers mit beweglichen Teilen in Gramm, b = Messerbreite in cm, / = Eintauchtiefe des Messers in die Mischung in cm.

Tabelle 1 zeigt, daß flüssige Formmassen mit Abietinharzzusatz gegenüber flüssigen Formmassen mit Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz eine erhöhte Fließfähigkeit aufweisen. Es kommt hinzu, daß eine Verringerung der Sprödigkeit der Gießformen und -kerne im ausgehärteten Zustand zu beobachten ist.
Tabelle 2 zeigt die Änderung der Schlagfestigkeit flüssiger Formmassen mit Abietinharz und mit Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz in Abhängigkeit von der Härtungszeit und der Zusatzmenge an Ha«.
Betrachtet man die Werte in jeder senkrechten Spalte für die jeweiligen Abbirdezeiten, so stellt man fest, daß mit Abietinharz die besseren Festigkeiten zu erreichen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssige, selbstentarrende Formmasse zur Herstellung von Gießkernen und -formen, bestehend aus Quarzsand, Wasserglas, Dikalziumsilikat, einem aus der Klasse der oberflächenaktiven anionischen oder nichtionogenen Stoffe ausgewählten Schaumbildner und Wasser, gekenn zeichnet durch einen die Fließbarkeit der Formmasse erhöhenden Zusatz von 0,1 bis 0,5 Gewichtsieilen puKerförmigen Abietinharzes oder 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen alkalischer, 10- bis 15%iger Abietinharzlösung.

2. Formmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

ao Gewichtsteile

Quarzsand 95,0

Wasserglas 6,0

25 Dikalziumsilikat in Form pulverartiger, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke 5,0

Schaumbildner Alkylarylsulfonat .. 0,1 _Wasser 1 5 bis ? 0

Abietinharz 0,3

35

3. Formmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Gewichtsieilc

Quarzsand 95,0

Wasserglas 6,0

Dikalziumsilikat in Form von selbstzerfallender, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke. . 5,0

Schaumbildner Alkylarylsulfonat .. 0,1 Wasser 1,5 bis 2,0

Natriumabietat als alkalische Abietinharzlösung mit 10-bis 15%iger

Konzentration 0,8

55

60

Die Erfindung betrifft eine flüssige, selbsterstarrende Formmasse zur Herstellung von Gießkernen und -formen, die aus Quarzsand, Wasserglas, Dikalziumsilikat, einem aus der Klasse der anionischen oder

nichtionogenen Stoffe ausgewählten Schaumbildner und Wasser besteht.

Für das Gießereiwesen ist die Herstellung einer selbsterstarrenden Formmasse bekannt, bei der als Füllstoff beispielsweise Quarzsand, als Bindemittel Wasserglas, als das Erstarren der Masse gewähr-, leistenden Zusatz beispielsweise Dikalziumsilikat, Wasser und als Schaumbildner beispielsweise Sulfosäuren verwendet werden (französische Patentschrift 1 342 529).

Die hierdurch erzeugten flüssigen Massen gewährleisten jedoch trotz technologischer Vorteile (leichtes Füllen der Kernkästen mit flüssiger Masse, die nicht verdichtet wird und die an der Luft selbsttätig erstarrt, und Verwendung billiger Härter) nicht ausreichend leichtes Ausschlagen der Kerne aus de.i Gußstücken, was besonders kennzeichnend für Gußstücke mit komplizierter Konfiguration ist.

Darüber hinaus hat die bekannte Masse nach dem

Erstarren und Ablauf einer Stunde eine Druckfestig_{kejt yon} ^_{5 bjs 3 kp/cm}2. _{dies jst} j_{edoch bejm Au}f.

bewahren, Befördern und Zusammensetzen der Kerne nicht immer ausreichend. In einer Reihe von Fällen werden beim Herstellen von Kernen mit komplizierter Konfiguration und vorspringenden Teilen letztere beim nachfolgenden Zusammenbau vom Kern abgesplittert.

Außerdem sind die bekannten Massen durch große Erstarrungsdauer (40 bis 50 Minuten) gekennzeichnet, _{wodurch der} Gießprozeß verlängert und es unmöglich ^w'^rd, diese Massen bei der Serienfertigung zu verwenden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Gießkernen und -formen bekannt, bei dem eine Mischung aus granuliertem, hitzebeständigem Ma- terial und einem selbsthärtenden Binder verwendet _wj_rd, wobei diese Mischung Wasser und einen Schaumbildner enthält und wobei die Menge des Wassers derart gewählt ist, daß die Aufschäumung der wäßrigen Phase die Mischung in einen fließfähigen Zustand umwandelt, so daß diese Mischung zur Bildung der Kerne oder Formen während des fließfähigen ZuStandes vorgenommen werden kann. Als selbsthärtender Binder wird hierbei ein synthetisches Harz vorgeschlagen. In den Ausfuhrungsbeispielen sind Harnstoff-Forma dchyd-Furfurol-Harz, Furan, Phenol-Formaldehyd-Furfurol angegeben (britische Pate.itschrift 1085 651). Als Schaumbildner ist bei diesem Verfahren neutralisiertes sulfoniertes öl angegeben.

Die Zugabemenge an selbsthärtendem Harz liegt in der Größenordnung von 0,1 bis hinauf zu 3 bis 4 Gewichisteilen, wenn Harnstoff-Formaldehyd-Furfurol-Harz verwendet wird.

Der Zusatz an synthetischem Harz bewirkt zwar eine gewisse Verbesserung der Ausschlagfähigkeit der erhärteten Masse von den Gießteilen und eine Erhöhung der Festigkeit, jedoch wird die Fließfähigkeit wesentlich verringert. Deshalb ist für die Herstellung von Kernen mit komplizierter Konfiguration die An wendung zusätzlicher Verdichtungsmittel, wie z. B. Pressen, Vibration usw., erforderlich. Ein weiterer Vergleich der bekannten Formmasse mit der Formmasse nach der vorliegenden Erfindung ist aus den Tabellen 1 und 2 zu ersehen. Es geht aus diesen Tabellen hervor, daß durch die Masse nach der vorliegenden Erfindung die Festigkeit erhöh« und die Ausschlagbarkeit verbessert wird. Auch die Fließ-