DE1783004A1 - Loeslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. HUGO WILCKEN · DIPL-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

ζ.: Ρ 17 83 004.5 3.6.1970

Anmelder: Cz./B.

Aeroplane and Motor Aluminium Castings Limited Birmingham (Erdington), England, Wood Lane

löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgießen

Die Erfindung betrifft lösliche Kerne zur Verwendung beim Metallgießen. Mit dem Ausdruck "löslicher Kern", wie er nachstehend be- W nutzt wird, ist ein Kern gemeint, der entweder ganz oder zur Hauptsache aus Bestandteilen gebildet ist, die in einer Flüssigkeit löslich sind, so daß der Kern aus dem Gußerzeugnis, welches um den Kern herumgegossen ist, entfernt werden kann, und zwar durch Auflösung der löslichen Bestandteile in der Flüssigkeit, welche auch dazu dient, jegliche unlösliche Bestandteile, die in dem Kernmaterial enthalten sind, wegzuspülen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht der lösliche Kern zur m Verwendung beim Metallgießen aus einem Gemisch aus einem löslichen Salz und einem synthetischen Harz bzw. Kunstharz.

Nach einem anderen Merkmal besteht die Erfindung aus einem löslichen Kern, der ein Gemisch aus einem löslichen Salz und einem flüssigen Harzbinder umfaßt, um die Salzkörner im Agglomerat zu erhalten.

Neue Unterlagen (Art. 7 § I Ab·. 2 Nr. 1 Satz 3 des AnderungegM. v. 4.9. ISt .

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Das. lösliche Salz kann ein körniges oder kristallines Chlorid, Sulfat oder Karbonat" oder irgendein verträgliches Gemisch derar-. tiger Salze sein. In solchen Fällen sind die Salze sowohl in heißem bzw. warmen oder kaltem v»asser löslich.

Beispiele für das Kunstharz sind: Harz vom Harnstoff-Formaldehyd-Typ, Phenol-Formaldehyd-Typ, Helamin-Formaldehyd-Typ, Harnstoff-Furfuryl-Typ, Phenol-Furfuryl-Typ oder vom Typ, der auf Zuckeroder Glykosebasis aufgebaut ist, oder aus einer verträglichen Kombination der vorgenannten-Stoffe·einschließlich irgendwelcher notwendiger Beschleuniger, die für die Überführung des Harzes in einen vorgeformten gehärteten Zustand benötigt werden.

Das Gemisch aus dem löslichen Salz und dem Harz kann in einen Kernkasten gespritzt oder geblasen werden, in dem das Harz im wesentlichen aushärtet und der Kern so gefestigt wird. Alternativ kann der Kernkasten auch von Hand'gefüllt werden.

Der Gehalt an Harz, der dem Salz zugefügt wird, hängt vom Harz-.typ ab, der verwendet wird, und von der Festigkeit, die von dem ! 'fertiggestellten Kern verlangt wird. Der Harzgehalt des Gemischsj ^! soll im allgemeinen fünf Gewichtsprozent des Salzes nicht überschreiten; er wird in den meisten Fällen zwischen zwei und drei

Gewichtsprozent liegen. Daä Salz-Harz-Gemisch weist im allgemei-

; nen die Konsistenz von feuchtem Sand (grünem Sand) auf.

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Nach dem Herstellungsverfahren des löslichen Kerns gemäß der Erfindung wird die benötigte Menge an Hau« und',Beschleuniger -3-

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aera Salz zugefügt und die Bestandteile dann gründlich durcheinander gemischt., um eine feuchte Hasse (grüne Masse) zu bilden. Das Gemisch wird ciann unter -ruc¹·" in e'nen Kernkasten eingeh!äsen, \v'o\iei der Blaudruck zwischen b,C und L-, O icp/cia liegt. Das Harz wird dann bei einer Temperatur von z.B. zwischen 150 uno. >jö C ausgehärtet, die von dem Prozentsatz und dem Typ des in dem Gemisch verwendeten Harzes abhängig ist.

IJie Harzaushärtet-?iiiperatur liegt jcdcnh niedriger als die Schmelztemperatur des Salzes, um den Salzgehalt des Kerns in körniger (nicht flüssiger) form zu erhalten bzw. zu halten und ihn an das ausgehärtete Harz zu binden.

In einem Beispiel besteht die Kernzusammensetzung aus körnigem Natriumchlorid, das in einem Agglomerat an ein synthetisches Harz vom Phenol-Formaldehyd-Furfuryl-Alkohol-Typ gebunden ist. Dieses Harz war in folgenden Verhältnissen gemischt: Natriumchlorid als Grundmaterial, Phenol-Furan-Harz, und zwar hiervon 2,5 Gewichtsprozent 'vom Salz, und benötigter Beschleuniger, und zwar hiervon 25 Gewichtsprozent vom Harz.

Um die Eigenschaften dieser besonderen- Kernzusammensetzung abschätzen zu können, wurde eine Reihe von Testversuchen durchge-

!führt, um das Aushärten und die mechanischen Eigenschaften dieserj Zusammensetzung zu zeigen. Es wurden daher Aushärtezeitspannen \ und Temperaturbereiche angewendet, und zwar wurden die Kerne i ausgehärtet von 5 Sekunden bis um 2 Minuten über einen Temperaturbereich von 15O⁰C bis 25O⁰C

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In den Versuchen wurden Zugkerne nach den Standardnormen der

A.F.St (American Foundrymens Society) von etwa 6,5 cm Quer-

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schnitt mit 6,0 kp/cin in einen Kernkasten geblasen, wobei das Harz bei einer bestimmten Temperatur während einer bestimmten Zeit ausgehärtet wurde.

Um die mechanischen Eigenschaften dieses Verfahrens bzw. dieser Kerne zu zeigen, wurde bestimmt, daß für jede Zeit und Temperatür sofort nach der gewünschten Aushärtezeit ein Kern gebrochen, während ein anderer Kern zunächst in seinem Zustand belassen wur de, bis der letztere auf Raumtemperatur abgekühlt warV durchschnittlich wurden fünf Probestücke gewählt. Bei Kernen, die während 90 Sekunden bei einer Temperatur von 250° C ausgehärtet waren, wurde ein Überschuß bezüglich der Heiß- bzw. Warmzugfestigkeit von 8,8 kp/cm festgestellt, während bei Raumtemperatur

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ein Überschuß von 21,0 kp/cm an Zugfestigkeit festgestellt wurde.

Idealerweise sollte beim Kernherstellungsverfahren das gewählte Bindematerial nicht nur eine hohe Zugfestigkeit nach der Aushärtung aufweisen, es sollte auch einen niedrigen Gasentwicklungswert während des Metallgießens besitzen, wie auch einen Widerstand gegen Feuchtigkeits- bzw. Wasseraufnahme während der lagerhaltung .

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iDie Gasentwicklungswerte der Probestücke wurden bei Standardgas- i entwicklungsversuchen in einer geregelten Atmosphäre eines Ofens !gemessen. Die Menge des Gases, die nach einer Gasentwicklungs-

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zeit Ton 90 Sekunden gemessen wurde, betrug angenähert 12 ml/gm nach N.T.P. (Bedingungen unter normaler Temperatur und Druck).

Der Widerstand gegen Feuchtigkeitsaufnahme wurde gemessen durch Abnahme in Festigkeitsprozenten eines voll ausgehärteten A.F.S.-

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Zugkernes τοη 6,5 cm Querschnitt, nachdem er 72 Stunden unter normalen Gießereilagerungsbedingungen gelagert wurde.

Die Ergebnisse dieser Versuche 'zeigten, daß, hinsichtlich der Warm- und Kaltfestigkeiten, der Gasentwicklungswerte und des Widerstands gegen Feuchtigkeitsaufnahme, lösliche Kerne gemäß der Erfindung vergleichbar sind mit harzgebundenen Silika-Sandkernen.

Löslichkeitsversuche zeigten folgende Ergebnisse: Ein genormter

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A.F.S.-Zugkern von 6,5 cm Querschnitt der vorerwähnten Zusammen-Setzung, der mit'5,5 kp/cm geblasen und während 20 Sekunden bei. 220⁰C ausgehärtet worden war, wurde in einem Wasserbad mit 50⁰G bewegt. Eine ausreichende Auflösung des Kerns trat nach 3 Minuten ein, völlige Auflösung wurde nach 25 Minuten festgestellt.

j Es ist verständlich, daß in den Zuständen nach dem Vergießen eines Metalls eine anfängliche Zerstörung des Kerns eingesetzt haben wird, und zwar an der Metall-Kern-Berührungsfläche für eine mögliche Tiefe von etwa 13 mm, und dies erleichtert die Auflösbarkeit beim Zerstören "geschlossener" Oberflächen.

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Aufgrund dessen löst sich ein löslicher Salzkern mit einem Gewicht von 75 Gramm i-n 3 Minuten auf (obwohl abhängig vom benutz-' ten Harztyp und der Menge), d.h. für 100 Gramm Masse tritt eine Auflösung zu einem zufriedenstellenden Grad nach 4 Minuten ein.

Folgende Gußeigenschaften wurden festgestellt: Die Gußeigenschaften wurden durch das Herstellen mehrerer Versuchsgußkörper, bei denen ein löslicher Kern gemäß der Erfindung verwendet wurde und durch das Prüfen der Oberflächenqualität bzw. des Oberflächenzustandes des Gußkörpers bestimmt.

In allen Gußkörpern, die geprüft wurden, konnte im wesentlichen kein Beweis dafür erbracht werden, daß eine Oberflächenreaktion zwischen dem Salz und dem Metall eingetreten war, indes war die ^; Oberflächenqualität in einigen Fällen den Silika-Sandkernen, die in heißen Kernkästen hergestellt worden waren, überlegen und vergleichbar mit der Qualität derjenigen Kerne, die nach dem Mu-; schelsandverfahren hergestellt werden. .. ,

■ Eine Veränderung in der mechanischen Aufbereitung des Salzes ver-jbesserte nicht nur die Oberflächenqualität in einem großen Maße, • sondern es wurden auch höhere Zugfestigkeiten der ausgehärteten i
Versuchsproben erzielt, und zwar bis zu 10 $.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen Kern nach der Erfindung dargestellt.

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Claims (12)

PATENTANWÄLTE DR, HUGO WILCKEN · DIPL.-1NG. THOMAS WILCKEN D -24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 3.6.1970 Λζ. : P 17 .-5 004.b T Cz./B. Anmelder: Aeroplane and Motor Aluminium Castings Limited, Birmingham (Erdington), England Wood, lane Patentansprüche

1. Löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgießen, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus löslichem Salz und einem synthetischen Harz bzw. Kunstharz.

Ί. Löslicher Kern zur Yerwiiidunß' beim KetallgieSen, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus einem löslichen Salz und ei.nem flussigen Harzbinder, um die Salzkörner ia Agglomerat zu erhalten.

3. Kern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da:3 das lösliche Salz ein körniges oder kristallines Chlorid, Sulfat oder Karbonat oder irgendein verträgliches Gemisch derartiger Salze ist.

4. Kern nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daiS das Kunstharz ent-weder vom Harnstoff-Forraaldehyd-Typ, Phenol-Formaldehyd-Typ, Melamin-Formaldehyd-Typ, Harnstoff-Furfuryl-Typ, Phenol-Furfuryl-Typ oder vom auf Zucker- oder Glykosebasis aufgebauten typ ist oder aus verträglichen Zusammensetzungen dieser Harze besteht.

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5. Hern nach .Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch einen Beschleuniger einschließt, der für die Überführung; des Harass in einen vorgeformten ausgehärteten Znetand benötigt wird.

6. Kern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ^lj>_r dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Harz fünf Gewichtsprozent desSalzes nicht übersteigt.

7. Kern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Natriumchloridniaterial, ein Phenoi-Furan-Harz unn. einen Beschleuniger für das Harz umfaßt.

B. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Kerns nach einem ■oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das lösliche Salz und das Harz in einen Kernkasten eingespritzt oder eingeblasen werden, in dem das Harz im wesentlichen aushärtet"und der Kern gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz und irgendwelche Beschleuniger, die nötig sind, dem löslichen Salz zugefügt werden, daß darin die Bestandteile gründlich miteinander vermischt werden, um eine feuchte Masse zu bilden, und daß dann das Gemisch unter Druck in einen Kernkasgen geblaisen wird, dessen Temperatur angehoben ist, um das Harz auszuhärten. ^:

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10.-Verfahren nach Anspruch TO, dadurch gekennzeichnet, daiS das

ο Gemisch mit einem Einblasdruck zwischen 5,0 und 8,0 kp/cm in den Kernkasten eingeblasen wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtetemperatur für das Harz zwischen 15O⁰C und 300°C liegt.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz im Kern innerhalb einer Zeitspanne zwischen 5 Sekunden und 2 Minuten ausgehärtet wird.

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