-
"Verfahren zum Herstellen von verlorenen Gießformen und -kernen"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen verlorener Gießformen
und -kerne aus Formstoffmischungen mit warmaushärtenden oder in der Wärme beschleunigt
aushärtenden Bindemitteln, beispielsweise aus Quarzsand und einem organischen Bindemittel.
-
Beim Herstellen von Gießereiformen und -kernen werden Formstoffmischungen
verwendet, die als Bindemittel Kunstharsbinder enthalten können. Derartige Kunstharzbinder,
beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-oder Phenol-Formaldehyd-Harze härten in der
Wärme im Wege einer Polymerisationsreaktion aus. Andere Kunstharzbinder härten bei
Raumtemperatur in Anwesenheit eines Katalysators und gegebenenfalls eines Beschleunigers
aus. Die warmaushärtenden Bindemittel besitzen den Nachteil, daß sich die erforderliche
Verfestigung der Sandmischung innerhalb eines wirtschaftlich vertretbaren Zeitraumes
nur durch die Anwendung von Wärme erreichen läßt. Demzufolge müssen die Formen und
Kerne zur Verfestigung in einen Ofen gebracht werden. Bei der Herstellung von Formen
und Kernen für Massenartikel ist man aber auch bereits dazu übergeganzen,
die
Sandmischung in eine beheizte Form zu füllen oder einzuschießen. So wird bei uem
bekannten Formmaskenverfahren eine rieselfähige Sand-Kunstharz-Mischung auf das
heiße Modell geschüttet oder geblasen und dort bei etwa 200 bis 4000 U ausgehärtet.
Die Aushärtezeit beträgt in diesem Temperaturbereich ca. eine Minute, Eo daß sich
ein verhältnismäßig hoher Durchsatz ergibt. Die Maschinen- und Energiekosten sind
jedoch beträchtlich, so daß sich das Sornmaskenverfahren nur bei großen Serien lohnt.
-
Andere Verfahren zum Herstellen von Gießformen und -kernen mit in
der Wärme aushärtenden Sandmischun-Oen erfordern beheizbare Form- oter Kernkästen,
wie das bekannte Hot-Box-Yerfahren, bei dem die Sandmischung beispielsweise in eine
Kernbüchse eingeschossen wird, deren Temperatur etwa 2000 C beträgt.
-
Auch bei diesem Verfahren fallen nicht unerhebliche Maschinen- und
Energiekosten an. Um diese zu vermeiden, sind auch bereits Verfahren bekannt, bei
denen der grüne Formling durch eine Begasung ausgehärtet wird. Zu diesen Verfahren
gehört das Kohlesäure-Erstarrungsverfahren, bei dem die Formstoffmischung Natronwasserglas
enthält und die Form bzw. der Kern mittels eines Injektors oder in einem geschlossenen
Raum mit Kohlendioxyd begast wird. Die nach diesem Verfahren hergestellten Formen
oder Kerne besitzen Jedoch eine verhältnismäßig geringe Festigkeit.
-
Außerdem sind die Zerfalleigenschaften der Kerne nicht ausreichend
gut.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein
Verfahren zum Warmaushärten oder zum beschleunigten Aushärten von Gießereiformen
und -kernen zu schaffen, das keine teuren Maschinen erfordert
und
sich mit verhältnismäßig geringen Energiekosten durchführen läßt. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird vorgeschlagen, bei einem Verfahren der eingangs erwahnten Art den grünen
Formling durch einen Heißgasstrom auszuharten. Die Anwendung von Heißgas besitzt
den Vorteil einer gleichmäßigen Wärmebeaufschlagung des grünen Formlings und macht
die Benutzung von Öfen überflüssig. Außerdem lassen sich Gase bei günstigen Kosten
rasch und dem jeweiligen Bedarf entsprechend erwärmen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in aer Weise durchgeführt
werden, aaß das erhitzte Gas unter Druck in den grünen Formling eingebracht wira.
Dabei Kann sich der Formling beispielsweise in einer Druckkammer befinden. In diesem
Falle dringt das Heißgas in die Poren des Formlings ein und gibt seine Wärme airekt
an den die itormstoffteilchen überziehenaen Bindemittelfilm ab, so daU sich sehr
geringe Aushärtezeiten ergeben. leine weitere Möglichkeit besteht darin, die Formstoffmischung
in eine gasdurchlassige Form einzuformen und das erhitzte Gas durch le Formwände
zu drücken. Besonders kostengünstig ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren
mit Heißluft durchgeführt wird, wobei der Formling insbesondere mit einem Heißluftstrahl
beaufschlagt wer&en sann.
-
Die Vorteile des erflndungsgemäßen Verfahren bestehen darin, daß es
sich ohne großen apparativen Aufwand durchführen lädt. n's ist daher auch zur Anwendung
bei Formstoffmiscbungen geeignet, die ein in der Kälte bz:. bei Raumtemperatur in
Anwesenheit eines Katalysators aushärtenues 3inaemittel enthalten, da die Begasung
mit Heißgas zu einer nicht unerheblichen
Beschleunigung der Polymerisation
führt.
-
Eine derartige Beschleunigung zahlt sich insofern aus, als die Pormen
und Kerne schon kurz nach dem Einformen aus ihren Kästen genommen und diese erneut
eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil der Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei Formstoffmischungen mit kaltaushärtenden Bindemitteln besteht in
der höheren Festigkeit der behandelten Formen und Kerne, die durch die bessere Vernetzung
unter dem Einfluß des Heißgases bedingt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die
Formstoffmischung Bindemittel enthält, die in der Kälte oder Wärme in den schaumigen
Zustand übergehen und daher einen besseren Kontakt zum Formstoff ergeben. Die Verwendung
schäumbarer Bindemittel besitzt nämlich den Vorteil, daß der Bindemittelverbrauch
um bis zu 50% verringert werden kann. Die Biegefestigkeit liegt aber je nach der
Natur des Bindemittels unter den beispielsweise mit Furanharzen erzielbaren Festigkeiten.
Versuche haben nun ergeben, daß sich bei Sandmischungen mit schäumbaren Bindemitteln
nach der Begasung, beispielsweise mit Heißluft, ohne weiteres Festigkeiten erreichen
lassen, die den üblichen Biegefestigkeiten von etwa 40 kp/cm2 entsprechen.
-
Im Rahmen eines Vergleichs versuches wurden unter Verwendung eines
Sandes H 32 zwei Sandmischungen hergestellt, deren eine 1% eines schäumenden Kunststoffes
als Bindçmittel enthielt (Sandmischung I), während die andere mit 20 Furan als Bindemittel
versetzt wurde (Sandmischung II). Teilmengen dieser Sandmischungen wurden nach Zusatz
eines Katalysators in einen Kernkasten eingeformt und bei Raumtemperatur ausgehärtet.
Die Aushärtezeit betrug bei der Sandmischung I anderthalb und bei der'Sandmischung
II eine Stunde.
-
Weitere Teilmengen der Sandmischungen I und II wurden in einen auf
einer Lochplatte 2 stehenden Kernkasten 3 eingeformt und nach Aufsetzen einer Gummihaube
6 mit einem Anschlußstutzen 7 durch Einleiten von Heißluft in den Innenraum 8 der
Haube 6 und damit in den Kern 9 selbst ausgehärtet. Die über den Heißluftstutzen
7 eingeleitete Luft besaß eine Temperatur von 150Q C; es ergab sich eine Gar- bzw.
-
Härteseit von zwei Minuten für jede Sandmischung.
-
Der Versuch wurde bei einer Begasung mit Luft von 2000C, 2500C und
3000C wiederholt, wobei sich Härtezeiten von einer Minute, 25 Sekunden und 10 Sekunden
ergaben. Die Biegefestigkeiten der durch Heißluftbegasung ausgehärteten Kerne lagen
in allen Sällen bei 40 bis 50 kp/cm2 und übertrafen damit die Biegefestigkeiten
eines Kerns aus der Sandmischung I, der nach 48-stündigem Aushärten bei Raumtemperatur
eine Biegefestigkeit von 22 kp/cm2 besaß, die durch 2 ein 15-minütiges Tempern bei
2000 a auf 30 kp/cm2 erhöht werden konnte.
-
Die Versuche beweisen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb
kürzester Zeit bei minimalem Aufwand Formen und Kerne hergestellt werden können,
deren Biegefestigkeiten auf Jeden Fall die Werte von Kernen erreichen, die nach
herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt
sich besonders wirtschaftlich auch mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung durchführen.
-Dabei befindet sich ein Kernkasten 11 mit der eingeformten Sandmischung 12 zwischen
zwei Deckplatten 13, 14, die über Dichtungen 15, 16 gasdicht auf den Stirnseiten
des Kernkastens 11 liegen. Die Deckplatten 13, 14 besitzen Anschlußstutzen 17, 18
mit Regulierventilen 19, 20, die an eine Zuleitung 21 und eine Ableitung
22
angeschlossen sind. Die Abluftleitung 22 führt zu einem Kompressor 23, dessen Ausgang
über ein Regulierventil 24 mit einem Heißluftbehälter 25 verbunden ist. Im Heißluftbehälter
25 ist ein nicht dargestelltes Heizelement zum Aufwärmen der Luft angeordnet, die
vom Heißluftbehälter 25 über die Zuleitung 21 in den Kernkasten 11 eingeleitet werden.
-
Der besondere Vorteil der Begasungsvorrichtung nach Fig. 2 besteht
darin, daß die den Kern 12 bzw. Kernkasten 11 durch den Anschlußstutzen 18 verlassende,
noch warme Luft im Heißluftbehälter 25 aufgewärmt wird, so daß die Energiekosten
in diesem Falle besonders gering sind. Die Vorrichtung eignet sich besonders gut
für eine Massenfertigung, bei der lediglich im Abstand der Härtezeiten ein Kernkasten
durch den anderen ersetzt zu werden braucht.