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Zusatz für Formmassen als Ersatz für Kohlenstäube zur Bildung von
Glanzkohlenstoff in Gießformen Bisher werden natürlichen oder synthetischen Formsanden
unter Verwendung von Quarzsanden zum Herstellen von Gießformen Zusätze an Steinkohlenstaub
zugegeben, um die Oberflächengüte der erhaltenen Gußstücke zu verbessern.
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Die Zugabe von Steinkohlenstaub erfolgt dabei in der Annahme, daß
in gleicher Weise, wie das beim Schwarzen von Formen der Fall ist, beim Gießen durch
seine Gas-
Bildung und die Umhüllung der Quarzkörner mit Kohle ein
Anbrennen des Sandes am Gußstück vermieden und somit eine glatte und saubere Gußoberfläche
erzeugt wird.
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Auch wurde gefunden, daß die Verwendung von Steinkohlenstaub im Formsand
zum Ausgleich der Sandausdehnung und zur Vermeidung von Sandfehlern beiträgt.
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Die Verwendung von Steinkohlenstaub in Porasanden wird bisher von
Fachleuten sehr unterschiedlich beurteilt.
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So schreiben von Fachleuten der Gießerei-Industrie ausgearbeitete
Lieferbedingungen vor, ein zur Verwendung in Formsanden bestimmter Steinkohlenstaub
dürfe nicht Torf, Braunkohle, Hohlzmehl oder dergleichen enthalten. Auf der anderen
Seite wurde bereits vorgeschlagen, das Steinkohlemehl durch Braunkohlenmehl zu ersetzen.
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Zur Herstellung von Kernen fUr Gießereien ist es bekannt, einem Kernsand
aus Bindemittel feinpulverisiertes Pech zuzugeben. Um das feinzerteilte Pech zu
strecken und dessen ungünstige Eingenschaften vor der Zugabe, etwa beim Lagern bereits
zusammenzubacken, aufzuheben, wurde auch bereits vorgeschlagen, dem in feinster
Pulverform vorliegenden, als Bindemittel dienenden Pech Magermittel, wie Lehm, Zement,
Kalk, Gips, Gichtstaub oder Braunkohlenstaub zuzugeben.
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Verschiedene Kohlenstaube bilden unter dem Einfluß der Temperatur
der Gießschmelze Glanzkohlenstoff, jedoch nur in eine:n Anteil von 10%, SO daß zur
ausreichenden Bildung von Glenzkohlenstoff erhebliche Mengen notwendig sind5 Um
den Anteil an Glanzkohlenstoff zu erhöhen, wurden bereits besondere synthetische
Kohlenstäube entwickelt, die aber wiederum nur zu einem Glanzkohlenstoffanteil von
15 bis maximal 20% führen.
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Die vorbeschriebenen kohlenstoffhaltigen Zusätze müssen, uni eine
ausreichende Menge an Glanzkohlenstoff in der Gießformmasse zu erhalten, der Formmasse
in einer vergleichsweise großen Menge, so in Anteilen von 5 bis 10%, zugesetzt werden.
Da sie zugleich hygroskopisch sind, entziehen sie dem Formsand und dem Bindemittel
Wasser, so daß der Formstoff zum Ausgleich dafür insgesamt einen vergleichsweise
hohen Wassergehalt haben muß. Der hohe Wassergehalt des Formstoffes ist aber wiederum
schädlich.
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Ein weiterer Nachteil der kohlenstoffhaltigen Zusätze auf der Basis
von Steinkohle oder Pech ist, daß ihr Be halt an Schwefel die Bindefähigkeit der
als Bindemittel verwendeten Tone, insbesondere Bentonit, vermindert, so daß ebenfalls
ein höherer Anteil an Bindemitteln erforderlich ist Dies hat Wiederum den Nachteil,
daß dadurch die Gasdurchlässigkeit des Formstoffes vermindert ist. Ein weiterer
Nachteil des Schwefelgehaltes der Kohlenst@ube
ist, daß ein späteres
Emaillieren der Gußstücke erschwert wird.
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Bisherige kohlenstoffhaltige Zusätze für Formmassen konnten zufolge
ihres hohen prozentualen Anteils in der Formmasse nur verwendet werden zur Erzeugung
von Gußstücken aus Grauguß oder Eisenlegierungen mit einem hohen Gehalt an Kohlenstoff.
Zufolge der Aufkohlung sind sie für Formmassen zum Herstellen von Stahlgußformen
schloecht geeignet.
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Um die Gasdurchlässigkeit von Gießformen und Kernen aus üblichen Formstoffmischungen
zur Herstellung von Gußstücken zu erhöhen, wurde bereits vorgeschlagen, der Formstoffmischung
Kunststoffschaumteilchen, insbesondere als Polystyrolschaumteilchen zuzugeben. Da
die Kunststoffschaumteilchen bei geringem Gewicht ein hohes Volumen haben, läßt
sich dadurch die Gasdurchlässigkeit erhöhen, da die Kunststoffschaumteilchen als
abstandhalterungen zwischen den einzelnen Quarzkörnern dienen. Die Vorwendung von
Kunststoffschaumteilchen in Formstoffmischungen hat jedoch den Nachteil, daß infolge
des dadurch erhaltenen vergleichsweise großen Abstandes zwischen den Quarzkörnern
eine Penetration des flüssigen Metalls in die Formoberfläche stattfindet, die nur
verbindert werden kenn durch ein Schwärzen oder schlichten der Oberfläche
der
Kerne oder der Formwand. Deshalb wird in Verbindung mit dieser Maßnahme vorgeschlagen,
die Kerne bzw Pormsand abzuflinmen, damit die entstehenden Poren von der Schlichte
ausgefüllt werden. Die Zugabe von Kunststoffschaumteilchen zu einem Formstoff dient
nicht zur Bildung einer Glanzkohlenstoffschicht.
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Weil die Schaumkunststoffteilchen in Gestalt von flocken vorliegen,
kennen sie auch keine zusammenhängende Glanzkohlenstoffschicht bilden, sondern zufolge
der ungleichmäßigen Verteilung können höchstens einzelne Flecken an Glanzkohlenstoff
gebildet werden.
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Die bisherigen kohlenwasserstoffhaltigen Zusätze, einerseits Kohlenstäube
und andererseits Schaumkunststoff teilchen, sind nicht geeignet für das Hochdruck-Formpressen,
das sehr vorteilhaft ist, aber bisher in der Praxis zu Schwierigkeiten geführt hat,
weil die hohen Zugabemengen von Kohlenstäuben in Verbindung mit den dann ebenfalls
erforderlichen hohen Zugabemengen an Bentonit zu einer Rückfederung führten. Auch
die Verwendung von Schaumkunststoffteilchen führt zu einer Rückfederung. Hohe Mengen
an Kohlenstaub in Verbindung mit hohen Mengen an Bentonit sowie dem dann erforderlichen
hohen Wassergehalt vermindern beim Hochdruck-Formpressen
die Fließfähigkeit,
wobei ebenfalls Kunststoffschaumteilchen dis Fließfähigkeit des Formstoffes vermindern.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Zusatz fUr Formmassen
als Er fUr Kohlenstäube zur Bildung von Glanzkohlenstoff in Gießformen zu schaffen,
der alle vorgenannten Nachteile nicht aufweist und sich bisher vorgeschlagenen Stoffen
gegenüber durch weitere vorteilhafte Eigenschaften auszeichnet, insbesondere nur
in geringen Mengen dem Formstoff zuzugeben ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird als Zusatz für Formmassen als Ersatz
für Kohlenstäube zur Bildung von Glanzkohlenstoff in Gießformen unter Verwendung
natürlicher oder synthetischer Formsande mit üblichen Bindemitteln erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß de Zusatz aus einem thermoplastischen Kunststoff in ungeschäumter
Form als nicht substituierter polymerisierter Kohlenwasserstoff in einer Teilchengröße
von kleiner als 0,3 mm besteht.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoff, der dem Formstoff zugesetzt
wird, damit er unter dem Einfluß der Gießtemperatur in Glanzkohlenstoff umgewandelt
wird, der die Körner des Formsandes, insbesondere Quarzkörner, mit einer Haut von
Glanzkohlenstoff umgibt, besteht als Kunst
stoff au; einem nicht
substituierten vergleichsweise hoch reinen Kohlenwasserstoff besonders vorteilhaft
aus den Polymeren des Styrols (C6H5-CH=CH2) oder Äthylens (CH2=CH2) oder Propylens
(CH3-CH=CH2) oder einer Mischpolymerisation dieser Verbindungen.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusatu für Formmassen dient nicht
als Bindemittel, sondern lediglich zur Bildung von Glanzkohlenstoffhäutchen, die
die Quarzkörper der Formmasse umhüllen.
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Der erfindungsgemäße Zusatz besteht aus einem nicht substituierten
vergleichsweise hochreinen Kohlenwasserstof f, d.h. nicht angelagerten Framdelementan,
wie beispielsweise Brom Chlor, Schwefel Fluor oder solchen Stoffen, die einen schädlichen
Einfluß auf das Bindemittel f ür den Formsand oder die Guberfläche des in der Gießform
zu erhalten Gußstückes aus Metall ausüben.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusatz dient auch als Ersatz für
Kohlenstäuße in den sogenannten Schlichten, die auf die Gießformflächen aufgestrichen
oder aufgesprüht werden.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusatz einer Teilchengröße
von
kleiner als 0,3 mm kann dabei als Schlämmstoff zugegeben werden. Er.ist somit ein
Produkt, das bei de-r Herstellung des nicht substituierten vergleichsweise hochreinen
Kohlenwasserstoffes nach dem Suspensionsverfahren, dem Emulsionsverfahren oder dem
Verfahren nach der Perlpolymerisation gewonnen wird, ohne daß der Kunststoff, wie
das bei seiner bisherigen Weiterverarbeitung notwendig war, getrocknet oder in einem
hohen MaBe getrocknet zu werden braucht. Es ist somit nicht notwendig, daß den Emulsionspolymerisat
das Wasser vollkommen entzogen oder dieses bei hdheren Temperaturen verwalzt oder
durch Verformung in Strangpressen verdichtet wird.
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Vielmehr kann die bei der Emulsionspolymerisation erhalden äußerst
feine Aufteilung als Zusatz für Formmassen benutzt werden.
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In gleicher Weise braucht auch bei der Suspension- oder Perlpolymerisation
des nicht substituierten Kunststoffes, bei diesem Verfahren wird der Kunststoff
in einem Überschuß von Wasser durch kräftiges Rühren unter Zusatz von Verteilungsmitteln
in eine Unzahl kleiner Kügelchen aufgeteilt und in diesem Zustand der Polymerisation
unterworfen, der Kunststoff nicht, wie bisher bei der Verarbeitung für andere Zwecke
notwendig, vollkommen getrocknet zu werden, sondern die erhaltenen feinen Kügelchen
können
feucht verwendet werden, weil die Formmasse ohnehin einen Wassergehalt haben muß.
Sofern der erfindungsgemäß zu verwendende Kunststoff das Produkt einer Perlpolymerisation
ist, dann kann mit höheren als bisher üblichen Gehalten an Bentonit bei der Perlpolymerisation
zur Verhinderung einer Agglomeration der einzelnen Perlen und somit auf kleinste
KUgeichen hin gearbeitet werden, weil der Bentonit, der die polymerisierten Perlen
als Kolloidschicht bedeckt, nicht später entfernt, sondern verbleiben kann, weil
er in der Gießform gleichzeitig als Bindemittel Anwendung findet und sorbit ein
geringerer als sonst üblicher zusätzlicher Anteil an Bindemitteln, insbesondere
Bentonit, der Formmasse zuzugeben ist.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusatz kann somit als schlämmstoff
der Formmasse zugesetzt werden, wobei die Zugabe dann über eine Pumpe erfolgt, mit
der eine genaue Dosierung möglich ist. Auch können die Suapensionsperlen in Verbindung
mit Wasser dem Formsand zugegeben werden.
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besondere vorteilhaft ist, daß der Kunststoff feinkörnig oder pulverförmig
vorliegt, so daß er als trockener Stoff mit in Gießereien vielfach vorhandenen Dosiereinrichtungen
der Formmasse zugegeben werden kann.
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Dazu kann der feinkörnige oder pulverförmige Kunststoff durch Vermahlen
eines Granulats oder Versprühen eines auf etwa 160 bis 2000 C verflUssigten Kunststoffes
erhalten werden.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene, zum Zwecke der Glanzkohlenstoffbildung
zugegebene Kunststoff kann dabei pulverfönnig sein. Besonders vorteilhaft ist er
feinkörnig bei einer Korngröße von 0,2 m und weniger bei einer mittleren Korngröße
von 0,15 mm.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoff hat nach einem weiteren
erfindungsgemäßen Merkmal in der Formstoffmischung einen Anteil von 0,5 bis 3%,
vorteilhaft einen Anteil von 0,5 bis 2%.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoff zur Bildung von Glanzkohlenstoff
in der Formmasse hat zunächst den Vorteil, daß nur vergleichsweise geringe Mengen
erforderlich sind, um eine zusammenhängende Glanzkohlenstoffschicht auf den Quarzkörnern
des Form-Sandes zu bilden. Dies ergibt sich dadurch, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Zusatz bei seiner gleichmäßigen Verteilung in der Formmasse zu 90% seines Anteiles
in Glanzkohlenstoff umgewandelt wird, wobei der
Rest flüchtige
Bestandteile in Gestalt von vorwiegend Wasserstoff ist. Da zugleich der Kunststoff
nicht wasseranziehend ist und zugleich keinen schädlichen Einfluß auf die Bindefähigkeit
eines Tones, insbesondere Bentonits, ausübt, weil er nicht substituiert ist und
keinen Schwefel enthält, führt der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoff auch
zu einer vei'minderten Zugabe an Bindemitteln, insbesondere Bentonit und dadurch
auch zu einem geringeren Wassergehalt der Formmasse. Da zugleich der erfindungsgemäß
vorgeschlagene Kunststoff in der Formmasse die Fließfähigkeit der Formmasse begünstigt,
ist der erfindungsgemäße Zusatz in besonders vorteilhafter Weise geeignet für Formmassen
zum Hochdruck-Formpressen. Dadurch ergibt sich beim Eingießen der Schmelze keine
oder eipe nur unbedeutende Ausdehnung des ?ormhohlraumes, so daß nicht nur maßgenaue
Gußstücke erreicht werden, sondern auch db Probleme der Spei5un einfacher sind und
unter Umständen Uberhaupt keine Nachspeisung zu erfolgen braucht.
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Der erfindungsgemäß als Zusatz vorgeschlagene Kunststoff, der in nur
vergleichsweise geringer Menge zugesetzt zu werden braucht, vermindert nicht die
Gasdurchlässigkeit der Formmasse.
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Da der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoff zur
Bildung
von Glanzkohlenstoff höchster Ausbeute nur in geringer Menge der Formmasse zuzugeben
ist, ist die mit dem erfindungsgemäßen Zusatz versehene Formmasse auch besser geeignet
zur Herstellung von Stahlgußstücken.
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Da die Formmasse mit dem erfindungsgemäßen Zusatz weniger Bindemittel
erfordert, insbesondere in Gestalt von Bentonit, ist auch die Wiederaufbereitung
der Formmasse einfacher, weil nicht in einem so hohen Maße, wie das bisher bei Formmassen
mit bekannten kohlenstoffhaltigen Zusätzen, insbesondere Steinkohlenstäuben, der
Fall ist, entstaubt zu werden braucht.
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Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusatz aus Kunststoff hat weiterhin
den Vorteil, daß im Formstoff vorhandene nicht verbrauchte Anteile im Laufe der
Wiederverwendung des Formsandes genutzt werden, so daß bei einer Neuaufbereitung
des Altsandes nur geringe Mengen neuen Kunststoffes zugegeben zu werden brauchen.
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Die Praxis hat ergeben, daß zur Herstellung von 100 to guten Fusses
bei herkömmlichem kohlenstoffhaltigem Zusatz in Gestalt von Kohlenstaub eine Menge
von 3,3 to synthetischen Kohlenstaub und eine Menge von 5,4 to Bentonit notwendig
waren, während nach der erfindungsgemäßen Lösung zur Herstellung von 100 to
guten
Gusses eine Menge von Polystyrol in feinkörniger Form in Höhe von 0,5 to bei einer
Menge an Bentonit in Höhe von 4,3 to erforderlich ist.
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Untersuchungen. ermittelt durch die bekannte Bestimmung des Glühverlustes
bei einer Erhitzung des Pormsandes auf 1000°C, haben ergeben, daß bei der bekannten
Verwendung von Steinkohlenstaub in Formsand enthalten sind 1,5% Glanzkohlenstoff
und 3 bis 3,5% Koks und sonstige verbrennbare Rückstände.
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Wird jedoch dem Formsand der erfindungsgemäße Kunststoff als nicht
substituierter Kohlenwasserstoff zugegeben, dann sind im Formsand enthalten 1,5%
Glanzkohlenstoff mit nur 0,5% verbrennbare Rückstände.
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Die Erfindung zeigt auch hier erhebliche Fortschritte, weil bei der
bekannten Verwendung von Kohlenstäuben in dem Formsand hohe Anteile von Rückständen
verbleiben, die die Gasdurchlässigkeit und die Feuerfestigkeit des Formsandes vermindern.
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Diese Nachteile sind durch die Erfindung beseitigt.
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Eine Formsandmischung nach der Erfindung für üblichen Maschinenguß
besteht aus
Quarzsand Wyomin-Bentonit Polystyrol mittlere Körnung
0,23 mm 6% 0,8% Eine weitere erfindungsgemäße Formsandmischung für dünnwandigen
Guß mit hohen Anforderungen an die Güte der Gußoberfläche besteht aus Quarzsand
Wyomin-Bentonit Polystyrol mittlere Körnung 0,16 mm 8% 1,5% Nach einem weiteren
erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen, daß der kohlenstoffhaltige Zusatz
in Gestalt des feinkörnigen Kunststoffes aus einer vorgefertigten Mischung mit dem
Bindemittel insbesondere in Gestalt von Natriumbentonit, besteht.
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- Ansprüche -