DE2100097C3 - Verfahren zum Herstellen von Gießformteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gießformteilen zum Erzeugen metallischer Abgüsse, bei dem ein Grundstoff aus groben feuerfesten Partikeln durch ein Bindemittel gebunden wird. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 70 11 268.4 ist es bekannt, Gießformteile, beispielsweise Speiser, aus einem grobkörnigen Material vorzuformen und durch Tränken mit einem Bindemittel zu verfestigen. Nach dem Gebrauchsmuster werden grobe, anorganische Schaumstoffe zum Herstellen von Steigern verwendet oder organische Schaumstoffe so in eine Isoliermasse eingebettet, daß beim Vergießen der Schaumstoff zusammenfällt und sich durch die sich bildenden Hohlräume eine ausgezeichnete Isolierwirkung bei großer Festigkeit des Isolierkörpers ergibt. Dieses Verfahren eignet sich zwar zur Herstellung von Steigern und Trichtern von Gießformen, jedoch nicht für Gießformteile, die das Gußstück und seine Oberfläche ausbilden und bei denen es dementsprechend auf die Güte der Oberfläche ankommt. Aus der US-PS 32 16 074 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Grundstoff aus magnetisierbaren Kugeln durch Magnetisierung einer Formgebung zugänglich gemacht wird und anschließend mit einem Bindermaterial imprägniert wird Nach der US-Patentschrift wird statt mit Kugeln auch mit Pellets gearbeitet und die Zwischenräume mit einem Füllmaterial, das als Binder wirkt, aufgefüllt. Eine aufgetragene Schlichteschicht dient zur Glättung der Oberfläche der Form. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren beim Einsatz der magnetisierbaren Kugeln aufwendig ist, verhindert die Imprägnierung des Grundstoffes aus den groben Partikeln eine sichere Verklammerung der anschließend aufgebrachten Schlichteschicht, wodurch es zu oberflächlichen Abplatzungen der Gießform und entsprechenden Fehlern des Gußstücks kommen kann.

Aus der DT-OS 15 83 531 ist ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten Gießformen bekannt, wobei durch durchlöcherte Zellwände der Schaumporen anorganische Substanzen eingepreßt werden. Die nach diesem Verfahren hergestellten Formen haben eine hohe Gasdurchlässigkeit, entwickeln jedoch beim Eingießen des Metalls durch den Zerfall der Kunststoffkomponenten Gase und weisen keine geschlossene, feuerfeste Schicht gegenüber dem einzugießenden Metall auf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen. Gießformteile in einfacher Weise so herzustellen, daß die aus ihnen gebildete Gießform glatte, feuerfeste Innenoberflächen aufweist, die gegen Abplal/ung bei Guß sicher sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Gießformteilen der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Gießformteile primär aufgebaut werden aus mit dem Binder vermischten, groben, feuerfesten Sanden oder Kornmischungen und die dem später einzugießenden Metall zugewandten Oberflächen eine zweite Bindung und Schließung der groben Poren der Grobkornmasse erfahren durch Einbringen einer flüssigen Aufschlämmung aus Binder und feinkörniger, feuerfester Substanz auf eine Dicke der somit zweifach gebundenen Schicht von im Mittel mindestens 5 mm oder mehr.

Dadurch, daß die Gießformteile primär aus den groben feuerfesten Partikeln mit Bindemittel aufgebaut werden, sind die Kornzwischenräume noch nicht ausgefüllt. Bei der im zweiten Verfahrensschritt erfolgenden Schließung der groben Poren durch das Einbringen der flüssigen Aufschlämmung aus Binder und feinkörniger, feuerfester Substanz auf eine Dicke der zweifach gebundenen Schicht von mindestens 5 mm erfolgt nicht nur eine wirksame Verstärkung der Innenwand der Form, die später zur Formgebung des Gußstückes dient, sondern auch eine sehr wirksame Verklammerung dieser zweiten aufgebrachten, feinkörnigen Substanz bei guter Oberfläche, wodurch Abplatzungen und andere Fehler beim Gießen des Metalls weitgehend ausgeschlossen werden. Die Verstärkung der dem Gußstück anliegenden Schicht des Formstükkes durch die zweite Bindung bringt auch bei großen und kompliziert geformten Gießformen hohe Sicherheit gegen Beschädigungen und somit Gießfehler. Der primäre Aufbau der Gießformteile aus groben Partikeln mit einem Bindemittel bietet die Möglichkeit, den Grundstoff sandig rieselnd oder auch teigig zu machen,

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wodurch gegenüber der bekannten flüssigen Aufschlämmung der verfahrenstechnische Vorteil erreicht wird, daß auch körnige Bestandteile stark unterschiedlichen spezifischen Gewichtes sich nicht entmischen. Durch die anschließend eingebrachte flüss^;ge Aufschlämmung werden die Poren der Grobkornschicht geschlossen und das Eindringen von flüssigem Metall in die Gießformteile verhindert

Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.

Drrfurch, daß der feuerfeste Sand für die Grobkornmasse zu 90 Gewichtsprozent mindestens eine Korngröße von 1 mm hat, wird die Aufrechterhaltung der groben Poren in dem primär aufgebauten Gießformteil gefördert und damit das Eindringen in die Verklammerung der zweiten Binderschicht

Das Eingießen der Aufschlämmung für die zweite Bindung, das wegen der Grobporigkeit des primär aufgebauten Gießformteiles möglich ist, ist eine besonders einfache Art des Einbringens der flüssigen Aufschlämmung. Dabei werden die verschiedenen Gießformteile zweckmäßigerweise nacheinander in eine waagerechte Lage gebracht, mit der dem späteren Gußstück zugewandten Oberfläche nach unten. So können Gießformteile, die in der fertigen Form nicht waagerecht liegen und komplizierter geformte Gießformteile durch einfaches Schwerkrafteingießen gefertigt werden.

Dadurch, daß die Grobkornmasse zum Teil aus mit Binder umhüllten feuerfesten Körnern und zum anderen Teil aus nicht mit Binder umhüllten feuerfesten Körnern besteht, wird der primäre Aufbau der Gießformen nicht behindert, da im Mittel durch den Mischvorgang vor dem Füllen der Form jeweils binderumhüllte und nichtumhüllte Körner aneinanderliegen, wobei der Binder des umhüllten Kornes für die Verbindung sorgt. Die nicht mit Binder umhüllten Körner des primär aufgebauten Gießformteiles erleichtern und fördern die Bindung der anschließend eingebrachten Aufschlämmung.

Vorteilhaft ist der Binder, der die Körner umhüllt, aus Phenolharz, und die Aushärtung zum ersten Binden der Grobkornmasse erfolgt durch Erwärmen. Ferner kann der Mischvorgang der Körner der ersten Schicht so gestaltet sein, daß unterschiedliche Temperaturen verschiedener Kornpartien die Aushärtung der verwendeten organischen oder anorganischen Binder bewirken oder fördern. Beim Mischen der mit Binder umhüllten oder nichtumhüllten Körner ist bei Einsatz von Phenolharz ein Abrieb weitgehend ausgeschlossen und somit die Binderfreiheit eines Teils der Körner im primär aufgebauten Gießformteil gesichert.

Dadurch, daß der Aufschlämmung zusätzlich solche Stoffe beigemengt werden, weiche beim Erwärmen abbrennen oder oxydiert werden, kann eine gute Gasdurchlässigkeit der Form bei gleichzeitig glatter, dem Metall anliegender Oberfläche erreicht werden.

Das Einbringen der Aufschlämmung in den Porenraum der Grobkornmasse kann vorteilhaft durch Anlegen von Unter- oder Überdruck als Fließhilfe gefördert werden. Dabei wird eine sichere, dichte Füllung der dem einzugießenden Metall zugewandten Oberflächen der Gießformteile erreicht. Dies ist besonders dann zu empfehlen, wenn die flüssige Aufschlämmung zähflüssig oder gar teigig ist. Der Unter- oder Überdruck kann auch als wechselnder Druck z. B. durch Anwendung eines Vibrators, der in die Aufschlämmung eingetaucht wird und darin Wellen erzeugt, aufgebracht werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen im einzelnen

F i g. 1 einen Ausschnitt eines Gießformteils nach dem primären Aufbau aus groben Partikeln,

F i g. 2 den gleichen Ausschnitt wie F i g. 1 nach dem Einbringen der flüssigen Aufschlämmung,
F i g. 3 eine Gießform mit einem Gießformteil nach

ίο Fig. 1 und2

F i g. 4 eine andere Ausführungsform einer Gießform mit einem Gießformteil nach den F i g. 1 und 2.

Bei dem Verfahren zum Herstellen von Teilen 1 von Gießformen 2, 3 zum Erzeugen metallischer Abgüsse

■5 wird ein Grundstoff aus groben feuerfesten Partikeln 4, 5 durch ein Bindemittel gebunden. Dabei werden die Gießformteile 1 primär aufgebaut aus mit dem Binder vermischten groben, feuerfesten Sanden oder Kornmischungen und die dem später einzugießenden Metall zugewandten Oberflächen einer zweiten Bindung unterworfen durch Einbringen einer flüssigen Aufschlämmung 6 aus Binder und feinkörniger, feuerfester Substanz auf eine Dicke 7 der somit zweifach gebundenen Schicht von im Mittel mindestens 5 mm oder mehr.

Bei der Herstellung von Speiserwänden nach diesem Verfahren, die als Ummantelung der Speiser von Metallgußstücken dienen und es durch ihre Isolierung ermöglichen, die Speiserabmaße kleiner zu halten als normal und so Metall einzusparen, besteht der Grundstoff z. B. aus 50 Volumprozent körniger gebrannter Schamotte und 50 Volumprozent Polystyrolhohlkugeln oder Feuerleichtsteinbruch, alles in einer Korngröße von etwa 3 bis 4 mm. Diese Kornmischung wird für den primären Aufbau mit Wasserglas als Binder versetzt, in einen Kernkasten eingefüllt, der in seinen Innenkonturen den Maßen der herzustellenden Steigerwand entspricht und durch (XVBegasung ausgehärtet wird. Diese so primär hergestellte Form wird in einfacher Weise in eine feinkörnige Aufschlämmung getaucht, deren Trockensubstanz zu 50% aus Schamottemehl und zu weiteren 50% aus Tonerde-Schmelzzement besteht Satt dieser flüssigen Aufschlämmung kann auch z. B. mit hydrolisiertem Äthylsilikat gearbeitet werden. Bei dieser Ausführungsart der Erfindung werden durch das Eintauchen des Grobkornkörpers in die Aufschlämmung alle Hohlräume zwischen den groben Körnern ausgefüllt. Der dann nach der Aufschlämmung entnommene Körper wird getrocknet bzw. ausgeglüht und ist danach als feuerfeste Speiserwand zum Einsatz in Formen für das Abgießen von Metallen verwendbar. Die F i g. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines derartigen feuerfesten Körpers. Die F i g. 1 gibt den primären Aufbau aus Grobkorn, hier Körner zweier Arten, wieder, der nur durch eine filmartig auf den Körnern sitzende erste Bindung Verbund miteinander hat. Die Körner 4 weisen kein Bindemittel auf, bei den Körnern 5 ist das Bindemittel durch Schraffur angedeutet. F i g. 2 zeigt den gleichen Aufbau nach dem Einfließen der Aufschlämmung, die nun die Poren zwischen den Körnern 4, 5 verschlossen und die Körner weiter miteinander gebunden hat. Dadurch, daß ein Teil der Körner 4 nicht von Binder umhüllt ist, wird eine bessere Haftung des Binders der Aufschlämmung erreicht.

Nach der Ausführungsart der Erfindung nach F i g. 3 geschieht der primäre Aufbau der Grobkornschicht durch Aufstampfen innerhalb der Gießform 2, 3 für die

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Herstellung einer mit einem Abschlagkern 8 kombinierten Speiserwand 9. Diese Gußform wird wie folgt hergestellt. Auf einem Gußstückholzmodell 10 wird die Sandform 2,3 aufgestampft mit einem darauf aufgesetzten Modellteil des Außendurchmessers und der Höhe der Speisewand 9. Danach wird das Modellteil der Speiserwand entfernt und auf das Gußstückholzmodell 10 das Speiserinnenraummodellteil 11 gesetzt. In den Hohlraum zwischen dem Gießformteil 3 und dem Speiserinnenraummodellteil 11 erfolgt das Auffüllen der feuerfesten Grobkornmasse für die Speiserwand !}. Das Ausgießen des Porenraumes zwischen den groben Körnern geschieht hier nachfolgend durch Schwer kraftguß. Die aus flüssigem Binder und Mehl aus feuerfester Substanz bestehende Aufschlämmung wird aus, dem Gefäß 12 als Gießstrahl 6 von oben eingegossen und füllt bis zum Oberrand der Form 3 den Porenraum der Teile 8 und 9 aus, wobei gegenüber dem dem späteren Gußteil entsprechenden Holzmodell 10 eine glatte, abplatzsichere Schicht entsteht. Nach dem Aushärten des Binders werden alle Modellteile entferm;. Die Speiserwand ist nach Trocknung und Glühung dann abgußbereit für das flüssige Metall.

Nach Fig.4 ist gegenüber Fig.3 der Hohlraum für das den Abschlagzapfen der Form bildende GieOformteil bis zur Kastenwand ausgedehnt worden. Das dem späteren Gußstück 13 gegenüberliegende, nach der Erfindung hergestellte Gießformteil ist in diesem Fall größer. Das Ausfüllen des Hohlraumes 8, 9 Tür Abschlagkern- und Speiserwand erfolgt in besonders einfacher Weise dadurch, daß die Grobkorn masse bereits mit flüssigem Binder und feuerfestem Mehl in

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30 solcher Menge gemischt eingefüllt wird, daß es nach dem Ausfüllen des Hohlraumes zu einer Entmischung kommt. Dabei fließt die Aufschlämmung durch die Poren zwischen den Grobkörnern und sammelt sich oberhalb der Sandpartie des unteren Gießformteiles 2 bzw. des Modells für das Gußstück 13 in einer Schichtdicke an, welche in Fig.4 durch die Pfeile 14 markiert ist. Die Schwerkraftwirkunj, welche das Fließen der Aufschlämmung nach dem Einfüllen bewirkt, kann durch Vibration, z. B. des Modells, gefördert werden. Bei den senkrechten Partien der Grobkornmischung fließt die beigegebene Aufschlämmung durch die Schwerkraftwirkung weilgehend aus und es bleibt nur ein Film zur primären Bindung der groben Körner zurück. Diese Teile erfahren durch Einbringen einer flüssigen Aufschlämmung aus Binder und feinkörniger feuerfester Substanz eine Ausfüllung der Hohlräume in den beim Abgießen vom flüssigen Metall benetzten Teilen. Dieses Einbringen kann z. B. nach Ziehen des Speiserinnenraummodellteils 11 durch Anspritzen mit Aufschlämmung geschehen oder durch Einbringen der Aufschlämmung in die freistehende Grobkornwand durch eine besondere Düse, die mit oder ohne weiches Mundstück an die Wand angelegt und unter Druck mit Aufschlämmung so beschickt wird, daß sich die Aufschlämmung in die Poren hineindrückt. Die eingespritzte oder unter Druck hineingeflossene Aufschlämmung ist in der F i g. 4 durch die Pfeile 7 markiert, welche die so eingestellte Schichtdicke der Aufschlämmung angibt. Nach üblicher Formvorbereitung und Trocknen bzw. Glühen der Grobkom-Aufschlämmungsschicht ist die Gießform dann abgußbereit.

Hienm 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Gießformteilen zum Erzeugen metallischer Abgüsse, bei dem sin Grundstoff aus groben feuerfesten Partikeln durch ein Bindemittel gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießformteile primär aufgebaut werden aus mit dem Binder vermischten, groben feuerfesten Sanden oder Kornmischungen :* und die dem später einzugießenden Metall zugewandten Oberflächen eine zweite Bindung und Schließung der groben Poren der Grobkornmasse erfahren durch Einbringen einer flüssigen Aufschlämmung aus Binder und feinkörniger feuerfester Substanz auf eine Dicke der somit zweifach gebundenen Schicht von im Mittel mindestens 5 mm oder mehr.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein grober feuerfester Sand für die Grobkornmasse, der zu 90 Gewichtsprozent mindestens 1 mm Korngröße hat, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem gestaltgebenden Einformen der primären Grobkornmasse diese durch Schwerkrafteingießen der Aufschlämmung mit zweiter Bindung und Porenverschluß versehen wird.

4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobkornmasse zum Teil aus mit Binder umhüllten feuerfesten Körnern und zum anderen Teil aus nicht mit Binder umhüllten feuerfesten Kernern besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder aus Phenolharz besteht, und die Aushärtung zum ersten Binden der Grobkornmasse durch Erwärmen erfolgt.

6. Verfahren nach einein der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlämmung zusätzlich solche Stoffe beigemengt werden, welche bei Erwärmung abbrennen und/oder oxydiert werden.

7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Aufschlämmung in den Porenraum der Grobkorr masse durch Anlegen von Unter- oder Überdruck als Fließhilfe gefördert wird.