DE2156048A1 - Verfahren zur herstellung von formen und kernen fuer den metallguss - Google Patents

Verfahren zur herstellung von formen und kernen fuer den metallguss

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DE2156048A1
DE2156048A1 DE19712156048 DE2156048A DE2156048A1 DE 2156048 A1 DE2156048 A1 DE 2156048A1 DE 19712156048 DE19712156048 DE 19712156048 DE 2156048 A DE2156048 A DE 2156048A DE 2156048 A1 DE2156048 A1 DE 2156048A1
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acid esters
hardeners
hardener
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water glass
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Guenther Gettwert
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Woellner Werke GmbH and Co
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Woellner Werke GmbH and Co
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/186Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
    • B22C1/188Alkali metal silicates

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

  • 'tTerfahren zur Herstellung von Formen und Kernen für den metallguß" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formen und Kernen für den Metallguß unter Verwendung von Wasserglas als Bindemittel und Carbonsäureestern als Ilärtern.
  • Das Verfahren, Formen und Kerne für den Metallguß unter Verwendung von Wasserglas, das durch Kohlendioxid gehärtet wird, herzustellen, hat sich neben anderen Verfahren, welche organische Bindemittel verwenden, einen festen Platz im Gießereiwesen erworben. Seine wirtschaftliche Anwendbarkeit hängt in hohem Maße vom rationellen Einsatz des im Vergleich zu Wasserglas teuren Kohlendioxids ab, das als Gas durch geformte, wasserglashaltige Sandmischungen hindurch gedrückt werden muß. Je gröber die zu fertigenden Formen und Kerne sind und je komplizierter ihre Form ist, dest@ schwieriger ist es, die Begasung der Masse zur gleichmäßigen Aushärtung wirtschaftlich zu gestalten. Es besteht darum ein Bedürfnis für geeignete Verfahren, die den Einsatz des kostspiellgen Kohlendioxids überflüssig machen und nach denen vor allem Formen und große, kompliziert gestalte@ Kanne wir@schaftlich gehärtet werden können.
  • Hierzu ist es bereits bekannt, Wasserglas durch Siliciumpulver oder gemahlene sili@iumreiche Legierungen, wie Ferrosi@icium, zu härten. Dieses Verfahren ist mit dem Nachteil @chaftet, daß für den Metallguß ausreichende Druckfestigkeiten erst nach mehreren Stunden erreicht werden.
  • Die DT-OS 1 920 431 beschreibt ein Verfahren, bei dem :Jasserglas ohne Kohlendioxid mit Anhydrit (Calciumsulfat) und/oder sauren Salzen ausgehärtet wird.
  • in dem in der DT-AS 1 1 249 461 und in der DT-OS 1 932 6 beschriebenen sogenannten Fließsand-Verfahren gelangt Wasserglas durch Dicalciumsilikat bzw. Nephelinschlamm zur Abbindung. Dieses Verfahren wird in größerem Umfang in der UdSSR angewendet.
  • Bei dem Verfahren der DT-AS 1 583 550 erfolgt die Härtung des Wasserglases durch Zusatz von Mangancarbonat-Pulver.
  • Die DT-AS 1 558 114 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Härtung von Wasserglas durch Zusatz von Glykol- und/oder-Glycerinestern, gegebenenfalls im Gemisch mit Dicalciumsilikat oder Anhydrit, erreicht wird.
  • Alle vorgenannten Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, daß die ILirtung der verformten Gießereisandmischungen, insbesondere bei Raumterriperatur, zu langsam erfolgt. Bei der heute üblichen kontinuierlichen Sandaufbereitung mit maschineller Kern- und Formfertigung bedeutet dies eine untragbare hemmung des Produktionsablaufes bei gleichzeitig erhöhtem Raumbedarf für die Nachhärtung der Kerne und Formen bis zum Erreichen einer für den Transport ausreichenden Festigkeit.
  • Aufgabe der Erfindung war es daher, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zu schaffen, das bei günstigen Verarbeitungszeiten der fertigen Gießereisandmischungen nach dem Verformen rasch zu Grünfestigkeiten führt, die das Entnehmen der Formen und Kerne aus dem Form- bzw. Kernkasten und die weiter Verarbeitung gestatten. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
  • Somit betrifft die Erfindullg ein Verfahren zur IIerstelJung von Formen und Kernen für den Metallguß aus Gießereisandmischungen, die Wasserglas als Bindemittel und Carbonsäureester als Härter enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Härter Mi)chsäureester, gegebenenfalls im Gemisch mit bis zu nöchstens 50 Gewichtsprozent, bezogen auf den Härter, Phthalsäureestern, Citronensäureestern, Essigsäureestern oder anderen, an sich als Härter bekannten Carbonsäureestern, verwendet.
  • Für das Verfahren der Erfindung geeignete Milchsäureester sind insbesondere die niederen Alkylester, wie der Methyl-, Athyl- oder Butylester. Darüber hinaus ist z.B. auch der Benzylester geeignet.
  • Anstelle der Milchsäureester lassen sich auch Milchsäurenitril oder Milchsäureamid verwenaen.
  • Beispiele für Carbonsäureester, die in dem erfindungsgemäß verwendeten Härter in einer Menge von bis zu 50 Gewichtsprozent enthalten sein können, sind Methyl-, Äthyl oder ButQ acetat, Triacetin (Glycerintriacetat), Cyclohexylacetat oder Gemische der vorgenannten Ester.
  • Bevorzugte Härter enthalten 50 Gewichtsprozent Milchsäureester mit 1 bis 4 C-Atomen im Esterrest, 10 bis 50 Gewichtsprozent Triacetin und /oder Cyclohexylacetat und 40 bis 0 Gewichtsprozent Alkylglykolacetat mit 1 bis 4 C-Atomen im Ätherrest.
  • Bei Verwendung von Cyclohexylacetat wird insbesondere die Klebeneigung der Gießereisandmischung an Form- und Kernkästen stark vermindert.
  • Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erhalten, wenn man die Härter vor dem Vermischen mit dem Gießereisand mit 5 bis 40 Gewichtsprozent Aceton und/oder Dimethylformamid vermischt.
  • Der Härter wird in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 15 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf Wasserglas von etwa 35 bis 52° Be, verwendet.
  • Bei der Anwendung des Verfahrens der Erfindung lassen sich bereits 30 Minuten nach der Verformung Druckfestigkeiten von 8 bis 10 kp/cm2 erzielen. Nach Maßgabe der Härterzusammensetzung sind nur kurze Wartezeiten erforderlich, so daß schon nach 2 bis 3 Stunden Abgüsse vorgenommen werden können.
  • Das Verfahren eignet sich insbesondere für die kontinuierliche Sandaufbereitung, da hier eine schnelle Verarbeitung der Sandmischung gewährleistet ist. Mit den handelsüblichen Aufbereitungsanlagen (z.B. Mixslinger) ist ein gleichmäßiges Dosieren der geringen Härtermengen möglich, so daß keine Schwierigkeiten durch unregelmäßiges Erhärten der Formen oder Kerne auftreten.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß während des Gießprozesses keine-Gase entstehen, die zu Pinhole-Eildung führen, wie dies z.B. beim sog. Cold-set-Verfahren (Aushärtung des Bindemittels mittels saurer Katalysatoren) der Fall ist. Im Gegensatz zum Cold-set-Verfahren können die erfindunssgemäß hergestellte Modelle in den meisten Pällen sofort bezogen werden. Je nach den Erfordernissen kann die Härtungsgeschwindigkeit durch die enge und die Art der dem Milchsäureester zugemischten Carbonsäureester gesteuert werden.
  • Nicht zuletzt ist aus Gründen der Arbeitsplatzhygiene und der Gesundheit von Bedeutung, daß bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung keine gesundheitsschädigenden Stoffe, wie Phenolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Polyisocyanate oder Triäthylamin, Verwendung finden.
  • Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teileangaben beziehen sich auf das Gewicht. Die Teile Härter sind jeweils auf 100 Teile Gießereisand bezogen. Die Ergebnisse beziehen sich auf zylindrische Prüfkörper von 50 mm Durchmesser und 50 mm Höhe, die bei Raumtemperatur gehärtet wurden.
  • B e'i s p i e 1 t Quarzsand der Körnung 0,1 bis 0,2 mm wird mit 0,5 Teilen Milchsäureäthylester und 3,5 Teilen Wasserglas (Modul 2,40; 520 Bé) vermischt. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 15 5-6 30 8 - 10 60 15 24 Stunden 17 - 20 Vergleichsbeispiel 1 Dem Quarzsand werden 0,2 Teile Triacetin und 4 Teile Wasserglas (Modul 3,0; 380 Be) zugemischt. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm?) 15 0,04 - 0,05 30 0,06 - 0,08 60 0,25 - 0,30 90 2,0 - 2,5 120 13,0 - 15,0 Tabelle (Fortsetzung) Zeit Druckfestigkeit (kp/cm2) 5 Stunden 20,0 - 25,0-24 Stunden 25,0 - 30,0 48 Stunden 35,0 - 45,0 Beispiel 2 Quarzsand wird mit 3,5 Teilen Wasserglas (Modul 2,50; 480 Be) und 0,5 Teilen Härter vermischt, der aus 1 Teil Milchsäureäthylester und 1 Teil Phthalsäurediäthylester besteht. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 15 2-3 30 5-7 60 7-9 120 8 - 10 24 Stunden 20 - 25 Beispiel 3 Quarzsand wird mit 3 Teilen Wasserglas (520 Be; Modul 2,40) und 0,2 Teilen Härter vermischt, der aus 1 Teil Iviilchsäureäthylester und 1 Teil Cyclohexylacetat besteht. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 15 1-2 30 4-6 60 10 - 15 120 18 - 20 24 Stunden 40 Beispiel 4 Quarzsand wird mit 3,5 Teilen Wasserglas (Modul 2,50; 490 Bé) und 0,5 Teilen Härter vermischt, der aus 1 Teil Milchsäureäthylester und 1 Teil Triacetin besteht. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (k/cm2) 15 0,6 - 0,8 30 3-4 60 8 - 10 120 14 - 16 240 20 - 25 1 Tag 40 - 50 2 Tage 60 - 70 Vergleichsbeispiel 2 Quarzsand wird mit 3,5 Teilen Wasserglas gemäß Beispiel 4 und 0,3 Teilen Methylglykolacetat vermischt. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 30 0,03 60 0,04 - 0,06 120 . 1,2 - 1,4 240 6-8 24 Stunden 25 - 30 48 Stunden 80 - 120 Beispiel 5 Quarzsand wird mit 3,5 Teilen Wasserglas gemäß Beispiel 4 und 0,5 Teilen eines Härters vermischt, der aus 6 Teilen Butylglykolacetat und 4 Teilen Milchsäureäthylester besteht. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 15 0,5 - 0,6 30 1,5 - 2,5 60 8 - 10 120 14 - 16 240 18 - 20 24 Stunden 25 48 Stunden 60 - 80 Beispiel 6 Quarzsand wird mit 3,5 Teilen Wasserglas gemäß Beispiel 4 und 0,5 Teilen eines Härtere vermischt, der aus 50 Teilen Milchsäureäthylester , 30 Teilen Methylglykolacetat, 10 Teilen Butylglykolacetat oder Äthylglykolacetat, 10 Teilen Triacetin und 5 Teilen Aceton besteht. Die Härtung zeigt folgenden Verlauf: Zeit (min) Druckfestigkeit (kp/cm2) 15 0,4 - 0,5 30 1,5 - 2,5 60 8 - 10 120 12 - 17 240 16 - 19 24 Stunden 20 - 30 48 Stunden 60 - 80 Patentansprüche

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Formen und Kernen für den Metallguß aus Gießereisandmischungen, die Wasserglas als Bindemittel und Carbonsäureester als Härter enthalten, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Härter Milchsäureester, gegebenenfalls im Gemisch mit bis zu höchstens 50 Gewichtsprozent, bezogen auf den Härter, Phthalsäureestern, Citronensäureestern, Essigsäureestern oder anderen , an sich als Härter bekannten Carbonsäureestern verwendet.
  2. 2. Härter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus Milchsäureestern und gegebenenfalls bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf den Härter, Phthalsäureestern, Citronensäureestern, Essigsäureestern oder anderen, an sich als Härter bekannten Carbonsäureestern.
  3. 3. Härter nach Anspruch 2, bestehend aus 50 Gewichtsprozent Milchsäureestern mit 1 bis 4 C-Atoinen im Esterrest, 10 bis 50 Gewichtsprozent Triacetin und/oder Cyclohexylacetat sowie 40 bis 0 Gewichtsprozent Alkylglykolacetat mit 1 bis 4 C-Atomen im Ätherrest.
  4. 4. Härter nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Gehalt an 5 bis 40 Gewichtsprozent Aceton und/oder Dimethylformamid.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2759262A1 (de) * 1977-12-31 1979-07-12 Huettenes Albertus Bindemittelsystem auf polyurethan- basis fuer formstoff-mischungen zur herstellung von giessformen und kernen
EP0150745A2 (de) * 1984-02-02 1985-08-07 BI-TEC GmbH Gesellschaft für Bindemittel-Technologie Bindemittelgemisch zur Verfestigung

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