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'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.
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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.
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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.
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Die DT-OS 1 920 431 beschreibt ein Verfahren, bei dem :Jasserglas
ohne Kohlendioxid mit Anhydrit (Calciumsulfat) und/oder sauren Salzen ausgehärtet
wird.
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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.
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Bei dem Verfahren der DT-AS 1 583 550 erfolgt die Härtung des Wasserglases
durch Zusatz von Mangancarbonat-Pulver.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Anstelle der Milchsäureester lassen sich auch Milchsäurenitril oder
Milchsäureamid verwenaen.
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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.
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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.
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Bei Verwendung von Cyclohexylacetat wird insbesondere die Klebeneigung
der Gießereisandmischung an Form- und Kernkästen stark vermindert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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