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Beschreibuna zu der Patentanmeldung betreffend Form und Verfahren
zu ihrer Herstellung, mit der Form hergestelltes Gußstück sowie Verfahren zum Gießen
mit der Form Die Erfindung betrifft eine Form und Verfahren zu ihrer en in Herstellung,/mit
der Form hergestelltes Gußstück sowie/erfahren zum Gießen mit der Form.
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Hauptsächlich bezieht sich die Erfindung auf eine Form, in der ein
Formmaterial um ein Modell herum in einen Formkasten eingeformt wird, insbesondere
Gießform.
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Bei vielen bekannten Formen ist ein Formhohlraum durch ein hauptsächlich
aus Sand bestehendes Formmaterial gebildet. Der Sand ist gewöhnlich naß und leitet
daher Wärme von dem in den Formhohlraum eingebrachten geschmolzenen Metall zu schnell
ab, um eine gleichmäßige Abkühlung über alle Teile des Gußstücks zu erzielen. Wenn
das Gußstück entfernt wird, bleibt der Sand als
gebundene Masse
zurUck und kann gewöhnlich ohne aufwendige Wiederaufbereitung nicht wieder verwendet
werden. Ein anderer Nachteil der bekannten Formen besteht darin, daß eine große
Menge Sand erforderlich ist, welche gewöhnlich die Verwendung von teueren Sänden,
die bessere Gußstücke ergeben würden, ausschließt.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer Form nach der Erfindung
vorgesehen, daß das Formmaterial Sand mit einem Binder, dessen Bindewirkung durch
Wärme zerstört wird, und Körper aus porösem Eisen umfaßt, und daß benachbart dem
Modell oder dem entsprechenden Formhohlraum hauptsächlich oder ausschließlich Sand
vorgesehen ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Körper aus porösem
Eisen eine Abstützung für den benachbart dem Modell oder dem Formhohlraum angeordneten
und in die Form eingeblasenen Sand.
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Die Bezeichnung "Eisen" umfaßt in dieser Beschreibung kohlenstoffhaltige
und niedriglegierte Stähle.
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Die Körper aus porösem Eisen absorbieren die Feuchtigkeit des Sandes,
so daß die Oberfläche des Formhohlraums eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Nachdem
das geschmolzene Metall in die Form gegossen ist, wird die Bindungswirkung des Binders
mindestens teilweise zerstört, so daß der ungebundene Sand und die Eisen körper
nach Entfernen des Gußstückes ohne Aufwand-wieder aufbereitet und -verwendet werden
können.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im
folgenden anhand von Ausführungsbeispielen an zwei Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalen Längsschnitt durch eine Form und
Fig.
2 einen vertikalen Längsschnitt durch eine abgewandelte Form mit einem darin enthaltenen
Modell.
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Fig. 1 zeigt eine aus einem oberen Formkasten 1 und einem unteren
Formkasten 2 bestehende Form. Die Form hat einen Oberteil 3, ein Unterteil 4 und
einen Kern 5. Alle diese Teile sind aus Sand 9 mit einem in der Hitze zersetzlichen
Binder und aus Körpern 6 aus porösem Eisen, vorzugsweise aus Schwammeisen oder Sintereisen,
gebildet. Der Formhohlraum 7 ist durch Oberflächen umgrenzt, die vollständig aus
Sand 9 geformt sind. Die Körper 6 aus porösem Eisen sind in den Sand eingebettet.
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Ein Zehntel bis eine Hälfte des Gesamtvolumens des Formmaterials
besteht aus Sand, während der Rest des Gesamtvolumens von den Körpern 6 aus porösem
Eisen eingenommen wird. Die Sandschichten zwischen dem Formhohlraum 7 und den Körpern
6 können dünn sein, z.B. eine Stärke zwischen 1 und 300 mm haben. Schwere Gußstücke
(d.h. Gußstücke mit einem Gewicht von 50 Tonnen oder mehr) erfordern gewöhnlich
eine größere Stärke der Sandschichten über 100 mm hinausgehend, während bei kleinen
Gußstücken eine Stärke von 1 bis 20 mm ausreichend ist. Der Hauptzweck des Sandes
besteht darin, den Formhohlraum zu begrenzen und zwischen den Körpern aus porösem
Eisen einen Zement zu bilden, welcher den Körper der Form und des Kerns bildet.
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Im oberen Teil der Form ist ein Eingußtrichter 8 ausgebildet. Wegen
der Festigkeit der Form und der langsamen und gleichmäßigen Verfestigung des in
die Form gegossenen Metalls ist es nicht mehr im bisherigen Maße erforderlich, geschmolzenes
Metall während der Verf.estigung nachzugießen. Das bedeutet, daß der Eingußtrichter
verhältnismäßig klein ausgebildet werden kann, wie es Fig. 1 zeigt.
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Der Mengenanteil des Binders beträgt vorzugsweise zwischen 1 und
5 % der gesamten Sandmenge.
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Der im Sand verwendete Binder kann aus einem zweckmäßigen, in der
Hitze zersetzlichen oder verdampfenden organischen Stoff, wie Furan oder einem Zellulose-Derivat,
bestehen. Wegen der Wärmeanhäufung aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des
trockenen Standes ist die Temperatur des Sandes während des Gießens auf ein so hohes
Niveau angehoben, daß der Binder normalerweise vollständig zersetzt oder ausgetrieben
wird, was wiederum eine einfache Wiederaufbereitung des Sandes ermöglicht. Die Wiederaufbereitung
geschieht durch Passieren des Sandes durch ein Sieb und durch Staubabscheidung mittels
eines Zyklons. Auf diese Weise wird der Sandverbrauch wesentlich gesenkt. Zusätzlich
ist der Sandbedarf für jede Form auf ein Zehntel bis zur Hälfte der in üblichen
Formen verwendeten Sandmenge reduziert, und zwar je nach der Gestalt des Gußstückes.
Als Folge des geringen Sandverbrauchs kann für die Form der gleiche Sand verwendet
werden wie für den Kern.
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Außer der oben beschriebenen einfachen Wiederaufbereitung des.Sandes
können natürlich auch die Körper 6 aus porösem Eisen einfach wieder aufbereitet
und praktisch unbegrenzt wieder verwendet werden. Der Verbrauch an Formmaterial
ist daher minimal.
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Eine nahezu 100-%ige Ausnützung des Sandes in der Form selbst wird
erreicht, wenn sowohl das Formoberteil als auch das Formunterteil derart hergestellt
sind, daß die Körper aus porösem Eisen in ihr in die Form eingesetzten Gestalt etwa
der Gestalt des herzustellenden Gußstücks entsprechen und somit nur einen geringen
Zwischenraum zwischen sich und dem Modell für/einzublasenden Sand übrig lassen.
Die Stärke der auf diese Weise auf die Körper aus porösem Eisen (welche zweckmäßig
auf die Bindetemperatur des dem Sand untermischten Binders aufgeheizt werden) autgebrachten
Sandschicht sollte unter Berücksichtigung des Gewichts und der Abmessungen des herzustellenden
Gußstücks, wie oben beschneben, gewählt werden.
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Eine in der zuletzt beschriebenen Weise aufgebaute Form ist in Fig.
2 gezeigt, bei der die Körper 10 aus porösem Eisen eine durch einen Formkasten oder
-rahmen 1'1 zusammengehaltene Abstützung bilden. Diese Abstützung ist mit einer
Schicht von Sand 13 mit Furan als Binder bedeckt, die zwischen dem von den Körpern
10 und einem Modell 15 freigelassenen Raum aufgenommen ist. Der Eingußtrichter 14
wird außer zum Eingießen auch zum Einführen des Sandes verwendet. Die in Fig. 2
gezeigte Form ist insbesondere für die Massenproduktion von verhältnismäßig leichten
Gußstücken geeignet, z.B. Kraftfahrzeugmaschinen, Maschinenständern o.dgl., das
heißt von Gußstückendie maximal bis zu einigen Tonnen wiegen. Schwerere Gußstücke
werden gewöhnlich nicht in großen Serien hergestellt. Zur Erzeugung solcher schwereren
Gußstücke ist eine Verwendung der Form nach Fig. 1 wirtschaftlicher.
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Da die Körper aus porösem Eisen das beim Abbinden des Binders freiwerdende
Wasser aufsaugen, wird die Form fest und isolierend.
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Dadurch verfestigt sich das in die Form eingegossene Metall sehr gleichmäßig
und praktisch unabhängig davon, ob die Wandstärke des Gußstückes groß oder klein
ist. Hieraus ergibt sich, daß kaum mehr ein Unterschied im Aufbau und in der Härte
des Gußmaterials zwischen der Oberfläche und der Mitte des Gußstückes feststellbar
ist.
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Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die den Formhohlraum
begrenzende Oberfläche hauptsächlich oder gänzlich von Sand gebildet. Die Körper
aus porösem Eisen, die die Fähigkeit zum Aufsaugen von Flüssigkeiten, insbesondere
Wasser, und eine vergleichsweise große Wärmeleitfähigkeit haben, sind vorzugsweise
aus Schwammeisen oder Sintereisen hergestellt, können jedoch auch aus zusammengepreßten
Drehspänen o.dgl. bestehen.
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Da die oben beschriebenen Formen gute Wärme-Isoliereigenschaften
haben, wird es möglich, das geschmolzene Metall bei
niedrigeren
Temperaturen als bisher üblich zu vergießen, was natürlich einen weiteren wirtschaftlichen
Vorteil darstellt.
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Die oben beschriebenen Formen ermöglichen einen geringeren Sandverbrauch
in der Form, und zwar teilweise durch Vergrößern der zurückgewinnbaren Sandmenge
und teilweise durch Vermindern des Sandbedarfs. Wegen des geringen Sandverbrauchs
können teurere Sände wie Chromit-, Zirkon- oder Olivinsände-beim Formen im größeren
Umfang verwendet werden. Die Verwendung derartiger Sande war bisher sehr beschränkt.
Durch Benutzung der genannten Sände werden Gesundheitsschäden aufgrund von Silikose
verringert oder sogar eliminiert.
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