DE2201020B2

DE2201020B2 - Schlichte für*Gießereisandformen

Info

Publication number: DE2201020B2
Application number: DE19722201020
Authority: DE
Inventors: Shizuka Naganuma; Yoshimitsu Uto; Daizo Yamasaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1972-01-11
Filing date: 1972-01-11
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE2201020A1

Description

30 Grund für dieses unzureichende Verhindern des Eindringens und des Einbrennens liegt wahrscheinlich darin, daß die zur Zeit verwendeten flüchtigen Schlichten nur eine dünne Schicht von schwer schmelzbarem Pulver ergeben und ein Bindemittel, wie Phenolharz, Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlichte für 35 enthalten, das bei niederen Temperaturen abbrennt,

Gießereisandformen mit 100 Gewichtsteilen einer pul- .-..,·.. . . _

verförmigen, feuerfestes Chromoxyd in einer Korngröße unter 76 μΐη enthaltenden Grundkomponente, bis 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels und 50 bis Gewichtsteilen eines flüchtigen Lösungsmittels.

Bei der Herstellung von Gußstücken unter Verwendung einer Sandform wird die mit dem schmelz-

3. Schlichte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chromoxydpulver eine Reinheit von mindestens ^5% besitzt.

so daß der Überzug eine geringe Festigkeit bei hohen Temperaturen besitzt und dazu neigt, beim Eingießen des Metalls wtggewix;hen zu werden.

Da eine wasserlösliche Schlichte andererseits auf Grund der Verwendung eines Bindemittels wie Ton, das wirksamer im Hinblick auf die Hochtemperaturfestigkeit ist, zu einem Überzug mit besserer Hoch

flüssigen Metall in Berührung kommende Formober- temperaturfestigkeit führt, kann ein wirksameres Verflache mit einer Schlichte, beispielsweise einem schwer hindern des Eindringens und des Einbrennens erzielt schmelzbaren Pulver, überzogen, um das Eindringen 45 werden, wenn auch diese Schlichte nicht völlig zuvon geschmolzenem Metall in die Form und das Ver- friedenstellend und weit weniger wirksam bei eroßen sintern von Gußstück und Formsand zu verhindern. - - - - Eine Schlichte wird bei Eisen- oder Stahlguß sowie
für Gußteile aus Nichteisenlegierungen stets verwen-

Gußteilen ist. Da außerdem eine wasserlösliche Schlichte auf Grund ihres Wassergehaltes Nachteile besitzt, wie die Verminderung der Festigkeit der

det. Außerdem wird die Schlichte für alle Formen 50 Form, wenn sie auf eine Sandform für das CO₂-verwendet, einschließlich Sandformen und Metall- Verfahren aufgetragen wird, kann sie für solche Forformen. Die bisher verwendetet; Schlichten, die auf men nicht verwendet werden. Eine flüchtige Schlichte Formen aufgetragen werden, die für den Eisen- oder ist somit weniger wirksam als eine wasserlösliche Stahlguß verwendet werden, und in die schmelzflüs- Schlichte, und bei ihrer Verwendung kann das Einsiges Metall hoher Temperatur gegossen wird, sind 55 dringen und Einbrennen nicht völlig vermieden werjedoch auf Grund der strengen Anforderungen an den, wodurch schwierige Probleme auftreten. Da« die Güte nicht zufriedenstellend. beim Gießen verursachte Eindringen und Einbrenner

Die meisten für Eisen- und Stahlguß verwendeten bzw. Versintern führt zu einem aufwendigeren Bearbei Schlichten bestehen aus Graphit- oder Zirkonsilikat- ten, erhöht die Produktionskosten und verschlechter pulver, Bentonit, Ton, Wasserglas oder Phenolharz 60 die Leistung, wodurch technische Nachteile und v,irt als Bindemittel und Wasser oder Methylalkohol als schaftliche Verluste verursacht werden. Lösungsmittel. Im allgemeinen wird eine Wasser als Schlichten auf Basis schwer schmelzbarer Pulve

Lösungsmittel enthaltende Schlichte als wasserlösliche sind bekannt; so werden in der französischen Offen Schlichte bezeichnet, während eine Schlichte mit einem legungsschrift 2 000 302, der USA.-Patentschrif flüchtigen Lösungsmittel wie Methylalkohol als fluch- 65 3 075 847 und in der deutschen Offenlegungsschrif tige Schlichte bezeichnet wird. Die wichtigsten zur 2 129 479 Schlichten auf Basis Chromit bzw. Chrom Zeit allgemein verwendeten Schlichten sind in Tabelle I eisenstein beschrieben. Bei dem Chromit handelt e angegeben. ₉j_{cn um e}j_n natürliches Mineral, das im wesentliche

Eisenoxyd und etwa 40 bis 55% Chroraoxyd wechselnden Anteilen an Kieselsäure und Tonals Verunreinigungen besteht. Die Verwendung gluer derartigen Schlichte fuhrt insbesondere beim Vergießen von Eisen- und Stahlschmelzen insofern pn Schwierigkeiten, als das Eisenoxyd mit der Kieselsäure des Formsandes oder des als Bindemittel zur Verwendung kommenden Wasserglases niedrigschmeljrende Silikate bildet, deren Schmelzpunkt unter der üblichen Badtemperatur von Eisen- und Stahlschmelzen liegt. Die niedrigschmelzenden EisensiHkate wirken wie ein Bindemittel und führen zu einem Zusammenbacken der Formsandteilchen, so daß sich Schwierigkeiten beim Entformen ergeben. Außerdem kommt es bei den herkömmlichen Schlichten auf Grund deren verhältnismäßig hoher Teilchengröße häufig zu einem Eindringen des scbmelzflüsrigen Metalls in die Formsandporen und damit zu einem Einbrennen von Sand in die Gußstückoberfläche. Dies verursacht hohe Putzkosten und beein- ao trächtigt daher die Wirtschaftlichkeit der Gu2stückfertigung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schlichte zu schaffen, die keine niedrigschmelzenden Verbindungen bildet und außerdem das Eindringen des schmelzflüssigen Metalls in die Formsandporen verhindert. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei der eingangs erwähnten Schlichte erfindungsgemäß die feuerfeste Grundkomponente 20 bis 100 Gewichtsprozent Chromoxyd-Pulver einer Teilchengröße von höchstens 10 μηι und einer Reinheit von mindestens 85%, Rest SiO,, TiO₁, ZrSiO₄ und MgO enthält. Die besonderen Vorteile der erfindungsgeraäßen Schlichte liegen darin, daß ein Verbacken der Schlichte mit Silikaten nicht auftritt, weil die einzelnen Teilchen aus Chromoxyd nicht an einer Süikatbildung teilnehmen und daher ermöglichen, daß das Gußstück leicht von anhaftendem Sand befreit werden kann. Zudem besitzen die einzelnen Chromoxydteüchen einerseits ein hohes spezifisches Gewicht und andererseits eine geringe Teilchengröße, so daß sie leicht zwischen die Sandkörner an der Oberfläche der Form eindringen können und dieser eine glatte Oberfläche verleihen. Auf diese Weise wird ein Eindringen des schmelzflüssigen Metalls und damit ein Versin'rrn bzw. Einbrennen verhindert. Es konnte nämlic'n festgestellt werden, daß die Eindringtiefe vom spezifischen Gewicht und der Korngröße des Pulvers abhängt. So ergibt sich aus den Daten der nachfolgenden Tabelle II, daß unter den bekannten feuerfesten Komponenten das Chromoxyd das höchste spezifische Gewicht besitzt.

Tabelle II

Schwer schmelzbare Komponente	Cr₁O₁	TiO₁	ZrSiO₁	MgO	SiO,
Fn ⁰C	.2275 5,21 4,6	1821. 4,62 1,7	2420 4,60 1,1	2800 3,58 0,8	1713 2,92 0,5
Spez. Gewicht Eindringtiefe, nun

Das Chromoxydpulver sollte im Hinblick auf das Eindringen in die Hohlräume zwischen den Sandkörnern nicht weniger als 80% Körner enthalten, die eine Korngröße von nicht mehr als 10 μπι, vorzugsweise nicht weniger als 5 μηι aufweisen; es hat eine Reinheit von nicht weniger als 85%, vorzugsweise nicht weniger als 95% im Hinblick auf das Schmelzverhalten. Ein Teil des schwer schmelzbaren Pulvers Kann auch durch ein anderes, pulverförmiges; schwer schmelzbares Material als Chromoxydpulver ersetzt werden, beispielsweise durch Zirkonsilikat. Der Chromoxydgehalt sollte nicht weniger als 20% betragen, um der Schlichte gute Eindring- oder Imprägniereigenschaften zu verleihen.

Ein Beispiel der Teilchengrößenverteilung des Chromoxyds ist in Tabelle III wiedergegeben.

55

60

Die erfindungsgemäße Schlichte besteht aus 100 Gewichtsteilen Chromoxydpulver oder eines oben beschriebenen Gemisches, das Chromoxydpulver enthält, 1 bis 20 Gevichtsteilen eines Bindemittels wie Phenolharz oder Vii/ylacetatharz und 50 bis 200 Gewichtsteilen eines flüchtigen Lösungsmittels wie Methylalkohol. Zy den geeigneten Bindemitteln eehören Phenolharze, Vinylacetatharze und Natur-

	>⁵	Tabelli	2	8	20	66
	2	; III
Prozent


Teilchendurchmesser 4 bis S j 3 bis 4 j 2 bis 3 11 bis 2 \| <1
2

harze, die in einem flüchtigen Lösungsmittel löslich sind. Zu den geeigneten Lösungsmitteln gehören Methylalkohol, Äthylalkohol, Isopropylalkohol und Aceton.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Abbildung, die die Eindringtiefe der Schlichte in die Hohlräume zwischen den Sandkörnern erkennen läßt,

F i g. 2 ein Diagramm, das die Wirkung verschiedener Metalloxyde auf die Rest-Druckfestigkeit einer Sandform des CO₂-Verfahrens nach einer Wärmebehandlung wiedergibt, und

F i g. 3 ein Diagramm, das sich auf einen Ver-Sleich der Wirksamkeit verschiedener Scnlichten berieht, das Eindringen von schmelzflüssigem Metall zu verhindern.

Wenn die erfindungsgemäße Schlichte auf die Oberfläche von Formsand, wie Sand für das CO_a-Verfahren, aufgetragen wird, so dringt das schwer schmelzbare Pulver bzw. das Chromoxydpulver in die Hohlräume zwischen den Sandkörnern tiefer als konventionelle Schlichten ein und füllt die Hohlräume aus, wie sich aus F ϊ g. 1 ergibt. Da Chromoxydpulver außerdem wirksam zum Vermindern der Restfestigkeit von Sand des CO_a-Verfahrens nach einer Wärmebehandlung ist, wie durch die Kurve 4 in F i g. 2 belegt wird, kann der mit der erfindungsgemäßen Schlichte imprägnierte Formsand leicht zerkleinert werden.

Wk bereits beschrieben, ist die erfindungsgemäße Schlichte durch verbesserte Wirkungen im Hinblick

auf das Imprägnieren und Ausfüllen der Hohlräume zwischen den Sandkörnern sowie durch verbesserte Brucheigenschaften des damit behandelten Formsands gekennzeichnet.

Das Ausfüllen der Hohlräume zwischen den Sandkörnern führt dazu, daß das Eindringen von schmelzflüssigem Metall in die Hohlräume zwischen den Sandkörnern verhindert wird. Die bessere Festigkeit erleichtert das Entfernen des Formsands, wodurch die Zahl der notwendigen Bearbeitungsstufen vermindert wird.

Unter diesen Wirkungen stellt insbesondere das Verhindern des Eindringens ein bemerkenswertes Kennzeichen der Erfindung dar.

Die Schutzwirkung der erfindungsgemäßen Schlichte im Vergleich mit der von konventionellen Schlichten zeigt F i g. 3.

In F i g. 3 steht die Säule 1 für den Fall der Verwendung von Sand des COj-Verfahrens bei Verwendung von Siliziumdioxydsand mit einer Teilchengröße unter 0,20 mm ohne Schlichte. Es ist ersichtlich, daß das Eindringen von geschmolzenem Metall in die Hohlräume zwischen Sandkörnern verursacht wird, wenn der Spiegel des Metalls etwa 500 mm erreicht, und daß kein Eindringen unter einem niedrigeren Druck des schmelzflüssigen Metalls verursacht wird.

Wenn eine flüchtige Schlichte, die konventionelles Zirkonsilikatpulver mit einer Teilchengröße unter 0,35 mm als schwer schmelzendes Pulver enthält, auf diesen Formsand aufgetragen wird, so erhöht sich der Grenzwert auf 650 mm, wie die Säule 2 zeigt.

Im Vergleich dazu wird durch Anwendung der erfindungsgemäßen Schlichte das Eindringen von Metall bis zu 900 mm völlig verhindert, wie die Säule 3 beweist. Dieses Ergebnis verdeutlicht die entschieden überlegene Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Schlichte gegenüber konventionellen Schlichten. Anders ausgedrückt, führt das Auftragen der Chromoxyd enthaltenden Schlichte auf Sand für das CO₂-Verfahren zum völligen Verhindern des Eindringens von geschmolzenem Metall sowie des Einbrennens, wodurch die Nachbearbeitung für das Gießen weitgehend verkürzt und eine Verminderung der Produktionskosten erzielt wird. Durch die erfindungsgemäße Schlichte wird daher ein außerordentlicher wirtschaftlicher und technischer Fortschritt erzielt.

Beispiel 1

Das Auftragen der erfindungsgemäßen Schlichte auf Sand für das CO₂-Verfahren unter Verwendung von Zirkonsilikat mit einer Teilchengröße unter 0,149 mm führte zu einem ausreichenden Verhindern des Eindringens, wie die Daten der Tabelle IV zeigen.

Tabelle IV

Art des Sandes Zirkonsilikatsand

Art der Form Sandform für

CO_rVerfahren

In der Schlichte gemäß Beispiel 1 der in der Tabelle IV wiederpegebenen Zusammensetzung kann Vinylacetatharz als Bindemittel in einem Bereich von 1 bis 20 Teilen, vorzugsweise 5 bis 10 Teilen, vorliegen. Methylalkohol als Lösungsmittel kann im Bereich von 50 bis 200 Teilen, vorzugsweise 100 bis 150 Teilen, verwendet werden.

Beispiel 2

ίο Tabelle V zeigt ein Beispiel einer Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Schlichte, die auf Quarzsand Nr. 6 für das CO,-Verfahren aufgetragen wurde. Das Phenolharz kann im Bereich von 50 bis 200 Teilen verwendet werden.

Tabelle V

Art des Sandes Quarzsand Nr. 6

(Teilchengröße
<0,20 mm)

Art der Form Sandform für

^ao COj-Verfahren

Zusammensetzung der Schlichte	Chrom oxyd pulver	Phenol harz	Methyl alkohol
Gewichtsteile	100	5	120

Beispiel 3

Die erfindungsgemäße Schlichte kann auch ir. der in Tabelle VI wiedergegebenen Zusammensetzung in Gewichtsteilen verwendet werden.

Tabelle VI

Chromoxydpulver	Naturharz	Methylalkohol
100	5	120

Zusammensetzung der Schlichte	Chrom- oxyd- purver	Vinyl acetat harz	Methyl alkohol
Gewichtsteile	100	5	120

Außer dem obengenannten Bindemittel können auch Naturharze, wie Baumharz, oder synthetisches Harz, wie Alkydharz, Harnstoffharz, Melaminharz oder Acrylharz, als Bindemittel verwendet werden.

Beispiel 4

Das Auftragen der erfindungsgemäßen Schlichte auf Sand für das CO₂-Verfahren (Quai.-isand Nr. 5 mit einer Teilchengröße unter 0,29 mm) führte zu einem ausreichenden Verhindern des Eindringens.

Die dabei herrschenden Bedingungen und die Zusammensetzung der Schlichte sind in Tabelle VII wiedergegeben.

Bei Verwendung eines Formsands mit großer Teilchengröße, wie gemäß Tabelle VTI, wird durch Zumischen eines Zirkonsilikatsandes mit großer Teilchengröße (mit der in Tabelle VIII angegebener Größenverteilung) zu dem Basismaterial der Schliche ein besseres Eindringen und Ausfüllen erzielt. Die: ist auf das Zusammenwirken des Eindringens de

Chromoxydpulvers und der Füllwirkung des grobei Zirkonsilikatsandes zurückzuführen.

Tabelle VII

Art des Sandes Quarzsand Nr. 5

«5 (Teilchengröße

<0,29 mm)

Art der Form Sand für

COi-Verfahren

Zusammen setzung der Schlichte	Chriim- ox> ei pulver	Zirkon- lilikat- pulver	Vinyl- acetat- harz	Iso- propyl- alkohol
Gewichtsteile	50	50	10	120

Tabelle VHI

Gewichtsprozent

Teilchendurchmesser (μΐη)

>76

0,1

64 bis 76

0,1

35 bis 64

1,4

44 bis 53

0,4

B κ i s ρ i e 1 5

In der erfindungsgemäßen Schlichte kann Aceton als Lösungsmittel vorliegen, wie Tabelle IX zeigt. In entsprechender Weise können Benzin, Benzol, Toluol, Äthylamin oder Äthyläther als Lösungsmittel verwendet werden; ein Alkohol, wie Methylalkohol oder Isopropylalkohol, ist jedoch im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Sicherheit am meisten zu bevorzugen.

Tabelle IX

Chromoxydpulver	Vinylacetatharze	Aceton
5 100	10	150

In einem weiteren Beispiel wurden die in den Beispielen 1 bis 5 erwähnten Schlichten für Schalenformen verwendet, die zur Herstellung von dünnwandigen Gußstücken benutzt wurden. Dabei wurde eine sehr gute Gußoberfläche erzielt.

Speziell beim Vergießen von rostfreiem Stahl, bei dem eine gute Gußoberfläche erforderlich ist, ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Schlichte bemerkenswert.

Häufig müssen die Artikelnummer und die Firmenmarke auf dem Gußstück erkennbar sein. Die auf die betreffenden Teile der Form aufgetragene Schlichte ao läßt die Arbeitsnummer und die Firmenmarke wesentlich besser erkennen als mit konventionellen Schlichten hergestellter Guß.

Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Schlichte auch für andere als dickwandige Gußstücke as verwendet werden, wobei bessere Ergebnisse erzielt werden als mit konventionellen Schichten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

2 2Oi 020 Tabelle I SchlichteSchwer schmelzbares PulverBindemittelLösungs mittelWasserGraphit,Bentonit,WasserlöslichZirkon-Ton,silikat usw.Wasserglasusw.FlüchtigGraphit,Phenolharz,MethylZirkon-Naturharzalkoholsilikat usw.usw.usw. Patentansprüche:

1. Schlichte für Gießereisandformen mit 100 Gewichtsteilen einer puiverfönnigen, feuerfestes Cbroraoxyd einer Teilchengröße unter 76 μπχ enthaltenden Grundkomponente, 1 bis 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels und 50 bis 200 Gewichts- to teilen eines flüchtigen Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Grundkomponente 20 bis 100 Gewichtsprozent Chromoxyd-Pulver einer Teilchengröße von höchstens 10[JUIi und einer Reinheit von mindestens 85%,

Rest SiO₁, TiO₈, ZrSiO₄ und MgO enthält Eine wasserlösliche Schlichte erfordert ein Trock

nen nach dem Auftragen auf die Form und ist nur

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bei bestimmten Formen verwendbar wie Zementzeichnet, daß das Chromoxydpulver mindestens Sandformen, Grünsandformen und gebrannten For-80% Teilchen einer Teilchengröße von höchstens ao men. Eine flüchtige Schlichte läßt sich für alle For-5 μπι enthält men anwenden und wird hauptsächlich für Sand

beim CO₈-Verfahren und für Schalenguß benutzt.

Während eine flüchtige Schlichte den Vorteil einer höheren Trocknungsgeschwindigkeit besitzt, weist sie insofern Nachteile auf, als sie nicht in größerer Dicke als eine wasserlösliche Schlichte aufgetragen werden kann und daher das Eindringen von schmelzflüssigem Metall und das Einbrennen von Formsand nicht in ausreichendem Maße verhindern kann. Der