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Central'nyj nausno-issledovatel'skia institut technologii masinostroenija
Moskau/UdSSR FLÜSSIGES SELBSTHÄRTENDES GEDlISCH ZUM HERSTELLEN VON GIEßFORMEN UlB
KERNEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gießereiwesen und genauer
auf ein flüssiges selbsthärtendes Gemisch zum Herstellen von Gießformen und Kernen.
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Diese Gemische ermöglichen es, das Verdichten des Gemischs sowie
das Trocknen der Formen und Kerne zu vermeiden, wobei die Genauigkeit, mit der die
Gußstückmaße eingehalten werden, erhöht wird und die Arbeitsproduktivität steigt.
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Es wurden flüssige selbsthärtende Gemische zum Herstellen von Gießformen
und Kernen bekannt, die eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Stoffs enthalten,
der den Übergang des Gemisches in den flüssigen Zustand sicherstellt.
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Eines dieser Gemische enthält Formsand, als Bindemittel Alkaliiiietallsilikat,
als Härter Kalziumorthosilikat und einen oberflächenakt iven Stoff FR-PS 1342529).
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Dieses flüssige Gemisch wird mit Erfolg verwendet, doch ist das Regeln
seiner Erhärtungsgeschwindigkeit und Festigkeit ziemlich kompliziert, da die das
Kalziumorthosilikat enthaltende Masse aus Produktionsabfällen mit einem unterschiedlichen
Gehalt aQ S.4.'ikat besteht und folglich das Gemisch instabile EigenschAften besitzt.
Außerdem werden die aus diesem Gemisch hergestellten Kerne nur mit großem Arbeitsaufwand
aus den Gußstücken ausgeschlagen.
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Es sind Versuche bekannt, ein flüssiges selbsthärtendes Gemisch zu
erzeugen, bei dem das Bindemittel aus Zement besteht (s. beispielsweise GB-PS 1085651
und FR-PS Nr. 87456).
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Die Eigenschaften dieses Gemischs zeichnen sich durch Stabilität
aus, doch besitzen die aus diesem Gemisch hergestellten Formen und Kerne eine geringe
Erhärtungsgeschwindigkeit und sind durch unzureichende Festigkeit gekennzeichnet.
1 Stunde nach der Herstellung überschreitet die Druckfestigkeit des Gemisches in
der Regel kaum 1 kp/cm2, woduvoh es unmöglich wird, das Gemisch zum Herstellen von
besonders
großen Kernen mit komplizierter Gestalt zu verwenden.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten
zu beseitigen oder wenigstens zu verX mindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flüssiges selbsthärtendes
Gemisch mit einer Zusammensetzung der Bestandteile zu schafen, die es ermöglicht,
Eru härtungsgeschwindigkeit und Festigkeit zu regeln. Dies wird dadurch erreicht,
daß erfindungsgemäß in das Gemisch, welu ches Formsand, als Bindemittel hydraulischen
Zement und einen oberflächenaktiven Stoff enthält, Alkalimetallaluminat und Alkalime
t allkarbonat eingeführt werden0 Das Alkalimetallaluminat ermöglicht esr die Brhährtungsgeschwindigkeit
des flüssigen Gemischs zu beschleunigen. Der größte Effekt kann beim Einführen von
Alkalimetallaluminat in einer Menge von 0,25 bis 1,5 Gew.% des Formsands erzielt
werden. Gewöhnlich wird Natriumalumint als das am weitesten in der Industrie verbreitete
Produkt verwendet. Natriumaluminat wird gemaß der vorliegenden Erfindung im flüssigen
Zustand in das flüssige Gemisch eingeführt. Zweckmäßigerweise wird Natriumaluminat
mit einer Wichte von 1,48...1,68 gXcn3 mit einem Njolarverhältnis von Na20:Al203
im Bereich von 1,1:1 bis 1,5:1 verwendet. Natriumaluminat ist ein starker
Erhärtungsbeschleuniger.
Daher senkt das Einführen desselben sogar in geringen Wiengen<bedeutend)die Fließbarkeit
des GemischeX Bei der weiteren Erhöhung des Natriumaluminatsge halts im flüssigen
Gemisch kann ein solcher Augenblick eintreten, in dem das Gemisch vollkommen seine
Fließbarkeit verliert und während des Aufbereitungsprozesses erhärtet.
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In Verbindung hiermit wird gemäß der vorliegenden Erfindung in das
flüssige Gemisch zusätzlich Alkalimetallkarbonat eingeführt. Der größte Effekt;
kann beim Verwenden von Kaliuikarbonat erzielt werden.
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Das Einführen von Kaliumkarbonat ermöglicht es, die Lebensfähigkeit
des Gemisches zu verlängern. Das Erhärten des Gemisches im Anfangstadium wird verlangsamt
und die Festigkeit in späteren Erhärtungsstadium erhöht. Die Fähigkeit des Kaliumkarbonats,
das Gemisch zu verdünnen, ermöglicht es, die enge des verwendeten Schaumbildners
beim Aufrechterhalten einer hohen Fließbarkeit des Gemisches auf die Hälfte zu vermindern
und auf diese Weise die Festigkeit des Gemisches zu erhöhen. Alkalimetallkarbonat
soll gemäß der vorliegenden Erfindung in einer enge von 0,5 bis 2 Gew.% des Formsands
im Gemisch enthalten sein.
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Entsprechend einem be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann das flüssige selbsthärtende Gemisch 100 z Gewichtsteile Formsand, beispielsweise
Quarsand, 10 Gewichtsteile
Portlandzement, 6 Gewichtsteile Wasser
und 0,1 Gewichtsteik oberflächenaktiven Stoff enthalten. Die Natriumaluminat- und
Kaliumkarbonatmengen sind in der Tafel 1 angeführt. Sand und Portlandzement werden
im Laufe von 1b.52 min durchgemischt. Dann wird die flüssige Komposition aufbereitet,
wobei Kaliumkarbonat im Wasser gelöst wird sowie ein oberflächenaktiver Stoff und
Natriumaluminat der Lösung zugefügt werden. Dann wird in das Gemisch aus Sand und
Portlandzement die erhaltene flüssige Komposition eingeführt und bis zum Übergehen
des Gemisches in den flüssigen Zustand durchgemischt.
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Tafel 1 , Gewichtsteile Bestandteile des Gemisches ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Gemisch 1 Gemisch 2 Gemisch 3 Quarzsand 100 100 100 Portlandze@ent 10 10 10 Oberflächenaktiver
Stoff 0,1 0,1 0,1 Wasser 7 7 Natriumaluminat mit einer Wichte von 1,60 und einem
Molarverhältnis von Na20:Al203 gleich 1,1:1 0,9 1,2 1,5 Kaliumkarbonat 1,0 1,5 2,0
Im
beiliegenden Schaubild sind die Haltezeit der Gießformen und Kerne an der Luft in
Stunden auf der Abszissenachse und die Druckfestigkeit dieser Formen und Kerne in
kp/cm2 auf der Ordinatenachse abgetragen.
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Die Kurven A, B, C kennzeichnen die Druckfestigkeitsänderung der
Gießformen und Kerne, die aus dem Gemisch 1 beziehungsweise 2 oder 3 hergestellt
wurden, in Abhängigkeit von ihrer Haltezeit an der Luft.
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Aus dem Schaubild und aus der Tafel 1 ist ersichtlich, daß, je höher
der Kaliumkarbonatgehalt im Gemisch ist,desto mehr Natriumaluminat in das Gemisch
eingeführt und in um so größerem Maße der Erhärtungsprozeß des Gemisches (Kurve
C) beschleunigt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung dient als Bindemittel Zement, z.B.
ein solcher wie Portlandoement, Tonerde zement, ein Gemisch aus ihnen oder es werden
Zementklinker verwendet.
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Bedeutenden Einfluß auf die Erhärtungsgeschwindigkeit des flüssigen
Gemisches hat gemäß der vorliegenden Erfindung die GröBe der spezifischen Zement
oberfläche. Je bedeutender die Größe der spezifischen Zementoberfläche ist, eine
um so höhere Erhärtungsgeschwindigkeit und Bestiskeit kann durch das flüssige Gemisch
erhalten werden. Durch Andern der Größe der spezifischen Zement oberfläche kann
die Erhärtungsgeschwindigkeit des Gemisches geregelt werden. In Tafel 2 sind die
Eigenschaften
des Gemisches 1 angegeben, welches unter Verwendung
von Portlandzement mit verschieden großer spezifischer Oberfläche aufbereitet wurde.
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Tafel 2 Spezifische. Portland- Zeitspanne, während zementoberfläche,
er die Fließbar- Druckfestigkeit, cm2/g keit aufrechter- kpJcm2 halten wird, 1 h
3 h 24 h min 2500 20 2,0 2,5 9,5 4500 7 3,0 4,5 14,0 In Tafel 2 ist die Größe der
spezifischen Portlandzementoberfläche angegeben, die durch Filtern von Luft durch
eine Schicht zerkleinerter Tasse gemessen und nach der Kozeny-Kármán-Methode berechnet
wurde.
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Bei der vorliegenden Erfindung können erfolgreich mehrere Typen oberflächenaktiver
Stoffe und zwar anionische, kationische und nicht ionogene sowie auch ein Gemisch
aus diesen Wissen verwendet werden. Solche Massen sind Alkylarylsulfate, Alkylsulfonate,
primäre und sekundäre Alkylsulfate,
Oxyäthylierungsprodukte von
Fettsäuren, Alkoholen, Alkylphenolen, aliphatischen Aminen, Alkylnaphtholen und
Merkaptanen sowie Quartärammoniumverbindungen. Der oberflächenaktive Stoff soll
in einer Menge von 0,05b,S0,2 GewS des Formsands vorhanden sein.
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Als Formsand kann ein beliebiger zerkleinerter Feuerfeststoff benutzt
werden,w'e ergewöhnlich im im Gießereiwesen zum Herstellen von Formen und Kernen
verwendet wird. Solche Feuerfeststoffe sind Quarzsand, Oliven, Chrommagnesit, Schamotte
usw.