DE2322760A1

DE2322760A1 - Verfahren zum entfernen von poroesen formen von daran angepassten materialien

Info

Publication number: DE2322760A1
Application number: DE2322760A
Authority: DE
Inventors: Warren Albert Rice; Clarence Samuel Vinton
Original assignee: Chemotronics International Inc
Current assignee: Chemotronics International Inc
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-05-05
Publication date: 1974-01-10
Also published as: JPS4952129A; FR2189151B3; DE2322760C3; CA974730A; US3743692A; IT980692B; DE2322760B2; GB1375528A; JPS5131017B2; FR2189151A1

Description

ZIJSTEI₁I₁ITNGSA]VSCHHIfT: HAMBURG 36 · NETTER WAIiI. 41

TBI.. SO 74 28 UND 86 4115

TBI/EGR. NEOEDAPATENT HAMBURG

CHEMOTRONICS INTERNATIONAL, INC. München 15 . MOZAHTSTH. as

2231 Platt Road, »_Μ._β8β«ι«ι

Arm Arbor, Michigan »SiQJf/USA _{TE1EGR NEGBDÄPATBNT mGnchbn}

, den 30_e April 1973

Verfahren zum Entfernen von porösen Formen von daran angepassten Materialien

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von porösen formen, wie beispielsweise Kerne, von daran angepassten Materialien, wie "beispielsweise Gußstücke. Insbesondere werden dabei die miteinander verbundenen Hohlräume, die die Poren in der porösen Form mit dem daran angepassten Material vorsehen, mit einem explosionsfähigen Gas in einer abgedichteten Kammer gesättigt und die poröse Form wird durch das Explodierenlassen des Gases zum Entfernen an der daran angepassten Form geschwächt.

Es ist bekannt, Materialien durch Gießen zu formen, indem man ein Strömungsmittel und eine sich verfestigende Masse sich an die Flächen einer Gußform anpassen läßt, deren Hohlraum das Objekt vorsieht, das reproduziert werden soll·

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Es wird dazu beispielsweise auf "Metals Handbook", Volume 5 (1970) verwiesen, welches insbesondere das Gießen von Metallen beschreibt.

Beim Gießen wird ein Gußmodell verwendet, um den Hohlraum oder die Hohlräume in der Gußform herzustellen, wobei ein Kern innerhalb des Hohlraumes der GuBfornt montiert werden kann, mit dem sich Hohlräume innerhalb des Gußstückes herstellen lassen,, Die Gußmodelle werden vor dem Gießen des Objektes entfernt oder sie können während des Gießens eleminiert werden, wie es beispielsweise aus der GB-PS 1 076 198 hervorgeht,, Die Kerne werden nicht vor der Beendigung des Gießvorganges entfernt, Yieledei³ verwendeten Kerne oder Gußformen setzen sich aus miteinander verbundenen feuerfesten Partikeln zusammen, welche miteinander verbundene Hohlräume aufweisen, die Poren zwischen ä.en Partikeln

zur

bilden, oder können/ Bildung von solchen miteinander verbundenen Hohlräumen aufgeschäumt worden,, Beispielsweise kann ein aufgeschäumter Kern aus durehlüftatem Pormgips hergestellt werden, der mit oberflächenaktiven Agenzien und Wasser gemischt ist.

Die Entfernung von Gußformen sowie Kernen von Gußstücken wurde lange Zeit durch verschiedenartige mechanische Mit-

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tel durohgeführt, einschließlich Vibration^ Ausmeißeln, Aushänaaern und Strahlbehandlung, wodurch die Form und/ oder der Kern zerbrochen wurde„ Es wurden gewöhnlich versehiedenartige Mittel angewendet, um auf mechanischem Wege die Kerne wegzuerodieren oder aus zuhämmern, wobei ein mi-

nimaler Kernquerschnitt von etwa 6,45 om gewöhnlich notwendig ist, um ein Entfernen auf diesem Wege zu gestatten. Insbesondere ist auch das explosionsartige Aushämmern von Kernen "bekannt. In der deutschen Patentschrift 1 030 974 ist ein Verfahren toeschrieben, toei dem eine feste Explosivladung in einen Hohlraum eingebracht wird, der im Zentrum eines Kernes innerhalb eines großen Gußstückes angeordnet ist, die man danach detonieren läßt. Die durch die Explosion erzeugten Kräfte hämmern und brechen den Kern in einem nicht einheitlichen Maße aus, (und wahrscheinlich manchmal das angegfksste Gußstück), so daß der Kern entfernt werden kann. Pur Gußformen ist ein ähnliches Verfahren in der US-Patentschrift 3 030 678 beschrieben, bei dem Schockwellen außerhalb einer aus feuerfesten Partikeln bestehenden Gußform durch die Explosion eines Strömungsmittels oberhalb eines die Form enthaltenden rechteckigen Kastens mit offenem Deckel und Boden (gewöhnlich als Gußkasten bezeichnet)/ der die Gußform und das Gußstück trägt, erzeugt werden, wodurch die Gußform aus dem Boden des Gußkastens herausgetrieben und durch eine Sperre unterhalb des Kastens

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zerbrochen wird. DieZerstörung von aus feuerfesten Partikeln bestehenden Gußformen durch explosionsartiges Aushämmern ist leichter als die von Kernen, da sie nicht von einem Gußstück umgeben sind» Bei "beiden Verfahren wird das Explesivmateri'al in einem außerhalb von der Form oder dem Kern angeordneten Bereich vor der Explosion konzentriert, so daß verschiedene Teile der Form oder des Kerns den durch die Explosion erzeugten Schockwellen in nicht einheitlichem Maße ausgesetzt werden. Das Ergebnis dieses nicht einheitlichen Aussetzens ist eine Beschädigungsmöglichkeit des Gußstückes, wobei Kerne im Gußstück, die nicht durch die extern erzeugten Schockwellen erreicht werden, was beispielsweise durch verstopfte Hohlräume oder abgeschirmte Bereiche geschehen kann, sowieso unangetastet bleiben.

In der US-Patentschrift 2 597 896 wird ein mechanisches Verfahren beschrieben, bei dem unter Überdruck stehender Dampf verwendet wird, um einen Kern im Inneren eines Gußstückes zu durchdringen, wonach der externe Dampfdruck schnell reduziert wird, wodurch sich der interne Dampf entspannen und den Kern zerbrechen kann. Dieses Verfahren scheint wegen seiner einheitlichen Kernbehandlung vorteilhaft zu sein, jedoch hat es keinen wirtschaftlichen Erfolg gehabt, weil wahrscheinlich die im Inneren des Kernes aus—

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geübten Kräfte nicht ausreichen, um den Kern schnell zu zerkleinern, ohne ihn mehrfach einer Dampfdruckreduzierung aussetzen zu müssen.

Die Entfernung von Kernen auf chemischem Wege ist ebenfalls "bekannte So wurde z.B. geschmolzenes Natriumhydroxid oder Watriumhydrid bei 427 "bis 558⁰C verwendet, um Siliziumdioxid-Kerne anzugreifen. Ebenso wurde Pluorwasserstoffsäure verwendete Solche Materialien sind jedoch schwierig und gefahrvoll zu handhaben,.

Zuweilen werden Kerne gewerbsmäßig von Aluminiumgußstücken, entfernt, indem diese viele Stunden lang auf hohe Temperaturen erhitzt werden, um das Metall zu behandeln und einen Teil der Kernmaterialien brüchiger zu machen. Die Kerne werden dabei aus einem Material hergestellt, das sioh unter Wärmeeinwirkung zersetzt, so daß die Kohäsionskräfte der Kerne durch das Erhitzen reduziert werden,. Solche Materialien, die sich nach Wärmeeinwirkung zersetzen, sind gewöhnlich organische Materialien, die unter Oxidationsbedingungen abgebaut werden. Die zersetzen verflüchtigten organischen Materialien rufen jedoch Verschmutzungsprobleme hervor, die gelöst werden müssen. Diese organisjhen Materialien neigen dazu, den Kern durch das erhitzte flüssige ketall während des Gießvorganges sehr rasch erodierbar zu

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machen, so daß die Gußstücke deshalb an Kontaktpunkten mit flüssigem Metall unvollkommen ausgebildet sind,,

Bei einigen Gußstücken aus Metall (beispielsweise Stahl— und Bisengußstücke) wird der Kern durch das Schrumpfen des Gußstückes nach der Verfestigung und dem Kühlen zusammengedrückt, wodurch dieser dazu neigt zu zerbrechen,. In vielen Fällen besitzt der Kern nach genügend Zusammenhalt oder Kohäsionskräfte, so daß es schwierig wird, ihn aus dem Gußstück zu entfernen Bei einigen dieser Kerne zeigt eine weitere Wärmebehandlung keine signifikante nutzbringende Wirkung» Wegen der Notwendigkeit, die Kerne so herstellen zu müssen, daß sie zusammendrückbar sind, um sie aus den Gußstücken entfernen su können, bestand die Forderung nach einer minimalen Kerndicke. Die Kerne müssen diese minimale Dicke aufweisen, um einem Zerbrechen, der Rissebildung und einer Erosion während des Giessens Widerstand zu leisten»

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entfernen von porösen Formen von daran angepassten Materialien einschließlich Preßlingen und Gußstücken vorzusehen, das rasch vonstatten geht und billig ist und nicht auf den Äeßling oder -das Gußstück nachteilig

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einwirkt. Es ist desweiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, das die Anwendung von porösen Formen, insbesondere Kernen^ von höherer Festigkeit erlaubt, Erosion, Rissebildung und Zerbrechen der Kerne verhindert und geringere Kern- bzw_o Gußstückdicken erlaubt,, Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, mit dem die schnelle

in
und völlige Entfernung von/Gußstücken vorgesehenen Kernen zur Bildung von Hohlräumen, Kanälen und anderen internen Öffnungen erreicht werden kann. Uoch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum explosionsartigen Entfernen von Kernen und anderen porösen Formen zu schaffen, das sicher ist,da es dieBehandlung begrenzt und auf diese Weise Abgase daran gehindert werden können, in die Atmosphäre einzudringen. Diese und andere Ziele werden im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen noch augenscheinlichere

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Fig. 2 zeigt eine nach dem in Fig« 1 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kammer, die zum Ein-

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dämmen der Gasexplosion in den Hohlräumen der porösen Form, die an das Gußstück angepaßt ist, dient.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung,! "wie es in Fig» 1 gezeigt ist, zum Entfernen einer fest zusammenhängenden porösen Form mit verbundenen Hohlräumen von daran angepaßten Materialien umfaßt die folgenden Schritte: (a) Umgrenzen des geformten Materials mit der daran angepaßten porösen Form in einer abgedichteten Kammer; (b) Vorsehen eines explosiven Gases in der abgedichteten Kammer mit tiberdruck, so daß es die Hohlräume in der porösen Form durchdringt j (c) Explodierenlassen des Gases, so daß die Kohäsionskräfte der porösen Form durch die Explosionskräfte geschwächt werden und die Form sich ohne Beschädigung des geformten Materials entfernen läßt; und (d) Entfernen des geschwächten.porösen Form -von dem geformten Material, Die Kohäsionskräfte der porösen Form werden vorzugsweise völlig zerstört, so daß einzelne Teilehen entstehen, die sich leicht von dem geformten Material entfernen lassen.

Poröse Formen in Form von Gußformen oder Kernen zum Metallgießen werden normalerweise aus feuerfesten Partikeln (wie beispielsweise Quarz- und Zirkonsand) hergestellt, die durch ein Bindemittel aneinandergekittet werden. Diese Binder

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können sich aus einem organischen Material, wie beispielsweise Leinöl oder Phenolformaldehydpolymer,oder einem nichtorganisehen Material, wie beispielsweise Fatriumailikat oder Zement, zusammensetzen«, Es können verschiedene organische Füllmaterialien, (wie Zerealien, Melasse, Invertzucker oder Holzpartikel) verwendet werden, um ein rascheres Zusammenbrechen der Kerne zu verursachen und/ oder diese durch die Zersetzung der Füllmaterial!en unter Wärmeeinwirkung entfernbar zu machen* Die Kerne werden in einer Gußform geformt und ausgehärtet. Die Gußformen werden auf einem Gußmodell gebildet, Das Aushärten der Kerne oder Gußformen kann beispielsweise durch Lufttrocknen, Wärmeeinwirkung, Druck und/oder chemiaohe Reaktion erfolgen. In vielen Fällen können die Gußformen oder Kerne so hergestellt werden oder sind so hergestellt, daß sie sehr porös sind oder nach dem Aushärten des Binders, wie beispielsweise Erhitzen, porös werden.

Torzugsweise wird ein Gußstück in angepassten Kontakt mit der porösen Form gebildet. Bei Metallen wird dies durch Vergießen des geschmolzenen oder flüssigen Metalls erreicht. Polymere oder keramische Stoffe, die flüssig aber härtbar sind, können in der gleichen Weise behandelt werden. Alter-

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nativ dazu können Partikel eines formbaren Materials (wie fließfähige Partikel), beispielsweise pulverförmiges Epoxidharzüberzugsmaterial, geschmolzen und dann ausgehärtet werden. Vorzugsweise ist das geformte Material nicht porös, obgleich auch poröse Materialien verwendet werden können, wenn die Explosion die Struktur des geformten Materials nicht zerstört. Die genannten Modifikationen bei der Herstellung von geformten Materialien sind sämtlich gut bekannt.

Wenn sich das geformte Material einmal in seinem gehärteten Zustand an die poröse Form angepasst hat, entsteht daa Problem der Entfernung derselben., Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die poröse Form und das geformte Material in einer abgedichteten Kammer angeordnet, die verschließbare Zuführleitungen aufweist, die dazu dienen, ein explosives Gas herbeizuführen, das man nach dem Schließen der leitungen explodieren läßt. Solche abgedichteten Explosionskammern sind bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 5 175 025, 3 456 047, 3 475 229 und 3 547 589 für Verfahren, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht in Beziehung stehen, beschrieben, insbesondere zum Entgraten, zur Retikulation von zellförmigen Materialien und für das Verbinden von Partikeln·

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¥enn das explosive Gas unter Überdruck eingeführt ist, durchdringt oder sättigt es die Hohlräume in der porösen Eorm. Ein Weg, um dies zu erreichen, "besteht darin, daß man den Gas (Luft)Druck in der aisgedichteten Kammer und in der porösen Form mit Vakuummitteln erniedrigt und danach das explosive Gas in die Kammer einführte Alternativ dazu kann das explosive Gas in die poröse Form eingebracht werden, indem es unter Überdruck eingeführt wird, so daß das restliche Gas (Luft) in der abgedichteten Kammer durch

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das explosive Gas verdünni/. Dieser Schritt des Herstellens eines Vakuums in der Kammer wird vorzugsweise nur dann angewendet, wenn das Gesamtluftvolumen in der Kammer und in der porösen Form so groß ist im Vergleich zum Volumen des explosiven Gases, daß eine "beträchtliche Verdünnung des Explosivgases oder eine nichteinheitliche Gasluftmisehung auftritt.

Zu den explosiven Gasen zählen sellastexplodierende Gaszusammensetzungen, wie Acetylen sowie Mischungen von Oxidationsmitteln und oxidierbaren gasförmigen Materialien, die explodieren. Beispielsweise sind darin eingeschlossen Mischungen von Wasserstoff und Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft sowie Kohlenwasserstoffe^ vorzugsweise diejenigen, die zumindest teilweise gasförmig sind unter

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Raumbedingungen in der Kammer, einschließlich der niederen Alkane (Methan, Äthan, Propan, Butan und der höheren Homologe im gasförmigen Zustand), Alkene und Alkine mit Sauerstoff oder mit sauerstoffangereicherter luft. Andere oxidierende Materialien schließen gasförmige Halogene, wie "beispielsweise Chlor und Fluor, ein» Die Zusammensetzungen können erhitzt werden, um sie vor der Einführung vollständig gasförmig zu machen, oder die Kammer, die das geformte Material und die poröse Form enthält, kann erhitzt werden, um die Zusammensetzungen vor dem Explodierenlassen gasförmig zumachen, wo"bei dies mit-Kohlenwasserstoffen mit höherem Molekulargewicht einschließlich der höheren Alkane, wie Benzin, gemacht werden kann« Andere Spezifische explosive Glaszusammensetzungen kann sich der Fachmann rasch aneignen, insbesondere aus den in Verbindung mit den abgedichteten Kammern veröffentlichten Patentschriften.

Es existiert ein& beträchtliche Regelungsmöglichkeit_s ob die Gasexplosion das Material, das an die Hohlräume oder Poren angrenzt oder mit ihnen in Verbindung steht, oxidiert oder reduziert werden soll. Oxidationsbedingungen können geschaffen werden, um die Zerstörung oder Zersetzung der oxidationsfähigen Binder oder Füllmaterialien (sowohl organische als auch anorganische) zu fördern, indem ein mo-

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larer Überschuß an Sauerstoff oder anderem Oxidationsmaterial über diejenige Menge hinaus vorgesehen wird, die zum Hervorrufen der Explosion gebraucht wird. Reduzierende Bedingungen können dort angewendet werden, wo nachteilige Einwirkungen auf die Oberflächen der Gußstücke zu befürchten sind, wie beispielsweise bei einigen Polymeren.

Die explosiven Gase werden in der Kammer mit der porösen Form und dem geformten Material auf einem Druck gehalten, der ausreicht, eine Explosion zu verursachen, die die Kohäsionskräfte der porösen Form schwächt, ohne das Gußstück zu beschädigen; je höher der Druck, desto mehr explosives Gas ist natürlich pro Volumeneinheit in der Kammer vorhanden. Die Fähigkeit zum Zerbrechen und Zerbröckeln der porösen Form muß deshalb unter den explosiven Bedingungen in den porösen Formen und der abgedichteten Kammer größer sein als diejenige des geformten Materials. So können, wenn beispielsweise ein Stahlgußstück das geformte Material ist, sehr hohe Drücke der explosiven Gaszusammensetzung verwendet werden, insbesondere bis zu 103 Atmosphären oder höher, da die Explosion viel geringer ist, um das Stahlmaterial zu beschädigen. Gußeisen kann spröder sein, so daß mehr Sorgfalt angewendet werden muß. Für Messing, Bronze und Aluminium sowie polymere Gußstücke und ähnliche werden niedere

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Drücke bevorzugt. Um die Zerstörung eines spröden kerami-

zu
sehen Gußstücks/vermeiden, muß man gewöhnlich die poröse , Form bei relativ niedrigem Druck behandeln» Die Regulierung des Druckes des explosiven Gases und die Festigkeit der porösen Form können in weitem Mäße -variier* werden, wobei die dafür notwendigen Bedingungen auf leichte Art und Weise vom Fachmann bestimmt werden können,,

Die Explosion wird im Explosivgas gezündet, indem konventionelle Initiations- oder Zündvorrichtungen, wie beispielsweise Funkenentladungsvorrichtungen, verwendet werden· Nach der Explosion werden die poröse Form und das Gußstück aus der Kammer entfernt. Normalerweise und bevorzugt wird die poröse Form durch die Explosion in einzelne Partikel aufgelöst, die leicht entfernt werden können, wie beispielsweise durch Schwerkraft, Vakuumreinigung, geringfügigem Schütteln oder Vibration oder auf das Gußstüok gerichtetem Luftdruck. In einigen Fällen, beispielsweise wenn das Gußstüok empfindlich ist, wird die poröse Form nur in ausreichendem Maße geschwächt, um verschiedene konventionelle mechanische oder chemische Mittel, wie thermischen Abbau dee Binders zum Entfernen des Kernes, anzuwenden, obgleich diese Anwendung nicht vorgezogen wird. Die Kammer kann auf leichte Art und Weise durch Vakuumanwendung oder ähnliches von lo-

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sem Kernmaterial gereinigt werden. Sämtliche der aufgezählten Maßnahmen sind für den Fachmann naheliegend«

Ein zusätzlicher Schritt "beim Verfahren der vorliegenden Erfindung, der wahlweise ausgeführt werden kann und "bei Gußstücken anzuwenden ist, die interne poröae Formen oder Kerne aufweisen, die entfernt werden sollen, "besteht daring dieae in partikelförmiges Material, wie Sand oder ähnliches, zu packen. Dadurch wird eine Bewegung des Gußstückes während der Explosion verhindert und gleichzeitig dazu "beigetragen, daß das Kernmaterial an den äußeren Oberflächen, die in Kontakt mit der Explosion stehen, nicht zusammenbäckt. Dieser Schritt kann wahlweise angewendet werden und wird bevorzugt, wenn explosive Gase unter sehr hohem Druck in Zusammenhang mit mit Kernen versehenen Gußstücken angewendet werden, die einen Teil des Kernmaterials auf dessen äußeren Oberflächen zusammenbacken können·

Die nachstehend gebrachten Beispiele dienen zur Verdeutlichung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung·

Beispiel 1

Es wurde ein graues Eisengußstüek 10 (3?igur 2) mit einem Kern 11 vorbereitet,, für den 3,3 Gew_e~# einer 40⁰BaUnIe¹

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latriumsilikatlösung (2,38:1 SiO₂ ZuFa₂O), 1,7 $ Kaolin, 1,7 # Aluminiumoxid (Weite 400), 2 °ß> 40° Baume 'InVertZukker und der Rest Quarzsand (einer American Foundry-man's Society oder.Ai¹S Siebweite von 80) verwendet wurde„ Der Kern 11 wurde ausgehärtet, indem man ihn einer Kohlendioxidgasbehandlung vor dem Gießen aussetzte. Das Gußstück besaß die Form einesHohlZylinders (etwa 12,7 cm Durchmesser und 15,2 cm länge mit 1,27 cm dicken Wänden) mit Flaschenhälsen 12 "(Durchmesser 3,8 cm), die an jedem Ende geöffnet waren.. Der Kern 11 besaß innerhalb des Gußstückes einen Durchmesser von 10,2. cm und eine länge von 12,7 cm mit zylindrischen Fortsätzen von 3,8 cm Durchmesser an jedem Ende und war von der Außenseite des Gußstückes 10 nur durch die Öffnungen in den Hälsen 12 zugänglich. Diese Zusammensetzung bildet einen relativ festen porösen Kern 11, wobei die von dem invertzucker, der während des Gießens zerstört wird, besetzten Hohlräume den Kern leichter durch durch das Abkühlen des Gußstücks 10 verursachte Schrumpfen zusammendrückbar machen.

Es wurde eine zylindrische Stahlkammer 13 vorgesehen, die im Querschnitt in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die obere Hälfte 14 und die untere Hälfte 15 einen abgedichteten Raum .16

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(13,34 cm hoch, 19,05 cm Durchmesser) mit einem Abstandsring 17, der zwischen den Hälften 14 und 15 angeordnet war, "bildeten. Die Außenseite des Hinges 17 war mit Rillen versehen, in denen Gummi**fiM-ringe 18 und 19 angeordnet waren, die mit den Abschnitten 20 und 21 auf den Hälften 14 und

15 eine abdichtende Verbindung "bildeten, indem sie sich an die Außenränder des Ringes 17 anpassten» Die Hälften 14 und 1 5 wurden durch zwölf G-ew in de bolz en 22 und 23 mit einem Durchmesser von 3,8 cm.zusammengehalten, die sich durch die obere Hälfte 14 und in die untere Hälfte 15 auf der Außenseite des Ringes 17 erstreckten und eingesetzt und angezogen wurden, nachdem das Gußstück 10 im Hohlraum 16 vorgesehen worden war. Eine Stahlleitung 24, die in die obere Hälfte 14 eingeschraubt war, wurde mit einer Leitung 25 versehen, die in den Hohlraum 16 führte, um ein explosives Gas zn einer externen Quelle 26 in den Raum 16 einzuführen, und die extern an ein Zweiwegeventil 2? angeschlossen war, das zum Schließen der Leitung 24 nach der Einführung des explosiven Gases diente. Eine zweite Leitung 28 kann ebenfalls zur Wahl-freien Herstellung eine» Vakuums vorgesehen werden, indem eine Pumpe 29 im Hohlraum

16 verwendet wird, bevor das Gas eingeführt wird. Es wurde eine Zündkerze 30 auf einer hohlen Halterung 31 montiert, die in der Leitung 24 angeordnet wurde, um eine Funkenentladung in der Leitung 24 zu erzeugen. Die Kerze 30 wurde

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an eine elektrische Entladungseinheit 32 angeschlossen, die zur Zündung der Kerze 30 diente_o ■

Eine Gasmischung von Wasserstoff und Sauerstoff in einem molaren Verhältnis von 2i1 (was in diesem Pail mit dem Volumenverhältnis übereinstimmt) wurde durch das Ventil und die Leitung 24 in den Hohlraum 16 mit einem Druck von 18,1 Atmosphären eingeführt, wonach das Ventiln27 geschlossen wurde» Durch die Kerze 30 wurde ein Funken initiiert, der die Grasmischung zündete, wodurch eine Explosion entstand.

Nach der Explosion wurde die obere Hälfte 14 der Kammer geöffnet und das Gußstück 10 entfernt* Es wurde gefunden, daß eine 0,3 cm dicke Sandseheibe mit einem Durchmesser von 3,81 cm in den öffnungen der Hälse 12 des Gußstücks

10 wegen des direkten Ausgesetztseine der Explosion zusammengebacken war und das der Best des Materials des Kerns

11 auJf einzelne Sandkörper reduziert war, die leicht aus dem Gußstück 10 herausflossen.

Um die zusammengebackenen Scheiben in den öffnungen der Hälse 12 des Gußstücks 10 zu vermeiden, wurde dieses in ein feuerfestes granuläres Medium, normalerweise Sand, gepackt· Auf diese Weise war der Kern 11 nicht den nicht— abgeschirmten Wirkungen der Explosion ausgesetzt·

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Beispiel 2

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde in gleicher Weise wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Gußstück 10 in Quarzsand (Maschenweite nach AFS 80) gepackt wurde. Es wurde das gleiche Ergebnis wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß sich in den Hälsen 1 2 keine zusammengebackenen Scheiben befanden.

Beispiel 5

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Natriumsilikat-Binder (3,3 Gew.-?6 einer 40° Baume »Lösung (2,58i1 SiO₂ zu Ha₂O) und der Rest Quarzsand (Maschenweite nach AFS 80) verwendet wurden, wobei zum Auswerten Kohlendioxidgas benutzt wurde» Es wurös festgestellt, daß der Kern 11 auf leichte Art unc. Weise durch gewöhnliches Schütteln zerlegt werden konnte,, um die Sand— partikel zu gewinnen.

TJm ein Maß für die Wirksamkeit des Verfahrens anzugeben, wurden die Festigkeiten des Kerns 11 in verschiedenen Stadien festgestellt. Das zeigte, daß Kerne 11 mit sehr hoher Festigkeit in großem Maße durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung geschwächt werden konnten.

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Beispiel 4

Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde mit einem Druck von 31,6 Atmosphären wiederholt, wobei ein Kern 11 mit einer

Anfangsdruckfestigkeit von 14,0 kg pro cm verwendet wurde, der nach dem Gießen und Abkühlen eine Festigkeit von 28,0 kg/cm² zurückbehielt. Der Kern 11 im Gußstück 10 wurde der Explosion ausgesetzt. Es wurde festgestellt, daß der Kern 11 danach eine Druckfestigkeit von 1,4 kg/cm aufwies. Durch das angewandte Verfahren konnte ein 20-facher Rückgang in der Kernfestigkeit erreicht werden«

Beispiel 5

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Kern 11 aus Zement (11 1/2 Gew.-tfo Portlandzement mit 6 1/2 Gew.-^ Wasser) gemischt mit Quarzsand (Maschenweite nach AI¹S 80) hergestellt wurde, wonach man ihn 72 Stunden Abbinden ließ. Es wurde festgestellt, daß der Kern 11 durch Schütteln zerlegt werden konnte, um die Sandpartikel zu gewinnen.

Beispiel 6

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde mit der gleichen Vorrichtung wiederholte In diesem Pail wurde das Gußstück aus

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Aluminium hergestellt und "besaß die Form eines 5,1 cm langen Zylinders mit einem 3,8 cm großen Durohmessero Aus Gips wurde eine Gießform in Form eines Hohlraumes gebildet, die danach bei 232⁰C für eine Stunde gebrannt wurde· Die zu bildenden Rippen besaßen ein Maß vom zentralen Kern bis zum Außendurchmesser von 3,8 cm und wiesen dadurch einen Kerndurchmesser von 2,29 cm auf. Das Aluminium wurde in der G-ußform gegossen und gekühlt. Die Gußform wurde in die Kammer 13 wie in Beispiel 2 eingebracht. Nach der Erzeugung eines Uhterdrucks in der Kammer von 10 Torr wurde eine Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff in einem molaren Verhältnis von 2.11 in den ab— · gedichteten Raum 16 unter einem Druok von 4,4 Atmosphären eingebracht und gezündet. Danach wurde die Kammer evakuiert, um die durch die explosive Gasmischung hervorgerufene luftverdünnung zu reduzieren« Die Kammer 13 wurde geöffnet und es wurde festgestellt, daß der Gips in ein Pulver übergeführt worden war, das sich leicht aus dem Gußstück entfernen ließ.

Beispiel 7

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit einem pneumatischen Kontrollventil aus Aluminium, das im Inneren viel-

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fach verschlungene Passagen für den Luftdrehgang aufwies, um parallel zueinander Absperr- und. Ruckschlagventilbetrieb zu erlauben, wiederholt, und es wurde eine Füllung als Kernmaterial verwendet, die sich aus e'inem hitzehärtenden Phenolformaldehydharz (3 Gew.-$) und dem Rest Quarzsand (Maschenweite nach APS 80) zusammensetzte» Bs wurden keine Zerealien als Füllmaterial verwendete Her Kern 11 wurde für 15 Minuten bei 204°C in einem Kernbehälter ausgehärtete Das Gußstück 10 und der Kern 11 wurden in eine unter Druck gesetzte abgedichtete Kammer 13 (14,6 Atmosphären) ohne vorhergehende Evakuierung der Kammer 13 eingebracht und mit einem Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in einem molaren Verhältnis von 2:1 ( etöchiometrisch) gezündet» Die Kammer 13 wurde danach geöffnet und es wurde festgestellt, daß der Kern 11 fast gänzlich in Sandpartikel aufgespalten war, die sich leicht aus dem Inneren des Ventils durch einen luftstrom entfernen ließen. Wo die Sandoberflächen des Kernes 11 direkt der Explosion ausgesetzt waren, waren die Sandpartikel zum Teil etwas zusammengebacken, konnten jedoch leicht entfernt werden» Im Gegensatz zu diesem Verfahren werden das Gußstück und der Kern normalerweise 12 Stunden lang auf 482⁰C erhitzt, um das Gußstück ausglühen zu lassen und den Kernbinder thermisch zu zersetzen, wonach der Kern 11 zu Sandpartikeln zersetzt wird, die auf mechanischem Wege entfernt werden,»

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Beispiel 8

Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Ventilkörper in Quarzsand (Maschenweite nach APS 80) gepackt wurde„ Bs wurde festgestellt, daß die in Berührung mit dem Sand befindlichen Kernoberflächen überhaupt nicht zusammengebacken waren.

Beispiel 9

Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde mit einem großen pneumatischen Kontrollventilkörper aus Aluminium mit vielen inneren Passagen und einem aus 1 1 /2 % Leinöl (Kernöl) mit 1 i> Getreidemehl und Rest Sand hergestellten Kern wiederholt. Der Sand bestand zur Hälfte aus Ufersand (Maschenweite nach APS 95) und der anderen Hälfte scharfem Quarzsand (Maschenweite nach AS¹S 50) „ Der Kern wurde für 3 Stunden bei 204⁰C gebrannt. Es wurde festgestellt, daß sich der Kern wiederum zu Sandpartikeln zersetzt hatte, die leicht mit einem Luftstrom entfernt werden konnten.

Beispiel 10

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Kammer 13 nicht evakuiert wurde und eine Mischung von Methan und Sauerstoff in einem molaren Verhältnis von 0,4»1 in die Kammer mit einem Druck von 11,2 Atmosphären eingeführt wurde. Der Kern 11 zersetzte

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sich völlig in einzelne Sandpartikel₀

. Beispiel 11

Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß Hexan und Sauerstoff in einem molaren Verhältnis -von 0,1:1 einzeln in die Kammer 13' eingebracht wurden, wobei man den Sauerstoff unter einem Druck von 9,2 Atmosphären einbrachte und sich entspannen ließe Der Kern 11 zersetzte sich und konnte leicht herausge— schüttelt werden«

Beispiel 12

Das Verfahren nach Beispiel/wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch ein molares Verhältnis von 1:1 aufwies. Die Ergebnisse waren ähnlich.

Beispiel 13

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde mit einem Glasgußstück wiederholt, das aus Glaskugeln mit 0,16 cm Durchmesser, die 5 fo 52° Baume-Fatriumsilikat ,(2,4:1 SiO₂ zu Na₂O) in einem Gußhohlraum mit einer Tiefe von 2,54 cm und einem Durchmesser von 5»0 cm zusammengeschmolzen war. Das Material der Gußform war Sand einer 80iger APS Ma-

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schenweite der mit 3,3 $ 40° Baume'Natriumsilikat aneinandergekittet war. Die Gußform, die die Glascharge enthielt,, wurde auf 990⁰C erhitzt, um die Glascharge-Natriumsilikat-Mischung zu verschmelzenoDönach ließ man die poröse Gußform und das nichtporöse Gußstück abkühlen, trachte sie in die abgedichtete Kammer 13 ein, die danach evakuiert und mit einer Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff in einem molaren Verhältnis von 2;1 unter einem Druck von 16,3 Atmosphären "beschickt und schließlich gezündet wurde β Danach wurde die Kammer 13 geöffnet und es wurde festgestellt, daß die Gußform völlig zersetzt und das Glasgußstück unbeschädigt geblieben war.

Beispiel 14

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde mit einem Gußstück aus einem härtbaren Urethanelastomer wiederholt, das einen inneren Hohlraum von 2,54 cm Durchmesser und einer liefe von 6,4 cm aufwies. Der Kern wurde aus Quarzsand einer 80iger Maschenweite nach APS hergestellt, der mit 2 $ 40° Baume«Iiatriumsilikat (2,38*1 SiO₂ zu Na₃O) aneinandergekittet war. Das flüssige Urethanharz wurde mit gebräuchlichen Härtern gemischt, danach um den Kern 11 herumgegossen, wonach man das Gußstück 10 16 Stunden lang bei Raumtemperaturen aushärten ließ. Danach wurde es in eine

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abgedichtete Kammer 13 eingebracht, die evakuiert wurde, danach mit einem Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch mit einem molaren Verhältnis von 2:1 auf einem Druck von 14,6 Atmosphären gebracht, das schließlich gezündet wurde« Das Gußstück 10 wurde aus der Kammer 13 entfernt und es wurde festgestellt, daß der Kern 11 völlig zersetzt worden war und auf leichte Art und Weise herausgegossen werden konnte, als das Gußstück 10 umgedreht wurde„ Es ist klar, daß bei der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung die porösen Formen oder Kerne fester ausgebildet werden können als man es vorher für möglich hielt, mit dem Ergebnis, daß Hohlräume mit kleinerem Querschnitt mit weniger Ausschuß an Gußstücken erhalten werden können_e Des weiteren wird es möglich, die partikelförmigen Massen, insbesondere den Sand, zur Herstellung der porösen Formen zurückzugewinnen.

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Claims

Patentansprüche*

. Verfahren zum Entfernen von zusammenhängenden porösen Formen mit miteinander verbundenen Hohlräumen von daran angepassten Materialien, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Umgrenzen des geformten Materials mit der daran angepassten porösen Form in einer abgedichteten Kammer j

b) Yorsehen eines explosiven Gases in der abgedichteten Kammer mit Überdruck, so daß es die Hohlräume
in der porösen Form durchdringt j

c) Explodierenlassen des Gases, so daß dia Kohäsions— kräfte der porösen Form durch die Explosione^ir—
kung geschwächt werden und die Form sich ohne Beschädigung des geformten Materials entfernen läßtj und

d) Entfernen der geschwächten porösen Form von dem geformten Materialβ
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gaszusammensetzung die Kohäsionskräfte
der porösen Form zerstört, so daß einzelne Partikel

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entstehen, die sich von dem geformten Material entfernen lassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive gasförmige Mischung nachdem die Kammer

■ und die poröse 3?orm teilweise evakuiert worden sind, eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angepasste Material und die poröse Form in lose Partikel gepackt sind.
5ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gaszusammensetzung als explosive Mischung eines Oxidationsmittels und eines oxidierbaren Gases vorgesehen wird, ι
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gaszusammensetzung als Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gasmischung durch eine Mischung von gasförmigem Kohlenwasserstoff und Sauerstoff dargestellt wird.

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8. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschwächte poröse Porm auf mechanischem Wege entfernt wirde
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschwächte poröse IPorm auf chemischem Wege entfernt
10s Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öxidationstedingungen während der Explosioncauf— rechtgehalten werden, so daß ein Teil der porösen !form oxidiert wird·
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Form oxidierbares Material enthält, «las oxidiert wird«

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