DE2324313A1

DE2324313A1 - PROCEDURE OR MATERIAL FOR MANUFACTURING MOLDED PARTS

Info

Publication number: DE2324313A1
Application number: DE19732324313
Authority: DE
Inventors: James Monroe Valentine
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1973-11-29
Also published as: BE799505A; JPS4949826A; FR2184710A1; FR2184710B1; GB1398031A

Description

s München ΐό München, den 11. Mai 1973s Munich ΐό Munich, May 11, 1973

(081U 555719 Anwalts-Aktζ. : 27 Pat. 52(081U 555719 Attorney file: 27 Pat. 52

Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Massachusetts, 02173, Vereinigte Staaten von AmerikaRaytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Massachusetts, 02173, United States of America

Verfahren bzw. Werkstoff zur Herstellung von GießformteilenProcess or material for the production of mold parts

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bzw. einen Werkstoff zur Herstellung von Gießformteilen.The invention relates to a method and a material for producing mold parts.

In der Gießereitechnik ist es seit einiger Zeit allgemein bekannt, Formen und Kerne für Metallgußteile in der Weise herzustellen, daß Sand mit einem Bindemittel gemischt wird, welches zur Aushärtung gebracht wird, nachdem eine bestimmte Menge des Gemisches in der gewünschten Form in einem Formkasten oder in einer Kernform verdichtet worden ist. Allgemein ist als Bindemittel ein unter Temperatureinwirkung aushartendens Harz in Verwendung und zur Anwendung der notwendigen Temperatur zum Aushärten des Bindemittels wird das betreffende Teil in einen Ofen eingebracht, welcher elektrisch oder mittels eines Brennstoffes auf die gewünschte Temperatur aufgezeizt wird. Die Wirksamkeit dieses Verfahrens hängt unmittelbar von der Größe und Gestalt des betreffenden Gießformteiles ab, welches herzustellen ist, wobei zu berücksichtigen ist, daß große oder dicke Teile entsprechend mehr Hitze und Zeit benötigen, um eine vollständige Durehwärmung zu erzielen, als dies bei einfacheren Teilen der Fall ist.In the foundry art it has been well known for some time to manufacture molds and cores for metal castings in such a way that sand is mixed with a binder, which is caused to harden after a certain amount of the mixture in the desired shape in a molding box or in a core shape has been compacted. In general, a resin that hardens under the action of temperature is used as the binder and to use the necessary temperature for hardening the binder, the part in question is placed in an oven, which is heated to the desired temperature electrically or by means of a fuel. The effectiveness of this method depends directly on the size and shape of the mold part in question, which is to be produced, taking into account that large or thick parts require correspondingly more heat and time to achieve complete heating than is the case with simpler parts Case is.

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Aus der US-Patentschriit 3 519 517 ist zu entnehmen, daß man dadurch eine beträchtliche Zeitersparnis beim Aushärten von Gießformteilen mit einem unter Temperatureinwirkung aushärtendem Bindemittel erzielt, daß anstelle eines Ofens eine Einrichtung zur Anwendung zur Mikrowellenstrahlung verwendet wird, vorausgesetzt, daß der Sandmischung auch ein Zuschlagstoff eines Materials beigegeben wird, welches eine gute Mikrowellenenergie-Absorbtionseigenschaft besitzt. Als Beispiele für solche Zuschlagstoffe sind in der genannten Patentschrift Materialien wie etwa Kohlenstoff, Graphit oder Ruß angegeben und durch Verwendung dieser Zusätze ist es möglich, eine Form oder einenKern in Sekundenschnelle auszuhärten, während hierfür in üblichen Öfen viele Minuten oder sogar Stunden erforderlich sind.From US Pat. No. 3,519,517 it can be seen that one this saves a considerable amount of time when hardening casting mold parts with a hardening under the influence of temperature Binder achieved that, instead of a furnace, a device used for application to microwave radiation is provided that an aggregate of a material is also added to the sand mixture, which is a good Has microwave energy absorption property. As examples for such aggregates are in the patent mentioned Materials such as carbon, graphite or soot are specified and by using these additives it is possible to cure a mold or a core in a matter of seconds, while this takes many minutes or even in conventional ovens Hours are required.

Bei der praktischen Ausführung der aus der zuvor genannten Patentschrift bekannten Tlerstellungsweise treten verschiedene Schwierigkeiten auf, wovon eine darin besteht, daß eine verhältnismäßig große Menge von Zusatzstoff erforderlich ist, beispielsweise etwa 4 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Gemisches. Außerdem ist es notwendig, daß der Zusatzstoff sehr sorgfältig in dem gesamten Gemisch verteilt wird, was schwierig zu erreichen ist, wenn die Stoffe in der Gießerei in trockenem Zustand gemischt werden. Insbesondere ist die Neigung zu einer elektrostatischen Aufladung zu beobachten, welche dazu führt, daß sich der fein verteilte Zusatzwerkstoff zu Klumpen zusammenformt oder zusammenbäckt. Wird dann das Material in einen Formkasten oder eine Kernform eingebracht und der Mikrowellenenergie ausgesetzt, so findet im Bereich der Klumpen des Zusatzstoffes eine unerwünschte Wärmekonzentration statt, so daß sich heiße Punkte entwickeln können, die zu einem Ausbrennen des umgebenden Bereiches des betreffenden Gießformteiles führen, wodurch dieses unbrauchbar wird. Außerdem entstehen durch die notwendige sorgfältige Durchmischung in der Gießerei schwer zu beseitigende Staubprobleme, insbesondere, wenn als Zusatzwerkstoff KohlepulverIn the practical implementation of the method of preparation known from the aforementioned patent specification, various situations occur Difficulties, one of which is that a relatively large amount of additive is required is, for example, about 4 percent by weight based on the weight of the mixture. It is also necessary that the Additive is very carefully distributed throughout the mixture, which is difficult to achieve when the substances are in the Foundry can be mixed in the dry state. In particular, the tendency to an electrostatic charge is to be observed, which leads to the fact that the finely divided filler material formed into lumps or baked together. Then the material is put into a molding box or a core mold introduced and exposed to the microwave energy, there is an undesirable one in the area of the lump of the additive Concentration of heat takes place, so that hot spots can develop, which can burn out the surrounding area of the lead relevant mold part, making this unusable. Also arise through the necessary careful Mixing in the foundry difficult to eliminate dust problems, especially if carbon powder is used as filler material

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oder Graphit verwendet wird und in trockenem Zusand mit dem Sand vermischt wird, welcher mit dem als Bindemittel dienenden Harz vorbeschichtet ist.or graphite is used and in dry condition with the Sand is mixed, which is used as a binder with the Resin is precoated.

Durch die Erfindung soll also die Aufgabe gelöst werden, die Herstellung von Gießformteilen so durchführen zu können, daß eine gleichförmige Beschaffenheit des fertigen Giei3forntteiles erreicht und eine gleichmäßige Durchwärmung mittels Mikrowellenenergie ermöglicht wird, wobei die Vorbereitung des Werkstoffs zur Herstellung der Gießformteile vereinfacht werden soll.The aim of the invention is to achieve the object of performing the production of casting mold parts in this way that can have a uniform texture of the finished Giei3forntteiles achieved and an even heating by means of microwave energy is made possible, with the preparation of the material for producing the mold parts simplified shall be.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Gießformteilen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Bilden einer Mischung aus körnigem oder pulverförmigem, hitzebeständigem Werkstoff und einer Lösung eines unter Temperatureinwirkung aushärtenden Bindemittels in einem flüssigen Lösungsmittel sowie fein verteilten Zuschlagstoffen mit hohem Absorbtionsvermögen gegenüber Mikrowellenenergie, ferner durch solche Durch-mischung der genannten Bestandteile, daß die Bindemittellösung die anderen Bestandteile umkleidet und durch nachfolgendes Entfernen des Lösungsmittels unter Fortführung der Durch-mischung derart, daß das Bindemittel die genannten anderen Bestandteile umkleidend trocknet und ein körniger oder pulvriger Werkstoff zur Bildung der Gießformteile entsteht.In a process for the production of mold parts this object is achieved according to the invention by forming a mixture of granular or powdery, heat-resistant Material and a solution of a binder that hardens under the action of temperature in a liquid solvent as well as finely divided aggregates with high absorption capacity with respect to microwave energy, furthermore by mixing the components mentioned in such a way that the binder solution the other ingredients are encased and by subsequent removal of the solvent while continuing the Mixing in such a way that the binding agent dries the other constituents mentioned and a granular or powdery material for forming the mold parts is created.

Es wurde also gefunden, daß die Vorteile des in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Verfahren ohne Auftreten der erwähnten Nachteile ausgenützt werden können, wenn der Zusatzwerkstoff mit Sand innerhalb des Feucht-Verfahrensschrittes gemischt wird, bei welchem der Sand mit einer Lösung des Harz-Bindemittels vorbeschichtet und dann für die spätere Verwendung getrocknet wird. Auf diese Weise läßt sich der Zusatzstoff bedeutend leichter in der gesamten Mischung verteilen, wobei die Neigung zur örtlichen Konzentration minimal ist, da bei der Feuchtdurchmischung keine elektrostatische AufladungIt has thus been found that the advantages of the process described in the cited US patent do not occur the disadvantages mentioned can be exploited if the filler material with sand within the wet process step is mixed, in which the sand is precoated with a solution of the resin binder and then used for the later Use is dried. In this way, the additive can be distributed much more easily throughout the mixture, The tendency towards local concentration is minimal, since there is no electrostatic charge when the moisture is mixed

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auftritt. Gleichzeitig ist auch die Staubentwicklung minimal. Wird nachfolgend die Mischung in die gewünschte Gestalt als Gießformteil oder Kern gebracht, so kann sie durch Einwirkenlassen von MikroweJlenenergie in der Art und Weise ausgehärtet werden, wie dies in der zuvor erwähnten US-Patentschrift beschrieben ist.occurs. At the same time, the development of dust is also minimal. Is subsequently the mixture in the desired shape as The mold part or core is brought, so it can be hardened in the way by the action of micro-wave energy as described in the aforementioned U.S. Patent is.

Nachfolgend sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit unter Temperatureinwirkung aushärtenden Bindemitteln, welche als Lösung oder Suspension in einem Lösungsmittel oder einem Träger erhältlich sind, der bei Temperaturen unterhalb der Aushärtetemperatur des Bindemittelharzes entfernt werden kann. Durch Wärme aushärtbare Harze nach Art von Harnstoff-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd sind für diese Zwecke besonders vorteilhaft und gemäß einem Beispiel wurde ein Gießformteil aus einer Mischung gefertigt, welche annähernd 3 Gewichtsprozent an Harz-Bindemittel, k Gewichtsprozent Graphitpulver und den Rest Quarzsand enthielt. Als Bindemittel wurde in diesem Falle ein im Handel erhältliches Phenolharz mit der Bezeichnung "Borden's phenolic resin" verwendet, welches annähernd 60 % Feststoff enthielt, die durch Zugabe einer Lösungsmittelmischung verdünnt waren, welche 17 % Aethylalkohol, 12 % Methylaceton und 6 % Wasser aufwies, wobei diese Prozentangaben auf die Ausgangsmenge des handelsüblichen Harzes bezogen sind. Der Feuchtmischvorgang wurde in einem warmen Rührwerk durchgeführt und die Mischung wurde dann auf einem Schüttelsieb luftgetrocknet, um die Reste des Lösungsmittels zu entfernen und gleichzeitig die körnige oder pulvrige Konsistenz der Mischung zu erhalten.An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail below. The invention proves to be particularly advantageous in connection with binders which harden under the action of temperature and which are obtainable as a solution or suspension in a solvent or a carrier which can be removed at temperatures below the hardening temperature of the binder resin. Thermosetting resins like urea-formaldehyde and phenol-formaldehyde are particularly advantageous for this purpose and, according to one example, a mold part was made from a mixture that contained approximately 3 percent by weight of resin binder, k percent by weight of graphite powder and the rest of quartz sand. In this case, a commercially available phenolic resin called "Borden's phenolic resin" was used as the binder, which contained approximately 60% solids which had been diluted by adding a solvent mixture which contained 17% ethyl alcohol, 12 % methyl acetone and 6 % water. these percentages being based on the initial amount of the commercially available resin. The wet mixing process was carried out in a warm stirrer and the mixture was then air-dried on a vibrating sieve in order to remove the residues of the solvent and at the same time to maintain the granular or powdery consistency of the mixture.

Die auf diese Weise geschaffene Mischung von harzbeschichtetem Sand und Graphit wurde in einem Formhohlraum verdichtet, der sich in einem Behälter ausreichender Durchlässigkeit gegenüber Mikrowellenstrahlung und ausreichenderThe mixture of resin-coated sand and graphite created in this way was placed in a mold cavity compacted, which is in a container of sufficient permeability to microwave radiation and sufficient

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Widerstandsfähigkeit gegenüber der zur Aushärtung des Bindemittels erzeugten Hitze verdichtet. Als Werkstoffe eines solchen Behälters kommen Glas oder Keramik oder Beton oder Gips in Frage. Nachdem die Mischung trocken war, konnte eine ausreichende Verdichtung dadurch erzielt werden, daß der Werkstoff in den Formhohlraum geschüttet wurde, wobei durch Vibrieren erreicht wurde, daß sämtliche Räume des Formhohlraumes ausgefüllt wurden·.Resistance to the hardening of the binder generated heat condenses. The materials for such a container are glass or ceramic or concrete or Plaster in question. After the mixture was dry, sufficient compaction could be achieved by removing the material was poured into the mold cavity, whereby it was achieved by vibration that all spaces of the mold cavity filled became·.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann noch die Möglichkeit von Abwandlungen und Weiterbildungen, welche von dem der Erfindung zugrundeliegenden, grundsätzlichen Gedanken mit umfaßt werden.Within the scope of the invention, the person skilled in the art still has the option of modifications and further developments, which are encompassed by the basic idea on which the invention is based.

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Claims

1. Process for the production of mold parts, characterized by forming a mixture of granular or powdery refractory material and a solution of a Binder hardening under the influence of temperature in a liquid solvent as well as finely divided aggregates with high absorption capacity for microwave energy, furthermore by mixing the mentioned constituents in such a way that the binder solution envelops the other constituents and by subsequently removing the solvent under Continuation of the intermixing in such a way that the binder dries and wraps the other constituents mentioned a granular or powdery material for forming the mold parts is created.

2. The method according to claim 1, characterized in that

that subsequently the granular or powdery material to form the mold parts is compacted in a certain shape and the compacted Mixture is exposed to electromagnetic microwave energy until the binder has hardened.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as finely divided aggregates with high Absorbance against microwave energy · Substances such as carbon, graphite or soot can be used.

k. Granular or powdery, heat-resistant material, in particular for the production of casting molds, casting moldings) or of cores while allowing them to harden through the action of microwave energy, characterized by a pourable, granular or powdery mixture, which essentially consists of sand, a finely divided additive material with good absorption properties Microwave energy and

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consists of a binding agent that hardens under the influence of external temperatures, which covers the individual particles of the two previously mentioned mixture components.

5. Material according to claim 4, characterized in that that as a finely divided aggregate with good absorption capacity a material like carbon, graphite or soot is used against microwave energy.

b. Material according to claim ^ i or 5, characterized in that that as a binder a resin that hardens under the action of temperature according to the / rt of urea-formaldehyde resin and Ihsnol formaldehyde resin is used.

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