DE2834065C2 - Grünsandmasse und Zusammensetzung zur Verbesserung der Eigenschaften einer Grünsandformmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Grünsandformmasse aus Sand, Ton als Bindemittel, Feuchtigkeit und einem Salz einer organischen Säure.

Grünsandformmasse ist definiert als eine »plastische Mischung aus Sandkörnern. Ton, Wasser und anderen Materialien, die für Form- und Gießverfahren verwendet werden können. Der Sand wird wegen seines vorhandenen Feuchte-Gehalts als »grün« bezeichnet, und zwar im Unterschied zu trockenem Sand«. Vgl. dazu Heine u. A. in »Principles of Metal Casting«, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York (1955), Seite 22. Grünsandformmasse wurde auch definiert als ein »natürlich gebundener Sand oder eine zusammengesetzte Formsandmischung, die mit Wasser behandelt wurde, und zwar zur Verwendung im noch feuchten oder naßen Zustand«. Vgl. dazu »Molding Methods and Materials«, 1. Ausgabe, The American Foundrymen's Society, Des Piaines (1962). Ein solcher Sand enthält Wasser oder Feuchtigkeit, und zwar sowohl während der Formbildungsstufe als auch während der Metallgußphase. Der hier verwendete Ausdruck »Grünsandformmasse für Gießerei« bezieht sich auf Grünsandformmassen der bekannten Art, wie sie vom Fachmann des Gießereiwesens verstanden werden, und ein solcher Sand weist Formsand und Ton getempert mit Wasser auf.

Die wesentlichen Bestandteile einer Grünsandformmasse für die Gießerei sind Formsand, Ton und Wasser. Der Formsand ist üblicherweise ein Siliciunioxidsand (beispielsweise Quarz), kann aber ein Zirkon, Olivin oder ein anderes feuerfestes Teilchenmaterial sein mit einer Teilchengröße im allgemeinen im Bereich von ungefähr 0,05 bis ungefähr 3,4 mm. Der Ton isl ein feinverteiltes (normalerweise kleiner als ungefähr 2 Mikron) Material, wie beispielsweise Montmorillonit (Bentonit), Illit, Koalinit und gebrannter Ton, der im plastischen Zustand mit Wasser als ein Binder für die Sandkörner dient.

Üblicherweise enthalten Grünsandformniassen 'ungefähr 5 bis ungefähr 20 Gew.-",, Ton, basierend auf Sand, und hinreichend viel Wasser, normalerweise nicht mehr als ungefähr 8 Gew.-".,, basierend auf Sand, um die gewünschte Plastizität und andere physikalische Eigenschaften zu erreichen. Der Wassergehalt Ist normalerweise größer, wenn natürlich gebundene Sande verwendet werdsn, als im Falle der Verwendung von synthetischen Sanden.

Es gibt eine Anzahl von Eigenschaften, die bei Grünsandformmasse für die Gießerei erwünscht sind. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören die folgenden:

1) Gute Fließfähigkeit damit sich der Sand gegen das Modell bei Einwirkung von Verdichtungskräften bewegt;

2) gute Festigkeil nach dem Kompakteren, damit die Form nach Entfernung des Modells und während des Gießens ihre Gestalt beibehält;

3) dimensionsmäßige Stabilität während des Gießverfahrens;

4) gute interne Kohäsion der Sandkörner und schlechte Adhäsion der Sandkörner am Gußstück, und

5) gute Zerfallsneigung nach dem Gießvorgang, um die Entnahme des Gußstücks zu erleichtern.

Es gibt weitere Eigenschaften, die zu diesen genannten Eigenschaften in Beziehung stehen, und zwar beispielsweise die folgenden:

Druckfestigkeit, Permeabilität, Verdichtbarkeit, Formhärle, grüne Scherfestigkeitdeformation und Abschälverhalten. Im allgemeinen hat eine Grünsandformmasse typischerweise Eigenschaften innerhalb der folgenden Bereiche:

Gründruckfestigkeit

Grünscherfestigkeit

Deformation

Permeabilität

Trockendruckfestigkeit

Verdichtbarkeit

0,027 bis 0,27 N/mm²
0,003 bis 0,069 N/mm²
0,13 bis 1,02 mm
6,5 bis 400
0,34 bis 1,38 N/mm²
35 bis 65°h

Wenn die Deformation oder Verdichtbarkeit zu niedrig liegt, so ist die Grünsandformmasse zu spröde und kann ihrer Handhabung oder Verarbeitung nicht genügend Widerstand entgegensetzen und auch nicht der Entfernung des Modells; wenn dahingegen die Deformation zu hoch liegt, so kann keine dimensionsmäßige Genauigkeit erhalten werden und die Form, insbesondere eine mit großer Masse von beispielsweise 45 kg oder mehr, kann sich infolge ihres eigenen Gewichts deformieren. Wenn sowohl die Grünfestigkeit als auch die Deformation zu hoch liegen, so kann der Sand nicht ohne weiteres mit den vorhandenen Techniken geformt und verdichtet werden. Wenn die Permeabilität kleiner als 6,5 ist, so können sich die während des Gießens erzeugten Dämpfe nicht schnell genug verteilen, und die Form kann durch den Gasdruck brechen.

Wenn andererseits die Permeabilität zu hoch liegt, so wird das geschmolzene Metall nicht in dem Formhohlraum zurückgehalten, sondern dringt in Hohlräume des Sandes ein. Wenn schließlich die Trockenfestigkeit zu niedrig liegt, so kann der Sand der Errosionswirkung des fließenden geschmolzenen Metalls während des Gießens nicht widerstehen. Ist die Trockeinfesligkeit zu hoch, so kann das Gußstück bei der Verfestigung Sprünge bekommen.

Im allgemeinen besitzen Grünsandformmassen für die Gießerei, die nur aus Sand, Ton und Wasser bestehen, kein optimales Gleichgewicht der Eigenschaften. Aus diesem Grunde wird eine Vielzahl von Additiven verwendet, um die Eigenschaften der Grünsandformmasse zu verbessern. Typischerweise sind diese Additive organische Materialien.

Geringe Änderungen der Wassermenge in einem Grünformsand beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Sandes stark. Insbesondere hängt die Trok-

kenfesiigkeit und die Heißfestigkeit eines Grünformsandes von der Feuchtigkeit des Sandes beim Kompaktmachen ab; je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt liegt, um so niedriger liegen die Heiß- und Trocken-Festigkeiten des Sandes. Beispielsweise hat eine gegebene Prozentsaizänderung bei der Wassermenge einen über fünffachen Effekt auf die Sand festigkeit als eine ähnliche Prozentsalzänderung bei der Menge des Tons oder einem anderen üblicherweise verwendeten Grünsandadditiv.

Das Problem der Steuerung oder Einstellung des w Feuchtigkeitsniveaus wird durch einen Zustand erschwert, der als heißer Zustand der Grünsandformmasse bekannt ist. Offensichtlich wird der Sand während des Gießvorgangs erhitzt, und wenn man nicht hinreichend viel Zeit vergehen läßt, um den Sand vor seiner ι > Wiederverwendung auf Umgebungstemperatur abkühlen zu lassen, so steigt die Temperatur des Sandes cn. Wenn die Temperatur des Sandes eine Temperatur von ungefähr 38° C bis ungefähr 71°C erreicht, so werden seine physikalischen und Arbeitseigenschaften materiell geän- -» den, was die Forniausbildung schwieriger macht und Gießfehler hervorruft. Auf diese Weise wird bei der Formausbildung der heiße Grünsand an dem Modell ankleben und kann nicht leicht aus tiefen Taschen herausgezogen werden. Ferner besteht die Tendenz der 2> Verstopfung bei Sandzuführungen und Trichtern und es werden nicht homogene Formgebilde erhalten. Zu den Gießfehlern gehören Schmutz- oder Sandeinschlüsse an der Gußstückoberfläche, Blasen und Nadellöcher, Errosionsschäden und ganz allgemein eine Verschlechierung >" der Oberfläche des Gußstücks.

Es wird angenommen, daß die Hauptursache für die beim heißen grünen Sand auftretenden Probleme die schnelle Verdampfung des Wassers aus dem heißen Sand ist, insbesondere aus freiliegenden Sandoberflächen, '"' sowohl beim Sandtransport als auch bei ausgebildeten Formen, und ferner die Unfähigkeit des Betriebspersonals, den Feuchtigkeitsgehalt zu steuern. Änderungen in der Ton-Wasser-Struktur bei erhöhten Temperaturen können zu einem offenen oder Gelstrukturzust.-.nd füh- ⁴" ren, der auch zur Erleichterung des Wasserverlustes beiträgt.

Dieser schnelle Wasserverlust aus heißem grünen Sand hat die Feuchtigkeitskondensation an kühleren Oberflächen zur Folge, wie beispielsweise an den Oberflächen -Ti der Trichter, Zuführungen und Modellen. Wenn diese Oberflächen naß werden, so haften die Körner in der Oberflächenanlage des Sandes stärker an diesen Oberflächen an als an anderen Sandkörnern. Diese Adhäsion bewirkt das Verkleben in den Trichtern und Zuführun- >» gen und die Unmöglichkeit, den Sand aus tieferen Taschen der Modelle herauszuziehen. Die Adhäsion des Sandes an der Modelloberfläche führt zu einer aufgerauhten Formoberfläche mit freiliegenden Sandkörnern, die schwach an anderen Sandkörnern anhaften. Da die Ober- ^v"> flächenschicht des Sandes Wasser schneller verliert, ist die Trockenfestigkeit der Verbindung dieser Oberfiächenkörner mit den anderen Sandkörnern schwächer als die Verbindungen zwischen den internen Sandkörnern. Infolgedessen können diese freiliegenden Sandkörner ^bl) selbst durch leichtes Stoßen gelockert werden und wenn diese gelockerten Sandkörner herabfallen und sich am Boden eines Formhohlraums ansammeln, so können sie Schmutzeinschlüsse in Gußstücken hervorrufen, die in einer solchen Form hergestellt werden. ^fe5

Zur Kompensation der schnellen Verdampfung der Feuchtigkeit muß der Sand bei einem höheren als normalen Feuchtigkeitsniveau hergestellt werden. Wenn dies erfolgt, so daß der an eine Formstation gelieferte Obcrflächensand eine angemessene Feuchtigkeit zur Formausbildung enthält, so wurde festgestellt, daß das Innere der Sandmasse einen übermäßigen Feuchtegehalt besitzt, was zu Blasen und Nadeilochfehlern führt. Dies liegt daran, daß die überschüssige Feuchtigkeit zur Bildung von überschüssigem Gas führt, wenn die Wärme vom Metall in den Formsand eintrilt.

Wegen der großen Differenzen zwischen dem Feuchtegehalt der Oberfläche und dem Innenraum des Sandes infolge der Verdampfung, wenn der Sand auf Bändern zur Formstation transportiert wird, ergib! sich eine nichthomogene Sandmasse, wenn die zwei in dem Kolben der Form vermischt werden. Dieser nichthomogene Feuchtigkeitszustand hat eine Form mil nichthomogenen physikalischen Eigenschaften zur Folge, die infolge von Gußbeanspruchungen stärker ausfallgefährdet ist.

Es wurden bereits Versuche unternommen, den Feuchtigkeitsverlust bei Grünsandformmasse, insbesondere synthetischen Formsänden, zu steuern. Derartige Sande enthalten typischerweise weniger Feuchtigkeit als unter Verwendung von natürlich gebundenem Sand hergestellten Sauden, und der Feuchtigkeitsverlusi ist daher bei diesen noch kritischer. Als diese Sande in den dreißiger Jahren wichtig wurden, untersuchte man verschiedene Materialien zur Verzögerung der Feuchtigkeitsverdampfung. Vergleiche dazu beispielsweise US-PS 19 02 419 und einen Vortrag mit dem Titel »The Drying Out of Synthetic Sands« auf der »Annual Convention of the American Foundrymen's Association«, 20. April bis 24. April 1942. Die untersuchten Materialien sollten den Dampfdruck des Wassers absenken und dadurch die Verdampfung verzögern oder sie waren hygroskopische Materialien. Halogenide, beispielsweise Chloride, von Alkali- oder Erdalkali-Metalien wurden als besonders zweckmäßig genannt. Obwohl die Verdampfung des Temperwassers verzögert wurde, beeinflußten diese Materialien nachteilig die physikalischen Eigenschaften des grünen Sandes. Ferner wird während des Gießens das Metallchlorid in ein Metalloxid und Salzsäure umgewandelt. Die erzeugten Salzsäuredämpfe sind dabei eine unerwünschte Gesundheitsgefahr. Darüber hinaus ruft die Verwendung von Chloriden das »Aufbrennen« oder die Adhäsion des Sandes am Gußstück hervor. Obwohl diese Materialien den Feuchtigkeitsverlust verzögern, so wurden sie jedoch nicht eingesetzt, um die oben erwähnten Probleme beim heißen grünen Sand zu überwinden, was sie in der Tat materiell auch nicht tun.

In der DE-AS 15 58 130 ist eine Grünsandformmasse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschrieben. Als Salz einer organischen Säure schlägt die Druckschrift ein wasserlösliches Alkalikumat vor, das durch Umsetzung von Huminsäure oder Lignit mit einem Alkalihydroxid oder Alkalicarbonat hergestellt wird.

In der CH-PS 2 31 933 ist eine Einbettungsmasse aus keramischen Stoffen erwähnt, welche Verbindungen enthalten, die mit Phosphorsäure ein bei gewöhnlicher Temperatur erhärtendes Phosphat ergeben. Die Druckschrift erwähnt unter anderem Erdalkaliformiate und -acetate. Die Mischungsbestandteile sollen alkaiifrei sein.

In der DE-OS 23 44 077 Ist ein Formsand beschrieben, der selbslhäriend ist und als Zement zu bezeichnen ist. Er wird durch Vermischen eines selbsthärtenden Binders aus gemahlenen Klinker mit 11 CaO- 7Al₂Oi CaX; mit zugesetztem Sulfat oder zugesetzter organischer Carbonsäure oder Borsäure und zugesetztem //-Naphthalln-Sul-

fonsäure-Formaldehyd-Kondensatsalz und Mischen mit Wasser hergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Grünsandformmasse mit den Merkmalen des Überbegriffs des Anspruchs 1 bereitzustellen, die verbesserte Heißsandeigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Grünsandformmasse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Der Anspruch 2 beinhaltet eine Weiterbildung der Grünsant'formmasse nach Anspruch 1. Der Anspruch 3 betrifft eine Zusammensetzung zur Herstellung der vorgeschlagenen Grünsandformmasse.

Niedrige Alkansäuren sind solche, die 1 bis 6 Kohlenstofftone enthalten, einschließlich Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Hexansäure und Isobuttersäure. Essigsäuresalze werden vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit aus bevorzugt. Die Magnesium- und Lithiumsalze sind hinsichtlich ihres Einflusses auf die Eigenschaften des Grünsandes vergleichbar, wobei aber Magnesium aus Gründen der Wirtschaftlichkeit insbesondere zur Herstellung von Gußstahl bevorzugt wird. Zudem wirken bei stark erhöhten Temperaturen Lithiumsalze als Flußmittel für den Sand. Somit sollten sie nicht bei für Gußstahl vorgesehenen Formen verwendet werden, können aber bei Gußaluminium benutzt werden.

Die Menge an Salzadditiv, die die physikalischen Eigenschaften heißen Grünformsandes verbessert, ist klein und liegt in der Größenordnung von 0,25 bis 5 Gew.-'Ί), und zwar basierend auf dem Gewicht des trokkenen Sandes. Die talsächliche in einem gegebenen Fall verwendete Menge hängt vom speziellen Anwendungsfall einschließlich der Temperatur des heißen Grünsandes ab und von der Menge und Art des Tonbinders und der Menge und Art anderer Additive. Es wurde jedoch festgestellt, daß Mengen von 0,5 bis ungefähr 1,5 Gew.-",,, basierend auf dem Gewicht des trockenen Sandes, in den meisten Fallen bevorzugt sind.

Das Lithium- und/oder Magnesiumsalz kann mit dem Grünformsand durch irgendein geeignetes Verfahren vermischt werden. Es wird jedoch vorgezogen, daß das Salz als eine wäßrige Lösung hinzugefügt wird. Dies stellt die maximale Verteilung in der Grünsandformmasse sicher. Die Konzentration des Salzes in der wäßrigen Lösung ist in keiner Weise kritisch, vorausgesetzt jedoch, daß die Lösung nicht derart verdünnt ist, daß übermäßig viel Feuchtigkeit dem Sand zugefügt wird, um das gewünschte Salzniveau im Sand zu erhalten. Lösungen, die von ungefähr 20 bis ungefähr 50 Gew.-'Ί, des Salzes enthalten, sind ohne weiteres zu verwenden.

Die Verwendung der Alkanoatsalzc des Lithium und/oder Magnesiums hat mehrere Vorteile zur Folge, die im Hinblick auf die Aktivität der entsprechenden llalogenidsalze vollständig unerwartet sind. Obwohl die Alkanoatsalze weniger effektiv bei der Reduzierung des Feuchtigkeitsverlustes aus dem heißen Grünsand sind, so bringen sie doch eine stark verbesserte Trockenkompressionsfestigkeit, Grün- oder Ileiß-Zugfestigkeit, Grün-Deformation und Zähigkeit, und zwar verglichen mit dem entsprechenden Halogenid (z. B. (Thlorid)-Salzen. Ferner pyrolisleren diese Verbindungen wegen ihres organischen Gehalts an der ^ormoberfläche während des Gießens, wobei eine Kohlcnstoffablagcrung zurückgelassen wird, die als eine Sperre gegenüber einer Verschmelzung des Sandes mit dem Gußstück wirkt. Während des Gießvorgangs werden keine giftigen Dämpfe erzeugt. Schließlich sind die Alkanoatsalzc weniger hygroskopisch als die Chloride. Infolgedessen werden die Alkanoatsalze enthaltenden Formsände mit geiingercr Wahrscheinlichkeit während der Aufbewahrung insbesondere unter Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit aufnehmen.

Die Alkanoatsalze können dem Formsand in Verbindung mit anderen Additiven hinzugefügt werden, und zwar einschließlich Planieragenzien und Expansionssteueragenzien. Wenn das Alkanoatsalz als eine wäßrige Lösung hinzugefügt wird, so sollte oas andere Additiv

ίο mindestens in Wasser dispergierbar und vorzugsweise wasserlöslich sein. Ein besonders bevorzugtes Additiv zur Verwendung in Mischung mit dem Alkanoatsalzadditiv der Erfindung ist Trihydroxydiphenyl oder Harzmaterialien, welche Trihydroxydiphenyl enthalten, wie sie beispielsweise in der US-PS 38 16 145 beschrieben sind. Das Trihydroxydiphenyl wird in der wäßrigen Lösung in einer Menge verwendet, die ausreicht, um dem Grünsand Eigenschaften entsprechend der Lehre von US-PS 38 16 145 zu erteilen. In einer derartigen Zusammensetzung ändert sich die Konzentration des Alkanoatsalzes von ungefähr 5 bis ungefähr 40 Ciew.-% und die Konzentration des Trihydroxydiphenyls ändert sich von ungefähr 20 bis ungefähr 80 Gew.-",,, vorausgesetzt, daß mindestens 15",, Wasser in der Zusammensetzung vorgese-

2-5 hen sind.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. In den Beispielen wurde die Grünsandformmasse hergestellt aus 4475 Gewichtsteilen von Nr. 130 McConnellsville-Sand, 300 Gewichtsteilen Western Bentonit, 75

in Gewichtsteilen Wasser und 150 Gewichtsteilen einer 50%igen wäßrigen Lösung des auszuwertenden Additivs. Der Sand hatte eine Kornverteilung von:

0,44 mm 0,2%; 0,30 mm 0,4%; 0.156 mm 2,4",.; 0.145 mm 12,8",,; 0.104 mm 29,2%; 0,074 mm 39,4",,, ^y> 0,053 mm 9.4%; 0,053 mm 6,8%.

Wenn das Additiv ein hydratisicrtes Salz, beispielsweise Magnesiumacetattetrahydrat, war, so war die 50%-Konzentration auf der Basis des hydratisierten Salzes und

4(i nicht auf der wasserfreien Basis. Somit war die Konzentration des Salzes auf einer wasserfreien Basis niedriger als 50% und betrug im Falle von Magnesiumazetat 33,3%. Zudem wurde ein Kontrollsand hergestellt aus 4475 Teilen Sand, 300 Teilen Western Bentonit und 150 Teilen

4-, Wasser. Jede Grünsandformmasse wurde hergestellt unter Zufügung von Wasser und, wo verwendet, der wäßrigen Lösung des Additivs, darauf folgte ein Mischen für eine Minute, sodann die Hinzufügung von Western Bentonit und Mischen von 10 Minuten. Zwei Minuten

■ίο vor dem Ende des Mischens wurde der Feuchtigkeitsgehalt geprüft und, wenn notwendig, wurde der Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 3% eingestellt. Nach einer über Nacht erfolgten Alterung wurden die physikalischen Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Sandes bei dem auf Umgebungstemperatur befindlichen Sand bestimmt und auch bei dem Sand, nachdem dieser verteilt in einem abgedichteten Behälter gleichförmig auf 57,2° C bis 65,5° C erhitzt und sodann gleichförmig auf eine Tiefe von 2,54 cm auf einer auf 60° C und freilie-

bo gend gegenüber Atmosphäre für bis zu 25 Minuten auf 6O⁰C erhitzt wurde, um den heißen Sand zu simulieren.

In den folgenden Tabellen Ist die Grün-Zugfestigkeit, die Grün-Druck-Festigkelt, die Trocken-Druckfestigkeit und die Grün-Scherfestigkeit als Mittelwert von drei

h> Tests, in N/mm' angegeben.

Gemäß »AFS Foundry Sand Handbook«, Teil 8, Auflage 1963, wurden folgende Bestimmungen vorgenommen:

Die Grün-Zuglcsiiukeit lür Umgehungstempcralursand und heißen Sand gemäß Seite (>:

Die Grün-Drucktestigkeii. nur tür Umgcbungssand. gemäß Seite 2;

die Trocken-Drucklestigkeil lür Umgebungssand und heißen Sand gemäß Seile 4;

die Grün-Scherlesliiikeil. nur lür llmgebungssand. geniiiß Seile 5:

die Grün-Permcabililät. Tür Umgebungssand. gemäß Seite 9 (ist als Permeabililiilszahl als Durchschnitt von 3 ' Tests angegeben);

die Grün-Formhärtc. Tür Umgebungssand, gemäß Seite 1 (ist als Formhärtezahl als Durchschnitt von drei Tests angegeben); und

die Grün-Formdefomialion. für Umgcbungssand. gemäß i Seite 1 (ist in cm/cm als Durchschnitt \on drei Tests angegeben).

Die Zähigkeit stellt das Produkt aus Grün-Kompressions- oder Druckfestigkeit und Gründelormation χ 10 ·' dar. -

Die Verdichtbarkeit. für Umgebungssand und llcißsand. bestimmt gemäß »ACS Foundry Sand Handbook«, Teil 9. Seile 4. (Rev.-73), ist in Prozent angegeben.

Die Feuchtigkeit, lür Umgebungssand und lleißsand.

bestimmt gemäß dem Kalziunicarbidverfahren »AFS Foundry Sand Handbook«. Teil 6, Seite 5, Auflage 1963, ist in Prozent angegeben.

Anhaflung oder Anklebung. Nur lleißsand. Sand bei 65,6 C wird durch einen Nr. 6-Sieb in eine Bronzc-Ton-Waschbasis geschültelt mit einem zylindrischen Raum von 47,6 mm Durchmesser und 3,2 mm Tiefe bei Umgebungstemperatur (ungefähr 21,1' C). Überschüssiger Sand wird entfernt und man läßt den Sand 3 Minuten stehen, sodann wird die Form umgedreht und viermal dagegengeklopft, damit der Sand herausfallen kann. Das Gewicht des an der Überfläche des Hohlraums anhaltenden Sandes In Gramm wird in Gramm Gewicht angegeben.

Beispiele 1 und 2

Unter Messung der oben angegebenen Eigenschaften einer Grünsandmasse wurde Magnesiumazetat und Lit hi uniazetal als Grünsandadditive getestet. Die bei diesen zwei Experimenten erhaltenen Daten sind in der unten siehenden Tabelle I zusammengefaßt, und zwar zusammen mit Daten eines Kontrollversuchs ohne Additiv.

Tabelle 1

Auswertung von Lithium- und Magnesiumazetaten

Additiv	Konlroll- versuch	Beispiel 1	2
		Magnesium azetat*)	Lithium azetat*)
Konzentration auf wasserfreier Basis, %	-	33,2	32,4
Grünsandeigenschaften (Umgebung)
Zugfestigkeit N/mm2	0,011	0,0092	0,0085
Druckfestigkeit	0.079	0,071	0,064
Deformation x 1(H	12.5	18,0	17,0
Zähigkeit	0,99	1,27	1,10
Scherfestigkeit	0.0186	0,0193	0,0172
Permeabilität	53,0	55,8	53,5
Formhärte	90,0	88,0	87,0
Verdichtbarkeit	63,5	66,0	65,0
Trocken-Druckfestigkeit (Umgebung) (kPa)	0,94	1,91	1,90

Heißsandeigenschaften

Heiß-Verdichtbarkeit
Aussetzung 0 Minuten Aussetzung 5 Minuten Aussetzung 10 Minuten Aussetzung 15 Minuten Aussetzung 20 Minuten Aussetzung 25 Minuten

57,5	63,0	62,0
39,0	57,0	58,5
40,0	56,5	57,0
37,0	55,0	55,0
38,0	52,0	54,0
38,0	51,0	50,0

Fortsetzung

Additiv

Kontroll- Beispiel

versuch 1 2

Magnesium- Lilhium-

azctat¹¹) azcial*)

Heißsandeigenschaltcn Trocken-Druckfestigkeit Aussetzung 0 Minuten Aussetzung 5 Minuten Aussetzung 10 Minuten Aussetzung 15 Minuten Aussetzung 20 Minuten Aussetzung 25 Minuten

Feuchtigkeit Anfänglich am Ende

Heiß-Grünzugfestigkeit Klebetest

*l Durchschnitt von 6 Tesls **) Nach zwei Sätzen von 4 Schlägen + als Mg(Ac): · 41I₂O. bzw. als LiAc · 211₂O

Wie sich aus den vorstehenden Angaben ergibt, verbessern sowohl Magnesiumazetat als auch Lilhiumazetat die Heißsandverdichtbarkeit und die Trockendruckfestigkeit, und sie reduzieren stark die Größe des Sandanhaftens an der Form im Klebetest. Dies wurde erreicht ohne irgendeine materielle Schädigung der Grünsand- oder Trockensandeigenschaflen bei Umgebungstemperatur. In der Tat haben die erflndungsgemäßen Additive die Zähigkeit und die Trockendruckfcsligkeit des Grünform-

0,55 0,25 0,26 0,26 0,21 0,25

0,0099*)
3**)

in sandes materiell erhöht.

Vergleich der Beispiele A-Ii

Die oben beschriebenen Teslverfahren wurden unter Verwendung verschiedener Metallchloride als Additive η wiederholt. Die Daten dieser Test sind in Tabelle 11 zusammengefaßt, und zwar zusammen mit entsprechenden Daten der Beispiele 1 und 2 zu Vergleichszwecken.

1,42	1,59
1,08	1,24
1,03	1,13
1,00	1,10
0,90	1,11
0,85	0,89
3,1	3,0
1,85	1,95
0,0075	0,0066
0,15	0,2

Tabelle II

Vergleich von Lithium- und Magnesium-Azetaten mit Metailchloriden

Additiv

Kontroll- Beispiele versuch 1 A

B 2 C

Mg(Ac)₂ MgCl₂*) CaCl₂*) LiAc*) LiCl

D
KCl

E NaCl

Konzentration

auf wasserfreier Basis, %

Grünsandeigenschaften (Umgebung) Zugfestigkeit N/mm² Verdichtbarkeit

Trocken-Druckfestigkeit (Umgebung) N/mm²

Heißsandeigenschaften Heiß-Verdichtbarkeit Aussetzung 0 Minuten Aussetzung 5 Minuten Aussetzung 10 Minuten Aussetzung 15 Minuten Aussetzung 20 Minuten Aussetzung 25 Minuten

1,66

0,0114
63,5

0,94

33,2 23,4 37,8

32,4 50

50

Ü,Ü092 0,0077 Ο,ϋϋόϊ
66,0 63,0 62,0

_{l9l 062 0},58

0,0085 0,0062 0,0045 0,0064

65,0
1,90

55,0

52,5 56,0

0,26 0,20 0,51

57,0	63,0	61,5	57,0	62,0	50,0	41,5	49,0
39,0	57,0	58,0	57,0	58,5	47,0	30,0	37,5
40,0	56,5	54,0	56,0	57,0	46,0	29,5	33,5
37,0	55,0	58,5	55,0	55,0	47,0	27,0	35,0
38,0	52,0	57,0	54,0	54,0	47,0	26,5	32,0
38,0	51,0	54,0	51,0	50,0	47,0	25,0	28,5

Il 12

Fortsct/iinc

Additiv Komroll- Beispiele

versuch 1 Λ Ii 2 C 1) H

Mg(Ac)₂ MgCI:*) CaCI₂*) LiAc*) LiCI KCl NaCI

I leil.tsaiideigenscliaIlen

Troeken-Druckfesligkeit

Aussetzung 0 Minuten 0,55 1,42 0,36 0,40 1,59 0,27 - 0,20

Aussetzung 5 Minuten 0,25 1,08 0,35 0,50 1,24 0,27 0,22 0,24

Aussetzung 10 Minuten 0,26 1,03 0,34 0,53 1,13 0,29 0,22 0.23

Aussetzung 15 Minuten 0,26 1,00 0,34 0,44 1,10 0,28 0,27 0,22

Aussetzung 20 Minuten 0,21 0,90 0,34 0,4! !,!1 0,30 0,22 0,22

Aussetzung 25 Minuten 0,25 0,85 0,33 0,40 0,89 0,29 0,20 0,18

Feuchtigkeit

anfangs 3,1 3,1 3,1 3,1 3.0 3,1 3,1 3,0

am Ende 1,75 1,85 2,1 2,1 1,95 2,45 1,7 1,7 Heiß-Grünzuglestigkeit 0,0099 0,0075 0,0059 0,0051 0,0066 0,0044 0,0053 0,0067

Klebetesl 3,0 0,15 0,1 0,1 0,2 0 0,3 0,1

*> MgCl: uls MgCI₂ ■ 6II;O; CaCI; als CaCI; · 2II_:()

Aus den Daten der Tabelle 11 erkennt man, daß die Ji) Verbindungen beschrieben. Im Rahmen der Erfindung

erfindungsgemäßen eingesetzten Metallazetatadditive liegt jedoch die Verwendung von Mischungen aus zwei

den entsprechenden Metallchloriden oder anderen oder mehr Lithium- oder Magnesiumsalzen; es wird

Alkali- und Erdalkali-Metallchloriden als Additive beim jedoch kein besonderer Vorteil durch die Verwendung

ürünfornisand überlegen sind. Die Chloride reduzieren solcher Mischungen erhalten. Magnesiumazetat wird

die Grünzugfestigkeit und die Trockenkompressionsfe- 35 besonders bevorzugt. Dieses Material hat bei Auflösung

stigkeit des Grünformsandes wesentlich. Ferner ergaben im Wasser die Tendenz, eine Haut oder Kruste an der

die Chloride eine geringe oder keine Verbesserung bei Oberfläche der Lösung beim Aussetzen gegenüber der

der Trockendruckfestigkeit und reduzierten stark die Atmosphäre zu bilden. Diese Haut hat die Tendenz, die

Grünzugfestigkeit des Heiß-Formsandes. Von besonde- Verdampfung des Wassers aus der unter der Haut

rem Interesse ist die schlechte Leistungsfähigkeit des 40 befindlichen Lösung zu verzögern. Es ist möglich, daß

Lithiumchlorids trotz der Tatsache, daß es allen anderen diese Eigenschaft der Grund für die hervorragende

Additiven in seiner Fähigkeit, den Feuchtigkeitsverlust Überlegenheit des Magnesiumazetats als ein Additiv für

zu verzögern, überlegen war. heißen Grünformsand ist.

In den vorstehenden Beispielen wurden nur einzelne

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Grünsandformmasse aus Sand, Ton als Bindemittel, Feuchtigkeit und einem Salz einer organischen Säure, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Salz ■-, einer organischen Säure mindestens ein Lithium- und/oder Magnesiumsak einer niederen Alkansäure in einer Menge von 0,25 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Masse, enthält.

2. Grünsandformmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lithium- und/oder Magnesiumsalz ein Acetat ist.

3. Zusammensetzung zur Herstellung einer Grünsandformmasse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch H

5 bis 40 Gew.-% eines Lithium- und/oder Magnesiumsalzes einer niederen Alkansäure
20 bis 80 Gew.-% Trihydroxydiphenyl

mindestens \5\ Wasser.