DE3004466A1

DE3004466A1 - Highly porous carbon moulding core prodn. - by moulding mixt. of porous carbon powder and binder in core mould and heating to cure binder

Info

Publication number: DE3004466A1
Application number: DE19803004466
Authority: DE
Inventors: Manfred 8901 Stettenhofen Schmid
Original assignee: Sigri Elektrograhit GmbH
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-02-07
Publication date: 1981-08-13

Abstract

In the prodn. of a moulding core from C with a pore vol. of min. 80%, C particles with a pore vol. of min. 80% are mixed with a curable binder, the mixt. is moulded in a core mould and the binder is cured by heating the mould. Pref. the C particles used are ground foamed C, hollow C beads or activated charcoal. Pref. the binder is phenol-HCHO or furan resin and is used in an amt. of max. 1%. It is not necessary to machine the core by turning and even cores of complex shape can be made without loss of material. In use, the core material can be removed from the casting by burning the C, which takes only fractions of a minute if an O2 lance is used for combustion.

Description

Verfahren zum Herstellen eines leicht entfernbarenMethod of making an easily removable

Gießkerns Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines leicht entfernbaren Gießkerns aus porösem Kohlenstoff.Casting core The invention relates to a method for producing a easily removable core made of porous carbon.

Eine wichtige an Kerne für Gießereizwecke gestellte Anforderung ist die leichte und vollständige Entfernbarkeit des Kernmaterials aus dem Gußstück. Mit Sandkernen läßt sich diese Forderung besonders bei der Herstellung von Hohlräumen, die einen Zugang mit einem kleinen Querschnitt aufweisen, nicht immer oder nur unter großen Schwierigkeiten erfüllen. Bei Salzkernen, die aus dem Gußstück herausgelöst werden, können zurückbleibende Reste Korrosion hervorrufen. Aus Kohlenstoff bestehende Kerne lassen sich prinzipiell durch Verbrennen des Kernmaterials aus dem Gußstück entfernen, wobei nach DE-PS 21 23 632 eine für betriebliche Bedingungen genügende Abbrandgeschwindigkeit nur bei Verwendung eines Kohlenstoffs erreicht wird, der eine Porosität von über 80 % aufweist. Ausgangsstoffe für diese Kerne aus porösem Kohlenstoff sind durch Carbonisieren eines verschäumten Kunstharzes hergestellte Kohlenstoffkörper, aus denen die Kerne durch Sägen, Drehen, Bohren oder andere Verfahren herausgearbeitet werden. Wegen der verhältnismäßig geringen Festigkeit des Kernkörpers -die Druckfestigkeit beträgt nur etwa 1 bis 2 N/mm2 - erfordert das Bearbeiten besondere Sorgfalt und ein größerer Ausschußanteil läßt sich zumal beim Herstellen komplizierterer Kernformen nicht immer vermeiden.An important requirement placed on cores for foundry purposes is the easy and complete removability of the core material from the casting. With sand cores, this requirement can be met especially in the production of cavities, which have access with a small cross-section, not always or only under meet great difficulties. For salt cores that have been released from the casting remaining residues can cause corrosion. Made of carbon Cores can in principle be removed from the casting by burning the core material remove, according to DE-PS 21 23 632 a sufficient for operational conditions Burning rate is only achieved when using a carbon that has a porosity of over 80%. Starting materials for these cores made of porous Carbon are made by carbonizing a foamed synthetic resin Carbon bodies that make up the cores by sawing, turning, drilling or other processes be worked out. Because of the relatively low strength of the core body - the compressive strength is only about 1 to 2 N / mm2 - requires processing special care and a larger proportion of rejects can be especially do not always avoid it when making more complicated core shapes.

Durch die DE-OS 15 71 320 sind schließlich Gießkerne aus einem mit Pyrokohlenstoff beschichteten Haufwerk aus Kohlenstoffasern bekannt geworden. Diese Kerne weisen eine Porosität von etwa 50 bis 60 % und entsprechend eine verhältnismäßig kleine Abbrandgeschwindigkeit auf.By DE-OS 15 71 320 casting cores are finally from one with Pyrocarbon-coated piles of carbon fibers have become known. These Cores have a porosity of about 50 to 60% and accordingly a proportionate one low burning rate.

Eine Porosität von etwa 90 bis 99 % und eine große Abbrandgeschwindigkeit erhält man nach DE-OS 24 18 070 durch die Verwendung carbonisierter textiler Flächengebilde, z. B. Kohlenstoffilz, für Gießkerne. Die Druckfestigkeit der Kerne beträgt etwa 5 bis 10 N/mm2, so daß beim Bearbeiten der Kerne vergleichsweise kleinere Ausschußraten möglich sind. Trotz dieses Vorteils kann man die aufwendige spanabhebende Bearbeitung auch bei dieser vorgeschlagenen Lösung nicht entbehren.A porosity of around 90 to 99% and a high burning rate obtained according to DE-OS 24 18 070 through the use of carbonized textile fabrics, z. B. carbon felt, for casting cores. The compressive strength of the cores is approximately 5 to 10 N / mm2, so that comparatively lower reject rates when machining the cores possible are. Despite this advantage, you can use the complex machining not be dispensed with with this proposed solution either.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns aus porösem Kohlenstoff zu schaffen, bei welchem eine spanende Bearbeitung des Kerns nicht nötig ist und bei welchem sich auch komplizierter geformte Kerne ohne Materialverluste herstellen lassen.The invention is based on the object of a method for manufacturing to create a casting core made of porous carbon, in which a machining of the core is not necessary and in which there are also more complex shaped cores Can be produced without material losses.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Kohlenstoffpartikel, die ein Porenvolumen von wenigstens 80 % aufweisen, mit einem härtbaren Binder gemischt werden, das Gemisch in einer Kernform geformt und der Binder durch Erwärmen der Form gehärtet wird.The object is achieved according to the invention in that carbon particles, which have a pore volume of at least 80%, mixed with a curable binder are molded, the mixture in a core shape and the binder by heating the Shape is hardened.

Besonders geeignete Ausgangsmaterialien zum Herstellen von Gießkernen aus Kohlenstoff sind Partikel aus der Gruppe gemahlener Schaumkohlenstoff, Kohlenstoffhohlkugeln und Aktivkohle. Schaumkchlenstoff wird wie oben be- schrieben durch Carbonisieren geschäumter Thermodure hergestellt und durch Zerkleinern und Sieben werden für den jeweiligen Zweck geeignete Partikelfraktionen gewonnen. Zum Herstellen von Kohlenstoffhohlkugeln werden Kügelchen aus Teerpech oder einem anderen Thermoplasten, die in der Regel mit einem Lösungsmittel versetzt sind und einer thermischen Stabilisierungsbehandlung unterworfen wurden, carbonisiert. Ausgangsmaterial für Aktivkohle sind vor allem Kohlen, Schwelkokse und Kokse, deren Porenvolumen durch partielle Verbrennung mit beispielsweise Wasserdampf oder Kohlendioxid beträchtlich vergrößert wird. Als Binder für die porösen Kohlenstoff-Formen eignen sich härtbare Harze, besonders Harze aus der Gruppe Phenolformaldehydharze und Furanharze.Particularly suitable starting materials for the manufacture of casting cores made of carbon are particles from the group of ground foam carbon, hollow carbon spheres and activated carbon. Foam carbon is loaded as above wrote through Carbonizing foamed Thermodure and produced by crushing and sieving suitable particle fractions are obtained for the respective purpose. To manufacture hollow carbon spheres become spheres made of tar pitch or another thermoplastic, which are usually mixed with a solvent and a thermal stabilization treatment were subjected to carbonized. The starting material for activated carbon are above all Coals, smoldering cokes and cokes, whose pore volume is due to partial combustion for example water vapor or carbon dioxide is increased considerably. As a binder Curable resins, especially resins, are suitable for the porous carbon forms from the group of phenol-formaldehyde resins and furan resins.

Die porösen Kohlenstoffpartikel und der Binder, dessen Anteil im einzelnen durch die Partikelgröße bestimmt wird und etwa 1 % des Gemischs nicht übersteigen sollte, werden in bekannter Weise, z. B. in einem Wirbel- oder Freifallmischer gemischt und das Gemisch wird in einer gebräuchlichen Dauerform aus Holz, Kunststoff oder Metall zu einem Kern geformt, wobei das Gemisch durch leichtes Stampfen oder Vibrieren der Form verdichtet wird. Durch Erhitzen des Kerns auf etwa 80 bis 2500 C wird dann der Binder gehärtet. In bekannter Weise kann dabei durch Zusätze von Katalysatoren, wie Paratoluolsulfonsäure, Benzoesäure u. a. der Härtungsprozeß beschleunigt werden. Das Gemisch kann schließlich noch die Verbrennungsreaktionen des Kohlenstoffs katalysierende Verbindungen z. B. der Alkalimetalle oder des Bleis in einer Menge bis etwa 1 % enthalten.The porous carbon particles and the binder, its proportion in detail is determined by the particle size and does not exceed about 1% of the mixture should be in a known manner, e.g. B. mixed in a vortex or free-fall mixer and the mixture is in a customary permanent form made of wood, plastic or Metal formed into a core, the mixture being mixed by lightly tamping or vibrating the shape is compressed. Then, by heating the core to around 80 to 2500 C. the binder hardened. In a known manner, by adding catalysts, such as paratoluenesulfonic acid, benzoic acid and others. the hardening process can be accelerated. Finally, the mixture can also catalyze the combustion reactions of the carbon Connections e.g. B. the alkali metals or lead in an amount up to about 1% contain.

Die Entfernung des Kernmaterials aus Gußstücken erfolgt durch Verbrennen des Kohlenstoffs. Verwendet man dabei eine Sauerstofflanze, so beträgt die zur vollständigen Verbrennung nötige Zeit nur Bruchteile von Minuten.The core material is removed from castings by incineration of carbon. If an oxygen lance is used for this, the amount is complete combustion required time only fractions of minutes.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft beschieben: Beispiel 1 Schaumkohlenstoff mit einem Porenvolumen von etwa 90 % wurde gemahlen, eine Partikelfraktion 0,315 bis 1,0 mm abgesiebt und in einem Wirbelmischer wurden 99,5 Teile Kohlenstoffpartikel und 0,5 Teile Phenolformaldehydharz gemischt. Das Gemisch wurde in einen Kernkasten eingebracht und durch Vibrieren zu einem zylindrischen Kern verdichtet, der zum Härten des Harzes in einem Wärmeschrank auf 1800 C erhitzt wurde. Das Gesamtporenvolumen des gehärteten Kerns betrug etwa 92 %.The invention is described in the following by way of example: Example 1 foamed carbon with a pore volume of about 90% was ground, a particle fraction 0.315 to 1.0 mm sieved off and 99.5 parts of carbon particles were found in a vortex mixer and 0.5 part of phenol-formaldehyde resin mixed. The mixture was in a core box introduced and compacted by vibration to a cylindrical core, which is used to Hardening the resin was heated to 1800 C in a heating cabinet. The total pore volume of the hardened core was about 92%.

Beispiel 2 Unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen wurden 99,7 Gew. Teile Kohlenstoffhohlkugeln mit einem mittleren Durchmesser von 0,6 mm und einem Porenvolumen von etwa 80 % mit 0,3 Gew. Teilen Furanharz, dem 0,5 % Paratoloulsulfonsäure zugesetzt waren, gemischt und geformt. Die Gesamtporosität des bei einer Temperatur von 1200 C gehärteten Formlings betrug etwa 86 %.Example 2 Under the conditions described in Example 1 were 99.7 parts by weight of hollow carbon spheres with an average diameter of 0.6 mm and a pore volume of about 80% with 0.3 parts by weight of furan resin, 0.5% paratolulosulfonic acid added, mixed and molded. The total porosity of the at a temperature of 1200 C cured molding was about 86%.

Claims

Claims 1. A method for producing a casting core from carbon with a pore volume of at least 80%, which is therefore not indicated that a pore volume of at least 80% having carbon particles with a curable binder mixed, the mixture molded into a core shape and the binder is hardened by heating the mold.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that carbon particles from the group of ground, foamed carbon, carbon hollow spheres, Activated carbon can be used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a binder from the group phenol-formaldehyde resins, furan resins is used will.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a binder content of at most 1% is used.