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Gußstücke werden vorwiegend Im Gießereibetrieb in Einzelgußformen
gefertigt. Die Herstellung von Gußstücken mit einer reinen Oberfläche, die kein
Festbrennen aufweist, ist eine der wichtigsten Aufgaben der Gleßereifachleute, da
das Gußputzen bis zu 30% des gesamten Arbeitsaufwandes für Gußstückfertigung
erfordert.
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Beim Festbrennen entsteht auf Arbeitsflächen von Sandgußformen und
Kernen eine Formsandschicht, die fest mit der Gußstückoberfläche verbunden ist.
Das geschmolzene Metall und seine leichtschmelzenden Oxide dringen beim Abgießen
in Poren dieser Schicht ein und bilden darin verschiedene Silikatschmelzen. Das
in Poren eingedrungene Metall und die Silikatschmelzen erhärten die Sandschicht
an der Metall-Form-Grenze beim Abkühlen des Gußstücks in der Form und verbinden
sie fest mit der Gullstückoberfläche.
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Es sind Oberflächenüberzüge für Sand- und Metallgußformen bekannt.
Als Bindemittel werden dabei anorganische bzw. wasserlösliche organische Polymerstoffe
verwendet (s. z. B. DE-PS 13 03 358). Diese Oberflächenüberzüge bedürfen einer Wärmetrocknung,
wodurch der Arbeitsablauf der Gußstückfertigung lang ist und ein hoher Energieverbrauch
zur Trocknung erforderlich wird. Außerdem sind die Schutzeigenschaften dieser Oberflächenüberzüge
verhältnismäßig niedrig.
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Es sind auch Oberflächenüberzüge für Sand gußformen und Kerne bekannt,
die ein organisches Bindemittel und ein Lösungsmittel für dieses Bindemittel enthalten
(s. z. B. JP-PS 51-66 210 oder FR-PS 21 62 157). Als Füllstoff werden dabei verschiedene
feuerfeste Stoffe verwendet, zum Beispiel Zirkon und Aluminiumoxid. Als Bindemittel
werden Schaumstoffe, Aminoplaste, Phenolharze und Äthylsilikate verwendet. Das Vorhandensein
von organischen Harzen ergibt eine niedrige Wärmebeständigkeit dieser Oberflächenüberzüge.
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Die bekannten Oberflächenüberzüge enthalten meistens nur ein Bindemittel.
Es ist die Anwendung eines Bindemittels bekannt, das auch als Stabilisator dient.
Als ein solches Bindemittel wird Polyvinylbutyral verwendet. Jedoch weist Polyvinylbutyral
eine niedrige Wärmebeständigkeit auf, was eine geringe Wärmebeständigkeit der Oberflächenüberzüge
hervorruft.
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Es sind selbsttrocknende Oberflächenüberzüge für Sandgußformen und
Kerne bekannt, in welche Polyvinylbutyral zusammen mit Polymethylphenylslloxanharz
zur Wärmebeständigkeitserhöhung des Überzugs eingeführt wird. Das Harz dlent dabei
als Bindemittel und Polyvinylbutyral als Stabilisator. So ist ein Oberflächenüberzug
für Sandgußformen und Kerne bekannt, der einen feuerfesten Füllstoff, Polyvinylbutyral,
Polymethylphenylsiloxanharz und ein Lösungsmittel für das Harz und Polyvinylbutyral
enthält (s. z. B. SU-PS 5 66 860 oder A. I Veselova »Verwendung von siliziumorganischen
Stoffen in Zusammensetzungen für schnelitrocknende Farben«, Zeitschrift »Liteinoe
proizvodstvo«, 1973, No. 10, S. 35 und 36). In diesen Oberflächenüberzügen werden
als feuerfeste Füllstoffe Distensillimanit und Zirkon verwendet und das Lösungsmittel
besteht aus einer Mischung von Alkoholen, Ketonen, Estern und aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Dabei ist ebenso wie in anderen bekannten Oberflächenüberzügen ähnlicher Zusammensetzung
für Sandgußformen und Kerne ein freier pulverförmiger feuerfester Füllstoff in einem
Dispersionsmedium verteilt, das eine Lösung des Bindemittels und Stabilisators in
einem Lösungsmittel darstellt.
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Das bekannte Verfahren zur Herstellung dieser Oberflächenüberzüge
besteht darin, daß man einen Lack aus Polymethylphenylsiloxanharz und Polyvinylbutyral
in einem Lösungsmittel zubereitet und in diesen Lack einen feuerfesten Füllstoff
unter gleichzeitigem Umrühren der Suspension gibt.
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In den Oberflächenüberztigen für Sandgußformen und Kerne wird feindispergierter
feuerfester Füllstoff mit einer Tellchengröße von unter 0,05 mm verwendet, dles
bewirkt eine schlechte Benetzbarkeit der Füllstoffteilchen im Dispersionsmedium;
folglich ist die Sicherung einer gleichmäßigen Verteilung von Füllstoffteilchen
mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Zugleich wird, da eine Suspension
eines freien pulverförmigen feuerfesten Füllstoffs im Dispersionsmedium vorliegt,
keine Beseitigung eines direkten Kontaktes zwischen den Füllstoffteilchen nach der
Herstellung des Überzugs gesichert und diese Teilchen bilden Aggregate, die als
fester Niederschlag ausfallen, was eine niedrige Suspensionsbeständigkeit hervorruft.
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Niedrige Sedimentationsbeständigkeit hat eine Unstabilität anwendungstechnischer
Eigenschaften mit der Zeit zur Folge, was zu einer Ungleichmäßigkeit des damit erzeugten
Oberflächenüberzugs, zu einer Festigkeltsherabsetzung sowohl des Oberflächenüberzugs
selbst als auch zur Verringerung von dessen Haftung am Form- und Kernmaterlal führt.
Hieraus folgt, daß das geschmolzene Metall durch Risse und Abblätterungen unter
den Oberflächenüberzug und anschließend in die Form des Sandgußform- und Kernmaterials
eindringt und ein schwer zu beseitigendes Festbrennen auf den Gußstückoberflächen
bildet, das nur mit Hilfe eines Preßluftwerkzeuges entfernt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbsttrocknenden
Oberflächenüberzug für Sandgußformen und Kerne mit verbesserten anwendungstechnischen
Eigenschaften durch Auswahl von Bestandteilen und Einführung eines Härtekatalysators,
der zu einem schnellen Trocknen des Oberflächenüberzugs mit der Zeit beträgt, anzugeben,
der eine Gleichmäßigkeit des Überzugs, eine hohe Wärmebeständigkeit und mechanische
Festigkeit und folglich eine hohe Schutzfähigkelt des Überzugs gegen das Festbrennen
an Gußstücken gewährleistet.
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Dlese Aufgabe wird bei einem selbsttrocknenden Oberflächenüberzug
zum Überziehen von Sandgußformen und Kernen, der einen feuerfesten Füllstoff, ein
Polyorganosiloxanharz, Polyvinylbutyral und ein Lösungsmittel enthält, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß er als Polyorganosiloxanharz mindestens ein Polyorganosiloxanharz
mit Hydroxylgruppen am Sillziumatom und außerdem zusätzlich einen Härtekatalysator
vom Säuretyp bei folgendem Verhältnis der Bestandteile in Masse-% enthält: Polyorganosiioxanharz
1,8 bis 2,5 Polyvinylbutyral 0,9 bis 1,5 Härtekatalysator vom Säuretyp 0,3 bis 0,6
Lösungsmittel 24,0 bis 30,0 feuerfester Füllstoff Rest.
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Die Einführung eines Polyorganosiloxanharzes mit Hydroxylgruppen
am Siliziumatom in Kombination mit
einem Härtekatalysator vom Säuretyp
führt sogar bei Raumtemperatur zur Bildung zusätzlicher Bindungen zwischen den Füllstoff-,
Bindemittel- und Stabilisatorteilchen, wodurch die Sedimentationsbeständigkeit und
die Wärmebeständigkeit des Oberflächenüberzugs gesteigert sowie das Auftreten eines
schwer zu beseitigenden Festbrennens ausgeschlossen wird.
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Es ist zweckmäßig, als Polyorganosiloxanharz mit Hydroxylgruppen
am Siliziumatom Polymethylsiloxan-, Polymethylphenylsiloxanharze bzw. Ihre Mischungen
zu verwenden. Diese Harze werden durch hydrolytische Polykondensation von Methyltrichlorsilan,
Phenyltrichlorsilan oder ihrer Mischungen hergestellt. Die genannten Harze besitzen
eine verzweigte, teilweise vernetzte und zyklische Struktur und enthalten eine bestimmte
Menge von Hydroxylgruppen am Siliziumatom. Bei einem Erwärmen solcher Harze geht
eine Polykondensatlonsreaktion vor sich, wobei dank Bildung neuer Sl-O-SI-Blndungen
eine sterisch vernetzte Struktur entsteht. Im Unterschied zu Polymethylphenylsiloxanharzen
weist Polymethylslloxanharz eine begrenzte Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln
auf, die gemäß der Erfindung verwendet werden. Deshalb ist es zweckmäßig, Polymethylsiloxanharz
in Kombination mit Polymethylphenylslloxanharzen, die verschiedene Erwelchungspunkte
aufweisen, zu verwenden. Ein Gehalt an Polymethylsiloxanharz, Polymethylphenylslioxanharzen
bzw. deren Mischungen in Kompositionen von unter 1,8 Gew.-% vermindert die Festigkeit
des Oberflächenüberzugs, erhöht seine Abbrökkelung und Abblätterung und vergrößert
das Festbrennen. Ein Gehalt an Harzen von über 2,5 Gew.-% führt zur größeren Rißbildung
im Oberflächenüberzug ohne Erhöhung der Festigkeit des Überzugs selbst.
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Ein Gehalt an Polyvinylbutyral von unter 0,9 Gew.-% führt zur Herabsetzung
der Sedlmentationsbeständigkeit und zu größerer Abbröckelung des Obernächenüberzugs.
Bei einem Gehalt an Polyvinylbutyral von über 1,5 Gew.-% werden die Wärmebeständigkeit
und die Festbrennschutzelgenschaften herabgesetzt.
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Die zusätzliche Einführung eines Härtekatalysators vom Säuretyp ist
zur Bildung einer sterisch vernetzten Struktur bei Raumtemperatur notwendig.
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Es ist zweckmäßig, als Härtekatalysator vom Säuretyp Essig- bzw.
Orthophosphorsäure zu verwenden. In Gegenwart von diesen Katalysatoren geht die
Poiykondensatlonsreaktion der verwendeten Polyorganoslloxanharze bei Raumtemperatur
unter Bildung einer sterisch vernetzten Struktur vor sich. Bei Einführung dieses
Katalysators in einer Menge von unter 0,3 Gew.-% in die selbsttrocknenden Oberflächenüberzüge
vergrößert sich die Trocknungsdauer des Oberflächenüberzugs und bei der Einführung
dieses Katalysators in einer Menge von über 0,6 Gew.-% vermindert sich die Haltbarkeit.
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Es ist zweckmäßig, als Lösungsmittel Mischungen zu verwenden, die
aus Äthern, Estern, Alkoholen, Ketonen und aromatischen Kohlenwasserstoffen bestehen.
Das Vorhandensein von Bestandteilen verschiedener Polarltät im Lösungsmittel bewirkt
eine Erhöhung der Sedimentationsbeständigkeit. Die Verwendung von Lösungsmitteln
gleicher Polarität in der Mischung vermindert die Sedlmentationsbeständigkelt um
40 bis 50%.
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Es Ist zweckmäßig, als feuerfesten Füllstoff Zirkon oder Quarzpulver
zu verwenden. Zirkon stellt ein eisenfreies Zirkoniumslllkatpulver mit einer Korngröße
von unter 0,05 mm dar, das eine hohe Wärmebeständigkeit hat, was die Erzeugung eines
Oberflächenüberzugs mit hohen Schutzeigenschaften gewährleistet.
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Quarzpulver weisen eine genügend hohe Wärmebeständigkeit auf und
dank einer kleineren Dichte im Vergleich zu Zirkon verleihen sie den selbsttrocknenden
Oberflächenüberzügen seine erhöhte Sedlmentationsbeständigkeit.
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Der selbsttrocknende Oberflächenüberzug enthält vorzugsweise zusätzlich
ein Verdickungsmittel bei folgendem Verhältnis der Bestandteile in Gew.-%: Polyorganosiloxanharz
1,8 bis 2,5 Polyvinylbutyral 0,9 bis 1,5 Härtekatalysator vom Säuretyp 0,3 bis 0,6
Verdickungsmittel 0,6 bis 1,0 Lösungsmittel 24,0 bis 30,0 feuerfester Füllstoff
Rest.
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Es ist zweckmäßig, als Verdickungsmlttel feindispergiertes amorphes
Silizlumdloxid zu verwenden. Der selbsttrocknende Oberflächenüberzug kann zusätzlich
einen oberflächenaktiven Stoff bei folgendem Verhältnis der Bestandteile in Gew.-%
enthalten: Polyorganöslloxanharz 1,8 bis 2,5 Polyvinylbutyral 0,9 bis 1,5 Härtekatalysator
vom Säuretyp 0,3 bis 0,6 oberflächenaktiver Stoff 0,6 bis 1,0 Lösungsmittel 24,0
bis 30,0 feuerfester Füllstoff Rest.
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Es ist zweckmäßig, als oberflächenaktiven Stoff Polyoxyäthylalkylphenoläther
zu verwenden. Infolge der großen spezifischen Oberfläche (nicht unter 300 m2/g)
verteilt sich feindisperglertes amorphes Sillziumoxld gleichmäßig in dem selbsttrocknenden
Überzug und erhöht dessen Sedimentationsbeständlgkeit. Polyoxyäthylalkylphenoläther
gehört zu den oberflächenaktiven Stoffen von nicht ionogenem Typ. Bei einem Gehalt
an Verdlckungsmlttel und oberflächenaktivem Stoff in den selbsttrocknenden Oberflächenüberzügen
von unter 0,6 Gew.-% haben diese unzulängliche Sedimentationsbeständigkelt und falls
ihr Gehalt über 1,0 Gew.-% beträgt, werden die Deckfähigkelt und die Wärmebeständigkeit
der Oberflächenüberzüge verschlechtert. Die Verwendung von feindisperglertem amorphem
Slllziumdioxid oder Polyoxyäthylalkylphenoläther ermöglichen die Anwendung von Lösungsmittelbestandteilen
ähnlicher Polarität, wobei eine hohe Sedlmentationsbeständigkeit
erhalten
bleibt. Es ist zweckmäßig, als Lösungsmittel eine Mischung von 2 Teilen Azeton und
3 Tellen Äthylalkohol zu verwenden. Durch Abwesenheit eines aromatischen Kohlenwasserstoffs,
insbesondere Toluol In diesem Lösungsmittel verbessert man die Arbeitsbedingungen
beim Aufbringen der Oberflächenüberzüge auf Sandformen und Kernen.
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Um die Herstellung eines solchen Oberflächenüberzuges mit verbesserten
anwendungstechnischen Eigenschaften durch Beseitigung eines direkten Kontaktes zwischen
den Körnern des Im Dispersionsmedium vertellten Füllstoffes zu gewährleisten und
dadurch eine hohe Sedimentatlonsbeständigkelt des Oberflächenüberzugs in der Zeit
und dementsprechend gute physikalische und mechanische Eigenschaften eines Überzugs
auf der Basis dieser Komposition zu slchern, ist vorgesehen, daß das Vermischen
der trockenen Ausgangsstoffe durch mechanische Zerkleinerung und Zerreiben im Laufe
von 30 bis 180 Minuten, die Einführung der hergestellten Mischung In das Lösungsmittel
unter Umrühren im Laufe von 20 bis 40 Minuten und die darauffolgende Einführung
eines Härtekatalysators vom Säuretyp in die Komposition unter Umrühren erfolgen.
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Bei mechanischer Zerklelnerung und Zerreiben der trockenen Ausgangsstoffe
findet eine Chemosorptlon des Bindemittels auf der Teilchenoberfläche des feuerfesten
Füllstoffs statt. Infolgedessen vertellt sich der feuerfeste Füllstoff gleichmäßig
in dem Dispersionsmedlum (Lösungsmittel), wodurch eine hohe Sedimentationsbeständigkeit
der selbsttrocknenden Oberflächenüberzüge, eine Gleichmäßigkeit der erhaltenen Überzuge,
eine hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit der Überzüge sowie ein hohes
Schutzvermögen gegen ein Festbrennen auf Gußstücken gewährlelstet werden. Beim Vermischen
der trockenen Ausgangsbestandtelle durch mechanische Zerkleinerung und Zerreiben
wird eine Temperaturerhöhung der Mischung bis auf 35 bis 45C beobachtet, deshalb
ist es wesentlich, Polyorganosiloxanharze mit Hydroxylgruppen am Siliziumatom zu
verwenden, deren Erwelchungspunkt nicht unter 60"C liegt. Die erfindungsgemäß verwendeten
Polymethylsiloxan-und Polymethylphenylsiloxanharze sind durch folgende Erwelchungspunkte
und folgenden Gehalt an flüchtigen Substanzen gekennzeichnet (s. Tabelle 1).
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Tabelle 1 Bennung des Harzes Erweichungspunkt Gehalt an flüchtigen
C (nicht unter) Substanzen Gew.-% (nlcht titer) 2 2 3 Polymethylslloxanharz 60 3,5
Polymethylphenylslioxanharz 05 1,0 Polymethylphenylsiloxanharz 80 1,5 Polymethylphenylslloxanharz
60 3,0 Die selbsttrocknenden Oberflächenüberzüge für Sandgußformen und Kerne werden
folgendermaßen hergestellt: - Polyorganosiloxanharz und feuerfester Füllstoff werden
z. B. in eine Kugel- bzw. Schwingmühle aufgegeben und mechanischer Zerklelnerung
und Zerreiben im Laufe von 15 bis 120 Minuten ausgesetzt, wonach Polyvinylbutyral
zugegeben und mechanische Zerkleinerung und Zerrelben im Laufe von 15 bis 60 Minuten
fortgesetzt werden. Wird ein Verdickungsmittel verwendet, so wird es zusammen mit
Polyvinylbutyral eingeführt: - das Lösungsmittel wird speziell durch Vermischen
seiner Bestandteile vorbereitet; - die erhaltene Mischung von einem feuerfesten
Füllstoff, einem Polyorganosiloxanharz, Polyvinylbutyral und einem Verdickungsmittel
wird zusammen mit einem oberflächenaktiven Stoff Ins Lösungsmittel unter Umrühren,
beispielsweise mit einem Schaufelmischer, im Laufe von 20 bis 40 Minuten In einen
beliebigen Behälter passenden Volumens eingeführt.
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Die Sedlmentatlonsbeständigkelt mit der Zelt wird nach der Höhe des
geklärten Teiles abgeschätzt. Zu dlesem Zweck füllt man den selbsttrocknenden Oberflächenüberzug
in einen durchslchtigen Meßzylinder von 500 ml Inhalt und 5 cm Durchmesser bis zur
Marke 500 ein. Als Hauptkennwert der Sedimentatlonsbeständigkeit gilt der Zeitpunkt
des Entmlschungsanfangs in Minuten, der nach dem Erscheinen einer geklärten Schlcht
ermittelt wird, sowie die Kinetik der Niederschlagsausfällung, die durch Höhenänderung
des geklärten Teils Im Laufe von 72 Stunden gekennzeichnet ist. Die Messungen werden
in 2, 4, 6, 24, 28 und 72 Stunden durchgeführt.
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Der selbsttrocknende Oberflächenüberzug wird auf Sandgußformen und
Kerne mit Hilfe von Pinsel, Walze, Farbspritzpistole oder durch Eintauchen (nur
für Kerne) ein bzw. zweischichtig je nach der Gußstückmasse, überwiegender Wanddicke
und Stahlsorte aufgetragen.
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Die Auftragbarkeit und Deckfähigkeit werden nach dem Vorhandenseln
von Pinselspuren, Verlaufen und Flecken auf der Oberfläche von mit einem Plnsel
angestrichenen Sandproben von 50 mm Durchmesser und 75 mm Höhe visuell ermittelt.
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Die Trocknungsdauer des Oberflächenüberzugs in Luft bei Raumtemperatur
wurde vom Zeitpunkt des Aufstrelchens auf die Sandproben bestlmmt und betrug 15
bis 20 Minuten. Der Oberflächenüberzug gilt als trokken, wenn nach der Übertragung
einer Probe mit der Hand oder mittels Zange keine Einbeulungen auf seiner Oberfläche
bleiben.
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Die Wärmebeständigkeit des Oberflächenüberzugs wurde nach der Hitzeschockmethode
abgeschätzt. Proben mit dem Oberflächenüberzug wurden nach der Trocknung In Luft
bei Raumtemperatur in einen bis 9000 C vorgeheizten Muffelofen für 5 Minuten eingebracht.
Nachdem die Proben aus dem Ofen herausgenommen sind, wird das Vorhandensein von
Rissen und Abblätterungen visuell bestlmmt.
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Die Prüfung auf Festbrennen wird an Sandformen und Kernen zur Fertigung
eines Stahlgusses aus Kohlenstoffstahl, legiertem Stahl (einschl. Manganstahl) mit
einer Masse von 200 bis 2000 kg und maximaler Wanddicke von 50 mm, an Stahlguß aus
Kohlenstoff- und legierten Stählen mit einer Masse von 3000 bis 15 000 kg und mit
einer Wanddicke von 80 mm sowie mit einer Masse bis zu 30 Tonnen und mit einer Wanddicke
bis zu 250 mm durchgeführt.
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Man trägt den zu prüfenden selbsttrocknenden Oberflächenüberzug auf
die Arbeitsfläche der Sandgußformen und Kerne auf, läßt ihn In der Luft bis 20 Minuten
trocknen, wonach eine Füilform zusammengebaut und dann das flüssige Metall In die
Form aus Pfannen eingefüllt wird. Nach dem Erstarren des Gußstückes wird es aus
der Sandgußform herausgeschlagen, dann werden die Innenräume von den Sandkernen
befreit und die Oberflächenbeschaffenheit des Gußstücks auf Vorhandensein festgebrannter
Reste des Form- und Kernmaterials an Übergangs- und warmen Stellen visuell untersucht.
Anschließend wird das Gußstflck thermisch bearbeitet und mittels Schrot- und Schleuderstrahlen
in Kammern geputzt, wonach die Oberflächenbeschaffenhelt des Gußstücks erneut auf
das Vorhandensein von Festbrennen geprüft und die Notwendigkeit der Verwendung eines
Preßluftwerkzeugs zur Entfernung von Festbrennresten von der Gußstückoberfläche
visuell bestimmt wird.
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Beispiel Der selbsttrocknende Oberflächenüberzug enthält folgende
Bestandteile in Gew.-%: Polymethylsfloxanharz mit einem Erweichungspunkt nicht unter
60° C 1,8 Polyvinylbutyral 0,9 98%Ige Essigsäure 0,3 Lösungsmittel 24,0 davon: Zellosolve
1,2 Butylazetat 1,44 Butylalkohol 1,44 Äthylalkohol 2,4 Toluol 7,68 Azeton 9,84
Zirkon (Füllstoff) 72,3 Dieser selbsttrocknende Oberflächenüberzug wird folgendermaßen
vorbereitet: 1,8 kg Polymethylsiloxanharzpulver und 72,3 kg Zirkonkonzentrat werden
in eine Kugelmühle aufgegeben und mechanlsch im Laufe von 30 Minuten vermischt,
wonach 0,9 kg Polyvinylbutyral in die Kugelmühle zugegeben und die Vermischung noch
20 Minuten fortgesetzt wird. Der Inhalt der Kugelmühle beträgt 1 m3. Das Verhältnis
zwischen den Massen trockener Mischung und mahlender Körper (Kugeln) in der Mühitrommel
ist dabei 1:1 und die Drehgeschwindigkeit der Mühle beträgt 100 bis 120 U/min. Das
Lösungsmittel wird gemäß dem vorgegebenen Verhältnis zwischen den Bestandteilen
durch Vermischung von 1,2 kg Zellosolve, 1,44 kg Butylazetat, 1,44 kg Butylalkohol,
2,4 kg Äthylalkohol, 7,68 kg Toluol und 9,84 kg Azeton speziell vorbereitet.
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Die In der Kugelmühle erhaltene homogene Mischung (mit einem Dlsperslonsgrad
von 0,01 mm) wird in das Lösungsmittel unter ständigem Umrühren In einem Mischer
mit einem Propellerrührwerk bis zur Bildung einer homogenen Suspension eingeführt.
Anschließend gibt man 0,3 kg Essigsäure zu und rührt noch im Laufe von 20 bis 30
Minuten. Sodann ist der selbsttrocknende Oberflächenüberzug anwendungsfertig. Er
wird auf Sandgußformen und Kerne mit Hilfe von einem Pinsel oder einem Zerstäuber
aufgebracht.
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Die Sedlmentationsbeståndigkeit mit der Zeit wird nach der Höhe des
geklärten Teils der Suspension bestimmt, die in einen durchsichtigen Meßzylinder
von 500 cm3 Volumen und 5 cm Durchmesser bis zur Marke 500 eingegossen ist.
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Die Hauptkennwerte der Sedimentatlonsbeständigkelt sind der Zeitpunkt
des Entmischungsanfanges in Minuten, der nach dem Erscheinen der geklärten Schicht
auf der Oberfläche der in einen Zylinder eingegossenen Suspension ermittelt wird,
sowie die Kinetik der Niederschlagsausfällung, die durch die Höhenänderung des geklärten
Teils der Suspension, gemessen nach 2, 4, 6, 24 und 72 Stunden, gekennzeichnet wird.
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Die Angaben, die die Sedimentationsbeständigkeit charakterisieren,
sind In der Tabelle 2 angeführt.
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Tabelle 2 Höhe des geklärten Teils des Zylinders In mm, Zeitpunkt
des Trocknungsdauer gemessen nach der Zeit, Stunden Entmischungsanfangs, in Minuten
Minuten 2 4 6 24 72 6 15 32 75 250 70 20
Der hergestellte selbsttrocknende
Oberflächenüberzug wird einschichtig mit einem Plnsel auf Standardproben von 50
mm Durchmesser und 75 mm Höhe aufgetragen und die Trocknungsdauer des Oberflächenüberzugs
(die Selbsttrocknungsdauer) bestimmt.
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Die Trocknungsdauer des Oberflächenüberzugs in Luft bei Raumtemperatur
wird vom Zeitpunkt der Beendlgung des Anstrelchens der Probe bis zu der Zeit bestimmt,
wenn der Oberflächenüberzug eine transportfählge Festigkeit bekommt, bei weicher
keine Spuren einer Verletzung des Oberflächenüberzugs bei der Übertragung der Probe
von Hand oder mittels Zange zu beobachten sind.
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Die Trocknungsdauer des Oberflächenüberzugs betrug 18 bis 20 Minuten.
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Die Auftragbarkeit auf die Oberfläche einer Sandgußform sowie das
Aussehen des selbsttrocknenden Oberfiächenüberzugs, d. h. seine Deckfähigkelt, werden
nach dem Vorhandensein von Pinselspuren, Verlaufen und Flecken auf der Oberfläche
einer frischangestrichenen Probe visuell abgeschätzt. Die Deckfähigkeit wird hier
als gut eingeschätzt: es werden keine Pinselspuren und Nasen sowie keine Risse im
Oberflächenüberzug nach der Trocknung in der Luft beobachtet.
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Nach der Trocknung des Oberflächenüberzugs wurden die Sandproben
nach der Hitzeschockmethode geprüft, wozu maä sie für 5 Minuten in einen bis 900
C vorgeheizten Muffelofen brachte. Nach dem Herausnehmen der Proben aus dem Ofen
wurden das Vorhandensein von Rissen, Abblätterungen sowie die Dichte der gesinterten
Überzugsschicht und der Abbröckelungsgrad visuell festgestellt. Die Proben weisen
einen festen Oberflächenüberzug mit einzelnen miteinander nicht verbundenen Rissen
auf, es fand keine Abblätterung und nur eine leichte Abbröckeiung statt.
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Eine Prüfung auf Festbrennen unter Betriebsbedingungen führte man
mit Sandformen und Kernen zur Fertigung von Stahlguß mit einer Masse von 200 bis
2000 kg und mit maximaler Wanddicke von 50 mm aus Kohlenstoff- und legierten Stählen
(u. a. auch aus Manganstahl) mit Stahlguß mit einer Masse von 3000 bis 15000 kg
und mit einer Wanddicke von 80 mm sowie mit einer Masse bis zu 30 Tonnen und mit
einer Wanddicke bis zu 250 mm aus Kohlenstoff- und legierten Stählen durch.
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Gußstücke mit einer Masse bis zu 3000 kg aus Kohienstoffstählen wiesen
praktisch kein Festbrennen auf und 25% Gußstticke aus Manganstahl hatten ein Festbrennen
an thermisch beanspruchten Stellen, das sich durch Schleuderputzstrahlen nach Wärmebehandlung
leicht entfernen ließ. Mit Vergrößerung der Gußstückmasse, besonders aus legierten
Stählen, fand jedoch ein Festbrennen an thermisch beanspruchten Stellen und auf
Flächen in der Speisezone statt. Dabel ließ sich das Festbrennen nach Wärmebehandlung
durch Schleuderputzstrahlen in der Regel leicht entfernen und nur im Falle von Gußstücken
mit einer Masse von über 10 000 bis 15000 kg brauchten 50 bis 60% Gußstücke eine
Preßiuftwerkzeuganwendung zur Entfernung von Festbrennen.
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Die Sedimentationsbeständlgkelt ist in der Tabelle 2 und das Festbrennverhalten
in der Tabelle 3 zusammengefaßt.
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Tabelle 3 Oberflächenbeschaffenheit der Stahlgußstücke mit einer Masse
von (kg) 200 bis 2000 Kohlenstoffstahl legierter Stahl und Manganstahl Es gab auf
den ausgedehnten Oberflächen kein Festbrennen; 5% der zu kontrollierenden Gußstücke
hatten an thermisch beanspruchten Stellen ein Festbrennen, das sich durch Schleuderputzstrahlen
nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ.
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25% der zu kontrollierenden Gußstücke hatten an Übergangs- und thermisch
beanspruchten Stellen ein Festbrennen; das Festbrennen ließ sich durch Schleuderputzstrahlen
nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen. Die ausgedehnten Oberflächen der Gußstücke
wiesen kein Festbrennen auf.
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r 3000 bis 15 000 Kohlenstoffstahl legierter Stahl und Manganstahl
15% der zu kontrollierenden Gußstücke hatten auf Flächen in der Speisezone ein Festbrennen,
das sich durch Schleuderputzstrahlen nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen
ließ; 30% Gußstücke hauptsächlich mit einer großen Masse (7000 bis 15000) hatten
an thermisch beanspruchten Stellen ein Festbrennen, das sich durch Schleuderputzstrahlen
nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ.
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25% der zu kontrollierenden Gußstücke hatten auf Flächen in der Spelsezone
ein Festbrennen, das sich durch Schleuderputzstrahlen oder mit Preßluftwerkzeug
nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ; 50% Gußstücke hatten an thermisch
beanspruchten Stellen ein Festbrennen, das sich mit Preßluftwerkzeug nach einer
Wärmebehandlung leicht entfernen ließ.
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Fortsetzung 3000 Kohlenstoffstahl legierter Stahl Sämtliche Gußstücke
hatten auf Flächen in der Spelsezone ein Festbrennen, das sich durch Schleuderputzstrahlen
oder mit Preßluftwerkzeug nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ. 50%
Gußstücke hatten an thermisch beanspruchten Stellen ein Festbrennen, das slch mit
Preßluftwerkzeug leicht entfernen ließ.
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Sämtliche Gußstücke hatten auf Flächen in der Speisezone ein Festbrennen,
das sich mit Preßluftwerkzeug nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ.
90% Gußstücke hatten an thermisch beanspruchten Stellen ein Festbrennen, das sich
mit Preßluftwerkzeug nach einer Wärmebehandlung leicht entfernen ließ.
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Der selbsttrocknende Oberflächenüberzug für Sandgußformen und Kernen
kann sowohl in der Klein- als auch Großproduktlon von Kohlenstoffstahl, Manganstahl
bzw. einigen anderen Sorten legierter Stähle verwendet werden. Er liefert ein Festbrennen
auf den Gußstückoberflächen verhindernde Schutzüberzüge für Einzelgußformen und
Kerne.
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Der erfindungsgemäße selbsttrocknende Oberflächenüberzug hat im Vergleich
zu den bisher In der In- und Auslandspraxis verwendeten Oberflächenilberzügen zum
Schutz gegen Festbrennen eine Reihe erheblicher Vorteile: - eine hohe Sedlmentationsbeständigkeit,
die eine Aufbewahrung in einem Behälter (während 6 bis 8 Stunden) ohne zusätzllches
Umrühren vor dem Anstrelchen der Sandgußformen und Kerne ermöglicht.
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Bei einer längeren Aufbewahrung genügt eine lelchte mechanische Einwirkung,
um eine gleichmäßige Konsistenz wiederherzustellen; - eine hohe Trocknungsgeschwindigkeit
des Überzugs, die es ermöglicht, die Trocknungsdauer der Sandgußformen und Kerne
vor deren Montage zu verkürzen sowie die Ausbeute an Fertlgerzeugnlsse von je 1
m2 der Formerei- und Kernmachereiflächen zu steigern; - eine Verminderung der Anzahl
von Fehlstellen im Großguß. Das Auftreten schwer entfernbaren Festbrennens Ist vollständig
ausgeschlossen. Es gibt weniger Gußfehler wie Lücken und Sandschülpen; - eine Senkung
des Arbeitsaufwandes fürs Putzen der Gußstücke vom Festbrennen um 15 bis 20%; -
Entfallen der Modellsandanwendung für Sandgußformen und Kerne, der man sich früher
bei der Gußstückhersteilung aus legiertem Stahl (z. B. Leitradschaufeln und Tragsäulen
des Leitapparates einer Wasserturbine) bediente und - die Möglichkeit, den selbsttrocknenden
Oberflächenüberzug auf Sandgußformen und Kerne nach belieblgen bekannten Verfahren
[z. B. mit Pinsel, Walze, Farbezerstäuber oder durch Eintauchen (nur für Kerne)]
aufzutragen.