DE3511694A1

DE3511694A1 - Schlickergiessformverfahren und schlickergiessform

Info

Publication number: DE3511694A1
Application number: DE19853511694
Authority: DE
Inventors: Keiichi Matsudo Chiba Koike; Tatsuo Kashiwa Chiba Natori; Takashi Ibaraki Shimaguchi; Akihide Sakura Ibaraki Watanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3511694C2; KR890004247B1; US4659526A; KR850007735A

Description

- 4 SCHLICKERGIESSFORMVERFAHREN UND SCHLICKERGIESSFORM

Die Erfindung betrifft ein Schlickergießformverfahren und eine Form, in die ein Schlicker aus schwer schmelzbaren Pulvern wie z.B. Keramik-, Metal1- oder Kohlenstoffpulvern zur Erzeugung eines Gußerzeugnisses (Grünling) gegossen wird und insbesondere ein Formverfahren und eine Form, die zur Herstellung von Gußerzeugnissen komplizierter Form gut geeignet sind.

Beim Formen durch Schlickergießen einer Hohlform mit kompliziert geformtem Hohlraum, d.h. bei einer Formung, die einen kompliziert geformten, aufgrund seiner der Ausformrichtung entgegengesetzten Neigung nicht mehr entfernbaren Gußkern erfordert, ist die Entfernung des Kerns bei Verwendung einer konventionellen Gipsform schwierig oder unmöglich.

Aus der GB-PS 1 482 436 ist ein Verfahren bekannt, das darin besteht, daß aus einem organischen, in einem Lösungsmittel löslichen Material eine Form für einen kompliziert geformten Teil hergestellt wird, während man für einen einfach geformten Teil eine Gipsform verwendet. Diese beiden Formen werden dann zusammengesetzt, wodurch man die gewünschte Gesamtform erhält.

Diese Methode berücksichtigt jedoch nicht das Auftreten von Dichteunterschieden bei einem Grünling (Gußerzeugnis) zwischen dem organischen Anteil und dem Gipsanteil je nach Konfiguration und Größe des Gußerzeugnisses, wodurch die Festigkeitszuverlässigkeit, Maßgenauigkeit und Bearbeitbarkeit des Sinterkörpers beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schlickergießform bereitzustellen, welche die Entfernung eines Kerns oder einer Form erleichtert, selbst wenn durch den Schlickerguß ein Gußerzeugnis von komplizierter Form, insbesondere ein Gußerzeugnis hergestellt werden soll, das einen Kern oder eine Form von komplizierter Konfiguration erforderlich macht.

Die Erfindung betrifft ein Formverfahren, bei dem ein Schlicker in eine Form gegossen wird und diese nach dem Erhärten des Schlickers entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Form durch Verwendung eines wasserlöslichen Bindemittels hergestellt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Form, in die ein Schlicker gegossen wird und die nach dem Erhärten des Schlickers entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Raumtemperatur in Wasser lösliches Bindemittel verwendet wird.

Das für die Form zu verwendende Gerüstmaterial ist ein im Lösungsmittel des Schlickers unlösliches oder schwerlösliches Pulver wie z.B. Tonerdepulver (Al„CU), Magnesia (MgO), Zirkon- oder Quarzsand. Das zu verwendende wasserlösliche Bindemittel ist ein Carbonat wie Natriumcarbonat (Na„CO-J oder Kaliumcarbonat (K₂CO-.), ein Chlorid wie Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl), Magnesiumchlorid (MgCl₃) oder Lithiumchlorid (LiCl), ein Phosphat wie Trinatrxumphosphat (NaPO₄), Trikaliumphosphat (K₃PO₄) oder Dxkalxumhydrogenphosphat (K₂HPO₄), oder ein Sulfat wie Natriumhydrogensulfat (NaHSO₄), Kaliumhydrogensulfat (KHSO.), Ammoniumsulfat ((NH.)₀S0.), Magnesiumsulfat (MgSO₄), Natriumsulfat (Na₃SO₄), Kaliumsulfat (K₃SO₄), Lithiumsulfat (LiSO₄) oder Aluminiumsulfat

ORIGINAL INSPECTED

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(Al₂(SO₄)₃).

Das Mischungsverhältnis zwischen Gerüstmaterial einer Form, dem Bindemittel und Wasser hat vorzugsweise im Hinblick auf die Festigkeit der Form und aus wirtschaftlichen Gründen 50 bis 95 Gew.-% für das Gerüstmaterial und 5 bis 50 Gew.-% für das Bindemittel und Wasser zu betragen.

Mit zunehmender Menge an Bindemittel stabilisiert sich um so stärker die Festigkeit der Form und nimmt die Beständigkeit der Formoberfläche zu, wodurch die Bearbeitbarkeit der Form erleichtert wird. Eine unnötig hohe Festigkeit ist jedoch nicht erwünscht, da dies zur Verminderung der Festigkeit der Form infolge der Absorption von Wasser aus dem Schlicker zur Folge hat.

Wird das Bindemittel im Überschuß zugesetzt, zeigt die Oberfläche auf der Trocknungsstufe eine rauhe Oberfläche, weshalb eine Bindemittelmenge von über 47 Gew.-% ungünstig ist. Andererseits ist eine Bindemittel menge von unter 2 Gew.-% nicht praktikabel, da dies eine unzureichende Festigkeit der Form bewirkt.

Die Menge an zugesetztem Wasser beeinflußt die Bearbeitbarkeit bei der Herstellung der Form und die Beständigkeit der Formoberfläche. Liegt der Wassergehalt unter 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht einschließlich des Gerüstmaterials einer Form, ist die Form schwer herzustellen.

Der erwähnte Wert von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, gilt somit für die Summe von Bindemittel und Wasser.

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Während eine dünnwandige Form allein schon aufgrund des Wassergehalts des Schlickers zerstört werden kann, sollte eine dickwandige Form, für die der für die Zerstörung notwendige Wassergehalt nicht erzielt werden kann, vorzugsweise eine verdünnte Wandung aufweisen. Auf diese Weise kann ein dickwandiger Gußkern mit einem Hohlraum hergestellt v/erden.

Der Schlicker wird erfindungsgemäß in eine durch Abbindung der Pulver mit dem Wasser löslichen Bindemittel bereitete Form gegossen. Die Absorption des im Schlicker enthaltenen Wassers durch die Form zwecks Erhärtung des Schlickers und gleichzeitige Erleichterung der Zerstörung sowie die Gründe für die Formbarkeit von Gußerzeugnissen mit komplizierter Konfiguration werden nachfolgend näher erläutert.

Wie Fig. 1 (a), 1 (b) und 1 (c) zeigen, wird das Gerüstmaterialpulver einer Form 1 mit dem wasserlöslichen Bindemittel 2 im ungetrockneten Zustand überzogen (s. Fig. 1 (a)). In einer getrockneten und gehärteten Form ist das Wasser unter Bildung von Mikroporen 3 im Inneren der Form verdampft (s. Fig. 1 (b)). Wird dann der Schlicker in eine derartige Form gegossen, durchdringt das Wasser (einschließlich anderer Flüssigkeiten) im Schlicker die Poren 3, wodurch das Haftvermögen des wasserlöslichen Bindemittels 2 herabgesetzt und die Pulverteilchen 1 voneinander unabhängig werden (s. Fig. 1 (c)). Auf diese Weise'erhält man eine Form von geringer Festigkeit, die sich leicht entfernen läßt, während der Schlicker seinen Wassergehalt zur Bildung eines Grünlings abgibt. Selbst wenn die Form bei einem komplizierten Gußerzeugnis kompliziert ist oder ein Kern verwendet wird, wird der für die Zerstörung erfor-

OTBÖIIUAL fNSPECTED

derliche Wassergehalt gleichmäßig in den verschiedenen Teilen einschließlich eines tieferen Teils aus dem Schlicker absorbiert, so daß die verschiedenen Teile gleichmäßig zerstört werden können.

Da die Form den Wassergehalt des Schlickers absorbiert, kann sie sich von der Kontaktfläche mit dem Schlicker lösen. Während der Wasserabgabe durch den Schlicker kontrahiert und verformt sich dieser, bis der Grünling hergestellt ist. Die an den Schlicker angrenzende Formfläche erweicht mit der Absorption des Wassers, so daß die Kontraktion und die Verformung bei der Herstellung des Grünlings nicht behindert werden. Auf diese Weise kann ein Grünling hergestellt werden, bei dem keine Risse auftreten. Da die Form außerdem eine durch die Wasserabsorption verminderte Festigkeit aufweist, kann sie sehr leicht entfernt werden. Insbesondere können Grünlinge mit komplizierter Konfiguration oder einer einen Kern erfordernden Konfiguration geformt werden.

Die Herstellung der Form kann durch Feststampfen des Gemisches durchgeführt werden, das aus dem Gerüstpulver für die Form, dem wasserlöslichen Bindemittel und Wasser besteht, wobei die Herstellungsdauer dadurch abgekürzt werden kann, daß man dem Formmaterial entsprechendes Fließvermögen verleiht. Dies kann so erfolgen, daß man eine in Hydratform bei Raumtemperatur beständige alkoholische Lösung des wasserlöslichen Bindemittels bereitet und das Wasser in einer für die Fixierung erforderlichen Menge oder in einer geringeren Menge als Kristallisationswasser zusetzt.

Fig. 1 (a), 1 (b) und 1 (c) zeigen das Wasserabsorptionsvermögen einer erfindungsgemäßen Form. ■

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgexnäßen Formverfahrens.

Fig. 3 (a) und 3 (b) zeigen eine andere Ausf ührungsr· form des erfindungsgemäßen Formverfahrens.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele illustriert.

Beispiel 1

100 Gew.-Teile Zirkon, 20 Gew.-Teile K₃PO₄ und 8 Gew.-

Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modal-, liert und anschließend bei 200°C zur Herstellung eines Gußkerns getrocknet wird. Dieser wird wie in Fig. 2 gezeigt zusammengesetzt, d.h. der Kern 4 wird mit einer anderen Form, der zweiteiligen Gipsform 5 und dem Deckel 6 zusammengesetzt. Danach wird ein durch Kneten von 100 Gew.-Teilen Al₂O₃ und 16 Gew.-Teilen Wasser bereiteter Schlicker 8 in den Hohlraum 7 gegossen und eine Stunde lang stehengelassen. Nach der Erhärtung des Schlickers werden die Form 5 und der Deckel 6 abgenommen. Da der Kern 4 den Wassergehalt des Schlickers absorbiert hat, kann er aufgrund des verminderten Haftvermögens leicht entfernt werden. Der Grünling zeigt keine Risse.

Beispiel 2

100 Gew.-Teile Al₃O₃ (0,058 mm bis 0,044 mm), 10 Gew,-Teile K₉CO₃ und 12 Gew.-Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und anschließend bei 200 C zur Bildung eines Kerns getrocknet wird, der analog Beispiel 1 zusammengesetzt wird. Danach wird in den Hohlraum

ein Al-O-.-Schlicker gegossen und 1 Stunde lang stehengelassen. Der Kern 4 kann leicht entfernt werden, Risse treten nicht auf.

Beispiel 3

30 Gew.-Teile MgO (Durchmesser 0,1 bis 0,3 mm), 70 Gew.-Teile Al₃O₃ (0,058 mm bis 0,044 mm), 32 Gew.-Teile Na„CO-. und 10 Gew.-Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und anschließend bei 200 C zur Bildung eines Kerns getrocknet wird, der analog Beispiel 1 zusammengesetzt wird. Danach wird in den Hohlraum ein Al„O-.-Schlicker gegossen und 1 Stunde lang stehengelassen. Der Kern 4 kann leicht entfernt werden, Risse treten nicht auf.

Beispiel 4

Entsprechend Fig. 3 (a) und 3 (b) wird ein Modell der Konfiguration eines Gußerzeugnisses 9, wie in Fig. 3 (b) gezeigt, hergestellt. Das Modell und ein Kasten werden zur Herstellung der zweiteiligen Formen 10 und 11 verwendet, die, wie in Fig. 3 (a) gezeigt, zusammengesetzt werden. Die Form 10 ist eine Form, die aus einer Aufschlämmung hergestellt wird, bereitet durch Kneten von 90 Gew.-Teilen Al₃O₃, 8 Gew.-Teilen Na₃CO₃, 28 Gew.-Teilen Ethylalkohol und 5 Gew.-Teilen Wasser, während die Form 11 eine Gipsform ist. Der Al„O-.-Schlicker wird in einen Hohlraum 12 gegossen und 1 Stunde lang stehengelassen. Nach der Erhärtung des Schlickers wird die Form 11 abgenommen und die Form 10 entfernt. Da die Form 10 den Wassergehalt des Schlickers absorbiert hat, ist die Entfernung leicht durchzuführen. Die Oberfläche des Grünlings zeigt überhaupt keine Risse.

- li -

Beispiel 5

100 Gew.-Teile Al₃O₃ (0,05.8 mm bis 0,044 mm), 7 Gew.-Teile MgSO₄ und 15 Gew.-Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und anschließend bei 200 C zur Herstellung eines Gußkerns getrocknet wird. Dieser wird,wie in Fig. 2 gezeigt, zusammengesetzt, d.h. der Kern 4 wird mit einer anderen Form, der zweiteiligen Gipsform 5 und dem Deckel 6 zusammengesetzt. Danach wird ein durch Kneten von 100 Gew.-Teilen Al_?0_ und 16 Gew.-Teilen Wasser bereiteter Schlicker 8 in den Hohlraum 7 gegossen und eine Stunde lang stehengelassen. Nach der Erhärtung des Schlickers werden die Form 5 und der Deckel 6 abgenommen. Da der Kern 4 den Wassergehalt des Schlickers absorbiert hat, kann er aufgrund des verminderten Haftvermögens leicht entfernt werden. Der Grünling zeigt keine Risse.

Beispiel 6

100 Gew.-Teile , Tonerde (0,125 mm), 6 Gew.-Teile Natriumhydrogensulfat (NaHSO.) und 14 Gew.-Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und anschließend bei 200°C zur Herstellung eines Gußkerns getrocknet wird. Dieser wird wie in Fig. 2 gezeigt, zusammengesetzt, d.h. der Kern 4 wird mit einer anderen Form, der zweiteiligen Gipsform 5 und dem Deckel 6 zusammengesetzt. Danach wird ein durch Kneten von 100 Gew.-Teilen Al„O_ und 16 Gew.-Teilen Wasser bereiteter Schlicker 8 in den Hohlraum 7 gegossen und eine Stunde lang stehengelassen. Nach der Erhärtung des Schlickers werden die Form 5 und der Deckel 6 abgenommen. Da der Kern 4 den Wassergehalt des Schlickers absorbiert hat, kann er aufgrund des verminderten Haft-

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Vermögens leicht entfernt werden. Der Grünling zeigt keine Risse.

Wie oben ausgeführt, kann erfindungsgemäß durch Verwendung eines wasserlöslichen Bindemittels eine Form hergestellt werden, wobei diese das für die Zerstörung erforderliche Wasser aus dem Schlicker aufnimmt und erweicht, wodurch die Zerstörung erleichtert wird, während die Kontraktion und Verformung eines durch die Wasserabgabe hergestellten Grünlings durch die erweichte Form ausgeglichen werden, so daß Risse während der Herstellung des Grünlings vermieden werden können und das Gießen eines Erzeugnisses von komplizierter Konfiguration oder einer einen Kern erfordernden Konfiguration möglich wird.

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Claims

ν. FÜNER EBBINGHAUS FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MDNCHEN 90 POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 HITACHI, LTD. 29. März 1985 DEAA-32663.6 SCHLICKERGIESSFORMVERFAHREN UND SCHLICKERGIESSFORM Patentansprüche

1. Schlickergießformverfahren durch Gießen eines Schlikkers in eine Form und Entfernung dieser Form nach dem Erhärten des Schlickers, dadurch gekennzeichnet, daß das iin Schlicker enthaltene, in einem Lösungsmittel unlösliche Pulver als Gerüstmaterial für die Form verwendet wird und mit einem wasserlöslichen Bindemittel modelliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gerüstmaterial ein Pulver aus mindestens einem der Stoffe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Tonerde, Magnesia, Zirkon- und Quarzsand, ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Carbonat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η - COPY

zeichnet , daß das Carbonat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium- und Kaliumcarbonat.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Chlorid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Chlorid ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-, Kalium-, Magnesium- und Lithiumchlorid.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel ein Phosphat ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Trinatriumphosphat, Trikaliumphosphat und Dikalxumhydrogenphosphat.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel ein Sulfat ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Sulfat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumhydrogensulfat, Kaliumhydrogensulfat, Ammoniumhydrogensulfat, Magnesium-, Kalium-, Natrium-, Lithium- und Aluminiumsulfat.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß dem Bindemittel Aiko-

hol zugesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einen Hohlraum aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Gerüstmaterials an der Form 50 bis 95 Gew.-% beträgt und der Anteil an Bindemittel und Wasser 5 bis 50 Gew.-%.

14. Form, in die ein Schlicker gegossen wird und die nach Erhärten des Schlickers entfernt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Gießform mit einem in Wasser bei Raumtemperatur löslichen Bindemittel modelliert wird.