DE3511694C2

DE3511694C2 -

Info

Publication number: DE3511694C2
Application number: DE3511694A
Authority: DE
Inventors: Takashi Ibaraki Jp Shimaguchi; Tatsuo Kashiwa Chiba Jp Natori; Akihide Sakura Ibaraki Jp Watanabe; Keiichi Matsudo Chiba Jp Koike
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1992-01-23
Also published as: KR850007735A; DE3511694A1; US4659526A; KR890004247B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlickergießverfahren, bei dem ein Wasser enthaltender Schlicker in eine gegebenenfalls einen Kern aufweisende Gießform gegossen und die Gießform nach Erhärten des Schlickers entfernt wird. Dabei sind die verwendeten Gießformen und Kerne herkömmlicher weise aus Gips hergestellt, weshalb sie bei kompliziert ge formten Gußstücken nach dem Gießen nur schwierig entfernt werden können.

Aus CH-PS 4 42 117 ist ein Fertigungsverfahren für Keramiker zeugnisse durch Eingießen von paraffingebundenem Schlicker unter Druck in eine Gießform bekannt, wobei Kerne verwendet werden, die aus technischem Harnstoff gefertigt sind und sich daher nach dem Gießen in Wasser auflösen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlickergieß verfahren der eingangs angegebenen Gattung bereitzustellen, bei dessen Durchführung die Entfernung des Kerns oder der Gießform erleichtert ist, selbst wenn durch den Schlickerguß ein Gußerzeugnis von komplizierter Gestalt hergestellt werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da die Gießform den Wassergehalt des Schlickers absorbiert, kann sie sich aufgrund des wasserlöslichen Bindemittels in der Formmasse von der Kontaktfläche mit dem Schlicker lösen. Während der Wasserabgabe durch den Schlicker schrumpft und verformt sich dieser, bis der Grünling hergestellt ist. Die an den Schlicker angrenzende Formfläche erweicht mit der Absorp tion des Wassers, so daß die Schrumpfung 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 Festigkeit der Form durch die Wasserabsorption vermindert wird, kann die Form sehr leicht entfernt werden. Insbesondere können Grünlinge mit komplizier ter Gestalt oder einer einen Kern erfordernden Konfiguration geformt werden.

Aus der DE-PS 27 33 874 ist zum Gießen von Metallen bereits eine selbsthärtende wasserzersetzliche Gießform und ein Ver fahren zu ihrer Herstellung bekannt, wobei als Hauptwerkstoff wasserunlösliches Aluminiumoxid und als Bindemittel eine was serlösliche anorganische Verbindung verwendet wird. Das Binde mittel ist bei Herstellung der Gießformmasse in einem Alkohol oder einer Mischung aus Alkohol und Wasser gelöst oder disper giert, und dieser Lösung oder Dispersion ist Aluminiumoxid zugesetzt. Als anorganische Verbindung kann ein Carbonat, ein Chlorid, ein Phosphat oder ein Oxid oder Hydroxid verwendet werden.

Das für die Form zu verwendende Gerüstmaterial ist ein im Lösungsmittel des Schlickers unlösliches oder schwerlösliches Pulver wie z. B. Tonerdepulver (Al₂O₃), Magnesia (MgO), Zirkon oder Quarzsand. Das zu verwendende wasserlösliche Bindemittel ist ein Carbonat wie Natriumcarbonat (Na₂CO₃) oder Kaliumcarbo nat (K₂CO₃), ein Chlorid wie Natriumchlorid (NaCl), Kalium chlorid (KCl), Magnesiumchlorid (MgCl₂) oder Lithiumchlorid (LiCl), ein Phosphat wie Trinatriumphosphat (Na₃PO₄), Trikali umphosphat (K₃PO₄) oder Dikaliumhydrogenphosphat (K₂HPO₄), oder ein Sulfat wie Natriumhydrogensulfat (NaHSO₄), Kaliumhydrogen sulfat (KHSO₄), Ammoniumsulfat ((NH₄)₂SO₄), Magnesiumsulfat (MgSO₄), Natriumsulfat (Na₂SO₄), Kaliumsulfat (K₂SO₄), Lithium sulfat (LiSO₄) oder Aluminiumsulfat (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 umso 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, wehalb eine Bindemittelmenge von über 47 Gew.-% ungünstig ist. Andererseits ist eine Bindemittelmenge 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 Form oberfläche. 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 Gesamt gewicht, gilt somit für die Summe von Bindemittel und Wasser.

Während eine dünnwandige Form allein schon aufgrund des Was sergehalts 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 dickwan diger Gußkern mit einem Hohlraum hergestellt werden.

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 gleichzei tige Erleichterung der Zerstörung sowie die Gründe für die Formbarkeit von Gußerzeugnissen mit komplizierter Konfigura tion werden nachfolgend näher erläutert.

Wie Fig. 1(a), 1(b) und 1(c) zeigen, wird das Gerüstmateri alpulver 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 wasser löslichen 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 Gußerzeugnis kompliziert ist oder ein Kern verwendet wird, wird der für die Zerstörung erforderliche Wassergehalt gleich mäßig in den verschiedenen Teilen der Form aus dem Schlicker absorbiert, so daß die verschiedenen Teile ohne weiteres zerstört werden können.

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 Bindemit tels bereitet und das Wasser in einer für die Fixierung erfor derlichen Menge oder in einer geringeren Menge als Kristalli sationswasser zusetzt.

Ausführungsbeispiele von bei dem Schlickergießverfahren nach der Erfindung verwendeten Gießformen sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 2 eine Gießform mit Kern und

Fig. 3(a) und 3(b) eine Gießform ohne Kern sowie den mit ihr herstellbaren Grünling.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

100 Gew.-Teile Zirkon, 20 Gew.-Teile K₂PO₄ und 8 Gew.- Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells model liert und anschließend bei 200°C zur Herstellung eines Gußkerns getrocknet wird. Dieser wird wie in Fig. 2 ge zeigt 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 be reiteter 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 abgenom men. Da der Kern 4 den Wassergehalt des Schlickers ab sorbiert hat, kann er aufgrund des verminderten Haftver mögens leicht entfernt werden. Der Grünling zeigt keine Risse.

Beispiel 2

100 Gew.-Teile Al₂O₃ (0,058 mm bis 0,044 mm), 10 Gew.- Teile K₂CO₃ und 12 Gew.-Teile Wasser werden zur Berei tung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und anschließend bei 200°C zur Bildung eines Kerns getrocknet wird, der analog Bei spiel 1 zusammengesetzt wird. Danach wird in den Hohlraum ein Al₂O₃-Schlicker gegossen und 1 Stunde lang stehen gelassen. 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 Al₂O₃ (0,058 mm bis 0,044 mm), 32 Gew.-Teile Na₂CO₃ 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 Al₂O₃-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 ver wendet, die, wie in Fig. 3(a) gezeigt, zusammengesetzt werden. Die Form 10 ist eine Form, die aus einer Auf schlämmung hergestellt wird, bereitet durch Kneten von 90 Gew.-Teilen Al₂O₃, 8 Gew.-Teilen Na₂CO₃, 28 Gew.- Teilen Ethylalkohol und 5 Gew.-Teilen Wasser, während die Form 11 eine Gipsform ist. Der Al₂O₃-Schlicker wird in einen Hohlraum 12 gegossen und 1 Stunde lang stehen gelassen. 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.

Beispiel 5

100 Gew.-Teile Al₂O₃ (0,058 mm bis 0,044 mm), 7 Gew.- Teile MgSO₄ und 15 Gew.-Teile Wasser werden zur Berei tung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwen dung 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 zusammenge setzt. 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 stehen gelassen. 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 Na triumhydrogensulfat (NaHSO₄) und 14 Gew.-Teile Wasser werden zur Bereitung eines Formmaterials geknetet, das durch Verwendung eines Holzmodells modelliert und an schließend 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 abgenom men. Da der Kern 4 den Wassergehalt des Schlickers ab sorbiert hat, kann er aufgrund des verminderten Haft vermögens leicht entfernt werden. Der Grünling zeigt keine Risse.

Claims

1. Schlickergießverfahren, bei dem ein Wasser enthaltender Schlicker in eine gegebenenfalls einen Kern aufweisende Gieß form gegossen und die Gießform nach Erhärten des Schlickers entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gießform und/oder den Kern eine Formmasse verwendet wird, die aus einem als Gerüstmaterial dienenden im Schlickerwasser unlöslichen Pulver und einem im Schlickerwasser löslichen Bindemittel besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß als Gerüstmaterial ein Pulver aus mindestens einem der Stoffe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Tonerde, Magnesia, Zirkon- und Quarzsand, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Bindemittel ein Carbonat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Carbonat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium- oder Kaliumcarbonat.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Bindemittel ein Chlorid verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß das Chlorid ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Li thiumchlorid.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Bindemittel ein Phosphat verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Phosphat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Trinatriumphosphat, Trikaliumphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Bindemittel ein Sulfat verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sulfat ein Stoff ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumhydrogensulfat, Kaliumhy drogensulfat, Ammoniumhydrogensulfat, Magnesium-, Kalium-, Natrium-, Lithium- oder Aluminiumsulfat.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel Alkohol zugesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Gerüstmate rials in der Formmasse 50 bis 95 Gew.-% beträgt und der Anteil an Bindemittel und Wasser 5 bis 50 Gew.-%.