Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Gießereikernen nach dem "cold-box"-Prinzip, bei
dem man Kernsand mit einem anorganischen oder organischen
Kernsand-Bindemittel mischt und mit einer Kernschießmaschine
in eine Kernbüchse schießt, die man
zur Härtung des Bindemittels begast, bevor man anschließend
den Kern aus der Kernbüchse herausnimmt.
Als Cold-Box-Verfahren bezeichnet man die Kernherstellung
in kalten Kernkästen unter Verwendung kunstharzhaltiger
Quarzsande, die unmittelbar im Kernkasten
gehärtet werden.
Der Cold-Box-Binder besteht z. B. bei dem sogenannten
Ashland-Verfahren aus einem organischen Zweikomponentensystem,
das bei Raumtemperatur in Gegenwart eines
Katalysators rasch härtet. Die Komponente I des Binders
ist z. B. ein Phenolharz und die Komponente II
ein Polyisocyanat mit einem Katalysator auf Amin Basis.
Zur Kernfertigung wird der Quarzsand mit den
beiden Binderflüssigkeiten gemischt.
In Gießereien werden Kerne zur Ausbildung von Hohlräumen
in den Gußstücken oder zur Ausformung von
Modellhinterschneidungen benötigt. Sie werden in der
Regel aus Mischungen von Quarzsand und Bindemittel
organischer oder anorganischer Natur gefertigt. Kerne
für die Großserien-Fertigung werden u. a. auf Kernschießmaschinen
geschossen.
Die Härtung des Bindemittels erfolgt entweder durch
Einwirkung höherer Temperaturen auf die Kernbüchse
bzw. Kernform ("hot-box"-Verfahren) oder beim sogenannten
"cold-box"-Verfahren ohne zusätzliche Hitzehärtung
durch Einwirkung von gasförmigen Chemikalien,
z. B. Kohlendioxid bei Wasserglasbindern oder Triäthylamin,
Dimethylläthylamin, Schwefeldioxid oder
Ameisensäuremethylester, (Betaset-Verfahren der Firma
Borden Ltd, U. K., Alkali-Phenol-Harz, gehärtet durch
Ameisensäuremethylester). Die unter Verwendung eines
die Funktion eines Katalysators aufweisenden Gases
gehärteten Kerne sind häufig gegen Wasser aus der
zum Schießen eingesetzten Preßluft oder gegen Feuchtigkeit
der Umgebungsluft im Kernlager empfindlich,
wodurch die Festigkeit der Kerne bis zur Unbrauchbarkeit
herabgesetzt werden kann.
In Abhängigkeit von dem zur Begasung verwendeten Katalysatorgas
kann das aus dem gehärteten Kern "ausdampfende"
Gas zu einer schädlichen Umweltbelastung
führen; dies gilt insbesondere, wenn als Katalysatorgas
die oben behandelten Amine verwendet werden.
In der DE-OS 32 48 170 sind Kernformmaterialien beschrieben,
die Zusatzstoffe mit einer hohen Temperaturleitfähigkeit,
z. B. Graphit, in einer Menge von
50% oder mehr enthalten, um infolge der hohen Temperaturleitfähigkeit
während des Gießens von insbesondere
dickwandigen Gußstücken Wärme schnell in das
Kerninnere abzuleiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren
zur Herstellung von Gießereikernen nach dem
"cold-box"-Prinzip so zu gestalten, daß einerseits
die Empfindlichkeit der gehärteten Kerne gegen Wasser
oder Feuchtigkeit herabgesetzt wird und andererseits
auch die schädlichen Umweltbelastungen entfallen, die
durch das Ausdampfen der oben behandelten Katalysatorgase
entstehen können.
Diese Aufgabe wird in überraschender Weise dadurch
gelöst, daß man der Mischung von Kernsand und Kernsand-
Bindemittel vor dem Schießvorgang, bezogen auf
das Kernsandgewicht, Graphit in einer Menge von 0,01
bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-%, zusetzt,
und zwar insbesondere in einer Körnung bis zu
1 mm.
Es hat sich gezeigt, daß bereits kleine Zusätze von
kleinkörnigem Graphit, z. B. fein zerkleinertem Elektrodengraphit,
in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-% des
Sandgewichtes eine erhebliche Festigkeitssteigerung
bewirken. Der Graphit in einer Korngröße bis zu 1 mm,
vorzugsweise bis zu 0,2 mm, wird vor oder während des
Mischens von Sand mit den üblichen "cold-box"-Bindemitteln
zugesetzt.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man bei
einer derartigen Verfahrensweise auch auf die bisher
übliche und als notwendig angesehene Zugabe von Holzmehl
oder Holzmehlprodukte verzichten kann.
Wegen des Schmiereffektes des Graphits wird das
Fließen der Formsandmischung beim Schießvorgang verbessert,
wodurch die Form dichter gefüllt wird und
die Einschußkanäle weniger verschleißen. Die fertigen
Kerne lassen sich leichter aus der Form herausnehmen
und das Ankleben von Bindemitteln an den Formflächen
wird zurückgedrängt.
Die Empfindlichkeit der Kerne gegen die Feuchtigkeit
der zum Schießen eingesetzten Preßluft oder der Umgebungsluft
des Lagers wird durch die Graphitbemengung
stark herabgesetzt. Es läßt sich im Gegensatz
dazu während einer über viele Stunden bis zu mehreren
Tagen dauernden Lagerzeit eine Festigkeitssteigerung
auch bei unmittelbarer Einwirkung von Wasser feststellen.
Die Endfestigkeit liegt bis zu 100% über
der vergleichbarer Kerne ohne Graphit. Außerdem wird
eine Verbesserung der Gußoberfläche erzielt, die das
Schlichten der Kerne überflüssig machen kann, wozu
ein Graphitgehalt von 0,5 bis 5 Gew.-% günstig ist.
Verglichen mit der sich auf eine andere Problemlösung
beziehende Lehre gemäß der DE-OS 32 48 170 ist das
erfindungsgemäße Verfahren durch die sehr geringe
Menge des zugesetzten Graphits gekennzeichnet.
Ein Vorteil für den Umweltschutz ist der Effekt, daß
das "Ausdampfen" von Katalysatorgas, speziell der
oben genannten Amine, aus den frischen Kernen bei bereits
geringen Graphitzusätzen deutlich zurückgeht.
Dadurch wird die Einhaltung der im Bereich von Kernschießmaschinen
geforderten Luftreinheitswerte erleichtert.
Dieser Effekt kann auch durch Einsatz von
Aktivkohle erzielt werden.
Ähnliche Wirkungen treten auch bei anderen Kernen mit
anderen Bindemitteln auf, insbesondere auch bei "hot-
box"-Kernen und bei "cold-box"-Kernen nach dem "Betaset"-
Verfahren zur Erzielung höherer Abschreckwirkung
und gleichzeitig verbesserter Gußoberfläche.