DE3600956A1 - Verfahren zur herstellung von giessereikernen - Google Patents

Description

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.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Gießereikernen nach dem "cold-box"-Prinzip, bei dem man Kernsand und ein anorganisches oder organisches 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, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung aus Kernsand und Kernsand-Bindemittel vor dem Schießvorgang, bezogen auf das Gewicht des Kernsandes Graphit in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-%, zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Graphit, insbesondere Elektrodengraphit, mit einer Körnung bis zu 1 mm verwendet.