DE3826413A1 - Kollabierbarer kern und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Kollabierbarer kern und verfahren zu seiner herstellungInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kollabierbaren Kern
und ein Verfahren zur Herstellung des kollabierbaren Kerns
zur Verwendung beim Hochdruckgießen, wie beim Kokillenguß
bzw. Druckguß (die casting) und Preßgut bzw. Gußschmieden
(squeeze casting or cast forging).
Beim üblichen Hochdruckguß, wie Druckguß, usw. wird ein
Metallkern zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit
verwendet, um den hohen Druck zu widerstehen. Es ist jedoch
recht schwierig, den Metallkern aus einem Gußmaterial nach
dem Gießen zu entfernen, insbesondere im Fall von
komplizierten Kernen. Es ist deshalb nur ein Kern mit
relativ einfacher Konfiguration für den Druckguß erhältlich,
und deshalb unterliegen Gußprodukte Beschränkungen bezüglich
ihrer Form.
Zur Überwindung dieses Problems wurde ein kollabierbarer
bzw. zusammenklappbarer Kern anstelle des Metallkerns
vorgeschlagen. Ein solcher kollabierbarer Kern ist jedoch
nachteilig bezüglich der mechanischen Festigkeit, der
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls, wie
Aluminium, der Kollabierbarkeit nach dem Gießen und der
Qualität der Gußoberfläche des Produkts. Dieser bekannte
kollabierbare Kern ist deshalb industriell nicht
verwendbar.
Es wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um die
Nachteile bei dem bekannten kollabierbaren Kern zu
überwinden. Im allgemeinen werden dabei Überzugsschichten
auf einer Außenoberfläche eines Kernkörpers gebildet, wie in
den JA-PS 57-59013 und 60-15418 und der JA-OS 59-45054
offenbart.
Nach den JA-PS 57-59013 und 60-15418 sind Doppelschichten
über dem Kernkörper vorgesehen. Eine erste Schicht "b",
gebildet aus feuerfestem Material in Mischung mit Harz, wird
auf der Oberfläche des Kernkörpers vorgesehen, und eine
zweite Schicht "a", gebildet aus Glimmer, wird auf der
ersten Schicht vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt. In dieser
Anordnung kann die zweite Schicht "a" ausgewaschen werden
durch turbulentes geschmolzenes Metall, das bei hoher
Geschwindigkeit in die Druckgußmaschine fließt, da die
Haftfestigkeit zwischen der ersten und zweiten Schicht
ungenügend ist. Dies führt zu einer Metalleindringung in den
Kern.
Weiterhin schließt die erste Schicht ein Harz mit hoher
Wärmebeständigkeit ein, und der Sandkern wird einer tiefen
Durchdringung mit dem Harz ausgesetzt. Deshalb ist der Kern
nach dem Gießen nicht leicht kollabierbar, und das Harz muß
bei hoher Temperatur zu seiner Zersetzung erwärmt werden,
d. h. es ist eine sogenannte Sandback- bzw. Sandbrennstufe
erforderlich. In einem Druckgußverfahren, das ein
Hochgeschwindigkeitsgießen mit turbulentem geschmolzenen
Metallfluß vorsieht, können jedoch Blasen auf dem Guß
aufgrund der Sandbackstufe auftreten. Die Blasen auf dem Guß
bewirken Verschlechterungen des Aussehens, der
Dimensionsgenauigkeit und der Form des Gußprodukts, und
deshalb sollte eine Sandbackstufe nicht angewandt werden.
Demgemäß ist der bekannte kollabierbare Kern nur für eine
spezielle Art von Gießverfahren erhältlich, worin
geschmolzenes Metall durch einen Austrittsspalt mit äußerst
geringer Fließgeschwindigkeit geleitet wird. Es ist deshalb
fast unmöglich, den bekannten kollabierbaren Kern in
verschiedenen Gießverfahren zu verwenden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend
beschriebenen Nachteile zu überwinden und einen verbesserten
kollabierbaren Kern und ein Verfahren zur Herstellung des
kollabierbaren Kerns zur Verwendung in einem
Hochgeschwindigkeitshochdruckguß, wie einem Druckguß,
zur Verfügung zu stellen.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
kollabierbaren Kern und ein Verfahren zur Herstellung des
Kerns zur Verfügung zu stellen, worin der Kern dem
Hochgeschwindigkeitshochdruckguß widerstehen kann und
dennoch sofort kollabieren bzw. zusammenfallen kann bei
Abschluß des Gießens.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
einen kollabierbaren Kern und ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, worin das Kernkollabieren und die Entfernung leicht
durchgeführt werden können ohne Sandbackstufe bei hoher
Temperatur nach dem Gießen.
Erfindungsgemäß wird ein kollabierbarer Kern zur Verwendung
in einem Guß zur Verfügung gestellt, der einen
Hauptkernkörper, eine erste Schicht, eine zweite Schicht und
eine dritte Schicht umfaßt. Der Hauptkernkörper wird aus
feuerfesten Materialien und einem organischen Bindemittel
und/oder anorganischen Bindemittel gebildet. Die erste
Schicht wird auf einer Außenoberfläche des Hauptkernkörpers
gebildet und enthält Pulver aus feuerfestem Material. Die
zweite Schicht wird auf der ersten Schicht gebildet und
schließt ein wärmehärtbares Harz ein. Die dritte Schicht
wird auf der zweiten Schicht gebildet und wird aus
wenigstens einer Verbindung aus blättrigem bzw. schuppigem
Graphit, Glimmer und Metallpulver gebildet.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines
kollabierbaren Kerns zur Verwendung in einem Guß zur
Verfügung gestellt, bei dem
- (a) ein Hauptkernkörper, gebildet aus feuerfesten Materialien und einem organischen Bindemittel und/oder einem anorganischen Bindemittel, hergestellt wird,
- (b) eine erste Aufschlämmung, gebildet aus einer Mischung aus Pulvern aus feuerfestem Material und einem ersten Lösungsmittel, hergestellt wird,
- (c) die erste Aufschlämmung auf den Hauptkernkörper zur Bildung einer ersten Schicht auf dem Hauptkernkörper aufgebracht wird,
- (d) die erste Schicht getrocknet wird,
- (e) eine Mischung aus einem Harzmaterial und einem zweiten Lösungsmittel auf die erste Schicht zur Bildung einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht aufgebracht wird,
- (f) eine zweite Aufschlämmung, gebildet aus einer Mischung aus einem dritten Lösungsmittel und wenigstens einer Verbindung aus blättrigem Graphit, Glimmer und Metallpulver, hergestellt wird,
- (g) der mit der ersten und zweiten Schicht versehene Hauptkörper in die zweite Aufschlämmung vor dem vollständigen Aushärten der zweiten Schicht getaucht wird, um eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht vorzusehen, und
- (h) die zweite und dritte Schicht erwärmt und gehärtet wird.
Das wärmehärtbare Harz in der zweiten Schicht dringt in die
erste und dritte Schicht ein, so daß sich eine feste Haftung
zwischen der ersten und dritten Schicht durch die zweite
Schicht ergibt. Wenn der zusammengesetzte kollabierbare Kern
verwendet wird, werden diese Schichten nicht durch
geschmolzenes Metall weggewaschen, und das geschmolzene
Metall dringt nicht in diese Schichten ein. Da kein
Sandbackverfahren durchgeführt wird, können weiterhin keine
nachteiligen Blasen auf dem Guß auftreten, und es wird eine
ausgezeichnete Formgenauigkeit und Stabilität erreicht.
Da die zweite Schicht nicht tief in den Hauptkernkörper
durch die erste Schicht eindringt aufgrund der Tauch-,
Sprühbeschichtungs- oder Bürstenstreichstufe, kann eine hohe
Kollabierbarkeit nach dem Guß erreicht werden.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von
Überzugsschichten eines bekannten kollabierbaren
Kerns.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines
kollabierbaren Kerns gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
Fig. 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der
Linie III-III der Fig. 2.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des runden
Teils A der Fig. 3.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von
Überzugsschichten gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines kollabierbaren Kerns,
hergestellt durch ein Verfahren gemäß der zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
VII-VII der Fig. 6.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von
Überzugsschichten gemäß der zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung einer
thermogravimetrischen Analyse in bezug auf
Harnstoffharz (bei niedriger Temperatur zersetzbares
Harz).
Nachstehend wird eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform
mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 erläutert. Ein Kern 1
schließt einen Kernkörper 1 a, eine innere erste Schicht 2,
gebildet auf der Außenoberfläche des Kernkörpers 1 a, eine
mittlere zweite Schicht 3, gebildet auf der ersten Schicht
2, und eine äußere Schicht 4, gebildet auf der
zweiten Schicht 3, ein. Das Bezugszeichen 5 gibt ganz
allgemein diese Schichten 2, 3 und 4 an. Wie am besten in
Fig. 5 gezeigt wird, wird der Kernkörper 1 a aus einem
feuerfesten Material und einem organischen Bindemittel
und/oder einem anorganischen Bindemittel gebildet. Die erste
Schicht 2 wird aus einer Mischung aus pulverisiertem
feuerfestem Material 2 a und bei niedriger Temperatur
zersetzbarem Harz, wie Harnstoffharz, 2 b gebildet. Die
zweite Schicht 3 wird aus wärmehärtbarem Harz 3 a, wie
beispielsweise Harnstoffharz und Phenolharz, gebildet.
Die dritte Schicht 4 wird aus wenigstens einer Verbindung
aus Glimmer, Graphit (blättriger Graphit) und Metallpulvern
4 a gebildet.
Zur Herstellung des Kerns 1 wird eine erste Aufschlämmung
hergestellt, die eine Mischung aus pulverisiertem
feuerfestem Material und einer Harnstoffharzlösung, usw.,
ist, und ein Kernkörper 1 a wird in die erste Aufschlämmung
2 bis 3 Sekunden eingetaucht. Dann wird der Kern 1 a aus der
ersten Aufschlämmung herausgenommen und bei einer Temperatur
von etwa 60 bis 160°C 10 bis 20 Minuten erwärmt. Dadurch
wird die erste Aufschlämmung gehärtet und dient als erste
Innenschicht 2. Daraufhin wird eine Lösung aus einem
wärmehärtbaren Harz, wie eine Phenol- oder
Harnstoffharzlösung, auf der ersten Schicht 2 durch
Eintauchen, Sprühen oder Bürstenstreichen gebildet. Die
Harnstoffharzlösung kann Wasser einschließen, und die
Phenolharzlösung kann Alkohol einschließen. Der Wassergehalt
oder Alkoholgehalt in der wärmehärtbaren Harzlösung wird
verdampft, während die Harzlösung nicht vollständig
ausgehärtet wird, so daß die mittlere zweite Schicht 3 auf
der ersten Schicht 2 gebildet wird. Mit anderen Worten wird
die Verdampfung des Lösungsmittels so kontrolliert, daß eine
vollständige Aushärtung der zweiten Schicht für das
nachfolgende Verfahren zur Herstellung der dritten Schicht
vermieden wird. Eine zweite Aufschlämmung, die hauptsächlich
aus einer Verbindung aus blättrigem Graphit, Glimmer und
Metallpulvern besteht, wird hergestellt. Der Kernkörper, der
aus der ersten und zweiten Schicht gebildet wurde, wird in
die zweite Aufschlämmung 2 bis 3 Sekunden eingetaucht, dann
aus der zweiten Aufschlämmung herausgenommen und bei einer
Temperatur von 150 bis 180°C etwa 10 bis 20 Minuten erwärmt.
Dadurch wird die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht
gebildet.
Bei der Struktur und dem Verfahren gemäß dieser
Ausführungsform dient die wärmehärtbare Harzlösung 3 a als
Bindemittel, so daß die Lösung aus wärmehärtbarem Harz 3 a in
die Harnstoffharzlösung 2 b der Innenschicht 2, wie durch die
kreuzschraffierte Linie in Fig. 5 gezeigt, eindringt.
Dadurch wird die Zwischenschicht 3 fest an die innerste
Schicht 2 gebunden. Weiterhin dringt die wärmehärtbare
Harzlösung 3 a ebenfalls in die äußerste Schicht 4 in der
Tauchstufe ein. Somit wird die Zwischenschicht 3 ebenfalls
fest an die äußerste Schicht 4 gebunden, wie durch die
schraffierte Linie in Fig. 5 gezeigt. Somit ergibt sich eine
hohe Bindefestigkeit unter den benachbarten Schichten. Es
sollte bemerkt werden, daß das bei niedriger Temperatur
zersetzbare Harz, wie das Harnstoffharz, sich leicht
zersetzt beim Einspritzen von geschmolzenem Aluminium
aufgrund seiner Wärme, und deshalb weist der erhaltene Kern
eine hohe Kollabierbarkeit nach dem Gießen auf.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a wurde aus
harzbeschichtetem Sand, der 100 Gewichtsteile Zirkonsand mit
einer AFS-Einheit Nr. 60 und 0,8 Gewichtsteile Phenolharz
umfaßt, gebildet. Der Kernkörper 1 a besaß eine
Kollabierungsfestigkeit bzw. Bruchfestigkeit von 40 kgf/cm².
Der Kernkörper 1 a wurde 3 Sekunden in eine erste
Aufschlämmung getaucht. Die Zusammensetzung der ersten
Aufschlämmung war wie folgt:
Zirkonsandpulver bzw. -mehl (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Zirkonsandpulver bzw. -mehl (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 20 Teile |
Wasser | 20 Teile |
60%ige wäßrige Lösung aus Harnstoffharz | 10 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz der Sulfosukzinsäure bzw. Bernsteinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 140°C
20 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde eine 20%ige Harnstoffharzlösung auf die erste
Schicht 2 gesprüht, und die aufgesprühte Schicht wurde bei
einer Temperatur von 80°C 10 Minuten zur Verdampfung eines
Teils des Wassers stehengelassen, so daß sich die zweite
Schicht 3, die nicht vollständig ausgehärtet war, auf der
ersten Schicht 2 bildete.
Daraufhin wurde der mit der Doppelschicht versehene Kern in
eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Blättriger Graphit | |
30 Teile | |
Pulver aus nicht rostendem Stahl | 10 Teile |
synthetischer Glimmer | 15 Teile |
Natriumsalz der Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Wasser | 50 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 160°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht 3 zu
bilden. So wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2 und 3
gezeigt, gebildet.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine metallische Werkzeug-
bzw. Formhöhlung einer Druckgußmaschine (800 Tonnen)
gegeben, und geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit
einer Temperatur von 660°C wurde bei einem Gießdruck von
460 kgf/cm² und einer Kolbengeschwindigkeit von 2 m/sec
(Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls von 45 m/sec) in
die Formhöhlung gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls stattfand,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a wurde aus
harzbeschichtetem Sand, der 100 Gewichtsteile Zirkonsand mit
einer AFS-Feinheit Nr. 60 und 0,6 Gewichtsteile Phenolharz
umfaßt, gebildet. Der Kernkörper 1 a besaß eine
Bruchfestigkeit von 30 kgf/cm². Der Kernkörper 1 a wurde in
eine erste Aufschlämmung über 3 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 20 Teile |
Wasser | 15 Teile |
60%ige Harnstoffharzlösung | 7 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a
wurde herausgenommen und bei einer Temperatur von
160°C 10 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2
vorzusehen.
Dann wurde eine 30%ige Harnstoffharzlösung auf der ersten
Schicht 2 mit einer Bürste gebildet und die
bürstenaufgebrachte Harzlösung wurde bei einer Temperatur
von 60°C 30 Minuten zur Verdampfung eines Teils des Wassers
stehengelassen, so daß die zweite Schicht 3, die nicht
vollständig ausgehärtet war, auf der ersten Schicht 2
gebildet wurde.
Daraufhin wurde der mit der Doppelschicht versehene Kern in
eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Natürlicher Glimmer | |
10 Teile | |
synthetischer Glimmer | 20 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 160°C 10 Minuten
zum Aushärten der zweiten Aufschlämmung erwärmt, um dadurch
die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht 3 vorzusehen.
Es wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt,
erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 680°C wurde bei einem Gießdruck von 400 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 2,3 m/sec (Geschwindigkeit
des geschmolzenen Metalls: 52 m/sec) in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls stattfand,
sondern eine glatte Gießoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a wurde aus
harzbeschichtetem Sand, der 100 Gewichtsteile Zirkonsand
mit einer AFS-Feinheit Nr. 60 und 0,8 Gewichtsteile
Phenolharz umfaßt, gebildet. Der Kernkörper 1 a besaß eine
Bruchfestigkeit von 40 kgf/cm². Der Kernkörper 1 a wurde in
eine erste Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der Aufschlämmung war wie folgt:
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 20 Teile |
Wasser | 50 Teile |
60%ige Harnstoffharzlösung | 10 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 120°C
20 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde eine 20%ige Phenolharzalkohollösung auf der
ersten Schicht 2 mit einer Bürste gebildet, und die
aufgebrachte Harzlösung wurde bei einer Temperatur von
60°C 10 Minuten zur Verdampfung des größten Teils des
Alkohols stehengelassen, so daß die zweite Schicht 3,
die nicht vollständig ausgehärtet war, auf der ersten
Schicht 2 gebildet wurde.
Daraufhin wurde der mit der Doppelschicht versehene Kern in
eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Natürlicher Glimmer | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 180°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht 3
vorzusehen. Es wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2 und 3
gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 670°C, wurde bei einem Gießdruck von 460 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 2 m/sec (Geschwindigkeit des
geschmolzenen Metalls: 45 m/sec) in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls erfolgte,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a umfaßte 100
Gewichtsteile Siliciumdioxidsand mit einer AFS-Feinheit Nr.
60 und 2 Gewichtsteile Natriumsilikat (Wasserglas).
Der Kernkörper 1 a wurde in eine erste Aufschlämmung 2
Sekunden eingetaucht. Die Zusammensetzung der ersten
Aufschlämmung war wie folgt:
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
40 Teile | |
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 20 Teile |
Wasser | 40 Teile |
60%ige Harnstoffharzlösung | 10 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 160°C
20 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde eine 20%ige Alkohollösung eines Phenolharzes
auf der ersten Schicht 2 mit einer Bürste gebildet, und die
beschichtete Harzlösung wurde bei Raumtemperatur 30 Minuten
stehengelassen, um den größten Teil des Alkohols zu
verdampfen, so daß die zweite Schicht 3, die nicht
vollständig ausgehärtet war, auf der ersten Schicht 2
gebildet wurde.
Daraufhin wurde der mit der Doppelschicht gebildete Kern
in eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Natürlicher Glimmer | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 180°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung
erwärmt, um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten
Schicht 3 vorzusehen. Es wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2
und 3 gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer
Temperatur von 660°C wurde bei einem Gießdruck von 460
kgf/cm² und einer Kolbengeschwindigkeit von 1,8 m/sec
(Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls: 41 m/sec)
in die Formhöhlung gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch
einen Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern
1 innerhalb von 10 Sekunden vollständig kollabierte oder
brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls auftrat,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a wurde aus
harzbeschichtetem Sand, umfassend 100 Gewichtsteile
Siliciumdioxidsand mit einer AFS-Feinheit Nr. 50 und 1,3
Gewichtsteile Phenolharz, gebildet. Der Kernkörper besaß
eine Bruchfestigkeit von 40 kgf/cm². Der Kernkörper 1 a wurde
in eine erste Aufschlämmung 3 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
70 Teile | |
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 30 Teile |
Wasser | 25 Teile |
60%ige Harnstoffharzlösung | 10 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,3 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 60°C
20 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde der die erste Schicht aufweisende Kernkörper 1 a
in eine 40%ige alkoholische Phenolharzlösung 1 Sekunde
eingetaucht und dann bei Raumtemperatur 30 Minuten
stehengelassen, um einen Teil des Alkohols zu verdampfen
(wobei die Verdampfung keine vollständige Aushärtung der
Phenolharzlösung ergab), so daß die zweite Schicht 3, die
nicht vollständig ausgehärtet war, auf der ersten Schicht 2
gebildet wurde.
Dann wurde der die Doppelschicht aufweisende Kern in eine
zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Blättriger natürlicher Glimmer | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Wasser | 25 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 150°C
20 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung
erwärmt, um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten
Schicht 3 vorzusehen. Es wurde ein Kern 1, wie in den
Fig. 2 und 3 gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 680°C wurde bei einem Gießdruck von 540 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 2,3 m/sec (Geschwindigkeit
des geschmolzenen Metalls: 52 m/s) in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls erfolgte,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a vom Kaltkasten-Typ (colb box type) mit der
in Fig. 3 gezeigten Konfiguration wurde hergestellt. Der
Kernkörper 1 a wurde aus gemischtem Sand, umfassend 100
Gewichtsteile Siliciumdioxidsand einer AFS-Feinheit Nr. 58,
0,4 Gewichtsteile Phenolharz und 0,4 Teile Polyisocyanat,
gebildet. Dieser zusammengesetzte, gemischte Sand wurde mit
Triethylamingas behandelt. Der Kernkörper 1 a wurde in eine
erste Aufschlämmung 3 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Aluminiumoxidsand (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Aluminiumoxidsand (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 8 µm) | 50 Teile |
Wasser | 30 Teile |
45%ige Harnstoffharzlösung | 10 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 100°C
10 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde der die erste Schicht aufweisende Kernkörper 1 a
in eine 10%ige alkoholische Phenolharzlösung 2 Sekunden
eingetaucht, und dann bei einer Temperatur von 60°C
10 Minuten stehengelassen, um einen Teil des Alkohols zu
verdampfen (wobei die Verdampfung keine vollständige
Aushärtung der Phenolharzlösung ergab), so daß die zweite
Schicht 3, die nicht vollständig ausgehärtet war, auf der
ersten Schicht 2 gebildet wurde.
Daraufhin wurde der die Doppelschicht aufweisende Kern in
eine zweite Aufschlämmung 3 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Blättriger Graphit | |
10 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Entschäumungsmittel | einige Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 180°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht 3
vorzusehen. Es wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2 und 3
gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 vom Kaltkasten-Typ wurde in eine
Metallformhöhlung einer Druckgußmaschine (800 Tonnen)
gegeben, und eine geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10)
mit einer Temperatur von 660°C wurde bei einem Gießdruck
von 600 kgf/cm² und einer Kolbengeschwindigkeit von 2,0
m/sec (Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls: 45 m/sec)
in die Formhöhlung gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls stattfand,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 1 a mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration
wurde hergestellt. Der Kernkörper 1 a wurde aus
harzbeschichtetem Sand, umfassend 100 Gewichtsteile
Siliciumdioxidsand mit einer AFS-Feinheit Nr. 60 und 1,8
Gewichtsteile Phenolharz, gebildet. Der Kernkörper besaß
eine Bruchfestigkeit von 60 kg/cm². Der Kernkörper 1 a wurde
in eine erste Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 50 Teile |
Wasser | 15 Teile |
20%ige Harnstoffharzlösung | 5 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 1 a wurde
herausgenommen und bei einer Temperatur von 120°C
10 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 2 vorzusehen.
Dann wurde der die erste Schicht aufweisende Kernkörper 1 a
in eine 30%ige alkoholische Phenolharzlösung 1 Sekunde
eingetaucht und bei Raumtemperatur 20 Minuten
stehengelassen, um einen Teil des Alkohols zu verdampfen
(wobei die Verdampfung keine vollständige Aushärtung der
Phenolharzlösung bewirkte), so daß die zweite Schicht 3, die
nicht vollständig ausgehärtet war, auf der ersten Schicht 2
gebildet wurde.
Daraufhin wurde der die Doppelschicht aufweisende Kern in
eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Blättriges Aluminiumpulver | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 150°C
20 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 4 auf der zweiten Schicht 3
vorzusehen. Es wurde ein Kern 1, wie in den Fig. 2 und 3
gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 1 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgießmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 680°C wurde bei einem Gießdruck von 400 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 2,3 m/sec (Geschwindigkeit
des geschmolzenen Metalls: 52 m/s) in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 1
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls stattfand,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
In den vorstehenden Beispielen wurden Harnstoffharz und
Phenolharz als wärmehärtbare Harze als wesentliche
Komponenten der zweiten Schicht verwendet. Es können jedoch
auch andere gleichwertige wärmehärtbare Harze verwendet
werden, wie Furanharz, Melaminharz, Alkydharz, ungesättigtes
Polyesterharz und Epoxyharz.
Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform wird mit Bezug
auf die Fig. 6 bis 9 beschrieben. Ein kollabierbarer
Kern 101 dieser Ausführungsform schließt einen Hauptkörper
101 a, eine erste Schicht (Innenschicht) 102, gebildet auf
der Außenoberfläche des Hauptkörpers 101 a, eine zweite
Schicht (Zwischenschicht) 103, gebildet auf der ersten
Schicht, und eine dritte Schicht (Außenschicht) 104,
gebildet auf der zweiten Schicht 103, ein.
Der Hauptkernkörper 101 a wird aus feuerfestem Material und
einem organischen Bindemittel und/oder einem anorganischen
Bindemittel gebildet. Wie am besten in Fig. 8 gezeigt wird,
schließt die erste Schicht 102 Pulver aus feuerfestem
Material 102 a und ein Lösungsmittel, wie Wasser, ein. Die
zweite Schicht 103 enthält hauptsächlich ein wärmehärtbares
Harz, wie ein bei niedriger Temperatur zersetzbares Harz,
beispielsweise Harnstoffharz 103 a. Die dritte Schicht 104
enthält ein Aggregatmittel 104 a und ein Lösungsmittel.
Das Aggregatmittel schließt wenigstens eine Verbindung aus
blättrigem Graphit, Glimmer und Metallteilchen ein.
In Fig. 6 bezieht sich das Bezugszeichen 105 allgemein auf
die drei Schichten 102, 103 und 104, und das Bezugszeichen
106 gibt die Endteile, getragen von einer Metallform, an.
Der Hauptkernkörper 101 a besitzt einen Durchmesser von
29 mm und ist in L-Form gebogen. Die Armlänge beträgt
36 mm, wie gezeigt.
Zur Herstellung eines solchen kollabierbaren Kerns 101 wird
eine erste Aufschlämmung hergestellt, die die feuerfesten
Pulvermaterialien und das Lösungsmittel umfaßt. Der
Kernkörper 101 a wird in die erste Aufschlämmung etwa 5
Sekunden eingetaucht, dann herausgenommen und bei einer
Temperatur von 80 bis 120°C etwa 5 bis 10 Minuten
getrocknet, so daß die erste Schicht 102 auf dem Kernkörper
101 a gebildet wird. Dann wird eine Mischung aus einem
wärmehärtbaren Harz und einem Lösungsmittel, wie Wasser, auf
der zweiten Schicht 103 durch Eintauchen, Sprühbeschichten
oder Bürstenstreichen auf der ersten Schicht gebildet. Der
Kernkörper mit der Doppelschicht wird 1 bis 2 Sekunden in
eine zweite Aufschlämmung getaucht, die das Aggregatmittel
und das Lösungsmittel umfaßt. Dieses Eintauchen wird vor dem
vollständigen Aushärten der zweiten Schicht durchgeführt.
Das heißt, das Lösungsmittel in der Mischung der zweiten Schicht
wird kontrolliert verdampft, um ein vollständiges Aushärten
der zweiten Schicht für das nachfolgende Verfahren zur
Aufbringung der dritten Schicht zu vermeiden. Der Kernkörper
wird herausgenommen, und die daran haftende zweite
Aufschlämmung wird bei einer Temperatur von 150 bis 180°C
etwa 5 bis 10 Minuten getrocknet, so daß die zweite
Aufschlämmung als dritte Schicht 104 verfestigt wird.
Bei der Struktur und dem Verfahren gemäß der zweiten
Ausführungsform dringt die Lösung aus dem wärmehärtbaren
Harz 103 a in die erste Schicht, die hauptsächlich aus
feuerfesten Pulvermaterialien gebildet wird, ein. Nach
unvollständiger Verdampfung des Lösungsmittels der Lösung
des wärmehärtbaren Harzes 103 a dringt das wärmehärtbare Harz
(ungehärtet) ebenfalls in die dritte Schicht ein, wenn die
letztere auf der zweiten Schicht vorgesehen wird. Nach
Erwärmen und Verfestigung sind die erste und dritte Schicht
fest durch die zweite Zwischenschicht verbunden. Deshalb
werden diese Schichten nicht durch das geschmolzene Metall
ausgewaschen, und es kann ein Oberflächeneindringen von
geschmolzenem Metall in den Kern vermieden werden. Wenn
weiterhin Harnstoffharz als zweite Schicht verwendet wird,
wobei das Harnstoffharz eine ausreichende Wärmezersetzung
bei einer Temperatur von 300 bis 400°C liefert, wie aus
Fig. 9 ersichtlich ist, sind diese Schichten leicht während
des Gießens durch die Wärme des geschmolzenen Metalls
kollabierbar. Da weiterhin das wärmehärtbare Harz durch
Eintauchen, Sprühen oder Bürstenstreichen gebildet wird,
wird das Harz nicht in großem Umfang in das Innere des
Hauptkernkörpers 101 a geleitet. Der Kern 101 besitzt deshalb
eine ausreichende Kollabierbarkeit nach dem Gießen.
Nachstehend werden Beispiele gemäß der zweiten
Ausführungsform erläutert.
Ein Kernkörper 101 a mit der in Fig. 7 gezeigten
Konfiguration wurde hergestellt. Der Kernkörper 101 a wurde
aus harzbeschichtetem Sand, der 100 Gewichtsteile Zirkonsand
mit einer AFS-Feinheit Nr. 54, 0,2 Gewichtsteile eines
kollabierbaren Mittels (Tetrabrombisphenol A) und 0,8
Gewichtsteile Phenolharz umfaßt, gebildet. Der Kernkörper
101 a besaß eine Bruchfestigkeit von 40 kgf/cm². Der
Kernkörper 1 a wurde in eine erste Aufschlämmung 5 Sekunden
eingetaucht. Die Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung
war wie folgt:
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Siliciumdioxidsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm)] | 20 Teile |
Wasser | 48 Teile |
Entschäumungsmittel | 0,1 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der Kern 101 a mit der darauf aufgebrachten ersten
Aufschlämmung wurde herausgenommen und bei einer Temperatur
von 120°C 10 Minuten getrocknet, um die erste Schicht 102
vorzusehen.
Dann wurde der mit der ersten Schicht 102 gebildete
Kernkörper 101 a in eine 20%ige Harnstoffharzlösung
5 Sekunden eingetaucht und bei Raumtemperatur 15 Minuten
getrocknet. Bei dieser Trocknung wurde das Wasser in der
Harzlösung nicht vollständig verdampft, um ein vollständiges
Aushärten der zweiten Schicht zu vermeiden.
Danach wurde der mit der Doppelschicht gebildete Kern in
eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Blättriger Graphit | |
30 Teile | |
Aluminiumpulver | 10 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,5 Teile |
Wasser | 50 Teile |
Entschäumungsmittel | 0,1 Teile |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 150°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 104 auf der zweiten Schicht
103 vorzusehen. Es wurde ein Kern 101, wie in Fig. 6
gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 101 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (500 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 720°C wurde bei einem Gießdruck von 500 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 2 m/sec in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 101
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder gebrochen war, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls erfolgte,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Es wurde ein Kernkörper 101 a mit der in den Fig. 2 und 3
gezeigten Konfiguration hergestellt. Der Kernkörper 101 a
wurde aus harzbeschichtetem Sand, der 50 Gewichtsteile
Siliciumdioxidsand mit einer AFS-Feinheit Nr. 58,
50 Gewichtsteile Siliciumdioxidsand mit einer AFS-Feinheit
Nr. 32, 0,2 Gewichtsteile eines kollabierbaren Mittels
(Tetrabrombisphenol A) und 1,2 Gewichtsteile Phenolharz
umfaßt, gebildet. Der Kernkörper 101 a besaß eine
Bruchfestigkeit von 30 kgf/cm². Der Kernkörper 101 a wurde in
eine erste Aufschlämmung 5 Sekunden eingetaucht. Die
Zusammensetzung der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | |
50 Teile | |
Zirkonsandpulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm) | 20 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 101 a
wurde herausgenommen und bei einer Temperatur von 120°C
10 Minuten getrocknet, um die erste Schicht 102 vorzusehen.
Dann wurde der mit der ersten Schicht 102 beschichtete
Kernkörper 101 a mit einer 20%igen Harnstoffharzlösung
durch eine Bürste beschichtet und bei Raumtemperatur 30
Minuten getrocknet, um Wasser in der Harnstoffharzlösung zu
verdampfen. Diese Wasserverdampfung wurde so durchgeführt,
daß ein vollständiges Aushärten der zweiten Schicht
vermieden wurde.
Daraufhin wurde der mit der Doppelschicht gebildete Kern in
eine zweite Aufschlämmung 1 Sekunde eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Natürlicher Glimmer | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,2 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 180°C
10 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 104 auf der zweiten Schicht
103 vorzusehen. Es wurde ein Kern 101, wie in den Fig. 2 und
3 gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 101 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (800 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 720°C wurde bei einem Gießdruck von 460 kgf/cm² und
einer Kolbengeschwindigkeit von 1,8 m/sec in die Formhöhlung
gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 101
innerhalb von 1 bis 2 Minuten vollständig kollabierte oder
zerbrach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls erfolgte,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Ein Kernkörper 101 a mit der in den Fig. 6 und 7 gezeigten
Konfiguration wurde hergestellt. Der Kernkörper 101 a
umfaßte 100 Gewichtsteile Zirkonsand mit einer AFS-Feinheit
Nr. 54 und zwei Gewichtsteile Natriumsilikat (Wasserglas).
Der Kernkörper 101 a besaß eine Bruchfestigkeit von
30 kgf/cm². Der Kernkörper 101 a wurde in eine erste
Aufschlämmung 5 Sekunden eingetaucht. Die Zusammensetzung
der ersten Aufschlämmung war wie folgt:
Aluminiumoxid (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 µm) | |
50 Teile | |
Aluminiumoxid (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm) | 20 Teile |
Methanol | 100 Teile |
Der mit der ersten Aufschlämmung beschichtete Kern 101 a
wurde herausgenommen und einer Temperatur von 80°C
5 Minuten erwärmt, um die erste Schicht 102 vorzusehen.
Dann wurde der mit der ersten Schicht 102 gebildete
Kernkörper 101 a mit einer 30%igen Harnstoffharzlösung
durch Sprühen gebildet und bei einer Temperatur von
50°C 15 Minuten getrocknet, um einen Teil des Wassers zu
verdampfen und ein vollständiges Aushärten der aufgesprühten
Schicht zu vermeiden.
Daraufhin wurde der die Doppelschicht aufweisende Kern
in eine zweite Aufschlämmung 2 Sekunden eingetaucht. Die
Komponenten der zweiten Aufschlämmung waren wie folgt:
Aluminiumpulver | |
20 Teile | |
synthetischer Glimmer | 10 Teile |
Natriumsalz von Sulfosukzinsäure | 0,5 Teile |
Wasser | 30 Teile |
Entschäumungsmittel | mehrere Tropfen |
Dann wurde der Kern aus der zweiten Aufschlämmung
herausgenommen und bei einer Temperatur von 180°C
5 Minuten zur Aushärtung der zweiten Aufschlämmung erwärmt,
um dadurch die dritte Schicht 104 auf der zweiten Schicht
103 vorzusehen. Es wurde ein Kern 101, wie in Fig. 6
gezeigt, erhalten.
Der so erhaltene Kern 101 wurde in eine Metallformhöhlung
einer Druckgußmaschine (500 Tonnen) gegeben, und eine
geschmolzene Metallegierung (ADC10) mit einer Temperatur
von 720°C wurde bei einem Gießdruck von 500 kgf/cm²
und einer Kolbengeschwindigkeit von 2 m/sec in die
Formhöhlung gegossen.
Nach dem Gießen wurde der Kern einer Vibration durch einen
Lufthammer ausgesetzt. Es wurde gefunden, daß der Kern 101
innerhalb von 30 bis 60 Sekunden vollständig kollabierte
oder brach, während bei dem Gußprodukt keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls erfolgte,
sondern eine glatte Gußoberfläche erhalten wurde.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß
die Schichten, die auf dem Kernkörper gebildet werden,
nicht ausgewaschen werden, auch nicht durch Anwendung eines
Schmelzflusses mit Hochgeschwindigkeitshochdruck in der
Druckgußvorrichtung. Weiterhin findet keine
Oberflächeneindringung des geschmolzenen Metalls statt.
Es wird ein ausgezeichnetes Aussehen, Dimensionsgenauigkeit
und Form in dem erhaltenen Gußprodukt erhalten, weil kein
Sandbacken durchgeführt wird.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird die erste Schicht
auf dem Hauptkernkörper durch Eintauchen in die erste
Aufschlämmung vorgesehen. Die erste Aufschlämmung kann
jedoch ebenfalls auf den Hauptkernkörper durch
Sprühbeschichtung oder durch Bürstenstreichen aufgebracht
werden. Das gleiche trifft für die dritte Schicht zu, d. h.
anstelle des Eintauchens des Hauptkernkörpers mit der
Doppelschicht in die zweite Aufschlämmung zur Bildung der
dritten Schicht kann die zweite Aufschlämmung auf der
zweiten Schicht durch Sprühbeschichtung oder
Bürstenstreichen gebildet werden.
Claims (21)
1. Kollabierbarer Kern zur Verwendung beim Gießen, wobei
der Kern einen Hauptkernkörper einschließt, dadurch
gekennzeichnet, daß der kollabierbare Kern
einen Hauptkernkörper, gebildet aus feuerfesten Materialien und einem organischen Bindemittel und/oder einem anorganischen Bindemittel,
eine erste Schicht, gebildet auf einer Außenoberfläche des Hauptkernkörpers, wobei die erste Schicht feuerfeste Pulvermaterialien enthält,
eine zweite Schicht, gebildet auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine wärmehärtbares Harz einschließt, und
eine dritte Schicht, gebildet auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht aus wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe blättrigem Graphit, Glimmer und Metallpulver gebildet wird, umfaßt.
einen Hauptkernkörper, gebildet aus feuerfesten Materialien und einem organischen Bindemittel und/oder einem anorganischen Bindemittel,
eine erste Schicht, gebildet auf einer Außenoberfläche des Hauptkernkörpers, wobei die erste Schicht feuerfeste Pulvermaterialien enthält,
eine zweite Schicht, gebildet auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine wärmehärtbares Harz einschließt, und
eine dritte Schicht, gebildet auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht aus wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe blättrigem Graphit, Glimmer und Metallpulver gebildet wird, umfaßt.
2. Kollabierbarer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Schicht die feuerfesten
Pulvermaterialien und ein bei niedriger Temperatur
zersetzbares Harz, umfassend ein Harnstoffharz, umfaßt und
daß das wärmehärtbare Harz in der zweiten Schicht
Harnstoffharz oder Phenolharz umfaßt.
3. Kollabierbarer Kern nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Schicht das feuerfeste
Material umfaßt und daß das wärmehärtbare Harz der zweiten
Schicht ein bei niedriger Temperatur zersetzbares Harz,
umfassend ein Harnstoffharz, umfaßt.
4. Kollabierbarer Kern nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die dritte Schicht eine Mischung aus
einem Lösungsmittel und wenigstens einer Verbindung aus
blättrigem Graphit, Glimmer und Metallpulver umfaßt.
5. Verfahren zur Herstellung eines kollabierbaren Kerns zur
Verwendung beim Gießen, wobei der Kern einen Hauptkernkörper
einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. ein Hauptkernkörper, gebildet aus feuerfesten Materialien und einem organischen Bindemittel und/oder einem anorganischen Bindungsmittel, hergestellt wird,
- 2. eine erste Aufschlämmung, gebildet aus einer Mischung aus feuerfesten Pulvermaterialien und einem ersten Lösungsmittel, hergestellt wird,
- 3. die erste Aufschlämmung auf dem Hauptkernkörper zur Bildung einer ersten Schicht auf dem Hauptkernkörper aufgebracht wird,
- 4. die erste Schicht getrocknet wird,
- 5. eine Mischung aus einem Harzmaterial und einem zweiten Lösungsmittel auf die erste Schicht aufgebracht wird zur Bildung einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht,
- 6. eine zweite Aufschlämmung, gebildet aus einer Mischung aus einem dritten Lösungsmittel und wenigstens einer Verbindung aus blättrigem Graphit, Glimmer und Metallpulver, hergestellt wird,
- 7. die zweite Aufschlämmung auf der zweiten Schicht vor dem vollständigen Aushärten der zweiten Schicht gebildet wird, um eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht vorzusehen, und
- 8. die zweite und dritte Schicht erwärmt und ausgehärtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
weiterhin die Verdampfung des zweiten Lösungsmittels in der
zweiten Schicht nach dem Aufbringen kontrolliert wird, um
ein vollständiges Aushärten der zweiten Schicht für die
nachfolgende Eintauchstufe zu vermeiden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Aufschlämmung weiterhin ein bei niedriger
Temperatur zersetzbares Harz einschließt.
8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das bei niedriger Temperatur zersetzbare Harz Harnstoffharz
umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Harzmaterial in der Aufbringungsstufe 5. ein
wärmehärtbares Harz ist, das ein Harnstoffharz oder ein
Phenolharz umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Harzmaterial in der Aufbringungsstufe 5. eine
wärmehärtbare Harzlösung umfaßt und daß die
Aufbringungsstufe 5. durch Aufbringen des Harzmaterials auf
die erste Schicht durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtung durch Eintauchen des die erste Schicht
enthaltenden Hauptkernkörpers in die wärmehärtbare
Harzlösung durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtung durch Sprühen der wärmehärtbaren Harzlösung
auf die erste Schicht durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtung durch Streichen der wärmehärtbaren
Harzlösung auf die erste Schicht mit einer Bürste
durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Harzmaterial in der Aufbringungsstufe 5. ein bei
niedriger Temperatur zersetzbares Harz umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
das bei niedriger Temperatur zersetzbare Harz eine
Harnstoffharzlösung umfaßt.
16. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 3. durch Eintauchen des Hauptkernkörpers in
die erste Aufschlämmung durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 3. durch Sprühbeschichtung der ersten
Aufschlämmung auf den Hauptkernkörper durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 3. durch Streichen der ersten Aufschlämmung
auf den Hauptkernkörper mit einer Bürste durchgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 7. durch Eintauchen des die erste und zweite
Schicht aufweisenden Hauptkernkörpers in die zweite
Aufschlämmung durchgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 7. durch Sprühbeschichten der zweiten
Aufschlämmung auf die zweite Schicht durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe 7. durch Bestreichen der zweiten Schicht
mit der zweiten Aufschlämmung durch eine Bürste durchgeführt
wird.
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