DE4112701A1 - Verfahren und vorrichtung der herstellung von sandkernen fuer den metallguss - Google Patents
Verfahren und vorrichtung der herstellung von sandkernen fuer den metallgussInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung
von Sandkernen bzw. Sandformen als zu umgießenden bzw.
auszugießenden Formen bei der Herstellung von
Metallgußteilen und betrifft die Kernherstellung aus
Kernsanden, die mit einem Kunstharzbinder gemischt sind,
der sich mit einem Härtergas aushärten läßt und so einen
stabilen, kunstharzhaltigen Sandkern bzw. eine
kunstharzhaltige Sandform bildet. Derartige Sandkerne
bzw. Sandformen werden nachfolgend kurz als Kerne
bezeichnet.
Die serienmäßige Herstellung der Kerne erfolgt mit
Kernformmaschinen nach folgendem Herstellungsverfahren in
zwei Arbeitsschritten:
Ein in die Kernformmaschine eingebrachter Kernkasten, dessen Innenraum der Kontur des herzustellenden Kerns entspricht, wird mit einer Einrichtung zum Einfüllen des Kernsandes abgedeckt und mit dem Kernsand ausgefüllt. Nach Austausch der Sandeinfülleinrichtung durch eine Begasungseinrichtung wird das Härtergas durch den geformten Kernsand (Sandballen) geleitet, bis der im Sandballen enthaltene Kunstharzbinder innerhalb von Sekunden bis zwei Minuten ausgehärtet ist, wonach der gebrauchsfertige Kern dem Kernkasten bzw. Formkasten entnommen wird.
Ein in die Kernformmaschine eingebrachter Kernkasten, dessen Innenraum der Kontur des herzustellenden Kerns entspricht, wird mit einer Einrichtung zum Einfüllen des Kernsandes abgedeckt und mit dem Kernsand ausgefüllt. Nach Austausch der Sandeinfülleinrichtung durch eine Begasungseinrichtung wird das Härtergas durch den geformten Kernsand (Sandballen) geleitet, bis der im Sandballen enthaltene Kunstharzbinder innerhalb von Sekunden bis zwei Minuten ausgehärtet ist, wonach der gebrauchsfertige Kern dem Kernkasten bzw. Formkasten entnommen wird.
Zur Befüllung des Kernkastens mit dem Kernsand ist unter
anderem die Technik des Kernschießens bekannt, nach der
der Kernsand mittels eines Druckluftstromes von bis zu
6 bar Überdruck in den Kernkasten geschossen wird.
Zur Aushärtung des Sandballens zum Kern ist eine Mehrzahl
von Varianten desselben Prinzips bekannt: Der Sand
enthält als Kunstharzbinder entweder zwei Kunstharzkomponenten,
die nicht miteinander reagieren, jedoch durch die
katalytische Einwirkung einer dritten Komponente zur
Aushärtungsreaktion zum Kunstharz gebracht werden können,
oder der Kernsand enthält die eine Komponente eines
Kunstharzes, das bei Zugabe einer zweiten reaktiven
Komponente zum Kunstharz reagiert und aushärtet. Die
bevorzugten Verfahren der Kernhärtung laufen bei
Raumtemperatur in der Weise ab, daß man den Sandballen
die zur Aushärtung des Harzbinders erforderliche
Komponente gasförmig zuführt und den Härtergasstrom als
Druckgas und/oder mittels saugenden Untergrunds durch den
Sandballen hindurchleitet.
Je nach den Komponenten, die bei Raumtemperatur das den
Sandballen verfestigende Kunstharz bilden, sind mehrere
Begasungsverfahren bekannt, unter anderem das CO2-
Verfahren (Wasserglas als Bindemittel, Kohlendioxid als
Härtergas), das SO2-Verfahren (Furanharze,
phenolmodifizierte Furanharze als Bindemittel,
Schwefeldioxid als Härtergas), das Cold-Box-Verfahren
(Phenoletherharze, Polyisocyanate als Bindemittel,
Dimethylamin, Trimethylamin als Härtergas). Ein dem Cold-
Box-Verfahren nahestehendes Verfahren ist das sogenannte
Beta-Set-Verfahren, bei dem als Bindemittel in Alkali
gelöstes Phenol-Formaldehyd-Harz (Resole) und als
Begasungsmittel oder Härtergas ein C1-3-Alkylformiat,
insbesondere Methylformiat, dienen. Methylformiat
beispielsweise wird aus einem Vorratsbehälter durch
überstreichende Luft abgeführt und als Härtergas-
Trägergas-Gemisch dem Sandballen zugeführt. Die
Reaktanten des Beta-Set-Verfahrens und das Verfahren
finden sich beispielsweise in der EP-PS 00 86 615
beschrieben, die auch einen kurzen Überblick über einige
Harzhärtungsverfahren enthält.
Nach sämtlichen konventionellen Begasungsverfahren wird
das Härtergas im Überschuß so eingesetzt, daß während des
gesamten Härtungsprozesses bis zur Harzaushärtung im
Sandballen Härtergas durch den Sandballen geleitet wird.
Der ersichtliche Nachteil dieser Verwendung des
Härtergases im Überschuß liegt darin, daß bei nicht
unbedenklichen Härtergasen wie CO2, also unter anderem
bei SO2, Alkylaminen, Alkylformiaten und anderen, die
Harzhärtungsreaktionen bewirkenden, gasförmigen
Chemikalien, besondere Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft
und zur Unschädlichmachung dieser überschüssig
eingesetzten Substanzen erforderlich sind. Diese Gase
müssen technisch aufwendig und kostenaufwendig
aufgefangen und isoliert werden. Häufig findet zusätzlich
eine Einkapselung der Kernformmaschinen zur Verhinderung
des Eintretens von höheren Mengen an
gesundheitsschädlichem Härtergas in die Atmosphäre statt.
Beispielsweise wird gemäß der EP-PS 01 28 974 ein durch
einen geschlossenen Kernkasten geleitetes Härtergas durch
Unterdruck in Sammelrohren abgeführt und mittels Spülluft
in einem großräumigen Absorber niedergeschlagen.
Wenngleich seit Jahrzenten die Kernherstellung unter
Verwendung von gesundheitsgefährdenden Härtergasen im
reaktiven Überschuß ausgeführt wird und erhebliche
Anstrengungen erforderlich geworden sind, die
überschüssigen Mengen an Härtergas zu sammeln,
unschädlich zu machen und jedenfalls nicht in die
Atmosphäre zu entlassen, blieb dieses Problem bis heute
nur unbefriedigend gelöst. Soweit bisher versucht worden
ist, für die Kernaushärtung eine Minimierung der
erforderlichen Mengen an Härtergas zu erreichen, haben
sich die Anstrengungen im wesentlichen auf eine
Verbesserung der Durchströmung des Sandballens mit dem
Zwecke der Erzielung höherer Reaktionsgeschwindigkeiten
zwischen dem Harzbinder und dem Härtergas erstreckt,
kombiniert mit einer Härtergasverwendung möglichst im
geschlossenen System und mit der regelmäßig verbliebenen
Notwendigkeit, die bei der Kernherstellung freiwerdenden
Gase zu sammeln und deren Härtergasanteil zu isolieren.
In Fortsetzung der Bemühungen, die mit den Härtergasen
verbundenen Abgas- und Umweltprobleme zu beseitigen, ist
es die Aufgabe der Erfindung, die für die Kernherstellung
erforderliche Menge an Härtergasmengen derart zu
minimieren, daß Maßnahmen zum Auffangen und zur
Isolierung an unverbrauchtem gesundheitsschädlichem
Härtergas unterbleiben können.
Ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Technik der Herstellung von Sandkernen für
den Metallguß wird die Aufgabe gemäß der Erfindung
verfahrensmäßig gemäß der kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst. An das Verfahren angepaßte
Vorrichtungen sind in den Patentansprüchen 3 und 5
angegeben. Die Unteransprüche 2 und 4 kennzeichnen eine
vorteilhafte Ausführung des Verfahrens und einer
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Demgemäß beruht die Erfindung auf der Überlegung, das bei
der Aushärtung des Sandballens durch Reaktion des in dem
Sandballen enthaltenen härtbaren Harzanteils mittels
eines Härtergases mit im wesentlichen nur der
theoretischen Reaktionsmenge an Härtergas auszuführen,
also mit stöchiometrischen Mengen an der das Härtergas
bildenden chemischen Substanz zu arbeiten, und das
Härtergas mit dem Harzbinder bis zum Reaktionsende
dadurch in Kontakt zu halten, daß man das Härtergas im
Kreislauf durch den Sandballen zirkulieren läßt, bis
dieser zum gebrauchsfertigen Kern ausgehärtet ist. Das
Verfahren gemäß der Erfindung ist für sämtliche Verfahren
zur Herstellung von Sandkernen bzw. Sandformen, bei denen
die Aushärtung des Sandballens durch Begasung mittels
eines Härtergases (als Katalysator oder als reaktive
Harzkomponente) erfolgt, grundsätzlich anwendbar.
Die Erfindung wird sogleich an Beispielen und anhand von
drei beispielhaften Figuren allgemein und näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen in einer (nicht gezeigten) Kernformmaschine
zum Kernschießen und anschließenden Begasen
eingespannten Kern- oder Formkasten und
schematisch angegebene Einrichtungen zur
erfindungsgemäßen Zufuhr und Umwälzung des
Härtergases;
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Kernkasten (mit
anderer Innenraumkontur) und einige der mit ihm
zusammenwirkenden Einrichtungen in detaillierter
Darstellung;
Fig. 3 einen nach oben offenen Formkasten mit
aufgebrachter Begasungsplatte und schematisch
angegebenen Einrichtungen zur erfindungsgemäßen
Zufuhr und Umwälzung des Härtergases.
Der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigte Form- oder Kernkasten
1 dient zur Herstellung von Sandkernen durch Kernschießen
mit nachfolgendem Begasen des in dem Hohlraum 2 des
Kernkastens 1 ausgebildeten Sandballens mit einem
Härtergas, das den in dem Sandballen enthaltenen
Harzbinder aushärten läßt. Dazu sind die Teile des im
wesentlichen konventionellen Kernkastens in einer (nicht
gezeigten) Kernformmaschine eingespannt, wobei Fig. 1 den
Kernkasten 1 im Betriebszustand vor Beginn des
Begasungsvorganges zeigt, gasdicht abgedeckt mit einer
Begasungsplatte 3, in die eine Gaszufuhrleitung 4
einmündet. Ähnlich wie in der weiter oben schon erwähnten
EP-PS 01 28 974 grenzen an den Kernkasten 1 an sich
gegenüberliegenden Seiten je eine Gaskammer 5 und am
Boden eine Gaskammer 6 an, wobei jede Kammer 5 ein
Gasauslaßventil 7 und die Kammer 6 ein Gasventil 8
aufweist bzw. mit einem solchen Ventil verbunden ist. Wie
aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Innenraum 2 des
Kernkastens 1 über Schlitzdüsen 9 mit den Kammern 5 und
über Schlitzdüsen 10 mit der Kammer 6 gasleitend
verbunden. Insoweit entspricht die gezeigte Anordnung
grundsätzlich bekannten Vorrichtungen. Allerdings lassen
sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung die
Kernkästen 1 als konstruktive Einheit mit den Kammern 5
und 6 herstellen, oder die Kammern 5 und/oder 6 sind Teil
der Kernformungsmaschine.
Die Ventile 7 sind reine Absperrventile und öffnen ins
Freie, während Ventil 8 (ein 3/2-Wegeventil) die Funktion
hat, einen den Kernkasten 1 am Boden verlassenden Gasstrom
entweder ins Freie oder in die Gasleitung 11 zu leiten.
Die Gasleitung 11 dient der Aufnahme und Rückleitung des
erfindungsgemäß mehrmals durch den Kernkasten
hindurchzuleitenden Härtergas-Trägergas-Stromes, wobei
die Saug-Druckpumpe 12 den Gasstrom umpumpt.
Im näheren erfolgt die Herstellung eines Sandkernes nach
dem Verfahren gemäß der Erfindung im Beispielsfalle der
in Fig. 1 gezeigten Anordnung folgendermaßen:
Der Kernsand wird in konventioneller Weise in den Kernkasten 1 geschossen, wobei die Schießluft und die aus dem Hohlraum 2 des Kernkastens 1 zu verdrängende Luft durch die Schlitzdüsen 9 in die Kammern 5 und 6 und von diesen durch die Ventile 7 und 8 ins Freie austreten. Nach Austausch der Schießplatte (nicht gezeigt) gegen die Begasungsplatte 3 werden die Ventile 7 geschlossen und das Ventil 8 zur Leitung 11 hin geöffnet.
Der Kernsand wird in konventioneller Weise in den Kernkasten 1 geschossen, wobei die Schießluft und die aus dem Hohlraum 2 des Kernkastens 1 zu verdrängende Luft durch die Schlitzdüsen 9 in die Kammern 5 und 6 und von diesen durch die Ventile 7 und 8 ins Freie austreten. Nach Austausch der Schießplatte (nicht gezeigt) gegen die Begasungsplatte 3 werden die Ventile 7 geschlossen und das Ventil 8 zur Leitung 11 hin geöffnet.
Erfindungsgemäß wird sodann der Sandballen in der Weise
mit dem Härtergas begast, daß man in einem ersten
Begasungsschritt die gesamte für die Aushärtung des in
dem Sandballen enthaltenen Kunstharzbinders theoretisch
gerade ausreichende oder eine nur mäßig höhere Menge an
Härtergas aus einer (nicht gezeigten) Härtergasquelle in
einem Trägergasstrom, vorzugsweise Luft, dem Sandballen
in einem oder, wie bekannt, in mehreren Impulsen zuführt,
und in dem sich anschließenden zweiten Begasungsschritt
das im geschlossenen System gehaltene Härtergas-
Trägergas-Gemisch im Kreislauf durch den Sandballen
pumpt, bis dieser zum gebrauchsfertigen Sandkern erhärtet
ist. Dazu wird zunächst das ausgängliche Härtergas durch
die Gasleitung 4 über die Begasungsplatte 3 auf und durch
den Sandballen geleitet, wobei ein der Einmündung der
Gasleitung 11 in die Leitung 4 vorgeschaltetes
Rückschlagventil 13 ein Eindringen des Härtergasstromes
in die Ringleitung 11 verhindert. Nach Abstellen des
Härtergasstromes setzt man dann im einfachsten Falle die
Saug-Druck-Pumpe 12 in Gang, welche über die nun als
Absaugkammer wirkende Kammer 6 (oder Absaugplatte 6,
sofern in der Kernformmaschine integriert) das im System
befindliche Trägergas-Härtergas-Gemisch durch die
Schlitzdüsen 10 in die Ringleitung 11 saugt und am
anderen Ende der Ringleitung in die Gasleitung 4 drückt
und der Begasungsplatte 3 zuführt, wobei ein in der
Leitung 4 gelegenes Rückschlagventil 14 ein Ausleiten des
umgepumpten Gasstroms in Richtung der Härtergasquelle
verhindert.
Während des primären Einleitens des Härtergasstromes und
des sich anschließenden Umpumpens findet wegen der
geschlossenen Ventile 7 weder ein nennenswertes
Hindurchtreten von Härtergas in die Kammern 5 noch ein
nennenswertes Ansaugen von Falschluft aus den Kammern 5
statt. Nach einer experimentell vorermittelten Dauer des
Umpumpens des Trägergas-Härtergas-Gemisches durch den
Sandkern hindurch werden der Kernkasten 1 aus der
Kernformungsmaschine genommen und der ausgehärtete,
gebrauchsfertige Sandkern aus dem Kernkasten befreit.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des geschilderten
Begasungsverfahrens unterstützt man die Einleitung des
Härtergasstromes in das geschlossene System durch Anlegen
eines Unterdrucks in dem den Kernkasten 1 verlassenden
Teil der Gasumpumpleitung 11 in der Weise, daß man ein
dem einzulassenden Härtergas-Trägergas-Volumen in etwa
entsprechendes Gasvolumen aus dem Gebiet innerhalb des
mit dem Sandballen gefüllten Kernkastens 1 und der
Gasableitung 11 in einen evakuierten Unterdruckbehälter
15 einströmen läßt. Ein solcher Behälter 15 und dessen
Anordnung zwischen der Saug-Druck-Pumpe 12 und einem
Gasabsperrventil 16 in der Leitung 11 zeigt Fig. 1
ebenfalls. Das Begasungsverfahren gemäß der gesamten in
Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei mit 18 noch ein Staub-
und Schmutzfilter zum Schutze der nachgeordneten
Einrichtungen, insbesondere der Pumpe 12, bezeichnet ist,
läuft vorzugsweise wie folgt ab:
Bei während des gesamten Kernherstellungsprozesses laufender Pumpe 12, die auch zwischen den Herstellungsvorgängen nicht abgeschaltet werden muß, wird der Behälter 15 bei sperrendem Ventil 16 und ins Freie geöffnetem Ventil 17 mittels der Pumpe 12 entlüftet. Danach werden, nachdem der Sandballen geschossen worden ist, die Ventile 7 geschlossen und das Ventil 8 zur Verbindung der Gaskammer 6 des Kernkastens 1 mit der Gasleitung 11 umgeschaltet. Sodann wird der Härtergasstrom in Gang gesetzt und über die Begasungsplatte 3 dem Sandballen in einem oder mehreren Gasstößen (Impulse) zugeführt. Mit Beginn dieser Härtergaseinleitung werden das Ventil 16 geöffnet und das Ventil 17 zur Leitung 11 hin umgeschaltet, wobei wegen der laufenden Pumpe 12 und der Ventile 13, 17 nur Gas aus Richtung des Kernkastens 1 in den Behälter 15 strömt, dessen Druck nun vorzugsweise grob auf Atmosphärendruck ansteigt, wozu der Behälter 15 entsprechend dimensioniert ist. Nachdem die Härtergaszufuhr beendet ist und sich der Behälter 15 gefüllt hat, fördert die Pumpe 12 das Gasgemisch des geschlossenen Systems im Kreislauf durch den Sandballen, bis das Härtergas im Sandballen maximal verbraucht worden und damit der Sandkern ausgehärtet ist, wonach das Ventil 17 zum Freien hin geöffnet wird und der Kern dem Kernkasten 1 entnommen werden kann.
Bei während des gesamten Kernherstellungsprozesses laufender Pumpe 12, die auch zwischen den Herstellungsvorgängen nicht abgeschaltet werden muß, wird der Behälter 15 bei sperrendem Ventil 16 und ins Freie geöffnetem Ventil 17 mittels der Pumpe 12 entlüftet. Danach werden, nachdem der Sandballen geschossen worden ist, die Ventile 7 geschlossen und das Ventil 8 zur Verbindung der Gaskammer 6 des Kernkastens 1 mit der Gasleitung 11 umgeschaltet. Sodann wird der Härtergasstrom in Gang gesetzt und über die Begasungsplatte 3 dem Sandballen in einem oder mehreren Gasstößen (Impulse) zugeführt. Mit Beginn dieser Härtergaseinleitung werden das Ventil 16 geöffnet und das Ventil 17 zur Leitung 11 hin umgeschaltet, wobei wegen der laufenden Pumpe 12 und der Ventile 13, 17 nur Gas aus Richtung des Kernkastens 1 in den Behälter 15 strömt, dessen Druck nun vorzugsweise grob auf Atmosphärendruck ansteigt, wozu der Behälter 15 entsprechend dimensioniert ist. Nachdem die Härtergaszufuhr beendet ist und sich der Behälter 15 gefüllt hat, fördert die Pumpe 12 das Gasgemisch des geschlossenen Systems im Kreislauf durch den Sandballen, bis das Härtergas im Sandballen maximal verbraucht worden und damit der Sandkern ausgehärtet ist, wonach das Ventil 17 zum Freien hin geöffnet wird und der Kern dem Kernkasten 1 entnommen werden kann.
Die geschilderte Technik läßt zu, Sandkerne in derselben
Geschwindigkeit wie konventionell herzustellen, ohne
jedoch ein Überangebot an Härtergas zum vollständigen
Ablauf der chemischen Harzhärtungsreaktion einsetzen zu
müssen und ohne damit die bekannten Probleme bei der
Beseitigung und Unschädlichmachung von (wesentlich)
überstöchiometrisch eingesetzten Mengen an Härtergas zu
verursachen.
Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung stellt einen
geschlossenen Formkasten 19 zur Herstellung von einfacher
geformten und weniger dicken Sandformen bzw. Sandkernen
2a dar. Der Formkasten 19 sei in einer Kernformmaschine
eingeordnet gedacht und ist mit einer Begasungsplatte 20
geschlossen worden, nachdem er durch Kernschießen,
Kernstopfen oder einer anderen konventionellen Technik
mit dem harzbinderhaltigen Kernsand befüllt worden ist.
In Anwendung der zu Fig. 1 geschilderten Begasungstechnik
wird der Sandballen 2a in der Weise begast, daß nach
Beendigung der Härtergaseinspeisung das Gasgemisch in der
Weise durch den Sandkern 2a gefördert wird, daß das
umgepumpte Gas über die Gasleitung 11 und die von der
Härtergasquelle herführende Leitung 4 der Begasungsplatte
20 zugeführt wird, den Sandkern 2a durchdringt und über
Schlitzdüsen 10 im Boden des Formkastens 19 in eine oder
mehrere Gasauffangleitungen 21, die den Formkasten 19
umgeben oder in ihm integriert sind, verläßt, in einen
oder in mehrere in der Begasungsplatte 20 integrierte
Kanäle 22, die mit dem oder den Kanälen 21 ein
Leitungssystem bilden, aufsteigt und aus diesen Kanälen
22 in das Ringleitungsrohr 11 ausgeschleust und mittels
der Pumpe 12 der Begasungsplatte 20 so lange
zurückgeführt wird, bis der Sandballen 2a zur Sandform
ausgehärtet ist. Die zu Fig. 3 beschriebene Technik
erlaubt in besonderem Maße, mit geringen und die
Konsistenz des Bandballens schonenden Drücken des
durchströmenden Härtergases zu arbeiten.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele zur
Kernherstellung mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1
gegeben:
Bei sämtlichen nachstehend beschriebenen Versuchsbeispielen wurden in Form und Größe jeweils übereinstimmende Sandkerne im normalen Produktionsbetrieb hergestellt und dieselbe Begasungseinrichtung verwendet. Die verwendete Kernsand-Harzbinder-Mischung wurde demselben Vorrat entnommen. Es wurde das Beta-Set- Verfahren angewendet, wobei als Harzbinder ein in Alkali gelöstes Phenolharz (Resol) der Dichte 1,2 g/cm3 (bei 20°C) und einer Viskosität (bei 20°C) von etwa 300 mPa.s und als Härtergas Methylformiat (Ameisensäuremethylester) einer Siedetemperatur von 32°C und einem Dampfdruck von 640 mbar bei 20°C verwendet wurden. Das Härtergas wurde aus dem Methylformiat-Vorratsgefäß durch Überstreichen von Luft unter Druck abgeführt und der Begasungsplatte zugeführt. Der theoretische Verbrauch an Härtergas beträgt 12,6 g Härtersubstanz für 100 g Harzbinder.
Bei sämtlichen nachstehend beschriebenen Versuchsbeispielen wurden in Form und Größe jeweils übereinstimmende Sandkerne im normalen Produktionsbetrieb hergestellt und dieselbe Begasungseinrichtung verwendet. Die verwendete Kernsand-Harzbinder-Mischung wurde demselben Vorrat entnommen. Es wurde das Beta-Set- Verfahren angewendet, wobei als Harzbinder ein in Alkali gelöstes Phenolharz (Resol) der Dichte 1,2 g/cm3 (bei 20°C) und einer Viskosität (bei 20°C) von etwa 300 mPa.s und als Härtergas Methylformiat (Ameisensäuremethylester) einer Siedetemperatur von 32°C und einem Dampfdruck von 640 mbar bei 20°C verwendet wurden. Das Härtergas wurde aus dem Methylformiat-Vorratsgefäß durch Überstreichen von Luft unter Druck abgeführt und der Begasungsplatte zugeführt. Der theoretische Verbrauch an Härtergas beträgt 12,6 g Härtersubstanz für 100 g Harzbinder.
Während nach dem Stand der Technik bei der Kernaushärtung beim
Harz/Härter-System Phenolharz (Resol)/Methylformiat ein Härter
überschuß von 200 bis 700% des theoretischen Verbrauchs
erforderlich ist, ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung,
mit Härtermengen zu arbeiten, die den theoretischen Verbrauch
nur mäßig übersteigen (25 bis 100%). Dementsprechend sind hohe
Einsparungen an Härtermaterial und eine ausreichende Reinhaltung
der Umgebungsluft möglich. Noch nicht abgeschlossene Versuche
zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden zeigen,
daß sich die Härtermengen noch weiter senken lassen und daß sich
das Verfahren gemäß der Erfindung - im geschlossenen Begasungs
system - unter Einhaltung der zulässigen Emissionswerte für das
Härtergas ohne besondere Absaug- oder Schutzmaßnahmen ausüben
läßt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von beim Metallguß
benötigten Sandkernen oder Sandformen aus einem Gemisch
aus Kernsand und wenigstens einer Kunstharzkomponente als
Kunstharzbinder, welcher mittels eines von einem
Trägergas transportierten Härtergases, das als
Reaktionskomponente oder als Katalysatorkomponente dient,
aushärtbar ist, wobei das Verfahren in einer
Kernformmaschine unter Verwendung eines geschlossenen
Kern- oder Formkastens (1, 19) in der Weise ausgeführt
wird, daß man den zuvor in den Kernkasten (1, 19)
verbrachten Kernsand (Sandballen) mittels einer
Begasungseinrichtung (3, 20) mit dem Härtergas in einen
oder in mehreren Impulsen begast,
dadurch gekennzeichnet, daß man
- - die Begasung des Sandballens in einem bis zur Aushärtung des Sandballens zum Sandkern geschlossenen Gassystem ausführt,
- - das Härtergas in einer Menge verwendet, die dem theoretischen Verbrauch an Härtergas zur Aushärtung der im Sandballen enthaltenen Menge an Kunstharzbinder entspricht oder nur so gering übersteigt, daß das beim Belüften des Gassystems freiwerdende Gasgemisch einen Härtergasanteil in Konzentrationen enthält, die die zugelassenen Grenzwerte nicht übersteigt, und
- - zur Begasung in einem ersten Begasungsschritt die gesamte vorgesehene Härtergasmenge dem Sandballen zuführt und anschließend das das Härtergas enthaltende Gasgemisch so lange im Kreislauf pumpt und durch den Sandballen leitet, bis dieser zum Sandkern ausgehärtet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Härtergas in der Weise in das geschlossene
Gassystem einbringt, daß der um den Härtergas-Trägergas-
Anteil vermehrte Gasanteil des Systems zufolge Füllens
eines dem Kernkasten (1, 19) nachgeschalteten,
evakuierten Unterdruckbehälters (15) in dem geschlossenen
Gassystem aufgenommen wird.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß Anspruch
1, wobei die vorausgehende Befüllung des Kern- oder
Formkastens (1) mit dem Kernsand unter Gasdruck erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kernformmaschine und der
Kernkasten (1) im Zusammenwirken miteinander aufweisen:
- - eine Begasungsplatte (3) mit herangeführter Härtergaszuleitung (4) mit Rückschlagventil (14),
- - eine in die Gasleitung (4) zwischen Begasungsplatte (3) und Rückschlagventil (14) einmündende Gasleitung (11) mit Rückschlagventil (13),
- - wenigstens eine sich seitlich an den Kernkasten (1) anschließende Gaskammer (5), die über Schlitzdüsen (9) in der Wand des Kernkastens (1) mit dem Innenraum (2) des Kernkastens (1) in Verbindung steht und mit einem Ventil (7) zum Gasauslaß ins Freie zusammenarbeitet,
- - eine der Begasungsplatte (3) gegenübergelegene Gaskammer (6), die über Schlitzdüsen (10) in der Wand des Kernkastens (1) mit dem Innenraum (2) des Kernkastens (1) in Verbindung steht und mit einem 3/2- Wegeventil (8) zusammenwirkt, das wahlweise ins Freie öffnet und an das andere Ende der Leitung (11) angeschlossen ist, und
- - eine Saug-Druck-Gasförderpumpe (12) mit nachgeschaltetem 3/2-Wegeventil (17) zur wahlweisen Öffnung ins Freie,
wobei die Ventile (7, 8, 12) in der Weise selbsttätig
steuerbar sind, daß die Ventile (7, 8) beim Schießen des
Kerns zum Freien hin geöffnet sind, und beim Begasen die
Ventile (7, 8) für einen Gasauslaß ins Freie geschlossen
und die Ventile (8, 17) zur Gasleitung (11) geöffnet
sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Ausübung eines
Verfahrens gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen
in der Gasleitung (11) der Pumpe (12) vorgeschalteten
Unterdruckbehälter (15), der nach Schließen eines ihm
vorgeschalteten Absperrventils (16) in der Leitung (11)
mittels der pumpe (12) evakuierbar ist und ein Volumen
aufweist, das ausreicht, ein dem in das geschlossene
Gassystem eingeleiteten Härtergas-Trägergas-Volumen
entsprechendes Gasvolumen bei Aufhebung seines
Unterdrucks aufzunehmen.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kernformmaschine und der Kern- oder Formkasten im
Zusammenwirken miteinander wenigstens aufweisen:
- - einen nach oben offenen Formkasten (19) mit Schlitzdurchlässen (10) am Boden, die zu wenigstens einem den Formkasten (19) umgebenden oder in ihm integrierten Gasleitungskanal (21) führen,
- - eine den Formkasten (19) abschließende Begasungsplatte (20) mit wenigstens einem integrierten Gasableitungskanal (22), wobei die Kanäle (21, 22) sich überdecken,
- - eine durch die Begasungsplatte (20) hindurchführende Leitung (4) zum Einleiten des ausgänglichen Härtergases und
- -eine den oder die Kanäle (22) der Begasungsplatte (20) und die Gasleitung (4) verbindende Ringleitung (11) zum Umpumpen des Härtergases enthaltenen Gasgemisches im geschlossenen Gassystem mittels einer Pumpe (12) durch den Sandballen (2a) hindurch.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4112701A DE4112701A1 (de) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Verfahren und vorrichtung der herstellung von sandkernen fuer den metallguss |
AT92908814T ATE120990T1 (de) | 1991-04-18 | 1992-04-20 | Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von kunstharzgebundenen sandformkörpern für den metallguss. |
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