DE4116258A1 - Pulverfoermiges formentrennmittel fuer ein dauerformgussverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Formentrennmittel, welches bei einem Dauer­ formgußverfahren an die Innenfläche der Preßform gesprüht wird.

Dauerformgußverfahren werden häufig zur Herstellung von verschie­ denen Fahrzeugteilen und elektrischen Teilen angewandt, weil sich mit diesen Verfahren Gußteile mit hoher Präzision kontinuierlich und in großen Stückzahlen fertigen lassen. Bei diesen Dauerformgußverfahren wird ein Formentrennmittel verwendet, das zum einen den direkten Kontakt, das heißt ein Festfressen zwischen Form und schmelzflüssigem Metall verhindert und zum anderen das Herauslösen des Gußteils aus der Form erleichtert.

Die für Dauerformgußverfahren verwendeten Formentrennmittel lassen sich unterteilen in solche, die eine wärmebeständige und wärmeisolie­ rende Wirkung besitzen, und solche, die für schönes Aussehen der Gußteile, für gleichmäßiges Fließen des schmelzflüssigen Metalls und für eine stabile Kontraktion sorgen. Das Formentrennmittel für Dauerform­ gußverfahren ist auf die Gesenkflächen aufgebracht, nachdem sich auf der Oberfläche geeignete Schichten gebildet haben.

Diese Beschichtung mit einem herkömmlichen Formentrennmittel für Dau­ erformgußverfahren erfordert sehr viel Geschick und Übung, denn an­ derenfalls kann es vorkommen, daß das Formentrennmittel zu einem un­ erwarteten Zeitpunkt stellenweise wegrutscht und deshalb im Verlauf der Massenproduktion eine große Anzahl von Produkten hergestellt wird, die nicht den Spezifikationen entsprechen. Aus diesem Grunde wurde das herkömmliche Formentrennmittel für Dauerformverfahren bis­ her von geübten Arbeitskräften von Hand aufgetragen. Dabei allerdings ergab sich das Problem, daß Produktivität und Qualität sich änderten, wenn ein Schichtwechsel der die Beschichtung auftragenden Arbeits­ kräfte erfolgte, die unterschiedlich qualifiziert sind. Speziell bei der Massenherstellung hat sich dieses Problem gezeigt.

Aus diesem Grunde gab es eine verstärkte Nachfrage nach einem For­ mentrennmittel für Dauerformverfahren, das mit Hilfe einer automati­ schen Sprühvorrichtung aufgetragen werden kann und sicherstellt, daß die Beschichtung vollständig durchgeführt werden kann, daß sich eine Dispersion des Beschichtungszustands zu jedem Zeitpunkt der Be­ schichtungsarbeit verhindern läßt und daß stets eine gleichbleibende Qualität des Produkts erreicht wird.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Formentrennmittel für Dauerformgußverfahren zur Verfügung zu stellen, das ein Festfres­ sen zwischen Metall und Gußform zuverlässig verhindert ebenso wie Defekte im Inneren des Produkts, das eine gut Trennung bzw. Lösung des Produkts von der Form erlaubt, das von den Innenflächen der Gesenke und von den Außenflächen des Produkts problemlos entfernt werden kann, bei dem die Gasbildung während des Gußverfahrens gut steuerbar bzw. kontrollierbar ist und das unabhängig von der Ge­ schicklichkeit und Übung der jeweiligen Arbeitskraft die Herstellung von Produkten gleichbleibend guter Qualität erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu weist das erfindungsgemäße pulverförmige Formentrennmittel, das bei Dauerformgußverfahren an die Innenflächen der Form gesprüht wird, ein Gemisch aus einem pulverförmigen oder granulierten Basisma­ terial auf, das zusammengesetzt ist aus einer als Schmiermittel in fester Form verwendeten anorganischen Verbindung und einer organischen Verbindung, die dem Basismaterial eine haftende Eigenschaft verleiht, wobei beide Verbindungen pulverisiert oder granuliert sind oder aber das Basismaterial für das Formentrennmittel mit der organischen Ver­ bindung beschichtet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.

Das herausragendste Merkmal der Erfindung ist die pulverförmige oder gekörnte bzw. granulierte Beschaffenheit des Basismaterials für das Formentrennmittel.

Am effektivsten ist es, wenn der Gehalt bzw. Anteil der organischen Verbindung in Relation zur anorganischen Verbindung in einem Bereich von 0,1 bis 45 Gewichtsprozent liegt, da die Haftwirkung der anorgani­ schen Verbindung an der Innenfläche der Metallform nicht ausreicht, wenn der Anteil kleiner ist als 0,1 Gewichtsprozent. Ist der Anteil da­ gegen größer als 45 Gewichtsprozent, dann kommt es zu einer Schrumpfung und verbunden damit zu Schwierigkeiten beim Lösen des Formentrennmittels von der Innfläche der Metallform, das heißt zu einer verringerten Wirkung des Formentrennmittels beim Loslösen der Form oder zu einer Verschlechterung der Maßhaltigkeit des Produkts.

Was das Basismaterial für das erfindungsgemäße Formentrennmittel an­ belangt, so gibt es keine Einschränkungen, vorausgesetzt, daß es aus einer festen anorganischen Verbindung besteht, die als Schmiermittel verwendet wird.

Dafür werden im allgemeinen Bornitrid, Mika, Metalloxide, Siliziumnitrid, Schwefelverbindungen, Fluorid, Talk, Boronverbindungen und Phos­ phorverbindungen bevorzugt verwendet. Ebenso geeignet sind aber die gängigen Festschmierstoffe, die man bisher als Formentrennmittel ver­ wendet hat, wie zum Beispiel Molybdänsulfid, Graphit etc. Diese anorga­ nischen Verbindungen haben pulverige oder gekörnte Form, und es wird entweder nur eine Art oder aber mehrere Arten derselben in kombinierter Form verwendet.

Ebensowenig Einschränkungen gibt es hinsichtlich der in vorliegender Erfindung verwendeten organischen Verbindungen, vorausgesetzt, daß ihre charakteristischen Merkmale dergestalt sind, daß sie den vorge­ nannten organischen Verbindungen eine haftende oder klebende Eigen­ schaft verleihen. Im allgemeinen werden dafür Metallseife oder hochmo­ lekulare Verbindungen bevorzugt verwendet. Eine Karbonsäurekon­ struktion in Verbindung mit Natrium, Kalzium, Barium, Lithium, Kalium, Magnesium oder Zink wird für die Metallseife und Polyäthylen, Polypro­ pylen, Epoxidharz, Silikonharz, Phenolharz, Acrylharz, Alkydharz oder Polystyrol vorzugsweise für die hochmolekulare Verbindung verwendet. Diese organischen Verbindungen werden mit dem Basismaterial des For­ mentrennmittels entweder in pulverisierter oder granulierter Form oder im erwärmten, geschmolzenen Zustand vermischt. Folglich wird bei dem erfindungsgemäßen Formentrennmittel sowohl dessen Basismaterial als auch die organische Verbindung in pulverisierte oder granulierte Form gebracht, oder aber das Basismaterial wird mit der organischen Verbin­ dung beschichtet. Dabei wird entweder eine Art der vorgenannten or­ ganischen Verbindungen verwendet, oder aber man verwendet mehrere Arten davon in kombinierter Form. Es kann auch eine Kombination aus Metallseife und der hochmolekularen Verbindung verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen pulverförmigen Formentrennmittel für Dau­ erformgußverfahren zeigt das Basismaterial des Formentrennmittels zu­ mindest pulverförmige oder granulierte Beschaffenheit, derart, daß das Gußprodukt zumindest um den Partikeldurchmesser des Pulverteilchens oder Körnchens des Trennmittels zuverlässig von der Innenfläche der Metallform getrennt ist, und zwar in dem Bereich der Form, in dem das Formentrennmittel an der Innenfläche der Gußform haftet. Das Formen­ trennmittel haftet gleichmäßig an der gesamten Innenfläche der Metall­ form, so daß sich ein Festfressen aufgrund eines direkten Kontakts des Produkts mit der Innenfläche der Form zuverlässig verhindern läßt. Da das erfindungsgemäße Formentrennmittel aus der organischen Verbin­ dung und der anorganischen Verbindung besteht und kein Wasser ent­ hält, entstehen auch keine ansonsten durch Restwasser verursachte Defekte im Inneren des Produkts. Demzufolge läßt sich mit vorliegender Erfindung auch die Qualität der Gußprodukte verbessern.

Hinzu kommt, daß durch die pulverförmige oder granulierte Beschaffen­ heit des Basismaterials des erfindungsgemäßen Trennmittels und durch die Tatsache, daß dieses kein Wasser enthalt, die zwischen der Innen­ fläche der Metallform und dem Produkt arbeitende Spannung gering ist, weshalb sich das Herausnehmen des Produkts aus der Metallform relativ leicht und problemlos gestaltet. Das Formentrennmittel selbst läßt sich sehr einfach von der Innenfläche der Metallform und der Oberfläche des Produkts entfernen.

Da bei dem erfindungsgemäßen Formentrennmittel zumindest dessen Ba­ sismaterial pulverisiert oder granuliert ist und kein Wasser enthält, ist die zwischen den Innenflächen der Metallform und dem Produkt arbei­ tende Spannung gering. Deshalb läßt sich das Produkt auch problemlos aus der Metallform herausnehmen, und das Formentrennmittel kann einfach von der Innenfläche der Metallform und von der Oberfläche des Produkts entfernt werden. Hinzu kommt, daß das Material aufgrund der pulverisieren oder granu­ lierten Beschaffenheit des Basismaterials des Formentrennmittels reakti­ onsarm ist und selbst dann kaum Gas bildet, wenn es während des Verfahrens einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Formentrennmittel zumindest dessen Ba­ sismaterial pulverisiert oder gekörnt ist, kann es in einer automati­ schen Sprühvorrichtung verwendet werden. Demzufolge läßt sich die Beschichtungsarbeit vollständig ausführen und die Dispersion des je­ weiligen Zustands der Beschichtung zu jeder Zeit der Beschichtungsar­ beit verhindern, und zwar unabhängig von der Geschicklichkeit und der Übung des Arbeiters, so daß also eine stets gleichbleibende Quali­ tät der hergestellten Produkte erzielt wird.

Das erfindungsgemäße Formentrennmittel für Dauerformgußverfahren ist gebildet aus einer Mischung des Basismaterials des Formentrennmittels, das eine anorganische Verbindung mit einer organischen Verbindung enthält, wobei zumindest das Basismaterial pulverisierte oder granu­ lierte Form besitzt. Dadurch werden folgende Vorteile erzielt:

• (1) Bei Gußprodukten, die durch ein Dauerformgußverfahren hergestellt werden, zum Beispiel Aluminiumlegierungen, Zinklegierungen etc., läßt sich ein Festfressen zwischen dem Metall und der Gußform zuverlässig verhindern ebenso wie Defekte im Inneren der Produkte, derart, daß deren Qualität verbessert werden kann.
• (2) Die Produkte lassen sich sehr gut von den Formen lösen, und das Formentrennmittel kann ohne Probleme von den Innenflächen der Ge­ senke und von den Außenflächen der Produkte entfernt werden. Die Bildung von Gas während der Durchführung des Verfahrens läßt sich auf ein Minimum reduzieren. Demzufolge läßt sich die Produktivität bei dem Dauerformgußverfahren entsprechend steigern.
• (3) Das erfindungsgemäße pulverförmige Formentrennmittel für Dauer­ formgußverfahren kann in automatisierten Sprühvorrichtungen verwen­ det werden. Dadurch ist die Qualität der Beschichtung immer gleich gut und unabhängig von der Geschicklichkeit und Übung eines ansonsten die Beschichtung vornehmenden Arbeiters, wodurch die Dispersion des jeweiligen Beschichtungszustands zu jedem Zeitpunkt der Beschich­ tungsarbeit verhindert wird.

Speziell die Qualität der hergestellten Gußprodukte läßt sich noch ver­ bessern, indem der Anteil der organischen Verbindung in Relation zur anorganischen Verbindung auf einen Bereich von 0,1 bis 45 Gewichts­ prozent festgelegt wird.

Der vorgenannte Effekt läßt sich noch weiter verbessern, wenn Borni­ trid, Mika, Metalloxide, Siliziumnitrid, Schwefelverbindungen, Fluorid, Talk, Boronverbindungen oder Phosphorverbindungen für die anorgani­ sche Verbindung verwendet werden und wenn Metallseife, die die Kar­ bonsäurekonstruktion in Verbindung mit Natrium, Kalzium, Barium, Li­ thium, Kalium, Magnesium oder Zink aufweist, oder die hochmolekulare Verbindung wie Polyäthylen, Polypropylen, Epoxidharz, Phenolharz, Acrylatharz, Alkydharz oder Polystyrol für die organische Verbindung verwendet werden. Und diejenigen Formentrennmittel, die für die je­ weiligen Dauerformgußverfahren am besten geeignet sind, lassen sich herstellen aus jeweils zwei oder mehreren der vorgenannten organi­ schen und anorganischen Verbindungen in kombinierter Form.

Es wurden die nachfolgenden Formentrennmittel (A) bis (E) hergestellt und bei Dauerformgußverfahren testweise verwendet. Die Ergebnisse aus diesem Vergleich sind in der nachfolgenden Tabelle enthalten.

Zwei Arten eines Gemisches, nämlich einerseits ein Gemisch aus einer organischen Verbindung und einer anorganischen Verbindung im pulve­ risierten oder granulierten Zustand und andererseits ein Gemisch aus einer organischen Verbindung und einer anorganischen Verbindung im erwärmten, geschmolzenen Zustand wurden für die Ausführungsformen (A) bis (C) der vorliegenden Erfindung hergestellt.

Die beiden Gemischarten wurden getestet und erzielten jeweils die glei­ chen Ergebnisse. Die für die Formentrennmittel (A) bis (E) verwendeten Verbindungen sind auf dem Markt erhältliche.

• (A) Die erste Ausführungsform enthält eine Mischung aus 95 Teilen Bornitrid (durchschnittliche Teilchengröße 1 bis 5 Mikron) und 5 Teile Kalziumstearat.
• (B) Die zweite Ausführungsform enthält eine Mischung aus 20 Teilen Bornitrid, 75 Teilen Mika und 5 Teilen Polyäthylen.
• (C) Die dritte Ausführungsform enthalt eine Mischung aus 50 Teilen Bornitrid, 45 Teilen Siliziumnitrid, 3 Teilen Bariumstearat und 2 Teilen Polypropylen.
• (D) Nur Bornitrid (zum Vergleich mit der ersten Ausführungsform).
• (E) Eine Formenschmiermittel-Grundierung mit dem hauptsächlichen Zweck einer Wärmeisolierungswirkung, die Aluminium und Talk als Hauptbasisbestandteile aufweist, und eine Formenschmiermittel-Endbe­ schichtung mit dem hauptsächlichen Zweck der Schmierfähigkeit und Trennfähigkeit, die Aluminium, Talk und Graphit als Hauptbestandteile aufweist - aufgetragen auf die Form und reguliert durch die Form im Zuge der Benutzung (zum Vergleich mit der zweiten Ausführungsform).

Tabelle

Claims (6)

1. Pulverförmiges Formentrennmittel, welches bei einem Dauerform­ gußverfahren an die Innenfläche der Gußform gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Formentrennmittel eine Mischung aus einem pulverisierten oder granulierten Basismaterial enthalt, wel­ ches wiederum zusammengesetzt ist aus einer anorganischen Verbin­ dung, die als Schmiermittel in fester Form verwendet wird, und aus ei­ ner organischen Verbindung, die dem Basismaterial des Formentrenn­ mittels eine haftende Eigenschaft verleiht, wobei beide Verbindungen pulverisierte oder granulierte Form aufweisen oder das Basismaterial mit der organischen Verbindung beschichtet ist.

2. Formentrennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die organische Verbindung mit einem Anteil von 0,1 bis 45 Ge­ wichtsprozent in Relation zur anorganischen Verbindung enthält.

3. Formentrennmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die anorganische Verbindung einen oder mehrere aus den Stoffen Bornitrid, Siliziumnitrid, Mika, Metalloxide, Schwefelverbindun­ gen, Fluorid, Talk, Boronverbindungen und Phosphorverbindungen ent­ hält.

4. Formentrennmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die organische Verbindung eine oder mehrere Arten von Metallseife und/oder hochmolekularen Verbindungen enthält.

5. Formentrennmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseife eine mit Natrium, Kalzium, Barium, Lithium, Kalium, Ma­ gnesium oder Zink gebundene Karboxylsäuregruppe aufweist.

6. Formentrennmittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die hochmolekulare Verbindung Polyäthylen, Polypropylen, Epoxidharz, Silikonharz, Phenolharz, Acrylatharz, Alkydharz oder Poly­ styrol aufweist.