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Überzugmasse für die feuerfeste Auskleidung von Gießformen, insbesondere
Grünsandformen, für Schleuderguß. Die Erfindung bezieht sich auf eine Überzugmasse
für Gußformen zum Gießen hohler Körper aus Metall, und zwar für sogenannte Grünsandformen.
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Es ist bereits bekannt, das geschmolzene Metall in eine umlaufende
Form zu gießen, die mit feuerfestem Stoff ausgekleidet ist und auf der Innenfläche
einen Überzug trägt.
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Die bekannten Überzüge haben den Nachteil, daß sie dem in die Form
eintretenden und dieselbe durchfließenden flüssigen Metall nicht genügend Widerstand
leisten, so daß der Formsand eingerissen und ausgewaschen wird. Insbesondere ist
diese Erscheinung bei Verwendung sogenannter Grünsandformen (unausgelohternasser
Sandformen) festzustellen. Die zur Vermeidung dieses Nachteiles bisher bekannten
überzugschichten werden, da sie nicht genügend mit der Sandschicht vereinigt sind,
von denn durchfließenden Metall aufgenommen und fortgeführt, wodurch nicht nur Gußfehler
an der Oberfläche des Gußstückes, sondern auch unzulässige Mengen von Abfall entstehen.
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Zweck der Erfindung ist, unter Vermeidung der genannten Nachteile,
Grünsandformen für die Herstellung fehlerloser Gußstücke, insbesondere izn Schleuderguß,
brauchbar zu machen. Erfindungsgemäß wird die innere Oberfläche der Grünsandform
mit einer Masse ausgekleidet, welche der Form die Feuchtigkeit entzieht, sich bei
Abbindung ausdehnt und in die Sandschicht einlagert, so daß ein schalenartiger Überzug
entsteht, welcher die Sandschicht gegen die einreißende Wirkung des flüssigen Metalls
schützt. Von besonderem Vorteil ist es hierbei, eine solche Überzugmasse zu wählen,
die beim Gießen in an sich bekannter Weise durch Überschmelzen in die Gußhaut auf
dem Gußstück einen schützenden Überzug ergibt.
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Es wurde festgestellt, daß der Feuchtiä keitsgehalt der Sandmischung
bei der Herstellung hochwertigen Gusses eine äußerst wichtige Rolle spielt, da der
Sand in zu trockenem Zustande den Nachteil besitzt, daß er nicht genügend Bindekraft
zeigt, in sich selbst zusammenzuhalten, und der einreißenden und auswaschenden Wirkung
des geschmolzenen Eisens und der Schleuderwirkung der sich drehenden Form zu widerstehen.
Ist dagegen der Sand in zu feuchtem Zustande, so entsteht eine zu starke Entwicklung
von Dämpfen und Gasen, die der Sand nicht mehr aufnehmen kann, mit dem Ergebnis,
daß der Dampf statt aus der Form hinaus, in die Metallmasse eingepreßt wird und
blasigen und narbigen Guß verursacht. Es wurde beobachtet, daß bei einem vorbestimmten
Feuchtigkeitsgehalt und gewissen Beimischungen der Sand die
gewünschte
Dichte und die notwendigen Eigenschaften erhält, um einerseits die mechanischen
Schwierigkeiten zu vermeiden, welche mit der durchwaschenden Wirkung des flüssigen
Metalls verbunden sind, andererseits die nachteiligen Wirkungen der Dampfbildung
zu verhindern.
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Zur Herstellung der die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Form
wird zunächst ein Sandgemisch hergestellt, welches die nachfolgend beschriebene
Zusammensetzung besitzt und einen Feuchtigkeitsgehalt von 7 bis i i Prozent des
Gemisches des trockenen Sandes aufweist.
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Die Sandschicht besteht vorteilhaft aus einem Gemisch von Kieselsand,
Formsand und scharfem Kiessand, welches 7 bis I I Prozent Feuchtigkeit enthält,
die, wie vorstehend erwähnt, aus dem Gewicht des trockenen Sandes berechnet sind.
Es wurde herausgefunden, daß nachstehendes Gemisch ein vorteilhaftes Ergebnis zeitigt.
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(Grober) Kieselsand So Prozent, (scharfer) Kiessand 35 Prozent. Formsand
15 Pro-; zent.
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Die Untersuchung dieses Sandgemisches hat folgende Bestandteile ergeben.
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Quarz 8o bis 85 Prozent, Ton 5 bis io Prozent, Feldspat 5 bis io Prozent,
ungebundenes Wasser 7 bis I_i Prozent.
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Dieses Gemisch zeigte die gewünschte Bindekraft, um die durchwaschende
Wirkung auszuhalten und jedem Bestreben zu widerstehen, infolge des raschen Umlaufs
der Form durchzubrechen. Gleichzeitig ist bei demselben der Wassergehalt nicht so
groß, daß eine Dampf- und Gasbildung stattfindet, die wie bisher schädlich wirken
würde.
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Als Überzug über die erfindungsgemäß hergestellte feuerfeste Schicht
wird ein Stoff verwendet, der auf die Oberfläche der feuchten Sandschicht in pulverigem
Zustande aufgetragen wird und die Eigenschaft besitzt, von der Sandschicht Feuchtigkeit
aufzunehmen, rasch eine Schicht zu erzeugen, welche einen zähen, haut- oder schalenartigen
und in höchstem Maße feuerfesten Überzug bildet, geringes Wärmeaufnahmevermögen
besitzt und eine für das geschmolzene Metall undurchdringliche Formwandung bildet.
Es wurde festgestellt, daß ein derartiger Überzug durch den Gebrauch von natürlichem
Zement hergestellt werden kann, der ein pulveriges Erzeugnis ist, das durch Rösten
eines tonhaltigen Kalksteines bei einer Temperatur, die gerade genügt, das Kohlendioxyd
auszutreiben, gewonnen wird.
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Der pulverförmige natürliche Zement kann auf die Fläche der Grünsandform
mittels geeigneter Vorrichtungen aufgetragen werden.
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Sobald der Zement aufgetragen ist, beginnt derselbe, aus der Sandschicht
Feuchtigkeit aufzunehmen, und erzeugt rasch eine Schicht, welche anstatt eines weichen,
pulverigen Überzuges einen haut- oder schalenartigen Überzug bildet, welcher große
Widerstandsfähigkeit gegen die einreißende Wirkung des flüssigen Eisens besitzt.
Außerordentlich vorteilhafte Eigenschaften des Zementüberzuges gemäß der Erfindung
sind die rasche Haut- und Schalenbildung, welche ohne Anwendung von Hitze vor sich
geht, und die Tatsache, daß der natürliche Zement gegenüber anderen Überzugstoffen
und sogar gegenüber anderen Zementarten, welche sich bei der Schalenbildung zusammenziehen
und von der Sandfläche losspringen, sich bei der Überzugbildung ausdehnt, mit dem
Ergehnis. daß die Überzugschicht das Bestreben hat, sich zu verdichten und in die
eigentliche Sandform einzudringen, so claß dieselbe praktisch ein Bestandteil der
Sandschicht ,wird. Die Wirkung hiervon ist, daß. die Sandschicht hohe Widerstandsfähigkeit
gegen die einreißende Wirkung des in die Form einfließenden Metalls erhält: Ein
anderes vorteilhaftes Merkmal des Zementüberzuges ist dessen neutraler Charakter,
so daß zwischen dem Eisenoxyd an der Oberfläche und den Stoffen, aus welchen sich
der Überzug zusammensetzt, keine chemische Reaktion eintritt. Dadurch wird die äußerst
wünschenswerte Trennung oder Spaltung des Überzuges finit dem Gußstück vom Sand
erzielt und ein Gußstück mit einem Zweiehen und beständigen Überzug geschaffen.
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Während in den meisten Fällen der Naturzement in seinem natürlichen
Zustande zur Anwendung gelangt, ist es in manchen Fällen wünschenswert, denselben
finit einem geringen Prozentsatz, z. B. 5 bis io Prozent, eines fettigen Stoffes,
wie Graphit oder Talk, zu vermischen, welcher als ein Schmiermittel bei der Verteilung
des Zements auf der Formfläche wirkt.
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In manchen Fällen, und zwar wenn eine verhältnismäßig dicke überzugschicht
wünschenswert ist, kann die freie Fläche der Zementschicht mittels einer Sprüh-
oder Zerstäubungsvorrichtung mit Feuchtigkeit getränkt werden, so daß die Oberfläche
der Zementschicht rasch durch und durch abbindet. Dieses Auftragen von Flüssigkeit
auf die innere Fläche der Zementschicht kann zweckmäßig mittels eines Zerstäubers
vorgenommen werden, der in der Längsrichtung der Form bewegt werden kann, um Dampf
oder eine sonstige Zerstäubungsflüssigkeit auf die Schichtfläche aufzutragen.
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Der auf der Sandschicht erzeugte Überzug besitzt infolge seines zähen
haut- oder schalenartigen Charakters auch die Eigenschaft,
daß er
durch die Hitze des geschmolzenen Metalls schmilzt, wenn dieses sich in der Form
verteilt hat. Dieses Zusammenschmelzen des Zements mit dem Metall bewirkt, i daß
ein großer Teil des ersteren auf dem vollendeten Gußstück bleibt und so eine schützende
Hülle ergibt. Es ist wohl bekannt, daß Zement bei allen Eisenerzeugnissen das Zerfressen
hemmt, und es wurde durch Versuch festgestellt, daß der Zementüberzug der Außenfläche
des Gußstückes wesentlich zu dessen Widerstandsfähigkeit gegen Zerfressen beiträgt.
Es muß auch bemerkt werden, daß infolge der nichtleitenden Eigenschaft des Zementüberzuges
der Sandschicht verhindert wird, daß der Sand beim Gießvorgange eine genügend hohe
Temperatur annimmt, um mit dem Zement zu verschmelzen, so daß die zementüberzogene
Röhre o. dgl. sich leicht vom Sande trennt. Obgleich vorteilhaft das erwähnte feuchte
Sandgemisch mit dem Naturzementüberzug angewendet wird, können selbstverständlich
auch mit anderen Sandgemischen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden.
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Es wurde festgestellt, daß die Oberfläche des zementhaltigen Überzuges
des Gußstückes sich in einem verhältnismäßig unfesten Zustande befindet und durch
starkes Bürsten oder Abreiben entfernt werden kann. Um diese Lage oder Schicht des
Überzuges zu fixieren und zu härten, wird das Gußstück einer Härtebehandlung unterworfen,
welche darin besteht, daß dasselbe für längere Zeit, z. B. 2 Stunden, in ein Wasserbad
gebracht wird. Durch die Behandlung wird der Überzug beständiger -und gehärtet,
so daß er praktisch einen Bestandteil des Gußstückes bildet.