DE569426C

DE569426C - Verfahren und Bindemittel zum Herstellen von Kern- und Formmassen fuer Giessereizwecke

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Publication number: DE569426C
Application number: DE1930569426D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-04-27
Filing date: 1930-04-27
Publication date: 1933-02-03

Description

Verfahren und Bindemittel zum Herstellen von Kern- und Formmassen für Gießereizwecke An die aus Sand oder aus einer anderen feinkörnigen hitzebeständigen :Masse bestehenden Gießereiformen und insbesondere an die Formkerne, die allseits vom heißen Metall umgeben sind, werden außerordentlich hohe Anforderungen gestellt. Der Kern muß nicht nur der zerstörenden Wirkung des flüssigen Metalls während des Gießvorganges widerstehen, sondern er soll auch nach beendetem Gießvorgang leicht zerfallen, damit er aus dem erstarrten Gußstück ohne Schwierigkeiten entfernt werden kann.
Die bisher bekannten Kernbindemittel, z. B. Leinöl, erhärten in der Hitze nicht. Natürliche Harze, z. B. Kolophonium, wurden auch bereits als Kernbindemittel vorgeschlagen und gehören zur gleichen Klasse. Allerdings werden Kerne mit Leinöl als Bindemittel gebacken; dies geschieht aber nur zu dem Zweck, um eine Härtung durch Oxydation zu beschleunigen. Die Hitzewirkung allein würde eine Härtewirkung nicht herbeiführen. Im Gegensatz zu diesem Kernbindemittel stehen andere, wie z. B. Ton, die in der Hitze erhärten. Wird Ton der Kernmasse zugesetzt, so entsteht eine ziegelähnliche harte und feste Masse. Diese Umwandlung kann z. B. durch die Hitzewirkung des flüssigen Metalls allein erfolgen.
Es hat sich gezeigt, daß die in der Hitze nicht erhärtenden Bindemittel der zerstörenden Einwirkung des heißen Metalls schlecht widerstehen, z. B. wenn es sich um das Gießen von Stahl oder Eisen handelt.
Durch die örtliche Zerstörung der Kerne und Formen gelangt Kernmasse in das Gußstück, oder es setzt sich an der Oberfläche des Gußstücks fest, so daß Ausbesserungsarbeiten, z. B. Ausmeißeln von Nestern und Wiederauffüllen der entstandenen Löcher, erforderlich sind. Außerdem hinterläßt ein organisches Bindemittel, z. B. Leinöl, das in der Hitze verkokt, einen harten Koksrückstand im Formsand und erschwert nicht nur die Aufbereitung des Sandes, sondern der Kern wird auch schwerer entfernbar, besonders dann, wenn es sich um Kerne größerer Querschnitte handelt. Die an der Oberfläche der Gußstücke haftenden Teilchen der Formmasse erfordern kostspielige Reinigungsarbeiten.
Wird beispielsweise bei großen Gußstücken ein anorganisches Bindemittel, wie Ton, benutzt, das in der Hitze erhärtet, so widersteht der Kern allerdings der Hitze des flüssigen Metalls gut, die ziegelähnliche Masse kann aber nur mit größten Schwierigkeiten aus dem Gußstück herausgeholt werden; oft müssen mechanisch angetriebene Bohrer zur Anwendung gelangen.
Durch das neue Verfahren werden alle beschriebenen Nachteile vermieden, indem ein Bindemittel zur Anwendung gelangt, das bei mäßig hoher Temperatur erhärtet, bei der hohen Temperatur des geschmolzenen Metalls aber unter Zersetzung verdampft. Ein solches organisches Bindemittel ist beispielsweise ein Kondensationsprodukt aus einem mehrwertigen Alkohol und einer mehrbasischen Säure, dem verschiedene Zusätze, wie Fettsäure, Chinaholzöl, Harze, zugegeben werden können. Als Lösungsmittel kommt ein verdampfbares Lösungsmittel in Betracht.
Der mit dem neuen Bindemittel hergestellte Kern oder die Form wird zunächst gebacken, um das Lösungsmittel auszutreiben und um das Bindemittel teilweise zu härten. Während des Gießens tritt eine weitere Härtung des Bindemittels ein, die gerade ausreicht, um die Zerstörung des Kernes durch das flüssige Metall zu verhindern. Durch weitere Wärmezufuhr aus dem flüssigen Metall wird das Bindemittel zersetzt und verdampft, so daß der Formsand zerfällt. Inzwischen aber ist das flüssige Metall bereits zum festen Gußstück erstarrt. Das lose Kernpulver kann aus dem Gußstück leicht entfernt werden und haftet nicht an dessen Oberfläche.
Bei der Herstellung des Kernbindemittels aus mehrwertigem Alkohol und mehrbasischer Säure können selbstverständlich an sich bekannte j Reaktionsbeschleuniger verwendet werden. Das neue Bindemittel kann beispielsweise aus Glycerin und einer verdampfbaren harzbildenden Säure, wie Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid, hergestellt werden. Es können auch Zusätze beigegeben werden, die die Verteilung des Bindemittels im Formsand oder die Netzfähigkeit des Bindemittels verbessern; als solche kommen einbasische Säuren, z. B. die aus Pflanzenöl stammenden Säuren und insbesondere die aus Rizinusöl oder Leinöl stammenden Säuren, in Betracht. Die aus mehrwertigem Alkohol und mehrbasischen Säuren gewonnenen Kondensationsprodukte werden häufig kurz als Alkydharze bezeichnet. Für die Zwecke der Kernherstellung kann in den Alkydharzen ein Teil der organischen Säure durch ein Naturharz, z. B. Kolophonium, ersetzt sein. Auch kann ein Pflanzenöl oder Chinaholzöl ganz oder teilweise die von einem trockenen Öl stammende Säure ersetzen. Statt des Glycerins können andere, mehrwertige oder auch einwertige Alkohole zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann ein Teil des Glycerins durch Äthylenglykol ersetzt werden. Gute Ergebnisse wurden auch erzielt durch Verbindung eines Pflanzenöles mit dem Alkyd.
Bei der Herstellung der Kerne nach dem neuen Verfahren kann man vom üblichen Formsand, Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd o. dgl. ausgehen. Der Sand wird mit dem zweckmäßig in Lösung zur Anwendung gelangenden Alkydharz gemischt, auf bekannte Weise geformt und gebacken, um eine gewisse Härtung herbeizuführen. Es hat sich auch ein Bindemittel bewährt, das die Säure eines trockenen Öles oder statt dieser Chinaholzöl in chemischer Bindung enthält. Ebenso kann ein kleiner Zusatz von Naturharz unter Umständen vorteilhaft sein.
Als flüchtige organische Lösungsmittel kommen Erdöl, Naphtha, Toluol, Aceton oder denaturierter Alkohol in Betracht. Bewährt hat sich eine Mischung gleicher Teile von Petroleum und Destillationsprodukten von Steinkohlenteer, wie Rohtoluol, Rohxylol oder Rohnaphtha. Diese Lösungsmittel enthalten etwas Teer und in manchen Fällen auch Naphthalin. Der kleine Teeranteil erhöht die Härte und Festigkeit, während ein Anteil an Petroleum wie ein Schmiermittel wirkt.
Beispielsweise werden für 5o Gewichtsteile Formsand ein Teil einer Lösung gebraucht, die ihrerseits vier Gewichtsteile Alkydharz und sechs Gewichtsteile Lösungsmittel enthält. Das Alkydharz enthält zweckmäßig etwas Naturharz und trocknende Ölsäure. Die Gewichtsverhältnisse können je nach den Umständen geändert. werden. In manchen Fällen ist auch ein kleiner Zusatz eines pflanzlichen Bindemittels, z. B. Mehl. zweckmäßiz. Es können auch etwa 65o kg Formsand in einem Mischer unter Zusatz von Mehl behandelt und bis zur Konsistenz des » Grünen Formsandes« gebracht werden. Hierauf können iil/2 kg einer Lösung des Alkydbindemittels zugesetzt und mit dem Sand innig vermischt werden.
Obwohl Alkydharz mit verschiedenen Zusätzen im allgemeinen geeigneter ist, kann das Bindemittel auch aus reinem Alkydharz bestehen, das durch Reaktion von Glycerin und Phthalsäureanhydrid in molekularen Verhältnissen gewonnen wird.
Der mit dem neuen Bindemittel hergestellte Kern wird auf etwa 75' erhitzt, um das Lösungsmittel zu verdampfen und um das Harz teilweise aus dem Sol- in. den Gelzustand überzuführen. Die Backzeit richtet sich nach der Größe des Kerns, nach der Gestalt und nach anderen Bedingungen. Kleine Kerne können 15 bis 2o Minuten gebacken werden, während große Kerne eine Backzeit von mehreren Stunden erfordern. Jedenfalls ist die Zeit, die für das Backen der Kerne aufgewendet werden muß, wesentlich kürzer als die Backzeit von mit Leinöl gebundenen Kernen. Der Unterschied prägt sich besonders bei großen Kernen sehr stark aus. Eine vollständige Umwandlung oder Polymerisation der Alkydharze während der Backzeit ist nicht erforderlich, da die Überführung in den Endzustand durch die Hitze des flüssigen Metalls selbst bewirkt wird.
Sehr große Kerne können in bekannter Weise mit einem Tonüberzug einer hitzebeständigen Masse, z. B. mit Quarzsand, Graphit oder feinem Kohlenstaub, versehen werden, wobei aber darauf zu achten ist, daß diese Masse kein gebundenes Wasser oder sonstige verdampfbare Bestandteile enthalten darf. Als Bindemittel für diesen Überzug wird zweckmäßig Ton verwandt. Auch kann der Überzug in der Weise " aufgebracht werden, daß man eine Suspension von Kohlenstoff und Quarzsand oder anderem hitzebeständigen Pulver in Alkydharz aufspritzt.
K ach dem Gießen zerfällt der Kern oder die Form, da das neue Bindemittel verdampft. Der hitzebeständige Überzug kann dann auch leicht vom Gußstück entfernt werden.
Da die nach dem neuen Verfahren hergestellten Kerne dem heißen Metall gut widerstehen, haften sie auch nicht an der Oberfläche des Gußstückes, und die Gußstücke erhalten ein sehr sauberes Aussehen und genaue Form.
Durch das Verdampfen des Bindemittels entstehen auch feine Poren im Kern, so daß den beim Gießen entstehenden Gasen oder Dämpfen leichter Abzug gewährt wird.
Da das neue Kernbindemittel von Luftfeuchtigkeit nicht angegriffen wird, können so hergestellte Kerne längere Zeit gelagert werden, ohne sich zu verziehen oder zu zerfallen. Die größere Haltbarkeit der Kerne macht auch Versteifungsteile im Kern entbehrlich.
Die einfachere Herstellung und die kürzere Herstellungsdauer setzt die Kosten für Öfen, Kernhürden u. dgl. herab. Der Ausschuß wird geringer.
Da der nach dem neuen Verfahren hergestellte Kern oder die Form sich sehr leicht und rasch entfernen lassen, ermöglicht das neue Verfahren, in Gießereien Fließarbeit einzuführen.
Der Formsand wird vollkommen rein wiedergewonnen und ist ohne weiteres wieder verwendbar, während man bisher dem einmal gebrauchten Sand frischen Sand zusetzen mußte, wenn man ihn wieder verwenden wollte. Der alte Sand enthält immer Kohlenstoffrückstände oder Ton.
Es hat sich gezeigt, daß das neue Verfahren auch zur Herstellung der Außenformen zweckmäßig ist, die man bisher nur als sogenannte »Grüne Sandforint< herstellen konnte.
Mach dem neuen Verfahren wird trockener Formsand mit einerLösung desAlkydharzes und etwaigen Zusätzen gemischt. :Mittels Schablonen wird die Außenform hergestellt, und zwar zweckmäßig in der Weise, daß aus der Formmasse eine Form von verhältnismäßig geringem Querschnitt gebildet wird. Diese Form kann, wie beschrieben, gebacken werden. Die gebackene Form kommt in einen passenden-Behälter und wird durch einen Kran zum Kupolofen gebracht, wo der Guß vor sich geht.
Die Reinigung der Gußstücke kann, falls erforderlich, in üblicher Weise, beispielsweise mittels eines Sandgebläses oder in einer Trommel, vorgenommen werden.

Claims

PATEN TANSPRL CHE: i. Verfahren zum Herstellen einer Kern-und Formmasse für Gießereizwecke durch Vermischen von Formsand mit einem organischen Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine in der Hitze kondensierbare organische Verbindung benutzt wird, die unter Einwirkung des flüssigen Metalls verdampft.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Kondensationsprodukte eines mehrwertigen Alkohols und einer mehrbasischen Säure benutzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Kondensationsprodukte von Glycerin und Phthalsäureanhvdrid benutzt werden. .1.
Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Verbindung einer Fettsäure und eines Kondensationsproduktes aus mehrwertigem Alkohol und mehrbasischer Säure benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine chemische Verbindung des Kondensationsproduktes eines mehrwertigen Alkohols, einer mehrbasischen Säure und eines trockenen Öles benutzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kondensationsprodukt eines mehrwertigen Alkohols mit einer mehrbasischen Säure in Verbindung mit der Säure eines trockenen Öles und einem Harz benutzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern oder die Form vor ihrer Verwendung so hoch erhitzt werden, daß das Bindemittel erhärtet, ohne daß aber eine Zersetzung oder Verdampfung des Bindemittels erfolgt. B.
Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mit einem flüchtigen Lösungsmittel zur Anwendung gelang-, das beim Härten verdampft.
9. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern oder die Form bei etwa 175' C gebacken werden. io. Bindemittel zur Herstellung von Gußkernen oder -formen nach Anspruch i bis io, bestehend aus einem Kondensationsprodukt von einem mehrwertigen Alkohol und einer mehrbasischen Säure (gegebenenfalls unter Zusatz einer Fettsäure) und einem organischen flüchtigen Lösungsmittel. ii. Bindemittel für Gußkerne oder -formen, bestehend aus in einem flüchtigen Lösungsmittel gelösten Kondensationsprodukten mehrwertiger Alkohole und mehrbasischer Säuren, einer pflanzlichen_01säure, Chinaholzöl und Petroleum.