DE69728657T2 - Zur herstellung von kernen und formen geeigneter formsand - Google Patents

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Description

  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Eisenformen und genauer auf Formsand für Formen, der zur Herstellung von Kernen und Gussformen geeignet ist und über hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat verfügt.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Eisenformen, die man durch die Verwendung von Kernen erhält, die mit Formsand hergestellt werden, haben im allgemeinen eine Reihe von Fehlern in ihrer Form, weswegen es notwendig ist, diese maschineller Bearbeitung zu unterziehen, um ein hinsichtlich der Form korrektes Teil zu erhalten. Diese Fehler entstehen aufgrund des Erhitzens, dem der Kern ausgesetzt ist, da das geschmolzene Metall über ihn gegossen wird, was dessen Ausdehung bewirkt und folglich das Auftreten von Rissen auf dessen Oberfläche. Das geschmolzene Metall dringt in diese Risse ein, und bildet so eine Trennwand oder Schichten auf der Oberfläche des entstandenen Teils. Diese unerwünschte Auswirkung ist als „Äderung" oder „Rattenschwanz" bekannt.
  • Gegenwärtig werden die Kerne hergestellt, indem Formsande und gas- oder hitzegehärtete Harze zusammen mit Zusatzstoffen verwendet werden, die dafür gedacht sind, die Eigenschaften der erhaltenen Teile zu verbessern.
  • Um der Bildung von „Äderungen" vorzubeugen, sind eine Reihe von Techniken bekannt, die eingesetzt werden wie:
  • Die Verwendung von Eisenoxid als Zusatzstoff
  • Die Eisenoxide, die als Zusatzstoffe verwendet werden, dienen dazu die Probleme, die durch die Ausdehnung der im Sand enthaltenen Silica entstehen, zu reduzieren, wobei zu diesem Zweck rotes, schwarzes, gelbes Eisenoxid oder Eisenoxid aus Sierra Leone verwendet wird, die der Mischung zu einem Prozentsatz zwischen 1 und 3% zugesetzt werden. Diese Oxide wirken als Faktor zur Bildung von feyalite, so dass die „Äderung" während der Bildung von Rissen auf ein Minimum beschränkt wird. Trotzdem hat diese Technik neben der Tatsache, dass sie in einigen Fällen die „Äderung" nicht beseitigt, den Nachteil, dass das Eisenoxid den mechanischen Widerstand des Kerns verringert und darüber hinaus die Bildung von feyalite die Tendenz zum Eindringen erhält, was dazu führt, dass die äussere Oberfläche des erhaltenen Teils Unregelmässigkeiten aufweist, die später bearbeitet werden müssen.
  • Verwendung von Holzmehl und Kohlestaub
  • Gemäss dieser Technik werden Holzmehl oder Kohlestaub in einem Verhältnis zwischen 1 und 3% hinzugefügt. Diese Mehle verbrennen während des Schmelzens und lassen so über das gesamte Volumen des Kerns verteilt Lücken frei, was erlaubt, dass die Ausdehnung der Silica in diese Lücken stattfindet, ohne die äussere Grösse verändert werden muss, womit das Erscheinen von Rissen verhindert wird, die die „Äderung" hervorrufen. Der Hauptnachteil dieser Technik ist, dass wenn die Mehle brennen, eine grosse Menge an Gas produziert wird, das beim Zirkulieren Dimensionierungsprobleme in dem erhaltenen Teil hervorrufen kann. Gleichermassen wird durch diese Art von Zusatzstoffen eine Minderung des mechanischen Widerstands der Kerne ausgelöst.
  • Verwendung von Titanoxid als Zusatzstoff
  • Diese neue Technik wird in dem US-Patent Nummer 4.735.973 beschrieben und basiert auf der Verwendung von Titanoxidzusätzen, wobei dieser Zusatz mit Prozentsätzen zwischen 0,5 und 5% der Gesamtmenge von Sand eingesetzt wird und besagter Zusatz zwischen 15 und 95% Titanoxid enthält. Durch diese Technik wird die Wärmeausdehnung herabgesetzt, wodurch die „Äderung" verhindert wird, der mechanische Widerstand des Kerns beibehalten wird und keine Erhöhung der Gasproduktion erfolgt. Der Nachteil dieser Technik liegt in der Tatsachen, dass die erhaltenen Kerne eine gewisse Neigung zur Durchdringung aufweisen, weswegen es notwendig ist, Anstriche oder andere Behandlungen auf der Oberfläche der entstandenen Kerne anzuwenden, bevor dazu übergegangen wird, das Teil zu schmelzen.
  • Verwendung von Natursanden mit geringer Ausdehnung
  • Diese neue Technik verwendet für die Herstellung des Kerns besondere Sande der abgerundeten subangularen Silicaart, Chromsande, Zirkonsande und Olivinsande, die, aufgrund ihrer unterschiedlichen Grade von Wärmeausdehnung, die „Äderung" herabsetzen und diese sogar vollkommen verhindern. Der Hauptnachteil dieser Technik sind die hohen Kosten dieser Art von Sanden mit den daraus folgenden erhöhten Kosten für die Herstellung der Kerne.
  • Verwendung von elektrogeschmolzenen Sanden mit geringer Ausdehnung
  • Gemäss dieser Technik wird der Silicasand, der normalerweise für die Herstellung der Kerne verwendet wird, in elektrischen Öfen geschmolzen, bis eine Art Paste ohne Ausdehnungskapazität erhalten wird. Dann wird die erhaltene Paste gemahlen, bis sie zu Sandstaub wird, der zu etwa 50% mit Silicasand gemischt wird. Auf diese Weise wird die Ausdehnung des Kerns verhindert, da der aus der Silicapaste erhaltene Staub keine Ausdehnungskapazität hat und so weder Risse noch die entsprechende Äderung auslöst. Der Hauptnachteil dieser Technik ist ein aufwendigeres Herstellungsverfahren, was die Endkosten der Herstellung von Kernen erhöht.
  • Wie ersichtlich ist, bestehen die Techniken, die normalerweise angewendet werden, um die Bildung von „Äderung" zu verhindern entweder in der Verwendung von Zusatzstoffen (Eisenoxid, Titanoxid, Holzmehl und Kohlenstaub) oder in der Verwendung von besonderen Sanden (Natursande mit geringer Ausdehnung oder elektrogeschmolzene Sande mit geringer Ausdehnung).
  • Man hat nun herausgefunden, dass es möglich ist, die Qualität der Eisenformen zu verbessern, indem Kerne oder Formen verwendet werden, die aus Formsanden hergestellt werden, die hohle Mikrosphären eines Aluminiumsilikats enthalten.
  • Ein zusätzlicher Gegenstand Ziel dieser Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von Kernen oder Gussformen, das die Verwendung von Formsand wie oben beschrieben beinhaltet. Die entstehenden Kerne und Formen stellen auch einen Gegenstand dieser Erfindung dar.
  • Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von Eisengussstücken einschliesslich der Verwendung von Kernen oder Formen wie oben beschrieben. Die entstehenden Eisengussstücke stellen auch einen Gegenstand dieser Erfindung dar.
  • Zusammensetzungen, die geeignet für die Herstellung von Metallgussstücken einschliesslich Aluminiumsilikatmikrosphären sind, sind aus dem Dokument WO-A-94/23865 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt einen Formsand für Gussstücke zur Verfügung, der hohle Mikrospähren aus Aluminiumsilikat zu einem Anteil zwischen 1 und 30% des Gewichts hinsichtlich der Gesamtmenge an Formsand umfasst.
  • Die Zusammensetzung ist im Anspruch 1 genau angegeben.
  • Der Formsand, der Gegenstand dieser Erfindung ist, ist zur Herstellung von Kernen und Gussformen geeignet, die ihrerseits zur Herstellung von Eisengussstücken verwendet werden können.
  • Die Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat verhindert das Erscheinen von Rissen während der Ausdehnung des Kerns, ohne dass die Gasproduktion erhöht wird und unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Kerns. Während des Schmelzens des Teils löst die Ausdehnung der Silica in dem Formsand keine Vergrösserung des Kerns aus, sondern die Ausdehnung wird durch den inneren Raum der hohlen Mikrosphären absorbiert, wodurch das Erscheinen von Rissen an der Kernoberfläche vollkommen verhindert wird und somit auch die „Äderung".
  • Mit dem Formsand der Erfindung erhält man Kerne oder Formen mit geringerer Dichte, wodurch die Gasproduktion verringert wird, ohne dass der mechanische Widerstand herabgesetzt wird, da die hohlen Mikrosphären aus Auluminiumsilikat die Zwischenräume des Kerns bedecken und so eine ähnliche Wirkung wie Farbe erzielen, womit die Oberfläche des erhaltenen Teils verbessert wird. Deswegen wird die Qualität des erhaltenen Eisengussstücks verbessert, bedingt durch die Verringerung der Fehler, die durch die Kernausdehnung und Gasproduktion hervorgerufen werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 zeigt ein Balkendiagramm, in dem die „Äderungs"wirkung bei verschiedenen Kernformen zu sehen ist, wobei die Position 04 der Technik entspricht, die auf der Verwendung von Formsand der Erfindung basiert, der 10% Gewicht an hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat enthält.
  • Die 2 zeigt ein Balkendiagramm, in dem der mechanische Widerstand zu sehen ist gemäss der unterschiedlichen Herstellungstechniken für den Kern, wobei die Position 04 der Technik entspricht, die auf der Verwendung von Formsand der Erfindung basiert, der 10% Gewicht an hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat enthält.
  • Die 3 zeigt ein Balkendiagramm, in dem die Dichte der erzeugten Kerne gezeigt wird, gemäss der unterschiedlichen Herstellungstechniken.
  • Die 4 zeigt ein Vergleichsdiagramm der "Äderung" und Durchdringung, die mit Formsand erzielt wird, der hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat (Erfindung) enthält und mit Formsand, der Titanoxid gemäss dem US-Patent 4.735.973 enthält.
  • Die 5 zeigt ein Balkendiagramm, in dem die Zugfestigkeit der Kerne gezeigt wird, die mit Formsanden dieser Erfindung hergestellt wurden, wobei diese unterschiedliche Prozentsätze an hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat enthalten und die Kurven der Zugfestigkeit am Ausgang des Kastens entsprechen nach 24 Stunden und mit einer relativen Feuchtigkeit von 100%.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt einen Formsand für Gussstücke zur Verfügung, der hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat beinhaltet zu einem Anteil zwischen 1 und 30% des Gewichts hinsichtlich der Gesamtmenge an Sand, vorzugsweise zwischen 5 und 25% und weiter vorzugsweise zwischen 10 und 20% des Gewichts.
  • In vorab durchgeführten Test wurde versucht, die Bildung von "Äderung" auf der Oberfläche des Eisengussstücks zu verhindern und zeigten die Möglichkeit der Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als ein Zusatz für die Formsände zur Herstellung von Kernen und Gussformen.
  • Weitere Tests erlaubten die Bestätigung, dass gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die verwendeten hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat einen Aluminiumgehalt zwischen 20 und 35% des Gewichts aufweisen, basierend auf dem Gewicht der hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat.
  • Zu ihrer Verwendung für diese Erfindung können alle Arten von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat eingesetzt werden, vorzugsweise diejenigen, die die oben genannten Eigenschaften erfüllen, wie die die von PQ Corporation unter dem Handelsnamen Extendospheres vermarktet werden und die, die von Microfine Minerals Limited und dem Handelsnamen Metasphers 50 vermarktet werden. In der Tabelle 1 werden die Hauptmerkmale der verschiedenen Mikrosphären angegeben, die in den durchgeführten Tests verwendet wurden.
  • Im Gegensatz zu den Erwartungen war es überraschend festzustellen, dass die hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat der höchsten Qualität, wobei unter diesen Mikrosphären mit einem verhältnismässig hohen Aluminiumgehalt zu verstehen sind, typischerweise zwischen 35 und 45% des Gewichts, schlechtere Ergebnisse aufweisen, als hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat einer schlechteren Qualität, das heisst, deren Aluminiumgehalt geringer als 35% des Gewichts ist.
  • Die Tests, die mit verschiedenen hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zu durchgeführt wurden, die dem Formsand zu verschiedenen Anteilen beigefügt wurden, haben gezeigt, dass überraschenderweise die Mikrosphären mit einem geringen Anteil an Aluminium (25–33%) im Allgemeinen die besseren Ergebnisse hinsichtlich „Äderung" und Durchdringung aufweisen und dabei die mechanischen Eigenschaften des hergestellten Kerns beibehalten, wobei ausserdem festgestellt wurde, dass eine Erhöhung des Prozentsatzes an Aluminium in den Mikrosphären keine Verbesserung bei den Ergebnissen besagter. Auswirkungen („Äderung" und Durchdringung) mit sich bringt, sondern manchmal das Gegenteil passiert (siehe Tabelle 5, (Beispiel 5)).
  • Desweiteren zeigen die durchgeführten Studien, dass die besten Ergebnisse hinsichtlich Äderung und Durchdringung nicht nur von dem Aluminiumgehalt abhängen, sondern dass auch andere Faktoren hierauf Einfluss haben, wie die Grösse der Mikrosphären und die Dicke ihrer Wände. Es konnte speziell beobachtet werden, dass die hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat geeignet sind, wenn ihre Wandstärke zwischen 3 und 10% des Mikrosphärendurchmessers beträgt und die Partikelgrösse zwischen 10 und 350 Mikrometern (μm) liegt.
  • Wie aus der Tabelle 4 (Beispiel 4) ersichtlich, sind die Mikrosphären, die die besten Ergebnisse erzielen, diejenigen, die als Metaspheres 50 und Extendospheres SG bezeichnet sind, da diese eine Druckfestigkeit von 189,37 kg/cm2 (2,700 psi) aufweisen bei einem Aluminiumgehalt zwischen 25 und 30% des Gewichts, eine Wandstärke von 5% hinsichtlich des Partikeldurchmessers (Extendospheres SG) und zwischen 3 und 7% hinsichtlich des Partikeldurchmessers (Metaspheres 50) und eine durchschnittliche Partikelgrösse von 150 μm (Extendospheres SG) und zwischen 10 und 250 μm (Metaspheres 50).
  • Der Formsand der Erfindung kann auch andere herkömmliche Bestandteile enthalten wie Gussaggregate, Bindemittel und andere freigestellte Bestandteile, die in diesem technischen Sektor eingesetzt werden.
  • Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung von Kernen oder Gussformen durch ein kaltes Verfahren zur Verfügung, das Folgendes umfasst:
    • (A) Einführen des Formsands, der Gegenstand dieser Erfindung ist, in eine Form, um einen Kern oder ungehärtete Form zu formen;
    • (B) den besagte Kern oder ungehärtete Form der Phase (A) in Berührung mit einem gasgehärteten Katalysatoren bringen;
    • (C) den besagten Kern oder die ungehärtete Form aus der Phase (B) aushärten lassen, bis der besagte Kern oder die Form gehandhabt werden kann; und
    • (D) besagten Kern oder Form von der Form ablösen.
  • Eine andere Durchführung dieser Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung von Eisengussteilen zur Verfügung, das Folgendes umfasst:
    • (A) Einbringen des aus dem Formsand hergestellten Kerns oder der Form, die Gegenstand der Erfindung sind in eine Gussvorrichtung;
    • (B) Füllen des Metalls im flüssigen Zustand in besagte die besagte Gussvorrichtung;
    • (C) das in die Gussvorrichtung gegossene Metall abkühlen und verfestigen lassen;
    • (D) das geschmolzene Metallstück von der Gussvorrichtung abtrennen.
  • Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung. In der Tabelle 1 werden die Haupteigenschaften der für die Durchführung dieser Beispiele verwendeten hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat gezeigt.
  • Figure 00090001
  • BEISPIEL 1
  • Studie der Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als ein Zusatz für Formsande
  • Um die mögliche Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als ein Zusatz für Formsand zu bewerten, die dazu dienen Gusskerne herzustellen, wurden einerseits einige Kerne unter Verwendung verschiedener Harze und herkömmlicher Zusatzstoffe geformt und auf der anderen Seite andere Kerne aus einem Formsand, dem hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zugefügt worden waren, wonach die „Äderung" und die Zugfestigkeit der entstandenen Kerne untersucht wurden. Zur Herstellung der verschiedenen Kerne wurden in jedem Fall herkömmliche Techniken angewendet.
  • Unten werden die unterscheidenden Bestandteile für die verschiedenen Mischungen zur Herstellung der Kerne zusammengefasst (Tabelle 2). In allen Fällen wurden 2% Harze verwendet. Der bei den Zubereitungen 02 und 03 verwendete Katalysator war SO2 (Gas), während bei den restlichen Zubereitungen gasförmiges Methylethylamin (DMEA) als Katalysator verwendet wurde.
  • Tabelle 2 Ausgangsmischungen
    Figure 00100001
  • Figure 00110001
  • Wenn das Teil hergestellt war, wurden die Ergebnisse untersucht, wobei „10" als Höchstwert für „Äderung" vergeben wurde und „0" als geringster Wert für „Äderung". Neben der „Äderung" wurde die Zugfestigkeit bewertet.
  • In den 1 und 2 werden Balkendiagramme gezeigt, die die „Äderungswirkung" und Zugfestigkeit der hergestellten Kerne angeben. In der Position 04 werden die Eigenschaften bei dem Kern dargestellt, der durch Formsand mit Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zu einem Prozentsatz von 10% hergestellt wurde, wobei hier ersichtlich ist, dass keinerlei „Äderungs"-wirkung auftritt und gute Zugfestigkeitseigenschaften zu verzeichnen sind.
  • BEISPIEL 2
  • Dichte der verschiedenen Kerne
  • Es wurde die Dichte von verschiedenen Kernen, die gemäss den verschiedenen Herstellungstechniken hergestellt wurden, festgestellt, einschliesslich eines Kerns, der aus Formsand mit hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat, der Gegenstand dieser Erfindung ist, zu Vergleichszwecken. Die Kerne, deren Dichten bewertet wurden, wurden unter Verwendung der unten aufgelisteten Sande und Zusatzstoffe hergestellt:
    • [1]: Zusätze aus Titanoxid [US 4.735.973] (Veinseal).
    • [2]: Hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat (Erfindung).
    • [3]: Abgerundete Silica.
    • [4]: subangulare Silica.
    • [5]: 70/30 abgerundete Silica/Chromit.
    • [6]: 90/10 Silica/Zusatz von Titanoxid [US 4.735.973] (Veinseal)
    • [7]: 90/10 Silica/hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat (Erfindung).
  • Die Ergebnisse werden in der 3 gezeigt, wo zu sehen ist, dass die Kerne, die mit Formsand hergestellt wurden, der hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat enthält, eine sehr verringerte Dichte im Vergleich zu den anderen Kernen aufweisen, wobei diese Dichte die Gasproduktion und Durchdringung des hergestellten Teils verringert.
  • BEISPIEL 3
  • Vergleichsbeispiel
  • Einige Kerne wurden aus Formsanden hergestellt, die verschiedene Mengen (0, 5%, 10% und 20) eines Zusatzstoffes beinhalteten, die aus folgenden ausgewählt wurden:
    • (i) hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat und
    • (ii) Zusatzstoffe aus Titanoxid, gemäss dem nordamerikanischen Patent US 4.735.973 (Veinseal) und die Wirkung derselben sowohl auf die "Äderung" als auch auf die Durchdringung wurde bewertet.
  • Die Kerne wurden durch Mischen des Sandes (C-55) mit 0,5, 10% oder 20% des Gewichts des jeweiligen Zusatzstoffes hergestellt und den sich ergebenden Mischungen wurden Harze zugefügt, sie wurden geformt und gehärtet.
  • Nach Fertigstellung der verschiedenen Teile wurden die Ergebnisse bewertet, wobei der Wert „10" dem höchsten Grad an "Äderung" und Durchdringung gegeben wurde und der Wert "0" dem niedrigsten Grad an „Äderung" und Durchdringung. Zur Feststellung der Durchdringung des Metalls in der Form wurde der Test „Penetration 2 × 2 test casting" (AFS Transactions) verwendet, in dem die Höhlungen des Kerns in der Testform optischer Betrachtung hinsichtlich des Bestehens von Metalldurchdringungen überprüft wurden.
  • Die Ergebnisse werden in der 4 gezeigt, in der klar ersichtlich ist, dass die „Äderung" bei beiden Techniken sehr ähnlich ist und allmählich herabgesetzt wird, bis sie verschwindet, wenn der Prozentsatz des Zusatzstoffes allmählich erhöht wird, bis er 10% erreicht. In jedem Falle erhöht sich die Durchdringung bei der Verwendung von Zusatzstoffen aus Titanoxid mit wachsendem Prozentsatz an Zusatzstoffen, während bei der Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als Zusatzstoff die Durchdringung gleich bleibt und auf einem sehr niedrigen Niveau.
  • BEISPIEL 4
  • Herstellung von Kernen unter Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als Zusatzstoff
  • Einige Kerne wurden hergestellt (Stauchungstest) bestehend aus Formsand, dem verschiedene Mengen (0,5%, 10% und 20%) hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zugefügt wurden und es wurde die Auswirkung hiervon auf die Zugfestigkeit der hergestellten Kerne bewertet.
  • Die Teststücke wurden hergestellt, in dem Sand (C-55) mit 0,5%, 10% oder 20% des Gewichts an hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat gemischt wurde und der entstehenden Mischung wurde die geeignete Harzmischung zugefügt. Mit der erhaltenen Mischung wurden die Stauchungstests durchgeführt, die mit dem geeigneten Gas gehärtet wurden.
  • Die Ergebnisse sind in der 5 aufgeführt, in der die Zufestigkeit der mit verschiedenen Prozentsätzen an Zusatzstoffen hergestellten Kerne gezeigt wird, die Gegenstand der Erfindung sind, wobei die Kurven der Zugstärke am Ausgang des Kastens nach 24 Stunden und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100% entsprechen.
  • Mittels eines dem dem oben genannten ähnlichen Verfahrens wurden einige Kerne mit Formsande wie in der Tabelle 3 hergestellt, indem Sand (C-55) mit 0,5%, 10% oder 20% des Gewichts an hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat gemischt wurde. In allen Fällen wurden 1% Isocure® 325 (Ashland) Harz und 1% Isocure® 625 (Ashland) Harz und DMEA als Katalysator verwendet.
  • Tabelle 3 Formsande
    Figure 00140001
  • Die entstandenen Kerne wurden einem Abriebfestigkeitstest (Scratch Hardness, SH) und einem Zugfestigkeitstest (Tensile Hardness, TS) unterzogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
  • Tabelle 4 Mechanische Widerstände
    Figure 00140002
  • Figure 00150001
  • Die folgenden Beispiele wurden mit dem Ziel durchgeführt, die geeignetesten hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zur Verwendung als Zusatzstoffe für Formsande auszuwählen.
  • BEISPIEL 5
  • Bewertung verschiedener hohler Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als Zusatz gegen die „Äderung"
  • Zur Bewertung des Verhaltens gegen „Äderung" verschiedener Arten von Mikrosphären aus Aluminiumsilikat wurden einige Teile für den Zugfestigkeitstest vorbereitet, der darin besteht, dass dem Formsand verschiedene Mengen der zu bewertenden Mikrosphären zugefügt werden.
  • Die Teststücke wurden vorbereitet, indem der Sand (C-55) mit 10% oder 20% des Gewichts Mikrosphären gemischt wurde und der Mischung 0,75% Isocure® 325 (Ashland) und 0,75% Isocure® 625 (Ashland) zugefügt wurden. Mit der erhaltenen Mischung wurden einige Teststücke für die Zugfestigkeit hergestellt und mit Isocure® 720 (Ashland) begast. Danach wurden sie in eine Form gegeben, um sie mit Graugruss bei 1.420°C zu schmelzen.
  • Nach dem Abkühlen der Stücke wurden die Ergebnisse bewertet, wobei der Wert „10" dem höchsten Grad an "Äderung" und Durchdringung gegeben wurde und der Wert "0" dem niedrigsten Grad an „Äderung" und Durchdringung. Zur Feststellung der Durchdringung des Metalls in der Form wurde der Test „Penetration 2 × 2 test casting" (AFS Transactions) verwendet, in dem die Höhlungen des Kerns in der Testform optischer Betrachtung hinsichtlich des Bestehens von Metalldurchdringungen überprüft wurden.
  • Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass die besten Ergebnisse hinsichtlich „Äderung" und Durchdringung (das heisst, die, bei denen „Äderung" und Durchdringung einen Wert Null oder sehr nah an Null erreichen), erzielt wurden, wenn 20% des Gewichts hohle Mikrosphären aus Aluminiumsilikat mit einem Aluminiumgehalt zwischen 25 und 33% (Extendospheres SG und Metaspheres SLG, SL180 und SL150 mit einem Aiuminiumgehalt nahe 45° des Gewichts) verwendet wurden.
  • Figure 00170001
  • Figure 00180001
  • BEISPIEL 6
  • Entwicklung des mechanischen Widerstands der Zusatzstoffe gegen „Äderung"
  • Um den mechanischen Widerstand verschiedener Arten von Mikrosphären aus Aluminiumsilikat zu bewerten, wurden einige Teile für den Zugfestigkeitstest erstellt, die aus Sand bestanden, dem verschiedene Mengen der zu bewertenden Mikrosphären zugefügt worden waren.
  • Die Teststücke wurden vorbereitet, indem der Sand (C-55) mit 10% oder 20% des Gewichts Mikrosphären gemischt wurde und der Mischung 0,75% Isocure® 325 (Ashland) und 0,75% Isocure® 625 (Ashland) zugefügt wurden. Der verwendete Katalysator war DMEA. Mit der erhaltenen Mischung wurden Stücke für Zugfestigkeitstests hergestellt, die Abriebfestigkeits- (SN) und Zugfestigkeitstests (TH) unterzogen wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 aufgeführt, aus der ersichtlich ist, dass trotz der guten Ergebnisse hinsichtlich der „Äderungs-„ und Durchdringungswirkung auch zufriedenstellende mechanische Widerstände für die Kerne erzielt wurden, die aus den Formsanden der Erfindung hergestellt worden waren.
  • Figure 00200001
  • Figure 00210001
  • BEISPIEL 7
  • Bewertung des mechanischen Widerstands verschiedener hohler Mikrosphären aus Aluminiumsilikat
  • Um den mechanischen Widerstand verschiedener hohler Mikrosphären aus Aluminiumsilikat bei 100% zu bewerten, wurden einige Testteile für Zugfestigkeit vorbereitet, indem die zu bewertenden Mikrosphären (100%) mit 3% Isocure® 323 (Ashland) und 3% Isocure® 623 (Ashland) gemischt wurden. Mit der Mischung wurden einige Teststücke für Zugfestigkeit hergestellt, die mit Isocure® 702 (Ashland) begast wurden. Die entstandenen Teststücke wurden Abreibungsfestigkeits- (SH) und Zugfestigkeitstests (TH) unterzogen. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 7 aufgeführt, aus der ersichtlich ist, dass die besten Ergebnisse mit Extendospheres XEG Mikrosphären erzielt wurden, wobei die durchschnittliche Partikelgrösse (162 μm) grösser ist als mit Extendospheres SG Mikrosphären (130 μm).
  • Figure 00230001

Claims (10)

  1. Eine Zusammensetzung zur Herstellung von Hülsen- und Kühlformen, die Formsand, ein Harz und hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat umfass, dadurch gekennzeichnet, dass besagte hohle Mikrokugeln sich in der Zusammensetzung in einer Menge zwischen 1 und 30% Gewicht befinden hinsichtlich der Gesamtmenge an Sand und besagte hohle Aluminiumsilikatkugeln einen Aluminiumgehalt zwischen 20 und 35% Gewicht der Mikrokugeln haben.
  2. Eine Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, wobei besagte hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat eine Wandstärke zwischen 3 und 10% des Mikrokugelndurchmessers aufweisen.
  3. Eine Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, wobei besagte hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat eine Partikelgrösse zwischen 10 und 350 μm aufweisen.
  4. Eine Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, wobei besagte hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat in der Verbindung in einer Menge zwischen 5 und 25% Gewicht hinsichtlich der Gesamtmenge an Sand vorhanden sind.
  5. Eine Zusammensetzung gemäss Anspruch 4, wobei besagte hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat in der Verbindung in einer Menge zwischen 10 und 20% Gewicht hinsichtlich der Gesamtmenge an Sand vorhanden sind.
  6. Anwendung einer Zusammensetzung, die hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat gemäss Anspruch 1 bis 5 umfasst, um Hülsen- oder Kühlformen für Gussstücke herzustellen.
  7. Ein Verfahren zur Herstellung von Hülsen- oder Kühlformen mittels eines Kaltprozesses, der Folgendes umfasst: (A) Einführung einer Zusammensetzung für die Herstellung von Hülsen- und Kühlformen, gemäss eines der Ansprüche 1 bis 5 in eine Form, um eine Hülse oder eine ungehärtete Form zu bilden; (B) Die ungehärtete Hülse oder Form des Schritts (A) in Kontakt mit dem gasförmigen gehärteten Katalysator bringen; (C) Besagte Hülse oder ungehärtete Hülse, die das Ergebnis des Schritts (B) ist, aushärten lassen, bis die besagte Hülse oder Form gehandhabt werden kann; und (D) Die besagte Hülse oder Form von der Form trennen.
  8. Eine Hülsen- oder Kühlform hergestellt gemäss dem Verfahren des Anspruchs 7.
  9. Eine Hülsen- oder Kühlform zum Metallgiessen, das eine Zusammensetzung umfasst, die hohle Mikrokugeln aus Aluminiumsilikat umfasst, gemäss den Ansprüchen 1 bis 5.
  10. Ein Verfahren zur Herstellung von Eisenguss, des Folgendes umfasst: (A) Einführen einer Hülsen- oder Kühlform gemäss Anspruch 8 oder 9 in eine Gussvorrichtung; (B) Das Metal im flüssigen Zustand in die besagte Gussvorrichtung giessen; (C) Das gegossende Metal in der Gussvorrichtung kühlen und erhärten lassen; und (D) Das geschmolzene Metallteil von der Gussvorrichtung trennen.
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