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BEREICH DER
ERFINDUNG
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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.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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Um
der Bildung von „Äderungen" vorzubeugen, sind
eine Reihe von Techniken bekannt, die eingesetzt werden wie:
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Die Verwendung von Eisenoxid
als Zusatzstoff
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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.
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Verwendung von Holzmehl
und Kohlestaub
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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.
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Verwendung von Titanoxid
als Zusatzstoff
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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.
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Verwendung von Natursanden
mit geringer Ausdehnung
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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.
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Verwendung von elektrogeschmolzenen
Sanden mit geringer Ausdehnung
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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Zusammensetzungen,
die geeignet für
die Herstellung von Metallgussstücken
einschliesslich Aluminiumsilikatmikrosphären sind, sind aus dem Dokument
WO-A-94/23865 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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Die
Zusammensetzung ist im Anspruch 1 genau angegeben.
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Der
Formsand, der Gegenstand dieser Erfindung ist, ist zur Herstellung
von Kernen und Gussformen geeignet, die ihrerseits zur Herstellung
von Eisengussstücken
verwendet werden können.
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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".
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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.
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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.
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Die 3 zeigt ein Balkendiagramm,
in dem die Dichte der erzeugten Kerne gezeigt wird, gemäss der unterschiedlichen
Herstellungstechniken.
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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.
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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%.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)).
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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.
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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).
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Der
Formsand der Erfindung kann auch andere herkömmliche Bestandteile enthalten
wie Gussaggregate, Bindemittel und andere freigestellte Bestandteile,
die in diesem technischen Sektor eingesetzt werden.
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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.
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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.
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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.
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BEISPIEL 1
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Studie der
Verwendung von hohlen Mikrosphären
aus Aluminiumsilikat als ein Zusatz für Formsande
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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.
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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.
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Tabelle
2
Ausgangsmischungen
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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.
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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.
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BEISPIEL 2
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Dichte der verschiedenen
Kerne
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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).
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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.
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BEISPIEL 3
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Vergleichsbeispiel
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Einige
Kerne wurden aus Formsanden hergestellt, die verschiedene Mengen
(0, 5%, 10% und 20) eines Zusatzstoffes beinhalteten, die aus folgenden
ausgewählt
wurden:
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- (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.
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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.
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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.
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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.
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BEISPIEL 4
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Herstellung
von Kernen unter Verwendung von hohlen Mikrosphären aus Aluminiumsilikat als
Zusatzstoff
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
entstandenen Kerne wurden einem Abriebfestigkeitstest (Scratch Hardness,
SH) und einem Zugfestigkeitstest (Tensile Hardness, TS) unterzogen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
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Tabelle
4
Mechanische Widerstände
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Die
folgenden Beispiele wurden mit dem Ziel durchgeführt, die geeignetesten hohlen
Mikrosphären aus
Aluminiumsilikat zur Verwendung als Zusatzstoffe für Formsande
auszuwählen.
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BEISPIEL 5
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Bewertung verschiedener
hohler Mikrosphären
aus Aluminiumsilikat als Zusatz gegen die „Äderung"
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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.
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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.
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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.
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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.
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BEISPIEL 6
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Entwicklung des mechanischen
Widerstands der Zusatzstoffe gegen „Äderung"
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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.
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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.
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BEISPIEL 7
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Bewertung
des mechanischen Widerstands verschiedener hohler Mikrosphären aus
Aluminiumsilikat
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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).
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