DE69803170T2 - Verfahren zur herstellung von kernen für giessverfahren von metall - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kernen für giessverfahren von metallInfo
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kernen für Metallgießverfahren.
- Es sind Verfahren zum Herstellen von Kernen für Metallgießverfahren bekannt. Ein solches Verfahren ist das Urethan- Cold-Box-Verfahren, bei dem Amine als Katalysator oder Härter eingesetzt werden und das in einem Artikel in der speziellen Ausgabe von "Gießerei 78 (1991), Band 11, Seiten 372 bis 374", beschrieben ist. Bei diesem bekannten Verfahren zur Kern- und Formherstellung wird eine Formmasse benutzt, die ein Benzyletherharz (Orthophenolharz) und ein Isocyanat enthält und durch Verwendung eines tertiären Amins als Katalysator gehärtet wird. Da die katalytische Wirkung des Amins vor allem in der Gasphase vorteilhaft ist, wurden Tests unter Einsatz von Trimethylamin (TMA) durchgeführt, dessen Siedepunkt bei etwa 3ºC liegt und mit dem aus diesem Grund ein Härten in einer relativ einfachen Weise mit einem gasförmigen Amin möglich ist. Die Beschleunigungswirkung eines tertiären Amins durch die Bildung reaktionsfähiger Übergangsverbindungen während der Polyurethanreaktion wird durch die folgende Reaktionsgleichung beschrieben:
- Beim Herstellen von Kernen nach diesem bekannten Verfahren ist es nachteilig, daß das tertiäre Amin der Kernschießmaschine in einem beträchtlichen Überschuß bezüglich der erforderlichen Menge zugeführt wird. Obwohl gezeigt wurde, daß es die Anwendung von Trimethylamin ermöglicht, die Menge des Amins im Vergleich zu anderen Aminen um etwa 50% in vorteilhafter Weise zu vermindern, ist der Einsatz von Trimethylamin immer noch mit Nachteilen verbunden. Ein Problem ist die extreme Belästigung durch den Geruch, wodurch es erforderlich ist, daß alle Teile der benutzten Anlage absolut dicht sind. Alle Leitungen daran müssen mit einem relativen hohen Kostenaufwand isoliert werden.
- Aus dem Artikel in "Gießerei" ist ferner ersichtlich, daß die Reaktionsfähigkeit der verschiedenen Amine von "träge" bis "reaktionsfreudig" in der Reihenfolge TEA, DMIA, DMEA, TMA zunimmt. Neben seiner geringen Reaktionsfähigkeit leidet TEA auch unter dem Nachteil, daß es ein Aerosol bildet.
- Ein Bindemittel für Formmassen zum Einsatz beim Gießen von Leichtmetallen ist in der DE-A-30 17 925 beschrieben, worin Details der Technologie des Cold-Box-Verfahrens angegeben sind. Es wird gezeigt, daß z. B. Trimethylamin oder Triethylamin als tertiäres Amin eingesetzt werden könnten. Bei dem beschriebenen Verfahren ist die Verwendung eines Inertgasstroms, z. B. von Luft, Kohlendioxid oder Stickstoff, der 0,01 bis 30 Vol% tertiäres Amins enthält, vorteilhaft.
- In G. Engels "Öffentliche Diskussion Cold-Box-Verfahren (Open Discussion Cold Box Process) in Stuttgart, Gießerei 58 (T971), Nr. 9, 6. Mai, Seiten 249 bis 254, wird die Anwendung von Triethylamin mehr im einzelnen beschrieben. Es wird gezeigt, daß die einzusetzende Triethylaminmenge unter anderem von der Größe des Kerns abhängt. Es ist angegeben, daß man theoretisch eine Katalysatormenge von nur 0,01 bis 0,02 Voll einsetzen kann. Ein Zusatz von 0,05 bis 0,1 Voll soll unter keinen Umständen überschritten werden, weil ein Überschuß nicht nur wegen der Geruchsbelästigung nachteiligt ist, sondern auch zu einer Verminderung der Kernqualität führt.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen von Kernen für Metallgießverfahren, bei dem die vorgenannten Nachteile weitgehend vermieden werden, wobei gleichzeitig das Verfahren in einer relativ kostengünstigen Weise durchführbar ist.
- Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Sandkernen für Metallgießverfahren angegeben, bei dem gasförmigen Trimethylamin durch Teile einer Meßvorrichtung (3) und dann in einer Konzentration von 0,01 bis 0,12 Gew.-%, bezogen auf die pro Kern eingesetzte Sandmenge, in eine Kernschießmaschine (4) geleitet wird, wo es mit dem Sand in Kontakt gebracht wird, wobei vor dem Einführen des gasförmigen Trimethylamins in die Kernschießmachine (4) ein Spülgas eingegeben wird sowie einer Menge T an Trimethylamin die Menge L an verwendetem Spülgas im Verhältnis T : L = 1 : 1000 bis 1 : 10000 entspricht.
- Regelmäßig wurde der der Kernschießmaschine zugeführte Sand bereits mit einem Benzyletherharz und einem Isocyanat gemischt, so daß die Kernbildung gemäß dem Prinzip des Urethan- Cold-Box-Verfahrens stattfinden kann. Es kann eine übliche Gastransportvorrichtung benutzt werden, z. B. eine Meßvorrichtung, in der die Menge an Trimethylamin mittels einer Steuerkette oder eines Reglers in geeigneter Weise eingestellt wird. Dementsprechend kann die Vorrichtung aus verschiedenen Teilen, z. B. einer Transportvorrichtung, einer Meßvorrichtung, Steuervorrichtungen, usw., bestehen oder sie kann als eine einzige Einheit hergestellt sein. Das gasförmige Trimethylamin wird durch einen Teil der Meßvorrichtung geführt, obwohl es nicht durch alle Teile hindurchströmen muß. Somit ist es möglich, daß flüssiges Trimethylamin durch verschiedene Teile der Meßvorrichtung fließt und dann in die Gasphase überführt wird sowie in Gasform durch die restlichen Teile der Meßvorrichtung hindurchströmt. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine extreme Geruchsbelästigung weitgehend verhindert werden kann, so daß eine kostspielige Isolierung von Teilen der Kernformanlage nicht nötig ist. Ferner gibt es vorteilhafterweise während der nachfolgenden Lagerung von hergestellten Kernen keine Geruchsbelästigung. Es ist auch überraschend, daß ein fast stöchiometrischer Umsatz des Trimethylamins erreicht werden kann, so daß das erfindungsgemäße Verfahren wegen der relativ kleinen Mengen an eingesetztem Trimethylamin kostengünstig durchführbar ist.
- Das Einführen des Spülgases kann vor oder nach der Meßvorrichtung erfolgen. Es ist von Vorteil, daß der Sand in der Kernschießmaschine gleichzeitig mit dem Trimethylamin und dem Spülgas in Berührung kommt, so daß eine extreme Geruchsbelästigung auch während der Kernlagerung vollständig vermieden werden kann, weil der Kern zur gleichen Zeit, in der er dem Trimethylamin ausgesetzt wird, mit dem Spülgas gespült wird.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Spülgas direkt in die Meßvorrichtung eingegeben. Durch diese Maßnahme kann die Anzahl der Zuführungen oder Leitungen vermindert werden, und dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Raum für die Installation der Kernformanlage begrenzt ist.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Trimethylamin in flüssiger Form einem Meßbalg zugeführt, der einen Teil einer Meßvorrichtung bildet, und anschließend in Gasform durch eine Meß-, Steuer- oder Regeleinheit geführt, die gleichfalls einen Teil der Meßvorrichtung darstellt. Trimethylamin ist normalerweise in flüssiger Form im Handel erhältlich. Jedoch wird das Trimethylamin, bevor es in der Kernschießmaschine mit dem Sand in Kontakt kommt, der bereits mit einem Benzyletherharz und einem Isocyanat gemischt worden ist, vorteilhafterweise in die Gasphase überführt. Dies ermöglicht ein relativ einfaches homogenes Mischen des Trimethylamins mit Sand und erhöht gleichzeitig seine Reaktionsfähigkeit. Überraschenderweise wurde gezeigt, daß die Umwandlung des Trimethylamins aus der Flüssigphase in die Gasphase in vorteilhafter Weise durch Einführen des Trimethylamins in einen Meßbalg möglich ist. Obwohl während der Umwandlung des Trimethylamins aus der flüssigen in die gasförmige Phase der Umgebung Wärme entzogen wird, behält der Meßbalg seine Funktion besser als andere Transportvorrichtungen. Anschließend wird das gasförmige Trimethylamin durch eine Meß-, Steuer- oder Regeleinheit hindurchgeführt, die in der Lage ist, die spezielle gewünschte Menge an Trimethylamin, die eingesetzt werden soll, abzugeben. Diese Information wird mittels eines Schaltkreises direkt an den Meßbalg übertragen und dort in die entsprechende Einstellung des Hubs des Meßbalgs umgewandelt. Es ist von besonderem Vorteil, daß der Meßbalg eine relativ einfache Form aufweisen kann, weil er so leicht für den Einsatz an bestehenden Kernformmaschinen angepaßt werden kann.
- Die Erfindung wird in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Darin ist
- Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Fließschema eines Verfahrens zum Herstellen von Kernen für Metallgußverfahren gemäß der Erfindung und
- Fig. 2 ein vereinfachtes schematisches Fließschema einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Gemäß Fig. 1 wird Sand, der bereits mit einem Benzylether und einem Isocyanat gemischt worden ist, aus dem Sandmischer (5) entnommen und mittels einer Leitung (10) zu einer Kernschießmaschine (4) transportiert. Eine Gasflasche (1) enthält flüssiges Trimethylamin und wird mit Hilfe eines Wasserbads (8) erwärmt. Das Erwärmen geschieht mittels einer Heizspirale (7), die direkt mit einer Heizung (6) verbunden ist. Die Umwandlung des Trimethylamins von der flüssigen in die gasförmige Phase ergibt sich aufgrund der Anwendung von Wärme. Das gasförmige Trimethylamin wird über die Leitung (2) zu einer Meßvorrichtung (3) geleitet. In der Meßvorrichtung (3) wird die Menge des Trimethylamins gemessen und gemäß einem vorgegebenen speziellen Wert auf die gewünschte Größe eingestellt. Nachfolgend wird das Trimethylamin durch eine Leitung (9) in die Kernschießmaschine (4) eingeführt, und zwar in einer Konzentration von 0,01 bis 0,12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Sands, das pro Kern eingesetzt wird, und kommt dort mit dem Sand in Berührung. Um eine übermäßige Belästigung durch den Geruch des Trimethylamins zu vermeiden, wird über die Leitung (11) und das Ventil (12) Spülluft in die Leitung (2) eingeführt, so daß während der Einspeisung des Trimethylamins über die Leitung (9) in die Kernschießmaschine (4) gleichzeitig ein Spülen des Sands in der Kernschießmaschine (4) stattfindet.
- Gemäß Fig. 2 bilden ein Meßbalg (3a) sowie eine Meß-, Steuer- oder Regeleinheit (3b) zusammen eine Meßvorrichtung entsprechend der Meßvorrichtung (3) in Fig. 1. In der Gasflasche (1) liegt Trimethylamin als Flüssigkeit vor. Wenn das Ventil (15) geschlossen ist, wird über das offene Ventil (13) flüssiges Trimethylamin in den Meßbalg (3a) geleitet. Dabei dehnt sich das Trimethylamin aus und wird weitgehend in die Gasphase 3 überführt. Das Einstellen des Hubs des Meßbalgs (3a) erfolgt mittels des Schaltkreises (14) entsprechend dem speziellen vorgegebenen Wert der Meß-, Steuer- oder Regeleinheit (3b). Nachfolgend, wenn das Ventil (13) geschlossen ist, wird das gasförmige Trimethylamin über das Ventil (15), das geöffnet worden ist, in die Meß-, Steuer- oder Regeleinheit (3b) geführt. Ein Zusatz von Spülluft erfolgt über die Leitung (11) und das Ventil (12). Da der Meßbalg (3a) und die Meß-, Steuer- oder Regeleinheit (3b) zusammen der Meßvorrichtung (3) in Fig. 1 entsprechen, erfolgt die Zugabe von Spülluft auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 direkt in die Meßvorrichtung.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen von Sandkernen für
Metallgießverfahren, bei dem gasförmiges Trimethylamin durch Teile
einer Meßvorrichtung (3) und dann in einer Konzentration
von 0,01 bis 0,12 Gew.-%, bezogen auf die pro Kern
eingesetzte Sandmenge, in eine Kernschießmaschine (4) geleitet
wird, wo es mit dem Sand in Kontakt kommt, wobei vor der
Einspeisung des gasförmigen Trimethylamins in die
Kernschießmaschine (4) ein Spülgas eingeführt wird sowie für
eine Menge T an Trimethylamin die Menge L eines Spülgases
im Verhältnis T : L = 1 : 1000 bis 1 : 10000 eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Spülgas direkt in
die Meßvorrichtung (3) eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Trimethylamin
in flüssiger Form einem Meßbalg (3a) zugeführt wird, der
einen Teil der Meßvorrichtung (3) bildet, und dann in
Gasform durch eine Meß-, Steuer-, oder Regeleinheit (3b),
die auch einen Teil der Meßvorrichtung (3) bildet,
geleitet wird.
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