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Bindemittel und Schlichte für Metallgußformen Zur Erhöhung der mechanischen
Festigkeit der in der Metallgießerei notwendigen Formen und Kerne, die in der Hauptsache
aus Sand bestehen, verwendet man Bindemittel verschiedenster Art, von denen bisher
billige Stoffe, wie Sulfitablauge, Melasse, Leinöl, Ü1-Harz-Verbindungen u. dgl.,
praktische Bedeutung erlangt haben. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den
Formsand mit einer als Bindemittel wirkenden., in der Hitze kondensierbaren organischen
Verbindung, die unter der Einwirkung des flüssigen Metalls verdampft, wie z. B.
Alkydharz, zu vermischen. Ferner ist die Verwendung härtbarer Kunstharze als Bindemittel
empfohlen worden. `TDie nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Kerne weisen
zum Teil ungenügende Festigkeitseigenschaften auf. Vor allem ergibt sich aber bei
Verwendung dieser Bindemittel, däß leicht Verkrustungen an der Oberfläche des Gußstücks
auftreten, die diesem ein mattes und stumpfes Aussehen verleihen.
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Um ein Anbrennen des Gusses am Formsand zu verhindern und das Wärmeleitungsvermögen
zu verbessern, hat man dem Formsand bereits Ruß oder Graphit beigemischt. Neben
Kohlenstoff sind auch Kohlenwasserstoffe oder thermoplastische Kautschukderivate
als weitere Zusatzmittel vorgeschlagen worden. Die Kohlenwasserstoffe sollten zur
Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre in der Mischung dienen. Gußformen der letzterwähnten
Art haben jedoch den Nachteil einer verhältnismäßig geringen Festigkeit.
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Erfindungsgemäß werden nun als Bindemittel und Schlichte für Metallgußformen
und -kerne härtbare Kunstharze in Verbindung mit Graphit verwendet. Besonders günstige
Ergebnisse
werden erzielt bei Verwendung üer nach den Patenten 605 917 und
684225 hergestellten härtbaren Phenol-Harze.
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Die vorzugsweise verwendeten härtUareii@ Kunstharze «=erden nach den
Verfahrä der drei vorgenannten Patente gewonnen, indem härtbare Phenolaldehydkondensationsprodukte,
deren phenolische Hydroxylgruppen, gegebenenfalls mittels Mono- oder Polyalkoholen,
veräthert worden sind mit so viel über 8o° siedenden Monoalkoholen, daß auf eine
der in ihnen enthaltenen Methylolgruppen mindestens i Molekül Monoalkohol kommt,
bei Temperaturen über 70° unter gleichzeitigem oder nachträglichem Zusatz von höheren
Oxyfettsäuren oder deren Glyceriden, anderen fetten Ölen, neutralen Harzen oder
Mischestern von Polyalkoholen mit Dicarbonsäuren und Fett- oder Harzsäuren so lange
erhitzt werden. bis ein in organischen Lösungsmitteln noch lösliches Harz entstanden
ist.
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Mit den Gemischen werden besonders feste, zähe und hitzebeständige
Massen erhalten. Bereits beim Ausbacken der Formen wirkt sich der Graphitzusatz
in günstiger Weise aus, indem die Wärme gleichmäßig durch den ganzen Formkörper
verteilt und eine gleichmäßige Durchhärtung und damit die Erzielung einer gleichmäßigen
Festigkeit der Form gewährleistet wird. In den Formen wird hierbei ein zusammenhängendes
wärmeleitendes Gerüst zwischen den Sandkörnern gebildet, welches im Augenblick des
Gießens des Metalls eine Überhitzung der Gußformoberfläche durch das heiße Metall
verhindert. Durch die vereinigte Anwendung von härtbarem Kunstharz und Graphit werden
Gußformen u. dgl. erhalten, welche sowohl hinsichtlich der Festigkeit vor dem Gießen
und während des Gießens als auch hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit und der Durchlässigkeit
den höchsten Anforderungen entsprechen. Bei Verwendung der Bindemittel gemäß der
Erfindung kann auch mit weniger reinem Sand gearbeitet werden. Außerdem kann infolge
der günstigen Festigkeitseigenschaften der Kerne auch bei vernickelten Teilen von
der Verwendung von Kerneisen abgesehen werden.
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Das neue Verfahren findet bei Gußformen und -kernen aus trockenem
oder grünem Sand für das Gießen von gewöhnlichen oder besonderen Stahlarten, Eisen
und Gußmetallen, von Nichteisenmetallen und deren Legierungen Anwendung.
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Beispiel i Auskleidemasse für Gießformen zur Verbesserung des Aussehens
der Metallabgüsse: Die metallischen Kühlteile und das Innere der Gußformen aus grünem,
gebackenem oder mit Zement gebundenem Sand werden mit einer Masse versehen, die
hergestellt wird aus i Teil härtbarem Phenolharz nach dem Verfahren des Patents
684 225, 1,5 Teilen synthetischem Graphit, 0,02 Teilen Blei-Kobalt-Mangan-Resinat
und je nach der Porosität 3 bis 6 Teilen einer Mischung aus Puzzolan oder Glimmer
mit fein pulverisierter Kieselerde oder Tonerde. Zur Verdünnung wird Monochlorbenzol
oder je nach der Anwen-
dungsweise der Auskleidungsmasse ein anderes Lösungsmittel
aus der Benzolreihe zugesetzt. Das Gießen erfolgt erst, wenn die Lösungsmittel vollständig
verdunstet sind und die Auskleidungsmasse gründlich durchgetrocknet ist. Beispiel
2 Formkerne für die Metallgießerei: Man verknetet innig 3 bis 6 Teile
fein
pulverisierten synthetischen Graphit mit 3 bis $ Teilen härtbarem, nach
dem Verfahren des Patents' 6o5 917 hergestellten Phenolharz. Dann gibt man 92 Teile
trockenen Sand hinzu und knetet weiter bis zur innigen Mischung. Die so erhaltene
Masse ist gut modellierbar und eignet sich auch für die mechanische Herstellung
von Gußformen und -kernen. Man brennt bei 16o bis 22o° bis zur vollständigen Durchhärtung
ein. Das Gießen geht normal, ohne Hochgehen von Metall, vor sich, und die erhaltenen
Stücke sind vollkommen scharfkantig, von guter Oberfläche und ohne Bruch und Blasen.
Das Entfernen des Sandes und der Füllung geht bemerkenswert leicht vor sich.
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Diese Arbeitsweise ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von
kleinen Kernen für Gußstücke aus Nickel-Aluminium-Stahl und aus nicht oxydierbarem
oder Manganstahl, ferner von Kernen für Pumpenkörper und Röhren, bei denen ein Reißen
auf alle Fälle vermieden werden muß. Sie ist für die Herstellung sowohl von dünnen
wie von dicken Rohren u. dgl. geeignet. Hähne aus Bronze lassen sich ohne Ausschuß
und ohne Porenbildung herstellen. Allgemein ergibt sich die Möglichkeit, die schwierigsten
Gußstücke bei sehr hoher Temperatur mit den schwierigsten Metallen und Legierungen
zu gießen. Beispiel 3 i Teil eines härtbaren Phenolharzes wie in Beispiel i wird
in 1,5 bis 3 Teilen Holzöl bei erhöhter Temperatur gelöst und nach Erzielung einer
klaren Lösung erkalten gelassen. Gußformen mit diesem Bindemittel sind im besonderen
Grade gegen solche Massen beständig, die zu einer starken Beschädigung der Gußform
neigen, so daß Gußstücke mit besserer Oberfläche erhalten werden.
Beispiel
4 Für das Gießen -von Metallteilen mit niedrigemSchmelzpunkt,Leichtmetallen undLeichtlegierungen,
wie beispielsweise von Magnesium, kann man Kerne und Formen mit der im nachstehenden
angegebeaen Masse versehen oder einfach ihre mit dem Formmodell in Berührung kommende
Oberfläche damit überziehen, wobei dann diese Masse auf der Unterlage eines billigeren,
mit Zement oder \Tatriumsilikat oder irgendeinem Klebmittel gebundenen Sandes angebracht
sein kann.
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Eine Emulsion aus 45 Teilen mit Leinölfettsäuren modifiziertem Alkydharz,
0,5 Teilen härtbarem Phenolharz wie in Beispiel e, o,o5 Teilen Ammoniumsulforicinoleat
und 2 Teilen Wasser wird mit 3,5 Teilen fein pulverisiertem Graphit, o,25
Teilen Ammoniumfluorid und 2,25 Teilen Schwefel zu einer Paste verrieben, mit der
man den wie folgt zusammengesetzten Sand in einer Mühle oder einer anderen Mischmaschine
bindet. Die Sandmischung besteht aus 72 Teilen trockenem kieselerdehaltigem Sand
und i8 Teilen trockenem ton- oder lehmhaltigem Sand. Durch Zugabe von Wasser kann
das Mischen der Formmasse gefördert werden. Um das Ablösen des Kernes von dem Cußstück
nach dem Gießen zu erleichtern, setzt man dein Kern dispergierend wirkende Körper,
wie Holzmehl oder Kieselgur, zu. Sollen leicht oxydierbare Metalle oder Legierungen
gegossen werden, so wird zweckmäßig der Mischung - von Sand und Bindemittel eine
Lösung von Ammoniumfluorid oder eines ähnlichen reduzierend wirkenden Stoffes zugegeben.
Die Gußformen und -kerne werden vorzugsweise bei 16o bis 2oo° eingebrannt.
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Da die in diesem Beispiel angegebene Sandmischung eine Kühlwirkung
auf das Gußmetall ausübt, so ist es in vielen Fällen möglich, die Verwendung der
sog. Schreckschalen zu unterlassen, die man sonst vorsichtshalber in besonders gefährdeten
Teilen der Formen oder Kerne anordnet, um eine solche Abkühlung zu erreichen.