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Verfahren zum Herstellen von Gußformen Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Herstellung von @Gußformen, und zwar vorzugsweise auf ein Herstellungsverfahren,
das bereits in den Patenten 54.5 123, 571602
und 520 175 beschrieben
wurde. Wie bei dem sog. Durand-Verfahren beschrieben, werden die Gußformen aus einer
Mischung von Sand und Zement mit einer Menge Wasser, die viel geringer ist als -die
sonst für die üblichen Mischungen von Sand und Zement, hergestellt. In den Durandschen
Patenten ist diese Mischung als unterhydratisiert bezeichnet. Die Wassermenge wird
derart bemessen, daß die Mischung aus Zement und Sand gerade kohärent genug ist,
da:ß sie mit der Hand zu einer sehr brüchigen Kurgel: geformt werden kann. Diese
Mischung kann zu einer Form oder einem Kern mit verhältnismäßig hoher -Porosität
und guter Widerstandsfähigkeit in der Struktur geformt werden. Das Durandsche Verfahren
wurde in einer ziemlich großen Anzahl von Fällen angewandt und brachte (einen bemerkenswerten
Fortschritt in der Gießtechnik. In gewissen Fällen traten jedoch Schwierigkeiten
auf, besonders bei der Herstellung von Gußstücken aus Manganstahl oder bei Metallen,
die bei sehr hohen Temperaturen vergossen werden. Diese Schwierigkeiten sind besonders
groß, wenn das Gußstück einspringende Ecken aufweist, hinter denen sich eine beträchtliche
Metallmenge befindet und die in der Form .einen Vorsprung bilden. Die starke Hitze
des Metalls und sein beiderseitiger Angriff an dem vorstehenden Teil der Form haben
häufig- zur Folge, daß das Metall den Sand durchdringt und,sichdadurch auf dem Grund
des einspringenden Winkels eine aus einem
Gemisch von Metall und
teilweise geschmolzenem Sand bestehende poröse Masse bildet, die sehr schwer mittels
Schneidewerkzeuge, Schleifstein oder Meißel entfernt werden kann. Die Mischung von
Zement und Sand, aus der die Form hergestellt wird, muß porös sein, damit das Gas
durch den Formkörper entweichen kann. Unter dem Einfluß der Hitze des Metalls beginnt
der Sand, der in der Hauptsache aus Kieselsäure oder ähnlich er Masse besteht, mit
dem Zement zu einer Art Glas zusammenzuschmelzen, das gegen das Eindringen des Metalls
keinen Widerstand leistet und so zur Bildung des äußerst harten, noch zu
besprechenden Gemisches führt.
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Um diesen Unzuträglichkeiten vorzubeugen. sind Versuche gemacht worden,
die Formen an ihren vorspringenden, mit dem Metall unmittelbar in Berührung kommenden
Teilen aus verschiedenen feuerfesten Werkstoffen oder keramischen Werkstoffen herzustellen,
die mit Zement so verbunden werden, daß eine unterhydratisierte Masse entsteht.
Die Verwendung dieser Stoffe, z. B. Kohle, Koks, Talk, Baryt, Bimsstein, zerstampfte
Ziegel, gepulverte Gleßereischlacke, hat aber keine befriedigenden Ergebnisse bei
der besonderen Zweckbestimmung des Erfindungsgegenstandes gezeitigt.
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Grund hierfür ist, daß, die Feuerfestigkeit der geeigneten Werkstoffe
nicht die einzige Eigenschaft ist, die -wesentlich ist, Die Bildung eines Gemenges
aus Metall und Sand an den einspringenden Ecken eines Gußstückes ist anscheinend
nicht allein von physikalischen Einflüssen, z. B. der erhöhten Teinperatur, abhängig,
sondern auch von chemischen. Nun hängt der Widerstand gegen chemische Angriffe nicht
allein von der Temperatur ab, sondern auch von der chemischen Zusammensetzung der
verwandten Werkstoffe. Andererseits hängt die Haftfähigkeit und die Durchlässigkeit
von einer großen Anzahl anderer Umstände ab, insbesondere von der Größe und der
Form der Körner, die selbst wieder von der chemischen Natur der Stoffe abhängig
ist. Es genügt daher zur Erreichung des gewünschten Ergebnisses nicht allein, daß
die Masse feuerfest ist, sondern sie muß auch eine bestimmte Anzahl anderer Eigenschaften
aufweisen.
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Gemäß der Erfindung können diese Schwierigkeiten völlig vermieden
werden, wenn man eine Durandsche Form, deren Wandungen aus einer Schicht aus unterhydratisiertem
Zement und Zuschlagstoffen bestehen, verwendet, wobei als Zuschlagstoffe für die
unterhydratisierte Zementschicht pulverförmiger oder feinkörniger, natürlicher oder
künstlicher Korund verwendet werden. Unter künstlichem Isorund ist, im allgemeinen
bei sehr hohen Temperaturen geschmolzen, reine Tonerde zu verstehen. Künstlicher
Korund ist im Handel unter dem Warenzeichen Alunduni und Aloxite erhältlich. Man
erzielt gute Ergebnisse, wenn man geschmolzene Tonerde von solcher Feinheit, daß
sie durch ein Sieb von Zoo Maschen je Quadratzentimeter geht, verwendet, vorzugsweise
in annähernd folgenden Mengenverhältnissen: Tonerde ioo Teile, Zement 13 Teile,
Wasser 7 Teile. Wenn auch die verwandte Menge Wasser etwas größer sein kann als
bei der eigentlichen Durandschen Masse, so wird doch vorzugsweise eine Menge Wasser
verwandt, dieetwas geringer ist als die für die Herstellung der gebräuchlichen zementhaltigen
Mischung verwandte, um eine Mischung zu erhalten, die geformt werden kann, die jedoch
nicht so feucht ist, daß sie zusammensinken würde, und die eine beträchtliche Porosität
aufweist, die allerdings geringer ist als die von den Durandschen Massen gewöhnlich
verlangte.
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Um die erfindungsgemäße Gießform herzustellen, bringt man eine formbare
Mischung von natürlichem oder künstlichem Korund und Zement auf das. Modell oder
in den Formkasten für den Kern auf, um einen überzu,- von etwa 12,5 bis 19 mm Dicke
herzustellen. Diese Auskleidungsschicht kann sich über die ganze Oberfläche des
Hohlraumes der Form erstrecken oder nur über diejenigen Stellen, an denen ohne diesen
l@berzug sich die Störungen durch das Eindringen des Metalls in die Formmasse einstellen
würden. Unter Auskleidung soll dabei sowohl eine Auskleidung verstanden werden,
die einen Teil als :auch eine solche, die die ganze Oberfläche dies Hohlraumes der
Form überzieht. Die von dem Modell abgewandte Seite der Auskleidung wird vorteilhaft
roh gelassen oder wird aufgerauht, um eine innige Verbindung mit der darauffolgenden
Masse aus Zement und Sand sicherzustellen. Man bringt daraufhin in den Formkasten
oder die Kernform, bis dieser gefüllt ist, unterhydratisierte Masse aus Sand und
Zement ein, wie in den Durandschen Patenten beschrieben. Die Form kann vorteilhaft
durch Eisenstangen verstärkt sein, die in die aus Sand und Zement bestehende Formmasse
eingebettet sind.
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Man nimmt die Form aus .ihrem Rahmen oder Kasten und kann sie weiterbehandeln,
wie in den früheren, das gewöhnliche Durandsche Verfahren betreffenden Patenten
angegeben; sie ist daraufhin fertig zur Verwendung.
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Die fertige Form besteht aus einem porösen Stützkörper, der aus der
relativ trockenen oder unterhydratisierten ,Mischung aus Sand und Zement gebildet
ist, und einer mit dem
Stützkörper einen einzigen Körper bildenden
feuerfesten Auskleidung, deren Porosität etwas geringer sein kann. Der Zement, welcher
als Bindemittel des Stützkärp;ers und der Auskleidung dient, verbindet diese zwei
Tele miteinander, so daß die Auskleidung keinerlei Neigung zeigt, sieh vom Stützkörper
- abzulösen. Die hohe Hitzebeständigkeit der Oberflächenschicht und deren große
Dichte verhindern sein Eindringen des Stahles oder sonstigen hocherhitzten Metalls
in die Formmasse. Dfer Stützkörper, der aus gewöhnlicher Durandscher Masse besteht,
weist große Porosität auf, so daß die Gase durch die Form entweichen können, sowie.
die unentbehrliche ,große Festigkeit.
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Die hochhitzebeständige, geschmolzene Ton-,erde zeigt keine Neigung,
mit dem Zement ein Glas zu bilden, .eine Neigung, welche die üblichen Quarzsande
zeigen. Obgleich seine begrenzte Menge Wasser verwendet wird, um eine gewisse Porosität
der Auskleidung sicherzustellen, so ergibt das feine Korn der geschmolzenen Tonerde
:eine dichte Struktur der Auskleidung, welche dem Eindringen des Metalls Widerstand
leistet und eine glatte Oberfläche des Gußstückes sicherstellt.
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Obgleich vorzugsweise feinste geschmolzene Tonerde aus der Herstellung
von Poliermitteln verwendet werden soll, -so kann doch auch gegebenenfalls geschmolzene
Tonerde mit gröberem Korn verwendet werden, die allerdings im allgemeinen teurer
ist und eine weniger glatte Oberfläche des Enderzeugnisses ergibt.
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Die verschiedenen Abarten der Tonerde sind im allgemeinen unter der
Bezeichnung künstlicher Korund bekannt. Man kann in gleicher Weise auch natürlichen
Korund verwenden. Die Masse soll körnig sein, um die. gewünschte Porosität zu ergeben.
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Wenn die Auskleidung vorzugsweise von einer porösen, mit Zementgebundenen.
Masse, wie sie in den Durandschen Patenten beschrieben ist, getragen werden und
mit dieser verbunden sein soll, so kann doch auch eine andere Stützmasse verwendet
werden, insbesondere bei der Herstellung von Kernen, bei denen eine geringe Festigkeit
angestrebt wird: In diesem Fall kann die übliche Mischung von Sand oder Zement ganz
oder teilweise ..ersetzt werden durch feuchten oder trockenen Sand, Asche o. dgl.
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Die Auskleidung besteht im wesentlichen aus geschmolzener Tonerde
und kann, wenn .es wünschenswert erscheint, auch geringe Mengen anderen Sandenthalten,
die jedoch so gering gehalten werden sollen, daß, sie die Hitzebeständigkeit der
Mischung nicht merklich beeinträchtigen.
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Als Bindemittel wird vorzugsweise ein hoch widerstandsfähiger, rasch
erhärtender Portlandzement (künstlicher Portlandüberzement) benutzt, man kann jedoch
auch gewöhnlichen Portlandzement oder Zemente auf Tonerdebasis verwenden.
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Untier Gußformen werden im vorstehenden sowohl Kerne als auch die
eigentlichen Formien verstanden.
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Z. B. sind gute Ergebnisse im Betrieb bei der Verwendung von Korund
zum Gießen von rostfreiem Stahl mit 120/0 Chrom oder mit i 8 % Chrom und 80/6 Nickel
erzielt worden. Es wurde eine gut aussehende Oberfläche erzielt, ohne daß die Form
oder der Kern an dem Gußstück haftete und ohne daß .es notwendig war, die Formen
mit einem besonderen Schutzüberzug zu versehen.
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Sehr befriedigende Ergebnisse wurden auch ,erhalten bei großen Bremsbacken
aus Stahl mit I20/0 Mangan, welche mit den üblichen Formstoffen sehr schwer zu gießen
sind.