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Verfahren und Schlichte zum Herstellen von Güßformen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Gußformen und Kernen aus körnigen,
mineralischen Formmassen unter Verwendung eines wäßrigen Bindemittels und eines
beim Erhitzen flüchtigen und die Porosität der Form steigernden Zusatzstoffes. Es
ist bekannt, einen solchen Zusatzstoff einer den Hohlraum umgebenden Schicht aus
Sand oder Schamotte und aus einem wäßrigen Bindemittel, wie Leim oder Gips, zuzufügen
und dann die Formeninnenfläche mit, einer Lötlampe oder einem Holzkohlenfeuer auf
eine so hohe Temperatur zu erhitzen, daß die organischen Zusatzstoffe, z. B. Stein-
oder Holzkohlenstaub, Harz, Flachsgrannen, Holzmehl ö. dgl., verbrennen und daher
Poren hinterlassen. -Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß als der die Porosität
der Form steigernde Zusatzstoff Ammonium-Carbonat verwendet, das entweder in pulverförmigem
Zustand der Formmasse zugefügt oder in gelöstem Zustand auf die Formeninnenwandung
aufgebracht wird. Es wird dadurch die an sich bekannte Aufgäbe gelöst, den Zusatzstoff
durch die in einem gewöhnlichen Trockenofen herrschende Wärme zu verdampfen.
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Die Erfindung ermöglicht die Verwendung solcher wäßrigen Bindemittel
für die Formmasse, die ohne den die Poren bildenden Zusatzstoff die Gasdurchlässigkeit
der Form in unzulässiger Weise beeinträchtigen würden, aber eine erhebliche Verkürzung
der Trockenzeit gestatten und darum große wirtschaftliche Vorteile bieten. Als Bindemittel
dieser Art kommen Ton, Zement, Wasserglas o. dgl. für Grau-, Stahl-, Temper- und
Metallguß in Frage. Die Verkürzung der Trockenzeit von 8 bis =2 Stunden auf 2 bis
3 Stunden führt zur Einsparung von Trockenöfen und Brennstoffen und zur besseren
Ausnutzung der vorhandenen Formkästen. Auch gestattet die Erfindung die Verwendung
beliebiger und überall leicht erhältlicher und billiger Formsande, die ohne den
Poren bildenden Zusatzstoff eine zu geringe Gasdurchlässigkeit hätten, um im grünen
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Stande verwendet zu werden, und die darum ein gründliches Trocknen
der Form erfordern würden.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine zum Bestreichen der Oberfläche
des Formhohlraums dienende Graphitschlichte, sog. Formschwärze, die zur Ausführung
des Verfahrens nach Anspruch i dient und zu diesem Zweck das Ammonium-Carbonat enthält.
Das eil'= gangs erläuterte bekannte Verfahren dient zwn Herstellen von Gußformen,
die auf ihrer Innenfläche eine poröse, harte Schale besitzen, im übrigen aber weich
sind. Derartige Gußformen bieten vor durch und durch gehärteten den Vorteil eines
leichten, schonenden Entleerens des Formkastens.
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Auch die vorliegende Erfindung eignet sich zur Herstellung solcher
Gußformen. Zu diesem Zweck wird die aus grünem Sand gestampfte Form auf ihren Innenflächen
mit einem beispielsweise Wasserglas enthaltenden Bindemittel getränkt, dann mit
einer Lösung von Ammonium-Carbonat behandelt und so lange getrocknet, bis aus der
Formeninnenfläche das freie Wasser verdampft.
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Besondere Bedeutung kommt der Erfindung bei der Herstellung von Kernen
zu, die besonders gasdurchlässig sein müssen. Die Erfindung ermöglicht auch die
Bildung von Gaskanälen. Bekannt ist es, zu diesem Zweck beim Aufstampfen der aus
Sand oder Lehm bestehenden Kerne oder Formen sog. Wachsschnüre einzulegen, welche
beim Trocknen schmelzen und vom Sand aufgesaugt werden; dabei entsteht ein Kanal
der Lage der Schnur entsprechend, welcher das Abziehen der beim Gießen entstehenden
Gase gestattet. Die Stoffe, aus denen die Wachsschnüre hergestellt werden, sind
schwer zu beschaffen und verhältnismäßig teuer, weil sie vom Ausland beschafft werden
müssen.
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Erfindungsgemäß bildet nun das der Formmasse einverleibte Ammonium-Carbonat
einen zusammenhängenden Streifen, durch dessen Verflüchtigung ein Gasabführungskanal
entsteht.
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Der äußere Unterschied zwischen einer grünen und trockenen Form beruht
darin, daß die grüne Form eine gewisse Feuchtigkeit aufweist und weich ist. Denn
die Verdichtung des Sandes darf in diesem Falle einen gewissen Grad nicht überschreiten,
damit die sich beim Guß in großer Menge entwickelnden Dämpfe und Gase durch die
Poren der Form hindurch entweichen können. Die trockene Form dagegen enthält so
wenig Feuchtigkeit, daß sich beim Guß nur wenig Dämpfe entwickeln. Bei Herstellung
dieser Form kann der Sand daher stärker verdichtet werden, so daß sich eine geringere
Gasdurchlässigkeit ergibt. Daher ist die trockene Form sehr hart. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht nun die Verwendung von Bindemitteln, wie Wasserglas, die der
nur kurz getrockneten, also noch grünen Form die erforderliche Härte verleihen,
ohne jedoch die Gasdurchlässigkeit beeinträchtigen zu können, da diese durch die
Einverleibung des Ammonium-Carbonats gewährleistet ist. Ohne die Beimengung dieses
Stoffes würden die mit -Wasserglas gehärteten Formen eine viel zu geringe Gasdurchlässigkeit
haben, da das Wasserglas die Poren verstopft.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Form
zunächst in der üblichen Weise aus Sand, Schamotte o. dgl. hergestellt, wobei man
den Sand kräftig verdichten darf. Alsdann wird der Hohlraum der Form an seiner Oberfläche
mit einer Wasserglaslösung bespritzt oder bestrichen. Alsdann wird der Formhohlraum
mit Graphitschlichte folgender Zusammensetzung bestrichen: 3000 g H20, i8oo g Graphit,
ioo g Ammonium-Carbonat. Es folgt dann eine kurze Trockenzeit, welche gerade ausreicht,
um die Form zu härten, nicht aber um sie vollständig zu trocknen. Für kleine Formen
genügt i Stunde bei Zoo ° C. Größere Formen brauchen längere Zeit, bis 21/2 Stunden.
Bei diesem Trockenvorgang erhärtet die den Formhohlraum umgebende Schicht in derjenigen
Tiefe, bis zu der das Wasserglas gedrungen ist, zu einer harten Schale. Da sich
in dieser Schale das Ammonium-Carbonat verflüchtigt, bleibt die Schale trotz ihrer
Härtung so porös, daß die beim Guß in ihr sich entwickelnden Dämpfe und Gase, die
unter anderem durch Verdampfen von Kristallwasser entstehen, nach außen entweichen
können und durch die noch feucht und porös bleibende äußere Formmasse abziehen.
Die Porenbildung läßt sich vielleicht so erklären, daß die sich durch den Zerfall
des Ammonium-Carbonats bildenden Gase Gaskanäle in der Schale bilden, solange diese
noch nicht völlig hart geworden ist. Auch ist es möglich, daß das zunächst gelöste
Ammonium-Carbonat Kristalle bildet, die nach ihrem Zerfall Hohlräume hinterlassen.
Unmittelbar im Anschluß daran erfolgt dann der Guß.
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Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird also der flüchtige
Stoff in gelöstem Zustand der fertigen Form durch Tränken zugeführt. Die Maßnahme,
diesen Stoff in pulverförmigem Zustand der Formmasse beizumischen, empfiehlt sich
bei der Verwendung von Portlandzement als Bindemittel. Bisher konnte man dieses
Bindemittel nur unter besonderen, das Verfahren verteuernden Umständen verwenden.
So war es erforderlich, daß der Formsand völlig frei von Ton und anderen Beimengungen
ist, also einen reinen Quarzsand darstellt. Nur dann
ließ sich die
beim Gießen erforderliche Gasdurchlässigkeit erreichen.
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Diese Formsand-Zement-Mischungen haben aber den Nachteil, daß sie
vollständig unplastisch sind und deshalb sich schwer verarbeiten lassen. Das geringe
Stehvermögen solchen Sandes zwingt daher, das Modell erst aus dem Sand zu nehmen,
wenn dieser infolge der Zementwirkung abgebunden hat. Zementmischungen schwinden
bekanntlich, und es ist daher erklärlich, daß das Entfernen der Modelle aus dem
steinharten, geschrumpften Sand große Schwierigkeiten macht. Dort, wo mit Quarzsand
und Zement gearbeitet wird, mußte man vorher die Modelle in einzelne entsprechend
angeordnete Stücke unterteilen, um das Ausheben des Modells aus dem erstarrten Zementsand
zu ermöglichen.
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Es ist daher erklärlich, daß die Notwendigkeit einer umfassenden Umgestaltung
der Modelle der Verwendung von Zement als Bindemittel hindernd im Wege steht.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung gewöhnlicher tonhaltiger
Sande bei der Benutzung von Zement als Bindemittel. Für die Herstellung von Kernen
hat sich beispielsweise folgende Mischung bewährt: Zoo kg Sand, 2o kg Portlandzement,
1,5 kg Ammonium-Carbonat. Es genügt, den Kern zunächst 12 bis 24 Stunden an der
Luft erhärten zu lassen und ihn dann 2 bis 3 Stunden bei i5o ° C zu trocknen. Für
die Herstellung einer Form aus tonhaltigen Formsanden empfiehlt sich folgende Zusammensetzung
Zoo kg Sand, 4,5 kg Zement, io,75 kg Ammonium-Carbonat, je nach der Art und dem
Tongehalt des Sandes. Die Verwendung eines so billigen und wirksamen Bindemittels,
wie Zement oder Wasserglas, bedeutet aber einen erheblichen Vorteil gegenüber den
bisher üblichen Kernbindern, wie Kernöle, Sulfitlauge u. dgl.; die schwer zu beschaffen
sind und vor allem während und nach dem Gießen unangenehme Verbrennungsgase erzeugen.
Die Erfindung kann in mannigfacher Weise abgeändert werden. Ferner kommen als Bindemittel
außer Wasserglas und Portlandzement beliebige andere anorganische hydraulische Bindemittel
in Betracht, die für sich allein benutzt die Porosität der Form oder der Kerne beeinträchtigen
würden.