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Verfahren zur Herstellung von Formen oder Kernen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Formen oder Kernen, bei dein auf das Modell zunächst
eine dünne Schicht aus feinkörnigem Formstoff und. auf diese eine dickere Schicht
aus grobkörnigem Formstoff aufgebracht wird, darin bestehend, daß der aus Quarzsand
bestehende feinkörnige Formstoff, der durch geeignete Aufbereitung frei von Schwebestaub
und flugfähiger Kieselsäure ist oder aus einem; ausreichend hitze beständigen kieselsäurearmen
Material, z. B. Basalt oder Diabas, Wasser und Bindemittel besteht, aufgespritzt
oder durch Tauchbad aufgebracht und durch Aufschütten oder Einschütten des grobkörnigen
Formstoffes zu einer festen Form oder einem festen Kern ausgebildet wird, worauf
Form oder Kern getrocknet und von dem Form- oder Kernmodell abgehoben werden. Dia
Erfindung soll in der Hauptsache dem Ziel dienen, die Entstehung der Staublungenkrankheit
(Silikosis) zu verhindern. Bekanntlich wird die Silikosis durch die Einatmung des
in der Luft feins.t verteilten Quarzstaubes hervorgerufen, der chemisch betrachtet
reine Kieselsäure (S'02) darstellt, weshalb auch die Krankheit nach dem chemischen
Stoff, durch den sie entsteht, den Namen Silikosis erhalten hat.
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Da die Erfindung die chemischen Einflüsse, die die Silikosis entstehen
lassen, beseitigen will, muß man sich zunächst über die Vorgänge Rechenschaft geben,
wie sie medizinisch betrachtet, gegeben sind. In der menschlichen Lunge übt die
Kieselsäure, begünstigt durch die Körperwärme, durch die Konzentration von Kohlensäure
und schwere körperliche Tätigkeit, fortschreitend physikalische
Reize
und chemische Reaktion aus, die zur Verhärtung der Lungengewebe und damit letzten
Endes zum Erstickungstode führen. Nur der dem bloßen Auge nicht sichtbare feine
Schwebestaub,, dessen Körner kleiner als o,oo5 mm sind, gefährdet die Gesundheit
des Menschen nachhaltig. Staubkörner, die größer als 0,005 mm sind, werden
durch die Flimmerbewegungen der Atmungsorgane selbsttätig wieder ausgeschieden.
Die flugfähig freie Kieselsäure, soweit sie nicht schon im Neusand enthalten ist,
wird im Gebrauchssand, der durchschnittlich dreimal zur Verwendung kommt, zusätzlich
erzeugt .durch Zersplitterung größeren Quarzkornes in der Hitze des Gießmetalls,
durch mechanische Reibung bei der Durchmischung und der Förderung des heißen und
trocknen Sandes und durch die Anreicherung des seine Quellfähigkeit verlorenen,
totgebrannten Tones, der immer freie Kieselsäure enthält: 'Nach der theoretischen
Formel der Tonsubstanz A1203-2 Si0.2-H2O sind im Ton 46,4d/o@ Kieselsäure vorhanden.
Formerlehm ist quarzhaltiger (durch Brauneisen gefärbter) Ton.
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Der Staub, der flugfähige Kieselsäure enthält, entsteht hauptsächlich
bei der Entleerung der Formkästen, dem Vorputzen, dem Entkernen, dem Sandstrahlgebläse
und dem Aufbereiten des Formsandes. Er lagert sich auf dem Flur der Gießerei an
allen Orten ab und wirkt, getragen von unvermeidlicher Zugluft, austretender Preßluft
oder örtlichen Hitzezentren als ständige Gefahr für den. Gießereiarbeiter. Über
die Hälfte aller entschädigten Berufskrankheiten entfällt allein auf die Silikosis,
und da es klinische Mittel zur Bekämpfung dieser Krankheit nicht gibt, und der Atemschützer
nur das gröbere Korn, nicht aber den feinen Schwebestaub den Atmungsorganen fernhält,
stehen Technik und Wissenschaft dieser -gefährlichen Berufskrankheit bisher machtlos
gegenüber.
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Mit Rücksicht darauf, daß somit eine Beseitigung der Silikosis nur
dadurch möglich ist, daß die Voraussetzungen für das Entstehen beseitigt werden,
ist erfindungsgemäß die. Durchführung des Herstellungsverfahrens für die Formen
oder Kerne unter Zugrundelegung entsprechender Formstoffe so gewählt, daß die Voraussetzungen
für das Entstehen der Silikosis gefallen sind, da- Kieselsäure in einer solchen
Form, in; der sie die Lunge schädigt, nicht mehr in diese gelangen kann. Dabei wird
entweder der Schwebestaub und die flug fähige Kieselsäure aus dem Formstoff entfernt
oder ein Formstoff verwendet, der überhaupt frei von Kieselsäure ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich in seinen Auswirkungen
aber nicht nur auf die Beseitigung der Silikosisgefahr, sondern bringt außerdem
noch erhebliche technische Vorteile. Es wird bei dem vorliegenden Verfahren eine
außerordentlich große Gasdurchlässigkeit der Formen und Kerne erzielt, und außerdem
besitzen die mit diesen Formen und Kernen hergestellten Gußstücke eine ganz außergewöhnlich
glatte Gußfläche. Obendrein sind die wirtschaftlichen Vorteile sehr erlieblich,
wie aus den nachstehenden Darlegungen noch näher hervorgeht.
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Es ist'zwar schon bekannt, aus den Formstoffen die Staubteile zu entfernen,
de die Qasdurchlässigkeit - herabmindern, jedoch ist man hierbei stets nur so Weit
gegangen, wie es die technischen Nottvendigkeiten bedingen, ohne dabei auch gleichzeitig
die Gefahr der Entstehung der Silikosis zu vermeiden. Es ist auch bekannt, auf das
Formmodell zunächst eine dünne Schicht aus feinkörnigem Formstoff und auf diese
eine dickere Schicht aus grobkörnigem Formstoff aufzubringen. 'Hierbei sind aber
weder Formstoffe verwendet, die frei von Schwebestaub oder flugfähiger Kieselsäure
sind, noch ist ein Kombinationsverfahren durchgeführt worden, bei dem der.feinkörnige
Formstoff durch Aufspritzen oder Tauchbad und der grobkörnige. Formstoff durch Aufschütten
aufgebracht wird. -Soweit Quarz als Formstoff benutzt wird, muß der Neusand vor
der Anlieferung durch geeignete Aufbereitung von Körnungen, die kleiner als
0,005 mm sind, befreit sein; damit die Bildung von flugfähiger Kieselsäure
sowohl während der Herstellung der Formen@und Kerne als auch nach dem Gießen vermieden
wird. Der Quarzsand, soweit er mit dem Gußmetall in unmittelbare Berührung kommt,
muß andererseits so feinkörnig sein, daß eine Kornzertrümmerung durch Hitzeeinwirkung
unmöglich ist. Ein feines Korn. -besitzt naturgemäß weniger Einschlüsse, die zur
Kornzertrümmerung führen. können und kann auch den Ausgleich von Wärmespannungen
sicherer herbeiführen als ein größeres Korn. Außerdem bildet feinkörniger Sand eine
glatte Form, so daß eine teilweise Umfassung des Kornes von flüssigem Metall; wie
bei muhen Formen, nicht möglich ist.
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Die ' Gießereisande enthalten zum Zwecke der Bldsamkeit und Formfestigkeit-bis
zu 25% Ton. An sich sind Quarz und Ton, "wenn sie frei von Beimengungen, sind, von
ausreichender Hitzebeständigkeit für alle industriell vergossenen, Metalle. Doch
kommen sie in der Natur fast nie rein vor, sondern. enthalten Beimengungen von Feld.-spat,
Kalk, Metalloxyden und Alkalien, die den Schmelzpunkt des Hauptminerals herabsetzen.
In der Hitze des Gußmetalls wirken diese Beimengün-,gen als Flußmittel, wie die
keramische und Glasindustrie diese Chemikalien bewußt und systematisch bei ihren
Brennprozessen verwendet. Der Schmelzpunkt der Formstoffe.wird - auch schon bei
Anwesenheit kleiner Mengen - durch diese Flußmittel so weit heruntergesetzt, daß
Sinterungenl .im Formstoff hervorgerufen werden. Die Ursache" hiervon ist das bekannte
Festbrennen des Formsandes an der Oberfläche des Gußstückes.
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Aus. diesem Grunde werden das Vorputzen und das nachträgliche Strahlen
dies Gußkörpers mit Sand öder Strahlkies -erforderlich.
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Wird nun unter Vermeidung jeglicher Tonsubstanz reiner, von allen
Flugmitteln befreiter Quarzsand entsprechend feiner Körnung und frei von flugfähiger
Kieselsäure als Formstoff verwendet,
so ist die Gußoberfläche -
auch bei -frei von festgebranntem Sand, so daß sowohl das Vorputzen als auch das
Sand- oder Strahlkiesgebläse in Fortfall kommen und; damit zwei Arbeitsstellen gefährlicher
Schwebe staubbildung ausgeschaltet werden.
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Die Standfestigkeit,' die sonst durch den Tongehalt des Sandes erreicht
wird, wird im vorliegenden Falle in an sich bekannter Weise ersetzt durch die Zugabe
von wasserlöslichen Bindemitteln zum Formstoff. Diese Bindemittel verkohlen oder
verkoken in der Hitze des Gußmetalls und lockern den Formstoff in der Umgebung des
Gußlings derartig auf, daß auch das Entleeren des Formkastens eine in jeder Hinsicht
staubfreie Arbeitsoperation geworden. ist.
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Die Bildsamkeit, die der Ton bisher dem, Formsand verliehen hat, wird
dadurch ersetzt, daß der neue Formstoff als dünne Schicht in wäßrigem Zustand auf
das Modell aufgetragen wird. Da diese dünne Schicht dem Druck des Gußmetalls nicht
standhalten würde, wird der verbleibende Hohlraum des Formkastens in am; sich bekannter
Weise aufgefüllt mit einer grobkörnigen, schüttfähigen. Masse, die aus hitzebeständigen
Mineralkörnern. und wiederum einem organischen, wasserlöslichen Bindemittel besteht,
so daß sich hinter der wenig widerstandsfähigen Feinschicht ein Gerüst oder Raumgitter
hoher Standfestigkeit gebildet hat, das den Drücken des flüssigen Metalls standhält.
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Sinngemäß werden die Kerne hergestellt. Das Entkernen geschieht in
einfacher und staubfreier Weise dadurch, daß die Gußlinge in Wasser gelegt werden,
wodurch das nicht in der Gußhitze zerstörte Bindemittel gelöst wird, so, daß der
Kernformstoff durch Schütteln aus dem Guß staubfrei entfernt werden kann.
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Mit Rücksicht darauf, daß auf jeden Fall der Formstoff, der mit dem
Gießmetall in Berührung kommt, feinkörnig sein muß und dieser feine Formstoff im
Sinne der Verhinderung des Entstehens von Schwebestaub, nicht wieder aufbereitest,
sondern nach einmaliger Verwendung beseitigt wird, wird erfindungsgemäß so bei der
Herstellung von Formen und Kernen verfahren, daß auf das Form- oder Kernmodell der
feinkörnige Formstoff aufgespritzt oder durch Tauchbad aufgebracht und durch Aufschütten
des grobkörnigen Formstoffes zu einer festen Foren oder einem festen Kern ausgebildet
wird.
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Durch dieses Verfahren wird bei jeder Form oder jedem Kern nur eine
ganz geringe Menge von Formstoff nach dem Guß beseitigt, weil die aufgespritzte
oder durch Tauchbad aufgebrachte Schicht feinkörnigen Formstoffes nur sehr dünn
ist. Die Grobmasse dagegen. wird in einer Trommel oder ähnlicher Einrichtung unter
gleichzeitigem Zusatz von. Wasser oder Wasserdampf und etwas Bindemittel als Ersatz
für die verbrannte Menge für die nächste Formherstellung schüttfähig und bindefähig
gemacht. Da der feine Sand nur einmal gebraucht und die Grobmasse naß und in einer
Arbeitsoperation im geschlossenen Gefäß wieder schüttfähig gemacht werden kann,
so ist auch die Aufbereitung des neuen Formstoffes frei von der Bildung jeglichen
Schwebestaubes.
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Wenn das grobe Korn, das niemals mit dem schmelzflüssigen Metall in
Berührung kommt, aus einem hinreichend teinperaturwechselbeständigen Mineral besteht,
ist die Grobmasse praktisch unbegrenzt brauchbar, ohne ergänzt oder erneuert werden
zu müssen. Daher bietet das neue Verfahren erhebliche wirtschaftliche Vorteile im
Einkauf des Formstoffes, an inner- und außerbetrieblichen Transportkosten, in der
Vereinfachung der Aufbereitung und den Fortfall der laufenden Sandkontrollen. Die
Zugabe gelegentlich erforderlich werdender Reduktionsmittel beschränkt sich bei
dem vorliegenden Verfahren lediglich auf die ge,-ringe Menge der metallseitig angeordneten
Feinschicht und ist daher außerordentlich sparsam. Das neue Verfahren gestattet
daher auch ohne Gefährdung der Wirtschaftlichkeit die Verwendung hochwertiger kieselsäurefreier
Mineralien, wie beispielsweise Basalt oder Diabas und die Verwendung reinsten und
von flugfähiger Kieselsäure befreiten Quarzes.
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Wird der Unterschied in der Korngröße entsprechend gewählt, so ist
nach dem Gießen die Trennung der nur einmal zu verwendenden Feinschicht von der
wieder aufzubereitenden Grobschicht mit einfachem Mitteln leicht möglich.