EP0881014A1 - Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen - Google Patents

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EP0881014A1 EP97108678A EP97108678A EP0881014A1 EP 0881014 A1 EP0881014 A1 EP 0881014A1 EP 97108678 A EP97108678 A EP 97108678A EP 97108678 A EP97108678 A EP 97108678A EP 0881014 A1 EP0881014 A1 EP 0881014A1
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B22C9/123—Gas-hardening

Definitions

  • the present invention relates to a device for hardening foundry cores from a mass containing sand, in which the core to its Hardening in the core molding tool one enriched with a catalyst Gas flow and possibly subsequently exposed to a compressed air flow is, with a mixing stage upstream of the core molding tool for generation a catalyst vapor-carrier gas mixture, which is program-controlled Valve means, pump means and flow meter with a catalyst reservoir as well as with a program-controlled compressed air source in flow connection stands.
  • Such devices are known and allow cold curing processes such as for example the so-called cold box process, in which the core sand has two components a synthetic resin system are added, which then with the sand cure as soon as an amine, such as an alkylamine or a methyl formate, as a catalyst is added.
  • a synthetic resin system such as an alkylamine or a methyl formate, as a catalyst is added.
  • One component could e.g. a polyester resin, a polyether resin or any synthetic resin with a liquid consistency be with reactive hydroxyl groups; the second component is definitely a organic isocyanate.
  • the two components are made with the molding sand mixed thoroughly and then deformed. In order to catalyze the reaction here and the handling and use of the amines in particular are reliable various efforts have been made so far.
  • the known methods have a common disadvantage in that Hardening process takes a significant amount of time. For example, takes the formation of the core-sand mixture in the mold on a core-shooting machine often only a fraction of a second, whereas the subsequent gassing to harden the core over several seconds has taken place, which naturally makes fumigation an enormous cost bearer.
  • valve means in the supply line of the storage container temporarily to a return line to Storage tanks are switchable for pressure equalization in the flow system.
  • valve means as well as the other switching and control elements of the device programmable.
  • porous ceramics have a very large inner surface, which is completely wetted by the inflowing catalyst, after which the inflowing carrier gas, usually air, in the most intensive contact with the wetted surface comes and so an optimal discharge of the catalyst in the core causes what a corresponding reductone of the amount of catalyst allowed.
  • Such a ceramic evaporator can be made of silicon carbite, aluminum oxide, zirconium oxide oder-Carbit exist and be chrome-active nickel-plated.
  • Its flow can be in pressure steps or with a proportional increase in pressure respectively.
  • the block-shaped ceramic part a permanent magnet is arranged.
  • the ceramic body be enriched with iron oxide.
  • These units as well as others, such as one that can be added to the mixing stage Continuous-flow heater 11 and temperature sensor 12 are via a Control level 13 programmable.
  • valve means 2 are now in the feed line 7 of the storage container 5 temporarily switchable to a return line 8 to the reservoir 5 for pressure equalization in the flow system, as the above in detail has been described.
  • a permanent magnet 14 can be effective on the ceramic body 9.
  • the metering valve 2 becomes dependent the signal of the flow meter 4 or time-dependent via the control stage 13 switched, after which the catalyst enters the mixing stage. At the same time or afterwards the transport air is then supplied and then the mixture, if appropriate via a flow heater 11, passed to the core. After that you can purge air can be supplied as required.
  • the porous ceramic vaporizer also allows optimal discharge of the catalyst in the core and accordingly a substantial reduction the amount of catalyst as stated above. Further is achieved that corresponds to the large air flow through the ceramic evaporator the catalyst is gradually transported into the core, so that residual amines reach the core when it has already hardened is what significantly improves its surface hardness.

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Abstract

Die Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und gegebenenfalls nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird, umfasst eine dem Kern-Formwerkzeug vorschaltbare Misch-Stufe (1) zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches, die über programmgesteuerte Ventilmittel (2), Pumpenmittel (3) und Durchflussmesser (4) mit einem Katalysator-Vorlagebehälter (5) sowie mit einer programmgesteuerten Druckluftquelle (6) in Strömungsverbindung steht. Die Ventilmittel (2) in der Vorlaufleitung (7) des Vorlagebehälters (5) sind dabei temporär auf eine Rücklaufleitung (8) zum Vorlagebehälter (5) umschaltbar zum Druckausgleich im Vorlaufsystem. Ferner ist in der Misch-Stufe (1) ein blockförmiger Verdampfer-Teil (9) aus porösem Keramik angeordnet. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und gegebenenfalls nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird, mit einer dem Kern-Formwerkzeug vorschaltbaren Misch-Stufe zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches, die über programmgesteuerte Ventilmittel, Pumpenmittel und Durchflussmesser mit einem Katalysator-Vorlagebehälter sowie mit einer programmgesteuerten Druckluftquelle in Strömungsverbindung steht.
Solche Einrichtungen sind bekannt und gestatten kalthärtende Verfahren, wie etwa das sogenannte Coldbox-Verfahren, bei dem dem Kernsand zwei Komponenten eines Kunstharzsystems zugefügt werden, welche dann mit dem Sand aushärten, sobald ein Amin, etwa ein Alkylamin oder ein Methyl-Formiat, als Katalysator zugegeben wird. Die eine Komponente könnte hierbei z.B. ein Polyesterharz, ein Polyätherharz oder ein beliebiges Kunstharz flüssiger Konsistenz mit reaktiven Hydroxylgruppen sein; die zweite Komponente ist auf jeden Fall ein organisches Isocyanat. Die beiden Komponenten werden mit dem Formsand gründlich vermischt und dann verformt. Um hier nun die Reaktion zu katalysieren und die Handhabung und den Gebrauch der insbesondere Amine zuverlässig zu gestalten, sind bisher verschiedene Anstrengungen unternommen worden.
So ist es bereits seit längerer Zeit bekannt, ein Gemisch von tertiärem Alkylamin und Luft durch das Isocyanatharz-Sand-Gemisch zu drücken, wobei dieses Amin-Luft-Gemisch auf Temperaturen von 30 - 50° erwärmt wird, um alle Amintröpfchen zu verdampfen.
Die bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nachteil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Kern-Sand-Gemisches im Formwerkzeug auf einer Kern-Schiess-Maschine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, wogegen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Kernes über mehrere Sekunden zu erfolgen hat, was die Begasung natürlich zu einem enormen Kostenträger macht.
Um die Begasungszeit bzw. Aushärtezeit zu verringern, hat man dann in der Regel den Anteil der Amine überdosiert, unter der Gefahr, dass ein Wiederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf ca. 80 bis 85% vermindert.
Danach ist ein weiteres Verfahren bekannt geworden, bei welchem Dosierpumpen zwischen der Katalysator-Quelle und der Mischstelle von Trägergas und Katalysator eingeschaltet werden sollen, um den Katalysator besser dosieren zu können, was allerdings auch hier nur zu einem unbefriedigenden Ergebnis führen kann, da die Druckverhältnisse im Katalysator-Vorlauf bei jedem Dosiervorgang zunächst absolut indifferent sind.
Etwas bessere Ergebnisse konnten dann dadurch erzielt werden, dass sowohl das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär gespeichert und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern eingeschossen werden, wobei die Druckluft mit einem grösseren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch.
Für diese Massnahmen aber ist der technische Aufwand enorm und Anlagen dieser Art lassen wenig Variable zu.
Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, dass zur Herstellung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches der Katalysator in flüssiger Form einer der Heizstufe vorgeschalteten Düse zugeführt wird, wobei deren Austrittsstrahl unter dem Einfluss eines zusätzlich durch die Düse strömenden Zerstäubungsgases zerfällt.
Eine solche Einrichtung lässt aber nur eine sehr ungenau dosierbare Begasung zu.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, die bei geringster Begasungszeit eine optimalste Dosierung des erforderlichen Katalysators gestattet und gleichzeitig die Verwendung unterschiedlichster Verfahren mit unterschiedlichsten Parametern, wie aufeinanderfolgende Druckstufen oder proportionalem Druckanstieg, unterschiedliche Mengen an Katalysator-Gas und zeitlich beliebige Einbringung des Trägergases resp. der Druckluft erlaubt.
Dies wird erfindungsgemäss zunächst dadurch erreicht, dass die Ventilmittel in der Vorlaufleitung des Vorlagebehälters temporär auf eine Rücklaufleitung zum Vorlagebehälter umschaltbar sind zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.
Diese Massnahme gewährleistet zunächst eine hochpräzise Dosierung, da die Druckverhältnisse im Katalysator-Vorlauf nun bei jedem Dosiervorgang absolut konstant gehalten werden können, nachdem vorgängig jeweils Druckausgleich erfolgt.
Der heutigen Technik entsprechend ist die betreffende Umschaltung der Ventilmittel wie auch der übrigen Schalt- und Steuerglieder der Einrichtung programm-steuerbar.
Es wurde gefunden, dass ein Druckausgleich im Katalysator-Vorlauf vor jedem Dosiervorgang zwar eine wesentlich genauere Dosierung des Katalysators erlaubt, dies aber als noch verbesserungsfähig angesehen wird, insbesondere im Hinblick auf die Senkung der Katalysatormenge für jede Reaktion.
Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in der Misch-Stufe ein blockförmiger Verdampfer-Teil aus porösem Keramik angeordnet wird.
Es wurde erkannt, dass poröse Keramik eine sehr grosse innere Oberfläche aufweist, die durch den einströmenden Katalysator vollständig benetzt wird, wonach das einströmende Trägergas, in der Regel Luft, in intensivsten Kontakt mit der benetzten Oberfläche kommt und so eine optimale Austragung des Katalysators in den Kern bewirkt, was eine entsprechende Redukton der Katalysatormenge gestattet.
Von grosser Bedeutung ist hier zudem, dass entsprechend der grosswegigen Luft-Durchströmung des Keramik-Verdampfers der Transport des Katalysators in den Kern nach und nach erfolgt, sodass noch Rest-Amine zum Kern gelangen, wenn dieser bereits ausgehärtet ist, was dessen Oberflächenhärte wesentlich verbessert.
Ein solcher Keramik-Verdampfer kann aus Silcium-Carbit, Aluminium-Oxyd, Zirkon-Oxyd oder-Carbit bestehen und chromaktiv vernickelt sein.
Seine Durchströmung kann in Druckstufen oder mit proportionalem Druckanstieg erfolgen.
Es wurde weiter gefunden, dass bei einem solchen Keramik-Körper in einem Magnetfeld der Katalysator zusätzlich aktiviert und somit seine Menge weiter reduziert werden kann. Demzufolge wird erfindungsgemäss am blockförmigen Keramik-Teil ein Permanentmagnet angeordnet. Hierbei kann der Keramik-Körper mit Eisenoxyd angereichert sein.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist nachfolgend anhand der Zeichnung, welche im Blockschema die Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen zeigt, näher erläutert.
Die gezeigte, an ein Kern-Formwerkzeug 10 einer nicht näher gezeigten Kern-Schiess-Maschine anschliessbare Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, umfasst zunächst eine dem Kern-Formwerkzeug 10 vorschaltbare Misch-Stufe 1 zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches, die über programmgesteuerte Ventilmittel 2, Pumpenmittel 3 und Durchflussmesser 4 mit einem Katalysator-Vorlagebehälter 5 sowie mit einer programmgesteuerten Druckluftquelle 6 in Strömungsverbindung steht. Diese Baueinheiten sowie weitere, wie ein der Misch-Stufe nachschaltbarer Durchlauferwärmer 11 und Temperaturfühler 12, sind über eine Steuerstufe 13 programmsteuerbar.
Erfindungsgemäss sind nun die Ventilmittel 2 in der Vorlaufleitung 7 des Vorlagebehälters 5 temporär auf eine Rücklaufleitung 8 zum Vorlagebehälter 5 umschaltbar zum Druckausgleich im Vorlaufsystem, wie das Vorstehend ausführlich beschrieben wurde.
Weiter ist erfindungsgemäss in der Misch-Stufe 1 ein blockförmiger Verdampfer-Teil 9 aus porösem Keramik angeordnet, der aus Silcium-Carbit, Aluminium-Oxyd, Zirkon-Oxyd oder-Carbit bestehen und chromaktiv vernickelt sein kann.
Weiter kann am Keramik-Körper 9 ein Permanent-Magnet 14 wirksam sein.
Nach dem erwähnten Druckausgleich wird das Dosier-Ventil 2 in Abhängigkeit des Signals des Durchflusszählers 4 oder zeitabhängig über die Steuerstufe 13 umgeschaltet, wonach der Katalysator in die Mischstufe gelangt. Gleichzeitig oder danach wird dann die Transport-Luft zugeführt und dann das Gemisch, gegebenenfalls über einen Durchlauferwärmer 11, zum Kern geleitet. Danach kann nach Bedarf Spülluft zugeleitet werden.
Diese Massnahme gewährleistet zunächst eine hochpräzise Dosierung, da die Druckverhältnisse im Katalysator-Vorlauf nun bei jedem Dosiervorgang absolut konstant gehalten werden können, nachdem vorgängig jeweils Druckausgleich erfolgt. Ferner gestattet der poröse Keramik-Verdampfer eine optimale Austragung des Katalysators in den Kern und dementsprechend eine wesentliche Reduktion der Katalysatormenge , wie vorstehend ausgeführt. Weiter wird erreicht, dass entsprechend der grosswegigen Luft-Durchströmung des Keramik-Verdampfers der Transport des Katalysators in den Kern nach und nach erfolgt, sodass noch Rest-Amine zum Kern gelangen, wenn dieser bereits ausgehärtet ist, was dessen Oberflächenhärte wesentlich verbessert.

Claims (8)

  1. Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und gegebenenfalls nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird, mit einer dem Kern-Formwerkzeug vorschaltbaren Misch-Stufe (1) zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches, die über programmgesteuerte Ventilmittel (2), Pumpenmittel (3) und Durchflussmesser (4) mit einem Katalysator-Vorlagebehälter (5) sowie mit einer programmgesteuerten Druckluftquelle (6) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (2) in der Vorlaufleitung (7) des Vorlagebehälters (5) temporär auf eine Rücklaufleitung (8) zum Vorlagebehälter (5) umschaltbar sind zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Misch-Stufe (1) ein blockförmiger Verdampfer-Teil (9) aus porösem Keramik angeordnet ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der blockförmige Verdampfer-Teil (9) aus porösem Keramik chromaktiv vernickelt ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der blockförmige Verdampfer-Teil (9) aus porösem Keramik mit Eisenoxyd angereichert ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der blockförmige Verdampfer-Teil (9) aus Silcium-Carbit oder Aluminium-Oxyd oder Zirkon-Oxyd oder-Carbit besteht.
  6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am blockförmigen Verdampfer-Teil (9) aus porösem Keramik ein Permanent-Magnet (14) wirksam ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung des blockförmigen Verdampfer-Teiles (9) in Druckstufen oder mit proportionalem Druckanstieg erfolgt.
  8. Verwendung der Einrichtung nach Anspruch 1 an einer Kern-Schiess-Maschine.
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