EP0917499B1 - Verfahren zur herstellung von kernformlingen und umlaufkernsand für giessereizwecke - Google Patents
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- EP0917499B1 EP0917499B1 EP97934549A EP97934549A EP0917499B1 EP 0917499 B1 EP0917499 B1 EP 0917499B1 EP 97934549 A EP97934549 A EP 97934549A EP 97934549 A EP97934549 A EP 97934549A EP 0917499 B1 EP0917499 B1 EP 0917499B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
- B22C1/186—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
- B22C1/188—Alkali metal silicates
-
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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
Definitions
- the invention relates to a method for producing core moldings for foundry technology, whereby a mixture of an inorganic, fireproof molding sand and an inorganic Binder made of water glass, which The mixture is poured into a tempered core box, which is in the Water contained in the mixture is physically extracted and the core preform is removed from the core box and a Process for the production of circulating core sand.
- test samples consisted of a compressed sand-sodium silicate mixture.
- a vacuum was applied in the Range of 0.5 to 3 mm Hg applied and held as long as up to 10 to 30% of the moisture could be removed from the binder.
- the only non-organic binder material mentioned in the article by Cole is a sodium silicate binder, which, however, is either mixed with complex ester hardeners or is subjected to a "chemical drying process" using "conventional” CO 2 gassing systems.
- ester compounds are not recommended because of the environmental problems mentioned above.
- WO-A-86/00033 describes a process for the production of Core moldings known in the form of sand with water glass as Binder is mixed. The mixture is placed in the core box Exposure to microwave water. There is the Core box made of a material permeable to microwaves, e.g. Plastic, rubber or a multi-layer non-metallic Material.
- the object of the present invention is now a method develop for the production of core moldings for foundry purposes, that does not have the disadvantages described above. This object is achieved by the in claim 1 specified features solved.
- the new process is intended to produce complex shaped large series parts in an environmentally friendly, energy-efficient production method are produced in particular as large-volume core moldings can have a sufficient bending strength for handling and a "smooth" compared to previous core sand surfaces Surface and the complete waiver of decay promoting Additives allowed.
- reprocessing of the "old sand" is intended for any separation or splitting off from Z.
- organic substances and wet chemical treatment the old sand can be dispensed with and still a circulating core sand can be produced with such physical properties, those with those of the natural raw material originally used are identical.
- Figure 1 includes a representation comparison of different Molding binder systems under constantly defined conditions.
- the mold storage time is designated 0 minutes, d. H. the molding material becomes molded articles immediately after mixing processed.
- the core storage time is 60 minutes, d. H. the molded part is shaped according to the given shape Time stored and then broken.
- the product according to the invention was produced in a rocking mixer with a mixing time of 50 seconds from 5 kg of molding sand H32 with 2.5% binder and processed on a core shooter of the H 2.5 type, the molding sand in a temperature-controlled core box being exposed to a negative pressure during the filling .
- the tool temperature was 150 ° C.
- the compression took place at 2.5 bar overpressure.
- the resulting gases were extracted with a flow rate of 4 m 3 / h (corresponding to a vacuum of 0.6 bar) before the mold was opened.
- the core molding was dried in the microwave (600 watts) for 120 seconds.
- FIG. 1 shows the associated bending strengths with a thinly hatched column with a molding material storage time of 0 min and a core storage time of 60 min.
- a comparative product was produced using the resol-CO 2 process and with 2.7% binder type.
- the mixing time was 70 seconds, the compression was carried out under negative pressure at -0.8 bar.
- the comparison product was then cured in a CO 2 atmosphere at 1 bar for 8.5 seconds.
- the results are compared in FIG. 1 as a "CO 2 " column with the same molding material storage times of 0 and core storage times of 60 minutes compared to the data according to the invention.
- CB1, CB2, CB3 Cold Box
- 0.8 / 0.8% DMEA 0.8 / 0.8% DMEA
- SO 2 -gassed sand system with 1% EPOXY / 0.25% resin and oxidizer has been manufactured and tested.
- the bending strengths of the core moldings according to the invention have significantly better values than the SO 2 and CO 2 hardened moldings if the cores are removed from the mold immediately without storage.
- Figure 5 is the representation of Figure 4 by different Mold storage times added. No figure shows the comparison of regenerates at different core storage times because the Comparative method a stability of the moldings only after removal allow the organic components.
- the gas volume is displayed system-adjusted, ie the dead volume is taken into account by calculation.
- Test duration 7.5 minutes under thermal stress.
- the sand systems were manufactured on the basis of H 32 new sand. For a separate comparison, a sample of unpolluted H 32 new sand was inserted for comparison.
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Description
- Fig. 1 und Tabelle 1
- Gegenüberstellung der Biegefestigkeiten von AWB- und anderen Kernsystemen in Abhängigkeit von der Kernlagerzeit (KLZ);
- Fig. 2 und Tabelle 2
- Gegenüberstellung der Biegefestigkeiten von AWB- und anderen Kernsystemen in Abhängigkeit bei unterschiedlicher Formstofflagerzeit (FLZ);
- Fig. 3 und Tabelle 3
- Darstellung der Biegefestigkeiten bei veränderter Formstofflagerzeit und veränderter Kernlagerzeit des erfindungsgemäßen Produktes;
- Fig. 4 und Tabelle 4
- Vergleich der Biegefestigkeit des erfindungsgemäßen Produktes mit den Werten von drei anderen Systemen CB1, CB2, CB3 bei wechselnder Kernlagerzeit;
- Fig. 5 und Tabelle 5
- Gegenüberstellung der Biegefestig-kei tswerte des erfindungsgemäßen Produktes mit drei anderen Systemen bei konstanter Formstofflagerzeit aber unterschiedlicher Kernlagerzeit;
- Fig. 6 und Tabelle 6
- Vergleich des erfindungsgemäßen Produktes mit drei anderen Produkten hinsichtlich ihrer Biegefestigkeiten;
- Fig. 7
- Vergleich der Gasmengenbildung bei Sand, AWB- und CB-Produkten.
2,5 % Bindemittel
Werkzeugtemperatur 150°C
Verdichtung kombiniert 2,5 bar Überdruck und -0,6 bar Unterdruck Verweildauer im Werkzeug 8 sec, mit Absaugung des Werkzeuges 4 m3/h
Mikrowellentrocknung 120 sec, 600 W
(Hinweis: der Feststoffanteil des Bindemittels beträgt 35 %).
2,5 % Bindemittel AWB-Verfahren
2,5 % Bindemittel AWB-Verfahren
Versuchsdauer: 7,5 Minuten unter thermischer Beanspruchung.
AWB 2,5 % (Steinhäuser/wasserentzug-härtender Wasserglasbinder) CB Cold Box 0,8/0,8 %.
Die Proben wurden unter gemeinsamen Raumbedingungen vor dem Versuch 24 Stunden gelagert.
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung von Kernformlingen für die Gießereitechnik, wobeia) eine Mischung aus einem anorganischen, feuerfesten Formsand und einem anorganischen Bindemittel auf Wasserglasbasis hergestellt wird,b) die Mischung in einen temperierten Kernkasten eingefüllt,c) das in der Mischung enthaltene Wasser auf physikalischem Wege entzogen undd) der Kernvorformling dem Kernkasten entnommen wird,e) daß der temperierte Kernkasten während der Befüllung einem Unterdruck ausgesetzt wird,f) daß die Temperatur/Verweilzeit nach dem Schließen des Kernkastens so eingestellt wird, daß sich an dem Kernformling eine formstabile und tragfähige Randschale ausbildet,g) daß der Kernformling unmittelbar nach dem Öffnen des Kernkastens entnommen und unter Einwirkung von Mikrowellen einer vollständigen Trocknung unterzogen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Unterdruck im Bereich von 100 - 400 mbar gehalten wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Kernkastens im Bereich von 150 - 200°C gehalten wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbildung einer Randschale im temperierten Kernkasten in einer Zeit von 10 bis 30 Sekunden erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vollständige Trocknung und Durchhärtung des Kernformlings unter Mikrowellen in einer Zeit von 30 bis 180 Sekunden erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befüllung des Kernkastens mit einer Mischung aus Umlaufkernsand erfolgt, die aus 1,5 bis 3,0 Gew.-% Bindemittel, bezogen auf den Sandanteil, besteht, wobei der Binder 20 - 50 Gew.-% Wasserglas, Rest Wasser enthält. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil an Schmelzphasen im Umlaufkernsand ≤ 0,1 Gew.-% beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wassergehalt des Bindemittels unmittelbar vor der Befüllung des Kernkastens um 20 - 40 % erhöht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Unterdruck ausreicht, um zumindest den Hauptteil des im Formstoff enthaltenen Wassers zu entfernen. - Verfahren zur Herstellung eines Umlaufkernsandes, bestehend aus Reststoffen von Altkernen aus Kernformlingen gemäß Anspruch 1, nämlich Quarzsand und einem Bindemittel auf Wasserglas-Basis,
dadurch gekennzeichnet,daß die Reststoffe mit einem Bindemittelgehalt von 1,5 bis 3 % auf die Ausgangs-Primärkorngröße deaglomeriert werden, daß dieses Primärkorn eine dehydrierte Wasserglas-Bindemittelhülle aufweist, die frei von organischen Resten und freien Soda ist,daß der Anteil der Schmelzphasen im Umlaufkernsand ≤ 0,1 Gew.-% beträgt und daß die Menge an Wasserglas im Bereich von 1,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Quarzsand bei einem maximalen Feststoffanteil von 50 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Primärkornanteil in der Umlaufkernsand-Mischung ≥ 99 Gew.-% beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deaglomeration in einem Backenbrecher einer Kreuzschlagmühle und die Mischung mit dem Bindemittel im Schwingungsmischer ohne Sichtung erfolgt.
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