EP1691942B1 - Wasserlösliche salzkerne - Google Patents

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EP1691942B1 EP04802923A EP04802923A EP1691942B1 EP 1691942 B1 EP1691942 B1 EP 1691942B1 EP 04802923 A EP04802923 A EP 04802923A EP 04802923 A EP04802923 A EP 04802923A EP 1691942 B1 EP1691942 B1 EP 1691942B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • 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
    • B22C1/185—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 containing phosphates, phosphoric acids or its derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105—Salt cores
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/2419—Fold at edge

Definitions

  • the present invention relates to water-soluble salt cores having the features of the preamble of claim 1.
  • Object of the present invention is to avoid the problems described by using an alternative binder and to provide salt cores available that already at sintering temperatures of from 200 ° C have sufficient tensile strength, which at temperatures of Do not outgas below 700 ° C and can be used in all known types of casting.
  • water-soluble salt cores which are produced by compacting a mixture of water-soluble salts and a binder under pressure and subsequent sintering, are characterized in that the binder comprises an inorganic phosphate or a mixture of inorganic phosphates in a proportion of between 0.5 and 10% by weight. % of the mixture is and the heat treatment has been carried out at temperatures of between 200 ° C and 650 ° C, so that no change in the state of aggregation of the salt cores occurs. The costly process of preheating in the foundry can thus be dispensed with.
  • the salt cores can be used automatically at relatively low temperatures and outgassing does not take place. Also, the heat treatment takes place at temperatures well below the sintering temperature (730 ° C), which reduces the energy required in the core production.
  • the mixture may contain a proportion of an inorganic borate.
  • a high proportion of binder results in a rather rough surface at low pressure, a low proportion of binder at high pressure a smooth surface.
  • tensile strengths of between 1 and 3 kg were achieved, at 400 ° C between 2 and 3 kg.
  • the mixture contains a proportion of between 0 and 10 wt .-% of a release agent such as graphite.
  • the inorganic phosphate is, for example, a monoaluminum phosphate, a boron phosphate or a sodium polyphosphate.
  • the tensile strength was determined by means of a pneumatic spring scale with a slave pointer, wherein the slave pointer indicated a kilogram value at break of the clamped test piece.
  • the salt cores can be used automatically at relatively low temperatures and outgassing does not occur. Also, the heat treatment takes place at temperatures well below the sintering temperature (730 ° C), which reduces the energy required in the core production.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft wasserlösliche Salzkerne mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Solche Salzkerne für Gießereizwecke die nach dem Guss von Teilen ausgewaschen werden sind lange bekannt, wie auch Versuche, diese durch Beimischung von Zusatzstoffen zu optimieren. So wurde in der DE-C-14 83 641 gefunden, dass eine Zugabe von bis zu 10% Borax, Magnesiumoxid oder Talkum die Belastbarkeit von Salzkernen aus NaCl und/oder KCI verbessert. Die DE-A-19 34 787 schlägt zur Vermeidung von Pressen und Sintern die Zugabe eines Kunstharzbinders und Wasserglas vor. Diese Beigaben sind auch aus der US-A-37 64 575 bekannt.
  • Die Verwendung von Kunstharzbindern ist jedoch höchst problematisch, da sie bei den Gusstemperaturen karbonisieren und ausgasen. Dies ist für den Guss nachteilig, und so werden die Salzkerne in der Regel auf 600° C vorgewärmt, damit das Ausgasen vor dem Gießen erfolgt. Da die Kunstharzbinder zum großen Teil belastend Gase freisetzen, ist für diesen Vorgang eine Absaugung erforderlich. Auch die Handhabung der sehr heißen Salzkerne bei dem Einlegen in die Gussform wirft Probleme auf. Aus der DE 195 25 307 A1 ist es bekannt, einen Gießkern aus Perlite, Natriumhexametaphosphat und Wasser herzustellen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Probleme durch Einsatz eines alternativen Bindemittels zu vermeiden und Salzkerne zur Verfügung zu stellen, die bereits bei Sintertemperaturen von ab 200°C eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, die bei Temperaturen von unter 700°C nicht ausgasen und die bei allen bekannten Gussarten einsetzbar sind.
  • Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterentwicklungen der Erfindung und insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren sind in den weiteren Ansprüchen umfasst.
  • Erfindungsgemäß sind Wasserlösliche Salzkerne, die durch Verdichten einer Mischung aus wasserlöslichen Salzen und einem Bindemittel unter Druck und anschließendem Sintern hergestellt werden dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein anorganisches Phosphat oder eine Mischung anorganischer Phosphate mit einem Anteil von zwischen 0,5 und 10 Gew.-% der Mischung ist und die Wärmebehandlung bei Temperaturen von zwischen 200°C und 650°C erfolgt ist, so dass keine Änderung des Aggregatzustandes der Salzkerne eintritt. Auf den kostenaufwendigen Vorgang des Vorwärmens in der Gießerei kann somit verzichtet werden. Die Salzkerne können bei relativ niedrigen Temperaturen automatisch eingesetzt werden und ein Ausgasen findet nicht statt. Auch findet die Wärmebehandlung bei Temperaturen deutlich unter der Sintertemperatur (730° C) statt, was den Energiebedarf bei der Kernherstellung verringert.
  • Die Mischung kann einen Anteil eines anorganischen Borats enthalten. Ein hoher Anteil Bindemittel ergibt bei niedrigem Pressdruck eine eher raue Oberfläche, ein niedriger Anteil Bindemittel bei hohem Pressdruck eine glatte Oberfläche. Bei einer Sintertemperatur von 200° C wurden Zugfestigkeiten von zwischen 1 und 3 kg erzielt, bei 400° C von zwischen 2 und 3 kg.
    Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung enthält die Mischung einen Anteil von zwischen 0 und 10 Gew.-% eines Trennmittels wie Graphit.
  • Das anorganische Phosphat ist beispielsweise ein Monoalumimumphosphat, ein Borphosphat oder ein Natriumpolyphosphat.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Versuchen rein beispielhaft näher dargestellt. Die Zugfestigkeit wurde mittels einer pneumatischen Federzugwaage mit Schleppzeiger ermittelt, wobei der Schleppzeiger bei Bruch des eingespannten Versuchsstücks einen Kilogrammwert angab.
    • Versuch I
    • 97,5 Gew.-% Salz mit einer Korngröße von 0,16 - 0,7mm,
    • 1,5 Gew.-% Monoaluminiumphosphat,
    • 1 Gew.-% Graphit
    • wurden gepresst und wärmebehandelt. Es ergaben sich Zugfestigkeiten bei 200°C von ca. 3 Kg,
    • 300°C von ca. 3 Kg,
    • 400°C von ca. 3 Kg,
    • 500°C von ca. 4,5 Kg.
    Versuch II
    • 97,5 Gew.-% Salz mit einer Korngröße von 0,16 - 0,7 mm
    • 1,5 Gew.-% Borphosphat
    • 1 Gew.-% Graphit
    • wurden gepresst und wärmebehandelt. Es ergaben sich Zugfestigkeiten bei 200°C von ca. 2,4 Kg,
    • 300°C von ca. 2,5 Kg
    • 400°C von ca. 2,5 Kg,
    • 500°C von ca. 3 - 3,5 Kg.
    Versuch III
    • 97,5 Gew.-% Salz mit einer Korngröße von 0,16 - 0,7 mm
    • 1,5 Gew.-% Natriumpolyphosphat
    • 1 Gew.-% Graphit
    • wurden gepresst und wärmebehandelt. Es ergaben sich Zugfestigkeiten bei 200°C von ca. 1,3 Kg,
    • 300°C von ca. 1,4 Kg,
    • 400°C von ca. 2 Kg,
    • 500°C von ca. 4 Kg.
    Versuch IV
    • 97,5 Gew.-% Salz mit einer Korngröße von 0,16 - 0,7 mm
    • 1,5 Gew.-% Borphosphat mit einem Anteil eines anorganischen Borats,
    • 1 Gew.-% Graphit
    • wurden gepresst und wärmebehandelt. Es ergaben sich Zugfestigkeiten bei
    • 200°C von 1,5 Kg,
    • 300°C von 1,75 Kg,
    • 400°C von 2,5 bis 3 Kg,
    • 500°C von 3 bis 4 Kg.
  • Mit diesen Rezepturen kann auf den kostenaufwendigen Vorgang des Vorwärmens in der Gießerei verzichtet werden, die Salzkerne können bei relativ niedrigen Temperaturen automatisch eingesetzt werden und ein Ausgasen findet nicht statt. Auch findet die Wärmebehandlung bei Temperaturen deutlich unter der Sintertemperatur (730° C) statt, was den Energiebedarf bei der Kernherstellung verringert.

Claims (6)

  1. Wasserlösliche Salzkerne, die durch Verdichten einer Mischung aus wasserlöslichen Salzen und einem Bindemittel unter Druck und anschließender Wärmebehandlung hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bindemittel ein anorganisches Phosphat oder eine Mischung anorganischer Phosphate mit einem Anteil von zwischen 0,5 und 10 Gew.-% der Mischung ist und die Wärmebehandlung bei Temperaturen von zwischen 200°C und 650°C erfolgt ist, so dass keine Änderung des Aggregatzustandes der Salzkerne eintritt.
  2. Wasserlösliche Salzkerne nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bindemittel einen Anteil eines anorganischen Borats enthält.
  3. Wasserlösliche Salzkerne nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mischung einen Anteil von zwischen >0 und 10 Gew.-% eines Trennmittels enthält.
  4. Wasserlösliche Salzkerne nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das anorganische Phosphat ein Monoaluminiumphosphat ist.
  5. Wasserlösliche Salzkerne nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das anorganische Phosphat ein Borphosphat ist.
  6. Wasserlösliche Salzkerne nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das anorganische Phosphat ein Natriumpolyphosphat ist.
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