EP1752235B1 - Verfahren zur Herstellung von Giesskernnen oder Formen - Google Patents

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EP1752235B1
EP1752235B1 EP05017698A EP05017698A EP1752235B1 EP 1752235 B1 EP1752235 B1 EP 1752235B1 EP 05017698 A EP05017698 A EP 05017698A EP 05017698 A EP05017698 A EP 05017698A EP 1752235 B1 EP1752235 B1 EP 1752235B1
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binder
core
sand
casting
molds
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Georg Fischer Automobilguss GmbH Germany
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    • 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
    • B22C1/20—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 organic agents
    • B22C1/26—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 organic agents of carbohydrates; of distillation residues therefrom

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of casting cores or molds for casting molds from a molding base material and a binder and casting cores or molds after production of the process.
  • Cast cores have the task of forming cavities in the casting or undercut outer contours.
  • This type of Giesskernen be prepared in known manner in core boxes by means of core shooting equipment, wherein the molding sand provided with binder and optionally with additives is introduced by means of compressed air into the cavities of the core molding boxes.
  • binders liquid synthetic resins or inorganic binders are generally used.
  • the invention relates to all organic and inorganic molding and core production processes, preferably to the urethane cold box process and / or the resol CO 2 process. Also conceivable are physical methods, for example ultrasonic methods.
  • the core production after the urethane cold box takes place in cold core boxes using organic binder systems, which are gas-hardened directly in the core box, for example by tertiary amines.
  • the solidification of the molding material mixture eg quartz sand, organic bonding system, hardener
  • the mixing of the individual components takes place beforehand in special facilities.
  • One advantage of this urethane cold box process is, among others, the achievement of high strengths of the cores or molds.
  • the finished cores can be used uncoated, or coated with a sizing. Finishes are refractory materials in powdery, liquid or pasty form for producing a thin coating on the casting cores.
  • the sizing has several tasks. Among others, the sizing is for thermal insulation, smoothing, preventing sticking of metal to the mold wall, blade rib formation, and thus ensuring a secure separation of the casting from the mold wall when the mold is emptied.
  • the casting cores are removed from the casting.
  • the Giesskerne are removed, for example, by blasting, vibration, blowing, knocking or washing.
  • the DE 102 27 512 A1 discloses such a process based on a mold base material comprising phenolic resin and isocyanate, wherein a pore-forming substance is added to the molding base.
  • the DE 195 49 469 A1 describes a Giesskern for casting from solidified by means of a water-soluble binder based on polyphosphates molding sand, the binder is instantiated sodium polyphosphate and that a mixing ratio of 3 to 7 parts by weight of binder and 0.5 to 2 parts by weight of water per 100 parts by weight of molding sand is given.
  • the DE 199 14 586 A1 discloses a resin-based binder for the production of foundry sands for use in the foundry industry.
  • the binder mixture for core sand production consists of a single component (single resin) or a mixture of one or more individual components (resin mixture) with additives.
  • the invention has for its object to produce unglazed cores / molds with a suitable casting surface in the core area and to extend the life of the sand in the core production. Furthermore, the closing of the sand mixer and sand funnel over the core shooting machines should be prevented.
  • the addition of commercial powdered sugar extends the life of the sand, i.
  • the sand can be processed longer, without the mechanical values of the manufactured cores taking an unfavorable course.
  • powdered sugar forms lustrous carbon during casting and thus a smooth surface in the core area.
  • Another preferred measure is the addition of dye.
  • the machinist can see if there is any additive in the core sand mixture.
  • the metering unit of the sand mixer can be monitored by the addition.
  • the binder is composed in the ratio 1: 1 of a phenolic resin and an isocyanate component, wherein both binder components are added simultaneously or sequentially in the molding material and then mixed.
  • the powdered sugar and / or the dye is mixed into the sand so that a homogeneous mixture is formed.
  • composition of the mixture of quartz sand and binder for the inventive production method 100% Parts by weight of quartz sand 0.5 - 0.8% Parts by weight of resin (for example phenolic resin) 0.5 - 0.8% Parts by weight activator (for example isocyanate) 1.0 - 2.0% Parts by weight of additive according to the invention (pore-forming substance, powdered sugar and dye-containing)
  • resin for example phenolic resin
  • activator for example isocyanate
  • the proportions by weight of resin and isocyanate can be between 0.5% and 0.8%, depending on the desired strength of the casting cores.
  • resin and isocyanate are used in equal amounts, i. H. in the ratio 1: 1 added.
  • Example of a composition of the additive according to the invention 100% porous material 1.0% -10% commercial powdered sugar with a grain size ⁇ 1 mm 1.0% - 5.0% Dye (for example Hostaperm B4G-KR or E131 Patent Blue)
  • the inventive additive is usually added in the amount of 1% to 2% by weight.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Giesskernen oder Formen für Giessformen aus einem Formgrundstoff und einem Bindemittel und Giesskerne oder Formen nach Herstellung des Verfahrens.
  • Giesskerne haben die Aufgabe, Hohlräume im Gussstück oder unterschnittene Aussenkonturen zu bilden. Diese Art von Giesskernen werden auf bekannte Weise in Kernkästen mittels Kernschiessanlagen hergestellt, wobei der mit Binder und gegebenenfalls mit Additiven versehene Formsand mittels Druckluft in die Hohlräume der Kernformkästen eingeleitet wird. Als Bindemittel werden im allgemeinen flüssige Kunstharze oder anorganische Binder verwendet.
  • Die Erfindung bezieht sich auf alle organischen und anorganischen Form- und Kernherstellungsverfahren, vorzugsweise auf das Urethan-Cold-Box-Verfahren und/oder das Resol-CO2-Verfahren. Ebenso denkbar sind physikalische Verfahren, beispielsweise Ultraschallverfahren.
  • Die Kernherstellung nach dem Urethan-Cold-Box erfolgt in kalten Kernkästen unter Verwendung organischer Bindersysteme, die unmittelbar im Kernkasten beispielsweise durch tertiäre Amine gasgehärtet werden. Die Verfestigung des Formstoffgemisches (z. B. Quarzsand, organisches Bindesystem, Härter) erfolgt nach dem Füllen des Formstoffes in den kalten Kernkästen durch einen gasförmigen Katalysator oder durch ein gasförmiges tertiäres Amin. Das Vermischen der einzelnen Komponenten erfolgt zuvor in Spezialeinrichtungen. Ein Vorteil dieses Urethan-Cold-Box-Verfahrens besteht unter anderem in der Erreichung hoher Festigkeiten der Kerne oder Formen.
  • Andere, z. B. sogenannte Resol-CO2-Verfahren, sind Kernherstellungsverfahren mit alkalisch kondensiertem Phenolharz als Binder, der zur Härtung mit Kohlendioxid begast wird. Der Formstoff basiert wie beim Urethan-Cold-Box-Verfahren im Allgemeinen auf dem Formgrundstoff Quarzsand. Dieses Verfahren zeichnet sich durch die Verhinderung von "Blattrippen" im Giessprozess aus. Nachteilig an diesem Begasungsverfahren sind geringere Festigkeiten, die durch erhöhte Erosion und unzureichende Thermostabilität begründet sind.
  • Die fertiggeformten Kerne können ungeschlichtet verwendet, oder mittels einer Schlichte überzogen werden. Schlichten sind feuerfeste Stoffe in pulvriger, flüssiger oder pastöser Form zur Herstellung eines dünnen Überzuges auf den Giesskernen. Die Schlichte hat mehrere Aufgaben. Unter anderen dient die Schlichte der Wärmeisolierung, der Glättung, der Verhinderung von Ankleben von Metall an der Formwand, der Blattrippenbildung und somit zur Gewährleistung einer sicheren Trennung des Gussstückes von der Formwand beim Ausleeren der Form.
  • Nach dem Giessvorgang des fertigen Gussteiles erfolgt die Entfernung der Giesskerne aus dem Gussteil. Die Giesskerne werden beispielsweise durch Strahlen, Vibrationen, Ausblasen, Klopfen oder Auswaschen entfernt.
  • Die DE 102 27 512 A1 offenbart ein solches Verfahren, basierend auf einem aus Phenolharz und Isocyanat enthaltenden Formgrundstoff, wobei dem Formgrundstoff ein porenbildender Stoff zugegeben wird.
  • Aus der DE 195 25 307 A1 ist ein Giesskern für Giessformen bekannt geworden. Es wird ein Giesskern für Giessformen aus einem mittels eines Bindemittels verfestigten Trockenstoffs vorgeschlagen, der durch Wassereinwirkung seine Form verliert.
  • Die DE 195 49 469 A1 beschreibt einen Giesskern zum Giessformen aus mittels eines wasserlöslichen Bindemittels auf der Basis von Polyphosphaten verfestigtem Formsand, wobei das Bindemittel instantiertes Natriumpolyphosphat ist und dass ein Mischungsverhältnis von 3 bis 7 Gewichtsteilen Bindemittel und 0,5 bis 2 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile teile Formsand gegeben ist.
  • Die DE 199 14 586 A1 offenbart ein Bindemittel auf Harzbasis zur Herstellung von Giessereisanden zur Verwendung im Giessereiwesen. Das Bindemittelgemisch zur Kernsandherstellung besteht aus einer Einzelkomponente (Einzelharz) oder einem Gemisch aus einem oder mehreren Einzelkomponenten (Harzgemisch) mit Additiven.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ungeschlichtete Kerne/Formen mit geeigneter Gußoberfläche im Kernbereich herzustellen und die Lebensdauer des Sandes bei der Kernherstellung zu verlängern. Weiterhin soll das Zuwachsen der Sandmischer und Sandtrichter über den Kernschiessmaschinen verhindert werden.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch das Verfahren des Hauptanspruchs 1 gelöst.
  • Der Zusatz von handelsüblichem Puderzucker verlängert die Lebensdauer des Sandes, d.h. der Sand lässt sich länger verarbeiten, ohne dass die mechanischen Werte der gefertigten Kerne eine ungünstigen Verlauf nehmen.
  • Weiterhin wird das Zuwachsen der Sandmischer und Sandtricher über den Kernschiessmaschinen verhindert. Durch die Zugabe von Puderzucker verbessert sich das Fliessverhalten beim Kernschiessen.
  • Weiterhin wird eine bessere Kantenschärfe und Abbildung der Kernkonturen erzielt.
  • Durch die Zugabe von Puderzucker bildet sich beim Abgiessen Glanzkohlenstoff und damit eine glatte Oberfläche im Kernbereich.
  • Als weitere bevorzugte Massnahme dient die Zugabe von Farbstoff. Der Maschinist kann daran sehen, ob in der Kernsandmischung auch Additiv vorhanden ist. Ebenso kann durch die Zugabe die Dosiereinheit des Sandmischers überwacht werden.
  • Gemäss einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist das Bindemittel im Verhältnis 1:1 aus einer Phenolharz- und einer Isocyanatkomponente zusammengesetzt, wobei beide Bindemittelkomponenten gleichzeitig oder nacheinander in den Formstoff gegeben und anschliessend vermischt werden.
  • Vorzugsweise wird dem Sand der Puderzucker und/oder der Farbstoff so eingemischt, dass eine homogene Mischung entsteht.
  • Nachstehend ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die Zusammensetzung der Mischung aus Quarzsand und Bindemittel für das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren angegeben.
    100 % Gewichtsteile Quarzsand
    0,5 - 0,8 % Gewichtsteile Harz (beispielsweise Phenolharz)
    0,5 - 0,8 % Gewichtsteile Aktivator (beispielsweise Isocyanat)
    1,0 - 2,0 % Gewichtsanteile erfindungsgemässes Additiv (Porenbildender Stoff, Puderzucker und Farbstoff enthaltend)
  • Die Gewichtsanteile von Harz und Isocyanat können zwischen 0,5 % und 0,8 % liegen, je nach gewünschter Festigkeit der Giesskerne. In der Regel werden Harz und Isocyanat in gleichen Mengen, d. h. im Verhältnis1:1 zugegeben.
  • Beispiel einer Zusammensetzung des erfindungsgemässen Additivs:
    100 % pornenbildender Stoff
    1,0 % -10% handelsüblicher Puderzucker mit einer Körnung < 1 mm
    1,0 % - 5,0 % Farbstoff (beispielsweise Hostaperm B4G-KR oder E131 Patentblau)
  • Das erfindungsgemässe Additiv wird in der Regel in der Menge von 1 % bis 2 % Gewichtsanteilen zugegeben.
  • Im folgenden wird ein beispielhafter typischer Verfahrensablauf einer Giesskernherstellung beschrieben.
    • Abwiegen des Quarzsandes bzw. volumetrische Dosierung
    • Einlauf des Quarzsandes in einen Chargenmischer
    • Dosierung der Harz - und Isocyantkomponente über Dosierpumpen. Die Dosierung kann parallel oder sequenziell erfolgen
    • Die Zugabe des erfindungsgemässen Additivs erfolgt sequenziell, parallel mit der Sanddosierung in den Sandmischer
    • Die Mischzeit beträgt bis zu 200 Sekunden, je nach gewünschten Anforderungen und Mischertyp
    • Verarbeiten der feuchten Mischung auf der Kernschiessmaschine
    • Entnahme der Kerne
    • Einlegen der fertigen Kerne in die Sandform für den eigentlichen Giessvorgang

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung von Giesskernen oder Formen aus einem Formstoff, basierend auf Formgrundstoff und organischen oder anorganischen Binder, wobei dem Formstoff und/oder dem Bindemittel ein porenbildender Stoff zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem porenbildenden Stoff Puderzucker mit einer Körnung von kleiner 1 mm beigegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in einem variablem Verhältnis aus einer Phenolharz- und einer Isocyanatkomponente zusammengesetzt ist, wobei beide Bindemittelkomponenten gleichzeitig in den Quarzsand gegeben und anschliessend vermischt werden.
  3. Verfahren nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Puderzucker so eingemischt wird, dass eine homogene Mischung entsteht.
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