CH563818A5

CH563818A5 - Foundry moulds and cores

Info

Publication number: CH563818A5
Application number: CH514071A
Authority: CH
Original assignee: Tsniitmash
Priority date: 1971-04-08
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1975-07-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Giessereiwesen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Giessformen und -kernen, bei dem eine selbsterhärtende verformbare oder flüssige Masse verwendet wird.

Besonders erfolgreich kann die Erfindung bei der Herstellung von grösseren Giessformen und -kernen ihre Anwendung finden. Bei der Verwendung solcher Formen und Kerne, die nach dem an sich bekannten Verfahren herge-.

stellt worden sind, entsteht die Schwierigkeit, die damit verbunden ist, dass diese Formen und Kerne Verformungsneigung bei höheren Temperaturen aufweisen. Diese Erscheinung kann man, beispielsweise, bei der Verwendung eines Gemisches von zerkleinertem feuerfestem Material, wie Quarzsand. Olivin, Zirkon, das als Füllstoff dient und im folgenden als Formsand bezeichnet wird, sowie bei der Verwendung von Natriumsilikat als Bindemittel, von Bikalziumsilikat oder von Bikalziumsilikat enthaltenden Materialien beobachten. Ausserdem verwendet man Wasser und es kann ein schaumbildendes Mittel verwendet werden. (Siehe z. B.

die französische Patentschrift Nr. 1 342 529, die englische Patentschrift Nr. 1 085 651, die deutsche vorläufige Patentschrift Nr. 1 249 461). Das Verfahren enthält Arbeitsgänge, die mit dem Formen der Giesskerne und der Bildung der Formen aus der hergestellten Masse zusammenhängen, die man in der Luft erhärten lässt. Die Erhärtungsdauer ist relativ lang und sie bewegt sich in einem Bereich von 40 bis 50 Minuten. Die Druckfestigkeit der hergestellten Formen und Kerne übersteigt die Grösse 1,5 bis 2,0 kp/cm2 nicht.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Herstellung von Giessfor.men und -kernen zu schaffen bei dem aus Formsand und einem Bindemittel eine Masse zubereitet wird, aus der zubereiteten Masse Formen und Kerne geformt und anschliessend erhärtet werden.

Erfindungsgemäss verwendet man ein Bindemittel das Orthophosphorsäure und ein Material aufweist, das zumindest 30 Gew.% Eisen(II)-oxyd enthält. Durch die Umsetzung der Orthophosphorsäure mit Eisen(ll)-oxyd können sich hochfeste Giessformen und -kerne bilden. Dabei erhöht sich wesentlich die Erhärtungsgeschwindigkeit. Die Arbeitsgänge und deren Reihenfolge sind beim erfindungsgemässen Verfahren ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Verfahren.

Der grösste Effekt wird bei einem Gehalt von Orthophosphorsäure von 2,0 bis 10,0%, bezogen auf das Gewicht vom Formsand erreicht.

Als ein Material. das Eisen(ll)-oxyd enthält, wird zweckmässigerweise Eisenzunder verwendet. Das ist ein besonders verbreitetes Material, das in grossen Mengen Eisen(II)- oxyd (bis zu 70%) enthält.

Die besonders geeignete Menge von Eisen(II)-oxyd im Bindemittel beträgt 1,5 bis 6,0%, bezogen auf das Gewicht des Formbandes.

Eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit der Giessformen und -kerne wird durch das Zusetzen eines Oxydes oder eines Hydroxydes von einem solchen Metall wie Kalzium, Kadmium, Zink bzw. Kupfer der Zusammensetzung des Bindemittels erreicht.

Die Erfahrungen haben gezeigt, dass eine Menge von Oxyd oder Hydroxyd in Höhe von 0,005 bis 0,12%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, ausreicht.

Die genannten Bestandteile gestatten es, verformbare Massen herzustellen. Wenn man im Bindemittel zusätzlich noch als Bestandteil einen Schaumbildner verwendet, sind die Massen in diesem Fall flüssig. Ein besonders geeigneter Schaumbildner ist das Natriumalkylarylsulfonat, beispielsweise Sulfonsäurebutylnaphthalin. Eine Menge dieses Salzes von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, reicht aus.

Dieselben Eigenschaften, wie die genannten Oxyde oder Hydroxyde, kann der verformbaren Masse auch der mehrwertige Alkohol der Fettreihe verleihen. Als solcher Alkohol können Äthylenglycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol oder Glyzerin verwendet werden. Ein entsprechender Effekt kann erreicht werden, wenn dieser Alkohol in Höhe von 0,5 bis 3,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, in der Masse enthalten ist.

Das Eisen(ll)-oxyd kann der Masse in feinvermahlener Form zugesetzt werden. Die Mahlfeinheit oder die Grösse der spezifischen Oberfläche, die durch die Filtration der Luft durch eine Schicht vom vermahlenen Material bestimmt und nach der Kozeny-Kármán-Methode berechnet wird, betrug 500 bis 3000 cm2/g. Je höher dabei die Grösse der Spezifischen Oberfläche war, desto höher waren die Erhärtungsgeschwindigkeit der Masse und die Festigkeit der herzustellenden Formen und Kerne. Neben dem Eisenzunder kann man auch Konzentrate von Magneteisenerz, Titaneisenerz (Ilmenit), Siderit sowie auch Chromeisenerz verwenden. Bei der Verwendung dieser Materialien sind jedoch die Festigkeit der Masse und die Erhärtungsgeschwindigkeit derselben von der Menge des in diesen Materialien enthaltenen Eisen(II)oxydes abhängig.

Es ist verständlich, dass je höher der Gehalt von Eisen(II)-oxyd in diesen Materialien ist, desto höher die Festigkeit und die Erhärtungsgeschwindigkeit sind.

Die Konzentration der Orthophosphorsäure kann sich in einem Bereich von 30 bis 80% bewegen. Man darf jedoch nicht vergessen, dass sich bei einer höheren Konzentration die Festigkeit der Masse und die Erhärtungsgeschwindigkeit der Masse erhöhen.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich die Wärmefestigkeit der Giessformen und -kerne um das 2- bis 3fache und die Erhärtungsgeschwindigkeit um das 4- bis Sfache erhöhen.

Es wird bedeutend das Ausleeren der erhärteten Masse aus den Güssen erleichtert.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens angeführt.

Beispiel 1
92,0 Gewichtsteile Formsand werden mit 8,0 Gewichtsteilen des feinvermahlenen Eisenzunders mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm2/g und einem Eisen(II)oxyd-Gehalt von 50% während 1 bis 2 min vermischt. Die zubereitete Mischung von trockenen Bestandteilen wird mit 5,0 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure mit 40%oder Konzentration während einer Minute vermischt. Es ergab sich eine verformbare Masse, aus welcher nach dem bekannten Verfahren Kern oder Form angefertigt wurden, die dann in der Luft während 3 min erhärteten.

Nach einer Stunde Erhärtung betrug die Druckfestigkeit
5,0 kp/cm2, nach 24 Stunden -7,0 kp/cm2.

Beispiel 2
94,5 Gewichtsteile Formsand wurden während 1 bis 2 min mit 5,5 Gewichtsteilen vom feinvermahlenen Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm2/g mit einem Eisen(II)-oxyd von 50% vermischt. Die zubereitete Mischung von trockenen Bestandteilen wurde mit 8,0 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure mit einer 35 %igen Konzentration und 0,15 Gewichtsteilen Natriumsalz der Butylnaphthalinsulfonsäure vermischt, wobei das Vermischen während 1 bis 1,5 min fortgesetzt wurde. Es wurde eine flüssige Masse mit einer Schaumdauer von 13 min hergestellt. Die Masse wurde in die Kernkästen oder auf die Modelle gegossen und anschliessend während 20 min in der Luft erhärtet.

Nach einer Stunde betrug die Druckfestigkeit 5,0 kp/cm2, nach 24 Stunden -10 kp/cm2.

Beispiel 3
92,0 Gewichtsteile Formsand wurden während 1 bis 2 min mit 8,0 Gewichtsteilen von feinvermahlenem Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm2/g bei einem Eisen(II)-oxyd-Gehalt von 50% vermischt. Die zubereitete Mischung wurde während einer Minute mit 5,0 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure mit einer 40%gen Konzentration und mit 0,01 Gewichtsteilen Kadmiumoxyd vermischt. Aus der hergestellten verformbaren Masse wurde nach einem an sich bekannten Verfahren ein Kern oder eine Form angefertigt und in der Luft erhärtet. Man kann nach 7 min den Kern oder das Modell aus der Form ausziehen.

Nach einer Stunde Erhärtung betrug die Druckfestigkeit 7,5 kp/cm2, nach 24 Stunden 16,0 kp/cm2.

Beispiel 4
94,5 Gewichtsteile Formsand wurden während 1 bis 2 min mit 5,5 Gewichtsteilen von feinvermahlenem Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 1700 cm2/g bei einem Eisen(II)-oxyd-Gehalt von 50% vermischt. Die zubereitete Mischung von trockenen Bestandteilen wurde mit 8,0 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure mit einer 35%igen Konzentration. 0,01 Gewichtsteilen Kupferoxyd und 0.15 Gewichtsteilen Natriumsalz der Butylnaphthalinsulfonsäure vermischt. Die Vermischung wurde während 1 bis 1,5 min fortgesetzt. Es wurde eine flüssige Masse hergestellt, deren Schaumdauer 10 min betrug. Die Masse wurde in die Kernkästen oder auf die Modelle gegossen und in der Luft innerhalb von 15 min erhärtet.

Nach einer Stunde Erhärtung betrug die Druckfestigkeit 7,0 kp/cm2, nach 24 Stunden -13 kp/cm2.

Beispiel 5
92,0 Gewichtsteile Formsand wurden während 1 bis 2 min mit 8,0 Gewichtsteilen von feinvermahlenem Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm2/g bei einem Eisen(II)-oxyd-Gehalt von 50% vermischt. Die zubereitete Mischung von trockenen Bestandteilen wurde mit 2,7 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure mit einer 80%gen Konzentration und 2,3 Gewichtsteilen Äthylenglykol vermischt. Die Vermischung wurde während einer Minute durchgeführt. Es wurde eine verformbare Masse hergestellt, aus welcher nach einem an sich bekannten Ver5 min in der Luft erhärtet wurde.

Nach einer Stunde Erhärtung betrug die Druckfestigkeit der Masse 8 kp/cm2, nach 24 Stunden -14 kp/cm2.

Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung von Giessformen und -kernen, bei dem aus Formsand und einem Bindemittel eine Masse zubereitet wird, aus der zubereiteten Masse Formen und Kerne geformt und anschliessend erhärtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Orthophosphorsäure und ein Material aufweist, das zumindest 30 Gel. % Eisen(II)oxyd enthält.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Orthophosphorsäure-Gehalt 2 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.

2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Material, das Eisen(II)oxyd enthält, Eisenzunder verwendet wird.

3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisen(II)-oxyd-Gehalt des Bindemittels 1,5 bis 6,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich Oxyd oder Hydroxyd eines Metalls wie Kalzium, Kadmium, Zink bzw. Kupfer enthält.

5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Metalloxyd oder Metallhydroxyd 0,005 bis 0,1%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.

6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich einen Schaumbildner enthält.

7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumbildnergehalt 0,1 bis 1,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.

8. Verfahren nach Unteranspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaumbildner Natriumalkarylsulfonat verwendet wird.

9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich einen mehrwertigen aliphatischen Alkohol enthält.

10. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als mehrwertiger aliphatischer Alkohol Äthylenglycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol bzw. Glycerin verwendet wird.

11. Verfahren nach Unteranspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an mehrwertigem aliphatischen Alkohol 0,5 bis 3,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.