DE10200927A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen oder Kernen für Giessereizwecke - Google Patents

Abstract

Zur Herstellung von Formen oder Kernen (2) für Gießereizwecke wird eine Mischung (3) aus Gießereisand und Binder hergestellt und in ein Form- oder Kernwerkzeug (8) eingebracht, beispielsweise in einer Kernschießmaschine eingeschossen. Dabei wird ein bekannter Binder oder Magnesiumsulfat ohne und/oder mit wenigstens einem oder auch mehreren Kristallwassern in Wasser dispergiert oder gelöst als Binder verwendet und mit dem Gießereisand vermischt und in das Formwerkzeug bzw. den Kernkasten (8) eingebracht oder eingeschossen. Zum Aushärten wird dann das Wasser und ein Teil von Kristallwasser durch Erhitzen verdampft und mittels eines gasförmigen Mediums ausgetrieben, was sehr schnell durchführbar ist. Nach dem Gießen kann ein derartiger Kern oder eine derartige aus Gießereisand bestehende Form mittels Wasser sehr schnell aus dem Werkstück gelöst und ausgeschwemmt werden, da das Magnesiumsulfat seine Fähigkeit, in Lösung zu gehen, behält (Fig. 1).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formen oder Kernen für Gießereizwecke aus einer Mischung aus Gießereisand und Binder, wobei der Gießereisand und der Binder vermischt und in ein Form- oder Kernwerkzeug eingebracht werden und der Binder danach aushärtet und der Form oder dem Kern die erforderliche Festigkeit verleiht.
• Bei der Herstellung von Kernen oder Formen für Gießereizwecke derartig zu verfahren, ist bekannt. In der überwiegenden Zahl der zur Zeit gängigen Fälle werden organische Binder benutzt, die eine gute Aushärtung ergeben, aber während des Gießvorganges aufgrund ihrer Verbrennung Gase erzeugen, die zu einer Lunkerbildung in dem entstehenden Gußwerkstück führen können. Ferner dehnen sich insbesondere Kerne aus, die bei einer derartigen Gießereisandmischung bei erhöhter Temperatur keine ausreichende Formstabilität haben. Aufgrund einer relativ großen Klebeneigung der organischen Binder ist auch die Reinigung der Werkzeuge für die Gießereiformen oder die Kerne aufwendig.
• Als besonders ungünstig ist anzusehen, daß vor allem Kerne, deren Sandmischung einen organischen Binder enthält, nur mit großer Schwierigkeit und hohem mechanischem oder thermischem Aufwand aus dem fertigen Gußstück entfernt werden können.
• Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen, bei der Herstellung von Formen oder Kernen für Gießereizwecke zur Beimischung zu dem Sand anorganische Binder, nämlich Wasserglas, zu verwenden. Dadurch kann zwar die Entwicklung von umweltschädigenden Gasen weitestgehend vermieden werden, jedoch ist auch dabei das Ausformen beziehungsweise Entfernen insbesondere der Kerne aus dem fertigen Gußstück schwierig und aufwändig.
• Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art und auch eine Vorrichtung zu schaffen, womit Gießereiformen und/oder -kerne, die auch während des Gießvorganges eine hohe Formstabilität und Festigkeit haben sollen, hergestellt werden können, die dennoch aus dem fertigen Gußstück auf einfache Weise entfernbar sind.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs definierte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumsulfat in Wasser dispergiert und/oder gelöst und als Binder mit dem Gießereisand vermischt und danach in das Form- oder Kernwerkzeug eingebracht oder eingeschossen wird und daß dann innerhalb des Form- oder Kernwerkzeuges das Wasser erhitzt und wenigstens teilweise verdampft und aus dem Form- oder Kernwerkzeug ausgetrieben wird.
• Versuche haben gezeigt, daß durch ein derartiges Verfahren ein stabiler Kern oder eine stabile Form erzeugt werden können, wobei der Schmelzpunkt durch das gewählte Bindemittel und das Austreiben von Wasser und gegebenenfalls wenigstens eines Teiles von Kristallwasser aus hydratisiertem Magnesiumsulfat stark erhöht wird, so daß eine derartige Gießereiform oder ein derartiger Kern auch den hohen Temperaturen des Gießwerkstoffes widerstehen und Stand halten kann, ohne daß dabei schädliche Gase freigesetzt werden. Dabei macht sich die Erfindung zu nutze, daß durch das Austreiben von Kristallwasser eine chemische Veränderung der Stoffeigenschaften des speziellen Bindemittels, nämlich des Magnesiumsulfats erfolgt.
• Es hat sich gezeigt, daß derartige Gießereiformen oder Kerne nach dem Abkühlen des Gußwerkstückes mit Wasser ausgeschwemmt werden können, weil das spezielle Bindemittel dann wieder das Bestreben hat, Kristallwasser aufzunehmen und sich dadurch chemisch wieder in eine lösbare Substanz zurückzuverwandeln, die mit einem solchen Spül- oder Reinigungswasser gelöst und damit auch aus einem komplizierten Gußstück sehr einfach entfernt werden kann, ohne daß es mechanischer Vibrationen oder dergleichen Aufwand bedarf. Es kann sogar genügen, das fertige Gußstück einfach in ein Wasserbad zu tauchen. Es hat sich gezeigt, daß ein derartiges Eintauchen nur für eine halbe Minute ausreichen kann, um einen auch komplizierten Kern aufzulösen und auszuschwemmen. Außerdem steht danach der Gießereisand praktisch unverändert wieder zur Verfügung und bedarf keiner aufwendigen Reinigung und Aufbereitung, da keine organischen Rückstände entfernt werden müssen.
• Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile betreffen also einerseits die Gießereiform beziehungsweise die Kerne und deren Eigenschaften während des Gießvorganges, bei welchem keine schädlichen Gase freigesetzt werden, und andererseits später die Reinigung des fertigen Gußstückes, die erheblich vereinfacht ist.
• Zweckmäßig ist es, wenn die Mischung aus Gießereisand und einer Dispersion und/oder Lösung von Magnesiumsulfat in Wasser innerhalb des Form- oder Kernwerkzeuges mittels Mikrowelle und/oder Infrarotstrahler erhitzt wird. Dies stellt eine besonders einfache Art der Erhitzung zum Austreiben des Wassers und gegebenenfalls wenigstens eines Teiles von Kristallwasser dar. Dabei können Mikrowellen sehr gezielt eingesetzt werden und dringen auch in das Innerste größerer Kerne ein.
• Es kann zweckmäßig sein, wenn das durch Erhitzung verdampfte Wasser mittels eines gasförmigen Mediums wie Stickstoff und/oder Kohlendioxyd und/oder Luft aus dem Werkzeug ausgetrieben wird, wobei dieses zum Austreiben dienende gasförmige Medium mit Druck oder durch Absaugen und Unterdruck durch das Werkzeug und damit durch die gebildete Gießereiform oder durch den Kern transportiert werden kann. Vor allem Luft steht praktisch unbegrenzt zur Verfügung und kann zum Austreiben von Wasserdampf aus dem Werkzeug problemlos eingesetzt werden.
• Dabei ist es vorteilhaft, wenn der durch die Erhitzung in dem Werkzeug erzeugte Wasserdampf mit heißem Gas ausgetrieben wird. Dadurch kann vermieden werden, daß der auszutreibende Wasserdampf möglicherweise zu früh wieder kondensiert beziehungsweise kann schon eine etwas geringere Erhitzung dieses Wasserdampfes ausreichen, um ihn anschließend weitestgehend aus dem Werkzeug austreiben zu können.
• Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahren kann darin bestehen, daß das Magnesiumsulfat ohne oder mit wenigstens einem Kristallwasser in Mischung mit Magnesiumsulfat mit mehren Kristallwassern, gegebenenfalls mit bis zu sieben Kristallwassern, in Wasser dispergiert und/oder gelöst und als Binder mit dem Gießereisand vermischt wird und daß das Wasser und ein Teil des Kristallwassers durch Erhitzen verdampft und dann ausgetrieben werden.
• In überraschender Weise kann dadurch die Menge des auszutreibenden Wassers vermindert werden. Das kein oder nur wenig Kristallwasser aufweisende Magnesiumsulfat kann nämlich während der Erhitzung von dem mehr Mehrkristallwasser enthaltenden Magnesiumsulfat solches Kristallwasser übernehmen, so daß es zu entsprechenden Kristallbildungen innerhalb der Gießereiform oder dem Kern und zu entsprechenden Verfestigungen kommt, ohne daß das Kristallwasser der gesamten Mischung vollständig ausgetrieben werden muß.
• Es ist bekannt, das Magnesiumsulfat ohne oder mit wenig, insbesondere mit nur einem Kristallwasser mit solchem mit mehreren Kristallwassern bei gegenseitiger Reaktion und Erwärmung eine Verflechtung der jeweiligen Kristalle bewirkt, die bei der erfindungsgemäßen Anwendung dazu beitragen, einen außerordentlich festen Kern oder eine entsprechend feste Form zu bilden.
• Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit, die Menge des auszutreibenden Wassers beziehungsweise Wasserdampfes während des erfindungsgemäßen Verfahrens zu vermindern, kann darin bestehen, daß eine hoch oder höher konzentrierte Lösung von Magnesiumsulfat ohne oder mit wenigstens einem Kristallwasser mit einem Hydrokolloid gemischt und diese Mischung als Binder verwendet wird. Der Zusatz von Hydrokolloid kann bewirken, daß höhere Salzkonzentrationen in einer verhältnismäßig geringen Menge an Dispersions- und/oder Lösungswasser erreicht werden können, so daß entsprechend weniger Wasser ausgetrieben werden muß.
• Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens kann darin bestehen, daß mit der für eine bestimmte Menge an Gießereisand vorgegebenen Lösungswassermenge mehr Magnesiumsulfat vermischt wird, als für eine gesättigte Lösung benötigt wird, und daß ein Teil des Magnesiumsulfats in der Lösung dispergiert und als Dispersion mit dem Gießereisand vermischt wird. Dadurch gelingt es, möglichst viel Magnesiumsulfat als Bindemittel in den Gießereisand einzubringen und die benötigte Menge an Lösungswasser so gering wie möglich zu halten, so daß anschließend auch entsprechend wenig Wasserdampf ausgetrieben werden muß. Gleichzeitig bleiben die Vorteile beim späteren Entfernen von Gießereisandresten an dem Gußstück mit Hilfe von einer einfachen Wasserspülung oder einem Eintauchen in Wasser erhalten.
• Der Gießereisand kann mit dem dispergierten oder gelösten Binder in einem Gewichtsverhältnis von 97 : 3 bis etwa 80 : 20 vermischt werden.
• Zweckmäßig ist es, wenn etwa 100 Gewichtsteile Gießereisand mit etwa 3 Gewichtsteilen bis etwa 20 Gewichtsteilen dispergierten oder gelöstem Binder, also gelöstem Magnesiumsulfat und/oder ohne Kristallwasser, vermischt werden. Eine optimierte Vorgehensweise kann dabei darin bestehen, daß mit etwa 100 Gewichtsteilen Sand etwa 5 bis 10 Gewichtsteile Binder in dispergierter oder gelöster Form vermischt werden. Versuche haben gezeigt, daß dies zu festen Kernen oder Gießereiformen führt, die dem Gießvorgang gut Stand halten können und bei denen möglichst wenig Wasser aus dem Werkzeug ausgetrieben werden muß.
• Die Erfindung betrifft auch einen Vorrichtung zum Herstellen von Gießereiformen oder Kernen mit wenigstens einer Heizvorrichtung zum Aushärten, wobei die Vorrichtung zum Herstellen von Gießereiformen eine Formmaschine und die Vorrichtung zum Herstellen von Kernen eine Kernschießmaschine sein kann. Diese Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß an der Formmaschine oder an der Kernschießmaschine als Heizvorrichtung wenigstens ein Mikrowellengenerator installiert ist und daß im Bereich des Formwerkzeugs für die Gießereiform oder für den oder die Kerne wenigstens eine Mikrowellenantenne angeordnet ist, die mit dem Mikrowellengenerator über einen Hohlleiter kuppelbar oder gekuppelt ist. Eine Zufuhröffnung einer an sich bekannten Gasspülhaube kann dabei zum Austreiben von Gasen und/oder von erhitztem Wasserdampf dienen.
• Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß das Formwerkzeug für die Gießereiform oder für den Kern auch ein Mehrfachwerkzeug sein kann, in welcher beispielsweise mehrere Kerne gleichzeitig geformt und/oder erhitzt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also in vorteilhafter Weise weitestgehend von einer bisher schon bekannten Formmaschine oder Kernschießmaschine gebildet sein, die mit einer Heizvorrichtung, nämlich mit einem Mikrowellengenerator und einer Mikrowellenantenne zusätzlich ausgestattet ist. Außerdem ist vorteilhaft, daß zum Austreiben von Gasen oder von erhitztem Wasserdampf die Zutrittsöffnungen für den mit Binder vermischten Gießereisand verwendet werden können, so daß insgesamt eine preiswerte Vorrichtung zur Verfügung steht. Auch schon bestehende Kernschießmaschinen oder Formmaschinen können gegebenenfalls nachträglich nachgerüstet werden, um die vorteilhafte Erfindung und insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren damit anwenden zu können.
• Zweckmäßig ist es, wenn durch das Einstellen der Vorrichtung auf den Gasspülvorgang zum Austreiben von Gasen oder von Wasserdampf gleichzeitig der Mikrowellengenerator über den Hohlleiter mit der Antenne kuppelbar ist. Dadurch kann die Betätigung der Vorrichtung vereinfacht werden, da es praktisch nur einer Einstellbewegung bedarf, um den Mikrowellengenerator mit der Antenne zu kuppeln und den Heizvorgang auszulösen.
• Die Einstellbewegung auf den Gasspülvorgang kann dabei automatisch die Kupplung des Mirkowellengenerators mit der Antenne bewirken. Dazu ist lediglich die entsprechende Kupplung so zu gestalten, daß das Schließen der Gasspülhaube oder dergleichen gleichzeitig die entsprechende Kupplung des Mikrowellengenerators mit der Antenne herstellt.
• Eine konstruktiv besonders einfache Anordnung kann vorsehen, daß der Verlauf des Hohlleiters trennbar ist und an der Trennstelle eine Kupplung aufweist und daß der antennenseitige Teil des Hohlleiters wahlweise an der Gasspülhaube oder im Werkzeug angeordnet oder angeschlossen ist. Diese Kupplung kann also geschlossen oder getrennt werden, wenn entsprechende Bewegungen durchgeführt werden, um eine Gasspülhaube in Gebrauchsstellung zu bringen oder auch wieder aus ihr zu entfernen.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zur Verstärkung und Beschleunigung des Erhitzungsvorganges kann darin bestehen, daß der Mikrowellengenerator über einen verzweigten Hohlleiter oder über zwei Hohlleiter mit einer in der Gasspülhaube und mit einer in dem Formwerkzeug angeordneten Antenne kuppelbar oder verbunden ist.
• Vorstehend wurde schon erwähnt, dass beim Aushärten gegebenenfalls Wasserdampf ausgetrieben werden kann. Dies ist vor allem dann zweckmäßig, wenn die Gießereiform oder der Kern aus einer Mischung aus Gießereisand und einem Bindemittel hergestellt ist, welches ein dispergiertes oder gelöstes Magnesiumsulfat ist. Die Vorrichtung ist in diesem Falle auf den Gasspülvorgang zum Austreiben des beim Heizen oder Erhitzen entstehenden Wasserdampfes einstellbar, wie es vorstehend auch schon erwähnt wurde.
• Insgesamt wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Form- oder Kernschießmaschine und die eigentlichen Formwerkzeuge praktisch unverändert bleiben können, da die vorhandenen Belüftungen auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt und zu dem erfindungsgemäßen Austreiben des erhitzten und verdampften Lösungswassers benutzt werden können. Es ist lediglich eine Antenne für die Mikrowelle beispielsweise an der Gaszuführhaube zusätzlich zu installieren. Dabei sind selbstverständlich die Werkzeuge aus für Mikrowellen geeigneten Werkstoffen zu fertigen. Diese Vorrichtung mit einer als Mikrowellengenerator und Antenne ausgebildeten Heizvorrichtung kann aber auch bei der Herstellung von Formen oder Kernen benutzt werden, bei denen ein anderes Bindemittel als das erwähnte dispergierte oder gelöste Magnesiumsulfat Verwendung findet und zum Aushärten ein Heizvorgang erforderlich ist.
• Insgesamt ergibt sich ein Verfahren und eine Vorrichtung, womit eine maschinelle Produktion von Formen oder Kernen in üblichen Kernschießmaschinen ermöglicht wird und der Formsand innerhalb etwa einer halben Minute erhärten kann. Dabei macht sich das Verfahren die extrem unterschiedlichen Schmelzpunkte des Magnesiumsulfats in seiner hydratisierten Form einerseits und in seinem Kristallwasser freien Zustand andererseits zu nutze. Magnesiumsulfat besitzt nämlich als Heptahydrat einen Schmelzpunkt von circa 75° Celsius und in seiner Kristallwasser freien Form einen Schmelzpunkt von 1124° Celsius. Durch die gezielte Entfernung des chemisch gebundenen Kristallwassers ist es deshalb möglich, eine nahezu schlagartige Erhärtung des Formsandes zu erzielen. Eine starke Verfilzung von teilhydratisiertem und vollständig hydratisiertem Magnesiumsulfat ist dabei eine günstige Eigenschaft, die mit ausgenutzt werden kann, um schon bei geringen Mengen an Magnesiumsulfat beispielsweise 1% bezogen auf den Formsand, eine sehr hohe Festigkeit zu erhalten.
• Die wichtige Begasung zum Entfernen des ursprünglich chemisch gebundenen Kristallwasser nach dem Erhitzen kann gegebenenfalls durch speziell angeordnete Einlaß- und Auslaßdüsen erfolgen, wobei ein Überdruck von 1 bis 6 bar eines trockenen Gases, vorzugsweise von erwärmter Raumluft zweckmäßig ist. Die Erhitzung kann in günstiger Weise mit Mikrowellen erfolgen, da der normalerweise verwendete Quarzsand "transparent" für die Mikrowellenstrahlung ist, so daß diese auf größere Formen oder Kerne vollständig durchdringen kann. Außerdem wird nur das kristallwasserhaltige Magnesiumsulfat erhitzt. Sobald das Kristallwasser entwichen ist, ist auch dieses dann kristallwasserfreie Magnesiumsulfat "transparent" und kein Hindernis mehr für das weitere Eindringen der Mikrowellen.
• Wesentlich ist also die gezielte Entfernung auch des chemisch gebundenen Kristallwasser - zumindest zu einem Teil- aus dem Magnesiumsulfat. Hierbei tritt eine sehr schnelle Erhärtung ein, was für eine wirtschaftliche Fertigung vorteilhaft ist. Außerdem wird mit einer vergleichsweise geringen Konzentration an Magnesiumsulfat eine ausreichende Festigkeit erreicht. Die so gefertigten Formteile beziehungsweise Kerne sind bis mindestens 1124° Celsius formstabil und lassen sich mit wenig Wasser aus dem Metallguß herauslösen.
• Werden konventionelle Binder benutzt, ist ebenfalls eine beschleunigte Aushärtung aufgrund der gezielten Erhitzung mittels Mikrowelle möglich.
• Nachstehend sind Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung von Formen oder Kernen für Gießereizwecke anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
• Fig. 1 In schaubildlicher Darstellung eine Vorrichtung zum Herstellen von Gießereiformen oder Kernen mit einem Mikrowellengenerator und entsprechender Antenne in Form einer Kernschießmaschine,
• Fig. 2 In vergrößertem Maßstab und noch stärker schematisiert einen Längsschnitt durch einen Teil der Schießeinheit nach dem Schießen von Sand in ein als Kernkasten ausgebildetes Formwerkzeug und vor dem Zusammenfahren dieses Kernkastens mit einer darüber befindlichen Spülhaube und dem Andrücken von unten an den Schießkopf oder umgekehrt, wobei die Mikrowellenantenne zum Erhitzen des Kernes und zum Austreiben des Lösungswassers in dieser Spülhaube angeordnet ist und die Verbindung zwischen dem Mikrowellengenerator und dieser Sendeantenne noch offen ist und beim Zusammenfahren bzw. Anheben und Andrücken automatisch verschließbar ist,
• Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, wobei die Sendeantenne im unteren Bereich des als Formwerkzeug ausgebildeten Kernkastens angeordnet ist,
• Fig. 4 eine gegenüber Fig. 2 und 3 abgewandelte Ausführungsform in analoger Darstellung, bei welcher sowohl in der Spülhaube als auch in dem Kernkasten jeweils eine in Gebrauchsstellung mit dem Mikrowellengenerator kuppelbare bzw. gekuppelte Antenne zum Erhitzen des geschossenen Kerns angeordnet ist, sowie
• Fig. 5 eine den Fig. 2 bis 4 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, bei welcher im Kernkasten zum Erhitzen des geschossenen Kerns Infrarotstrahler angeordnet sind.
• Eine im ganzen mit 1 bezeichnete und in Fig. 1 schematisiert und teilweise aufgebrochen dargestellte Vorrichtung dient zum Herstellen von Kernen, könnte aber auch zum Herstellen von Gießereinformen herangezogen werden. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kernschießmaschine.
• Die damit herzustellenden Kerne 2 (Fig. 2 bis 5) - oder in analoger Weise Gießereiformen - werden aus einer Mischung 3 aus Gießereisand und Bindemittel, welches ein in Wasser gelöstes Magnesiumsulfat bevorzugt mit wenigstens einem Kristallwasser oder auch ein sonstiger Binder ist, geformt, wobei diese Mischung 3 aus Sand und Binder in bekannter Weise in einen Sandzufuhrtrichter 4 eingebracht und dadurch in den Schießkopf 5 einer im Ganzen mit 6 bezeichneten Schießeinheit eingefüllt wird. In Fig. 1 ist der für den Schießvorgang wesentliche Luftkessel 7 in teilweise aufgeschnittener Form mit dargestellt.
• Zu dieser Vorrichtung 1 in Form einer Kernschießmaschine gehört der in den Fig. 2 bis 5 jeweils dargestellte Kernkasten 8, der aus einem Kernkastenoberteil 8a und einem Kernkastenunterteil 8d in Gebrauchsstellung zusammengefügt ist, für die Fertigung von Gießereiformen aber auch ein entsprechend anders gestaltetes Formwerkzeug sein könnte.
• Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, Formen oder Kerne für Gießereizwecke aus der Mischung 3 aus Gießereisand und Binder herzustellen, wobei der Gießereisand und der Binder zunächst vermischt und dann mit Hilfe der Schießeinheit 6 in das Form- oder Kernwerkzeug - im Ausführungsbeispiel den Kernkasten 8 - eingebracht werden. In den Fig. 2 bis 5 hat dies bereits stattgefunden und der Binder kann aushärten und der Form oder dem Kern 2 die erforderliche Festigkeit verleihen. Als Binder ist dabei Magnesiumsulfat bevorzugt mit wenigstens einem Kristallwasser in Wasser dispergiert und/oder gelöst und mit dem Gießereisand zur Bildung der Mischung 3 vermischt. Diese wird also danach in das Form- oder Kernwerkzeug 8 eingebracht oder eingeschossen.
• Danach wird innerhalb dieses Werkzeuges, dem Kernkasten 8, das Dispergier- und/oder Lösungswasser und wenigstens ein Teil von Kristallwasser durch Erhitzen verdampft und mittels eines gasförmigen Mediums aus dem Form- oder Kernwerkzeug, also aus dem Kernkasten 8 ausgetrieben.
• Für die Durchführung dieses Verfahrens ist an der Form- oder Kernschießmaschine 1 wenigstens eine noch näher zu beschreibende Heizvorrichtung vorgesehen, mit der das Lösungs- und/oder Kristallwasser also erhitzt und ausgetrieben werden kann.
• In den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 1 bis 4 ist an der Kernschießmaschine 1 als Heizvorrichtung ein Mikrowellengenerator 9 installiert und im Bereich des Formwerkzeugs, also des Kernkastens 8 ist - je nach Ausführungsbeispiel an unterschiedlicher Stelle - wenigstens eine Mikrowellenantenne 10 angeordnet, die mit dem Mikrowellengenerator 9 über einen Hohlleiter 11 kuppelbar und in Gebrauchsstellung gekuppelt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die entsprechende Kupplung 12 noch offen, da ein Kern 2 zwar schon geschossen ist, der Kernkasten 8 sich aber noch vor dem Zusammenfahren mit einer Gasspülhaube 13 und vor dem Erhitzen und Aushärten mittels Mikrowelle befindet.
• Dabei erkennt in allen Ausführungsbeispielen eine Zuführöffnung 14, mit welcher beispielsweise Heißluft zum Austreiben des erhitzten Wassers bzw. Wasserdampfes eingeleitet werden kann, der durch das Erhitzen mit Hilfe der Heizvorrichtung, also der Mikrowelle 9 in Gebrauchsstellung entsteht.
• In den Fig. 1 bis 4 ist die Verbindung zwischen Mikrowellengenerator 9 und Antenne 10 noch offen. Durch das Einstellen der Vorrichtung 1 auf des Gasspülvorgang zum Austreiben des Wasserdampfs, also durch die relative Anhebebewegung des Kernkastens 1 gegen die Gasspülhaube 13 und gegen den Schießkopf 5 oder umgekehrt kann gleichzeitig der Mikrowellengenerator 9 über den Hohlleiter 11 mit der Antenne 10 kuppelbar sein, indem die Kupplung 12 bei der genannten Relativbewegung geschlossen wird. Danach kann dann die Erhitzung mit Hilfe der Mikrowellenenergie und gleichzeitig oder etwas danach beginnend das Austreiben des entstehenden Wasserdampfes erfolgen.
• Die Einstellbewegung auf den Gasspülvorgang kann dabei automatisch die Kupplung des Mikrowellengenerators 9 mit der Antenne 10 bewirken, so daß der gesamte Vorgang schnell durchgeführt werden kann.
• Der Verlauf des Hohlleiters 11 ist also trennbar und an der Trennstelle ist die schon erwähnte Kupplung 12 vorgesehen, wobei der antennenseitige Teil des Hohlleiters 11 wahlweise gem. Fig. 2 an der Gasspülhaube 13 oder gem. Fig. 3 im Formwerkzeug oder Kernkasten 8 oder gem. Fig. 4 sogar an beiden Stellen angeordnet und angeschlossen sein kann. Fig. 4 zeigt, daß der Mikrowellengenerator 9 über zwei Hohlleiter 11 mit einer in der Gasspülhaube 13 und einer in dem Formwerkzeug oder Kernkasten 8 angeordneten Antenne 10 kuppelbar und verbunden ist, so daß die Gießereiform bzw. der Kern 2 entsprechend schnell und stark erhitzt und die Zeit zum Austreiben des Lösungs- und/oder Kristallwassers verkürzt werden kann.
• Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher als Heizvorrichtung an oder in dem Formwerkzeug, in diesem Falle in dem Kernkasten 8 Infrarotstrahler 15 vorgesehen sind, die als Alternative zu dem erhitzen mittels Mikrowelle oder ggf. sogar auch zusätzlich dazu vorgesehen sein können, wenn beispielsweise in der Gasspülhaube zusätzlich noch eine Antenne 10 gem. Fig. 2 vorgesehen wäre.
• Zum Austreiben des verdampften Wassers kann über die Zufuhröffnung 14 ein gasförmiges Medium, beispielsweise Stickstoff und/oder Kohlendioxyd und/oder Luft, bevorzugt Heißluft oder heißes Gas zugeführt werden. Somit kann das Austreiben des verdampften Wassers am besten mittels Überdruck erfolgen.
• Die Mischung 3 enthält, wie schon erwähnt, als Binder in Wasser gelöstes Magnesiumsulfat ohne und/oder mit einem oder ggf. auch mehreren Kristallwassern. Beispielsweise kann Magnesiumsulfat ohne, mit einem Kristallwasser und Magnesiumsulfat mit mehreren Kristallwassern gemeinsam und/oder auch mit einem Hydrokolloid gemischt als Binder verwendet werden. Dabei ist es besonders günstig, wenn ausschließlich Magnesiumsulfat oder Magnesiumsulfat mit Hydrokolloid benutzt werden, weil Magnesiumsulfat mit Kristallwasser gut in Wasser dispergiert und/oder gelöst und als Binder mit Gießereisand vermischt, später aber auch wieder gut aus einem gegossenen Werkstück mit Hilfe von Wasser herausgelöst werden kann.
• Ein Beispiel einer zweckmäßigen Mischung aus Gießereisand und dispergiertem oder gelöstem Binder kann vorsehen, daß etwa 100 Gewichtsteile Gießereisand mit etwa 3 Gewichtsteilen bis etwa 20 Gewichtsteilen gelöstem, vor allem aus Magnesiumsulfat in gelöster Form bestehenden Binder vermischt werden.
• Dabei können etwa 100 Gewichtsteile Sand bevorzugt mit etwa 5 bis 10 Gewichtsteilen Binder in dispergierter oder gelöster Form vermischt werden. Entsprechend wenig Wasser muß durch Erhitzen und mit einem Gas aus dem Kernkasten 8 ausgetrieben werden und entsprechend schnell kann das Verfahren durchgeführt werden.
• Zur Herstellung von Formen oder Kernen 2 für Gießereizwecke wird eine Mischung 3 aus Gießereisand und Binder hergestellt und in ein Form- oder Kernwerkzeug 8 eingebracht, beispielsweise in einer Kernschießmaschine eingeschossen. Dabei wird ein bekannter Binder oder Magnesiumsulfat ohne und/oder mit wenigstens einem oder auch mehreren Kristallwassern in Wasser dispergiert oder gelöst als Binder verwendet und mit dem Gießereisand vermischt und in das Formwerkzeug bzw. den Kernkasten 8 eingebracht oder eingeschossen. Zum Aushärten wird dann das Wasser und ein Teil von Kristallwasser durch Erhitzen verdampft und mittels eines gasförmigen Mediums ausgetrieben, was sehr schnell durchführbar ist. Nach dem Gießen kann ein derartiger Kern oder eine derartige aus Gießereisand bestehende Form mittels Wasser sehr schnell aus dem Werkstück gelöst und ausgeschwemmt werden, da das Magnesiumsulfat seine Fähigkeit, in Lösung zu gehen, behält.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Formen oder Kernen (2) für Gießereizwecke aus einer Mischung (3) aus Gießereisand und Binder, wobei der Gießereisand und der Binder vermischt und in ein Form- oder Kernwerkzeug (8) eingebracht werden und der Binder danach aushärtet und der Form oder dem Kern (2) die erforderliche Festigkeit verleiht, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumsulfat, in Wasser dispergiert und/oder gelöst und als Binder mit dem Gießereisand vermischt und danach in das Form- oder Kernwerkzeug (8) eingebracht oder eingeschossen wird und daß dann innerhalb des Form- oder Kernwerkzeuges das Wasser erhitzt und wenigstens teilweise verdampft und aus dem Form- oder Kernwerkzeug (8) ausgetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung (3) aus Gießereisand und einer Dispersion und/oder Lösung von Magnesiumsulfat in Wasser innerhalb des Form- oder Kernwerkzeuges (8) mittels Mikrowelle und/oder Infrarotstrahler erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Erhitzung verdampfte Wasser mittels eines gasförmigen Mediums wie Stickstoff und/oder Kohlendioxyd und/oder Luft aus dem Werkzeug (8) ausgetrieben wird, wobei dieses zum Austreiben dienende gasförmige Medium mit Druck oder durch Absaugen und Unterdruck durch das Werkzeug und damit durch die gebildete Gießereiform oder durch den Kern transportiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Erhitzung in dem Werkzeug (8) erzeugte Wasserdampf mit heißem Gas ausgetrieben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumsulfat ohne oder mit wenigstens einem Kristallwasser in Mischung mit Magnesiumsulfat mit mehreren Kristallwassern, gegebenenfalls mit bis zu sieben Kristallwassern, in Wasser dispergiert und/oder gelöst und als Binder mit dem Gießereisand vermischt wird und daß das Wasser und ein Teil des Kristallwassers durch Erhitzen verdampft und dann ausgetrieben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine hoch oder höher konzentrierte Dispersion oder Lösung von Magneslumsulfat ohne oder mit wenigstens einem Kristallwasser mit Hydrokolloid gemischt und diese Mischung (3) als Binder verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der für eine bestimmte Menge an Gießereisand vorgegebenen Lösungswassermenge mehr Magnesiumsulfat mit Kristallwasser vermischt wird, als für eine gesättigte Lösung benötigt wird, und daß ein Teil des Magnesiumsulfats in der Lösung dispergiert und als Dispersion mit dem Gießereisand vermischt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand mit dem dispergierten oder gelösten Binder in einem Gewichtsverhältnis von 97 : 3 bis etwa 80 : 20 vermischt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 100 Gewichtsteile Gießereisand mit etwa 3 Gewichtsteilen bis etwa 20 Gewichtsteilen dispergiertem oder gelöstem Binder vermischt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit etwa 100 Gewichtsteilen Sand etwa 5 bis 10 Gewichtsteile Binder in dispergierter oder gelöster Form vermischt werden.

11. Vorrichtung (1) zum Herstellen von Gießereiformen oder Kernen (2) mit wenigstens einer Heizvorrichtung zum Aushärten, wobei die Vorrichtung (1) zum Herstellen von Gießereiformen eine Formmaschine und die Vorrichtung zum Herstellen von Kernen eine Kernschießmaschine ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Formmaschine oder an der Kernschießmaschine (1) als Heizvorrichtung wenigstens ein Mikrowellengenerator (9) installiert ist und daß im Bereich des Formwerkzeugs (8) für die Gießereiform oder für den Kern wenigstens eine Mikrowellenantenne (10) angeordnet ist, die mit dem Mikrowellengenerator (9) über einen Hohlleiter (11) kuppelbar oder gekuppelt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einstellen der Vorrichtung (1) auf einen Gasspülvorgang zum Austreiben von Gasen oder Wasserdampf der Mikrowellengenerator (9) über den Hohlleiter (11) gleichzeitig mit der Antenne (10) kuppelbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellbewegung auf den Gasspülvorgang automatisch die Kupplung des Mikrowellengenerators (9) mit der Mikrowellenantenne (10) bewirkt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des Hohlleiters (11) trennbar ist und an der Trennstelle eine Kupplung (12) aufweist und dass der antennenseitige Teil des Hohlleiters (11) wahlweise an der Gasspülhaube (13) oder im Formwerkzeug (8) angeordnet oder angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellengenerator (9) über einen verzweigten Hohlleiter (11) oder über zwei Hohlleiter (11) mit einer in der Gasspülhaube (3) und mit einer in dem Formwerkzeug (8) angeordneten Antenne (10) kuppelbar oder verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Gießereiform oder der Kern aus einer Mischung aus Gießereisand und einem Bindemittel herstellbar ist, welches ein dispergiertes oder gelöstes Magnesiumsulfat ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) auf den Gasspülvorgang zum Austreiben des beim Heizen und Erhitzen entstehenden Wasserdampfs einstellbar ist.