Verfahren zur Herstellung von Gussformen für die Metallgiesserei. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von Gussformen für die Metallgiesserei, z. B. für die Eisen- und Stahlgiesserei.
Das Verfahren äst dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Formmasse ver wendet, die einen Zelluloseäther enthält, und zwar vorzugsweise einen wasserlöslichen Zelluloseäther. Das erfindungsgemässe Ver fahren eignet sich vorzugsweise zur Herstel lung solcher Gussformen, deren mit dem Guss- metall in unmittelbare Berührung kommende Form- und Kernteile aus einer beispielsweise etwa 5-8 cm starken Zementschicht be stehen.
Es ist bereits ein Verfahren zum Her stellen von Kernen für Metallgiessereien be kannt geworden, das darin besteht, eine Auf lösung von Zelluloid in einem flüchtigen Stoff der Form- bezw. Kernmasse in einer Menge von 10-25 % beizumischen, um das Trocknen der Kerne im Ofen überflüssig zu machen und die Porosität der Formmasse zu erhöhen.
Die wesentlichsten Nachteile dieser Formmassen bestehen, darin, dass das nach der Verdunstung der leichtflüchtigen Stoffe als Bindemittel in -der Form verbleibende, aus Kampfer und Nitrozellulose bestehende Zel luloid sich beim Eingiessen des heissen Giess inetalles sehr rasch und heftig unter starker Bildung explosiver Gase zersetzt, und dass es in einem sehr hohen Prozentsatz der Form masse zugesetzt werden muss.
Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um die Verwendung eines Zellu- loseäthers, der sich beim Eingiessen, des heissen Metalles in Formen, die unter Ver wendung eines Zelluloseäthers hergestellt sind, nur verhältnismässig langsam zersetzt, keine Explosionsgefahr bildet und eine weit aus wirtschaftlichere Ausnutzung gestattet als Zelluloid.
Die erfindungsgemässe Verwen dung der Zelluloseäther bei .der Herstellung von Gussformen hat beim Giessen vor allem die überlegene technische Wirkung einer ver= nachlässigbaren geringen Gasbildung, die so gering ist, dass es sogar gelungen ist, Kerne völlig zu umgiessen. Die Bedeutung dieser Tatsache ist vor allem bei Gussstücken mit kleinen und entlegenen Kernausstosslöchern besonders gross. Auch für Formen und Kerne mit Zement als Bindemittel ergeben sich bei einem Gehalt an Zelluloseäther besondere und vorteilhafte Wirkungen.
Mit Zement hergestellte Formen liefern hervorragende Ergebnisse in bezug auf die Sauberkeit der Oberfläche der Gussstücke. Sie haben eine hohe mechanische Festigkeit, so dass genau masshaltige Gussstücke auch bei grossen und tiefen Formen erzielt werden. Die Gasdurchlässigkeit ist gross, oo da,ss die Bla senbildung verhindert ist. Sie bieten die Mög lichkeit, das Eisen rascher zugiessen, wodurch die Abkühlung des Metalles während des Gusses gering bleibt.
Die Anwesenheit des Zementes hat eine günstige Wandwirkung zur Folge und die Widerstandsfähigkeit ge gen die Zerstörung durch flüssiges Eisen ist gross. Das Wesentlichste aber und die über legene Wirkung dieser Formen besteht vor allem darin, dass durch die Hitze des Guss- metalles die Zementbetonschicht in einen sol chen Zustand übergeführt wird, dass sie die sonst vorhandene innere Festigkeit verliert und bröcklig wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Zementformen nicht in allen Fällen restlos mürbe werden. Insbesondere bei dünnwandi gen Werkstücken und bei der Verwendung der genannten Giessformen als Kerne stellten sich immer wieder Rissbildungen im Werk stück ein. Es wurde gefunden, dass die Ur sache für diese Rissbildung darin zu suchen ist, dass nicht die ganze Betonschicht mürbe wird, sondern die dem Gussmetall abgewand ten Teile die alte Festigkeit beibehalten. Die Kerne können deshalb dem Schwinden nicht im gewünschten Umfange folgen.
Mit Recht ist bei diesen Untersuchungen die Rissbildung auf eine zu grosse Dicke der Schicht zurück geführt worden. Bei den Versuchen mit ge ringeren Schichtdicken stellte sich aber her aus, dass dann die notwendige Festigkeil zu gering wurde. Bei tiefen Formen entstand das Treiben des Gusses. Die Masshaltigkeit war nicht mehr gewährleistet. Den Kernen ging bei der geringen Dicke der Betonmasse auch der erforderliche äussere Halt verloren.
Um die verlangten guten Eigenschaften der genannten Kerne und Formen zu erhalten, musste man deshalb von den ganz dünnen Betonschichten wieder abgehen und stärkere Schichten benutzen.
Durch die Erfindung können die Nach teile bei Zementformen dadurch vermieden werden, dass durch die Beimengung von Zel- luloseäther die Zerfalltemperatur der Zement formmasse gesenkt wird. Die Temperaturen, die der Beton braucht, um richtig mürbe zu werden, liegen bei etwa 1350-1400 C. Diese Temperaturen werden aber in den vom Guss- inetall abgewandten Schichtteilen der Beton massen nur ,dann erzielt, wenn das Eisen so viel Wärme abzugeben vermag, dass die ge samte Betonmasse diese Temperatur annimmt. Bei dünnwandigem Guss ist diese Voraus setzung aber nicht erfüllbar.
Durch eine Bei mengung von Zelluloseäther ist es nun ge lungen, die Zerfa.lltempera.tur des Betons um fast 600 auf etwa. 750" C herabzusenken. Auf eine ganz neue Art und Weise wird so mit die Gefahr der Rissbildung in Gussstük- ken, die bei Zementformen auftritt, beseitigt und das Mittel dazu ist ein in der Zement formerei völlig neuartiges. Selbst dünnwan diger Guss ist in der Lage, so viel Wärme ab zugeben, dass alle, selbst die entferntesten Teile der Betonschicht, auf diese Zerfalltem- peratur erhitzt werden.
Das Reissen von Guss- stüc1ieii ist nunmehr nahezu restlos beseitigt worden.
Die Menge des Zelluloseätherzusatzes wird im allgemeinen so gewählt, dass die zwecl#.mässig im Verhältnis von 9:1 aus Sand und Zement hergestellte Formmasse 0,3 bis 1,5 % Zelluloseä.ther enthält.
Vorzugs weise setzt man den Zel.luloseäther den üb rigen Bestandteilen der Formmasse in wäss- riger Lösung zii und zwar derart, dass 100 Teile der Formmasse zweckmässig 5 bis <B>1.0</B> Teile einer Ei- bis 15ö igen Zelluloseäther- lösung enthalten. Besonders gute Resultate erzielt man meistens. bei einem Zusatz von 7 Teilen einer IM gen i.gen Zelluloseätherlösung zu 100 Teilen der Formmasse.
Als Zel.lulose- äther kommt in erster Linie wasserlösliche Methylzellulose in Frage. Man kann bei :dem erfindungsgemässen Gehalt der Formmasse an Zellulo;seäther die Erhärtung der Formen durch Trocknen und Brennen beschleunigen.
Es hat sich gezeigt, dass Trocknungstempe- raturen von 120-150 , trotz der Ernied rigung der Zerfalltemperatur um fast 600 , keine schädliche Wirkung auf die Festigkeit der Kerne haben, während die Erstarrungs- zeit wesentlich verkürzt ist und je nach Grösse der Kerne nur 1-1?@@ Stunden be trägt. Auch bei andern Formmassen, die an sich zu völlig harten Formen erstarren, und auch bei ;solchen, die durch die Hitze des Gussmetalles zu harten Körpern gebrannt werden, z. B.
Lehmformen, bewirkt die Ver wendung von Zelluloseätherzusätzen, dass die Form bei 800 C und weniger mürbe wird.
Process for the production of casting molds for metal foundries. The invention is a Ver drive for the production of molds for metal foundry, z. B. for the iron and steel foundry.
The method is characterized in that a molding compound is used which contains a cellulose ether, preferably a water-soluble cellulose ether. The method according to the invention is preferably suitable for the production of such casting molds whose mold and core parts that come into direct contact with the cast metal consist of a cement layer, for example, about 5-8 cm thick.
There is already a method for making cores for metal foundries be known, which consists in a resolution of celluloid in a volatile substance of the form BEZW. Mix in core mass in an amount of 10-25% in order to make the drying of the cores in the oven superfluous and to increase the porosity of the molding compound.
The main disadvantages of these molding compounds are that the celluloid, consisting of camphor and nitrocellulose, which remains in the form as a binding agent after the evaporation of the volatile substances, decomposes very quickly and violently when the hot cast metal is poured in, with strong formation of explosive gases. and that it has to be added to the molding compound in a very high percentage.
In contrast, the invention involves the use of a cellulose ether which, when pouring the hot metal into molds made using a cellulose ether, only decomposes relatively slowly, does not pose a risk of explosion and allows a far more economical use as celluloid.
The inventive use of the cellulose ethers in the production of casting molds has above all the superior technical effect of negligibly low gas formation during casting, which is so low that it has even been possible to completely encapsulate cores. The significance of this fact is particularly great for castings with small and remote core ejection holes. For molds and cores with cement as a binding agent, special and advantageous effects result from a content of cellulose ether.
Molds made with cement give excellent results in terms of the cleanliness of the surface of the castings. They have a high mechanical strength, so that precisely dimensional castings can be achieved even with large and deep molds. The gas permeability is high because the formation of bubbles is prevented. They offer the possibility of pouring the iron more quickly, which means that the metal does not cool down during the casting process.
The presence of the cement has a favorable effect on the wall and the resistance to destruction by liquid iron is high. The most important thing, however, and the superior effect of these forms, is above all that the cement concrete layer is transformed into such a state by the heat of the cast metal that it loses its internal strength and becomes crumbly.
However, it has been shown that these cement forms do not become completely crumbly in all cases. In particular with thin-walled workpieces and when using the casting molds mentioned as cores, cracks formed in the workpiece again and again. It has been found that the cause of this crack formation is to be found in the fact that not the entire concrete layer is crumbly, but rather the parts facing away from the cast metal retain their old strength. The cores can therefore not follow the shrinkage to the desired extent.
In these investigations, the crack formation was rightly attributed to an excessively great thickness of the layer. In the tests with lower layer thicknesses, however, it turned out that the necessary strength wedge was then too low. In the case of deep forms, the drifting of the casting was created. The dimensional accuracy was no longer guaranteed. With the thinness of the concrete mass, the cores lost their required external hold.
In order to obtain the required good properties of the above-mentioned cores and forms, one had to get away from the very thin concrete layers and use thicker layers.
With the invention, the disadvantages in cement molds can be avoided by adding cellulose ether to lower the decomposition temperature of the cement molding compound. The temperatures that the concrete needs to become really crumbly are around 1350-1400 C. However, these temperatures are only achieved in the layer parts of the concrete that are facing away from the cast metal when the iron is able to give off so much heat that the entire concrete mass adopts this temperature. With thin-walled cast, however, this requirement cannot be met.
By adding cellulose ether, it has now been possible to reduce the decomposition temperature of the concrete by almost 600 to around. 750 "C. In a completely new way, the risk of cracking in castings, which occurs in cement molds, is eliminated and the means for this is a completely new type in cement molding. Even thin-walled casting is in the Able to give off so much heat that all, even the most distant parts of the concrete layer, are heated to this decomposition temperature.
The tearing of the castings has now been almost completely eliminated.
The amount of cellulose ether additive is generally chosen so that the molding compound made from sand and cement in a ratio of 9: 1 contains 0.3 to 1.5% cellulose ether.
The cellulose ether is preferably added to the rest of the constituents of the molding compound in an aqueous solution in such a way that 100 parts of the molding compound expediently have 5 to 1.0 parts of an egg to 15% cellulose ether solution contain. You usually get particularly good results. with an addition of 7 parts of an IM gen i.gen cellulose ether solution to 100 parts of the molding compound.
The cellulose ether used is primarily water-soluble methyl cellulose. With the cellulose ether content of the molding compound according to the invention, the hardening of the molds can be accelerated by drying and firing.
It has been shown that drying temperatures of 120-150, in spite of the lowering of the disintegration temperature by almost 600, have no detrimental effect on the strength of the cores, while the solidification time is significantly reduced and, depending on the size of the cores, only 1 -1? @@ hours. Also with other molding compounds that solidify into completely hard shapes, and also with those that are burned into hard bodies by the heat of the cast metal, e.g. B.
Clay molds, the use of cellulose ether additives causes the mold to become crumbly at 800 C and below.