CH650430A5 - Verfahren zum giessen von metallen mittels phenolharzgebundenen sandformen. - Google Patents

Description

  
 

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   PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Giessen von Metallen mittels phenolharzgebundenen Sandformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandform nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück auf Temperaturen unterhalb der Phenolharzzersetzungstemperatur abgeschreckt und dadurch die Bildung von gesundheitsschädigenden Zersetzungsgasen verhindert oder reduziert wird.



   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschrecken in einem Bad erfolgt und die Sandform unmittelbar nach dem Eintauchen in das Abschreckbad vom Gussstück entfernt wird, um die Wärmeabfuhr aus dem Gussstück durch das Abschreckmittel zu erhöhen.



   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als   Abschreckmillel    Wasser verwendet wird.



   4. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Giessen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Sandform unmittelbar nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück in Wasser getaucht wird.



   5. Giessvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Abschreckstation aufweist, die dazu dient, phenolharzgebundene Sandformen samt den darin befindlichen Gussstücken unmittelbar nach dem Giessen auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der sich aus dem Phenolharz Zersetzungsgase bilden, abzuschrecken.



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von Metallen mittels phenolharzgebundener Sandformen.



   Die Verwendung von phenolharzgebundenen Sandformen ist bereits bekannt und zwar vor allem im   Zusammen    hang mit dem sogenannten CRONING-Verfahren. Phenolharzgebundener Sand weist eine Reihe von   deutlichenVor-    teilen auf, hat aber aus arbeitsmedizinischen Gründen einen immer wichtiger werdenden Nachteil, nämlich die Bildung von gesundheitsschädlichen Zersetzungsgasen des ausgehärteten Phenolharzes bei starker Erhitzung wie dies beim Abgiessen von Metallschmelzen der Fall ist.



   Ferner sind Verfahren zur Kühlung von   Metallformen    mittels Kühlkanälen in den Formen bekannt, wie beispielsweise die CH-PS   557209    zeigt. Eine derartige Kühlmethode ist allerdings nicht auf Sandformen anwendbar.



   Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Vorteile von phenolharzgebundenem Sand, wie Festigkeit, Hohlformbarkeit, Verklebungsfähigkeit usw. beibehält, die Nachteile aber eliminiert.



  Ferner sollen die Materialeigenschaften des Gussstücks verbessert werden.



   Erfindungsgemäss geschieht dies durch das eingangs genannte Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sandform nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück auf Temperaturen unterhalb der Phenolharzzersetzungstemperatur abgeschreckt und dadurch die Bildung von gesundheitsschädigenden Zersetzungsgasen verhindert oder reduziert wird.



   Wie die CH-PS 583 758 in der Tabelle 1 angibt, entwikkelt beispielsweise ein Phenol-Formaldehyd-Binder beim Erhitzen auf Gusstemperatur Gase, die zu 20-25% aus Methan und zu   2530%    aus Kohlenmonoxyd bestehen. Kohlenmonoxyd ist ein giftiges Gas, welches das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen absättigt und so zum Ersticken führt.



   Auf Grund immer strenger werdender arbeitsmedizinischer Vorschriften ist es notwendig ein Verfahren zu entwikkeln bei dem die Bildung giftiger Gase verhindert oder zumindest auf ein erlaubtes, unschädliches Mass reduziert wird.



   Beim Eingiessen von Metallschmelze in eine Gussform wird die Form von innen her aufgeheizt, und die Zersetzungsgase beginnen sich daher im Inneren zu bilden. Wenn nun die gesamte Form unmittelbar nach dem Giessen auf Temperaturen abgeschreckt wird die unter dem Punkt liegen bei dem diese giftigen Gase entstehen (300   "C),    so können die Gase nicht aus der Form entweichen vorausgesetzt die Zeit vom Giessen bis zum Abschrecken ist ausreichend kurz um ein Diffundieren der Gase durch die Sandform bis zur Oberfläche zu verhindern. Falls diese Zeit derart verkürzt wird, dass nur ein kleiner Teil des Harzes sich zersetzt, so ist bereits die entstehende Gasmenge ausreichend vermindert.



   Das Auspacken der Gussstücke wird vorteilhafterweise im Abschreckbad vorgenommen, beispielsweise mit Ultraschallvibratoren, so dass der Abschreckvorgang möglichst schnell verläuft.



   Das Abschrecken der Gussstücke bzw. der Gussstücke mit Maske bringt neben dem bereits beschriebenen Vorteil der Unterdrückung der Gasbildung auch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.



   Bei der in Grünsand vergossenen Aluminiumlegierung G AlSi 8 Cu 3 beispielsweise werden nach DIN 1725 im Gusszustand eine Zugfestigkeit von 140 N/mm2 bei 0,5% Dehnung garantiert.



   Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergeben sich im Gusszustand Festigkeitswerte von 190 N/mm2 bei 2% Dehnung, nach dem Kaltauslagern Festigkeitswerte von 210 N/mm2 bei etwa 2,5% Dehnung.



   Wenn die Masken im Wasser entfernt werden ist eine weitere Verbesserung möglich auf Festigkeiten von ca.



  300 N/mm2 bei einer Dehnung von 3,5%, Werte die sonst nur im Druckguss erzielt werden.



   Gegenüber dem Druckguss bietet das erfindungsgemässe Verfahren jedoch Kostenvorteile, da die teueren Druckgussformen entfallen.



   Die guten druckgussähnlichen mechanischen Eigenschaften der nach dem oben beschriebenen Verfahren gefertigten Gussstücke sind darauf zurückzuführen, dass einerseits durch die schnelle Wärmeabfuhr ein feinkörniges Gefüge erzeugt wird, und dass andererseits nach dem Abkühlen ähnlich wie beim Druckguss der an Legierungszusätzen angereicherte Mischkristall, je nach Abkühlgeschwindigkeit zum Teil im übersättigten Zustand verbleibt und somit eine gewisse Aushärtungsfähigkeit besitzt. 

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Giessen von Metallen mittels phenolharzgebundenen Sandformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandform nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück auf Temperaturen unterhalb der Phenolharzzersetzungstemperatur abgeschreckt und dadurch die Bildung von gesundheitsschädigenden Zersetzungsgasen verhindert oder reduziert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschrecken in einem Bad erfolgt und die Sandform unmittelbar nach dem Eintauchen in das Abschreckbad vom Gussstück entfernt wird, um die Wärmeabfuhr aus dem Gussstück durch das Abschreckmittel zu erhöhen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschreckmillel Wasser verwendet wird.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Giessen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Sandform unmittelbar nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück in Wasser getaucht wird.
5. 5. Giessvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Abschreckstation aufweist, die dazu dient, phenolharzgebundene Sandformen samt den darin befindlichen Gussstücken unmittelbar nach dem Giessen auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der sich aus dem Phenolharz Zersetzungsgase bilden, abzuschrecken.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von Metallen mittels phenolharzgebundener Sandformen.

   Die Verwendung von phenolharzgebundenen Sandformen ist bereits bekannt und zwar vor allem im Zusammen hang mit dem sogenannten CRONING-Verfahren. Phenolharzgebundener Sand weist eine Reihe von deutlichenVor- teilen auf, hat aber aus arbeitsmedizinischen Gründen einen immer wichtiger werdenden Nachteil, nämlich die Bildung von gesundheitsschädlichen Zersetzungsgasen des ausgehärteten Phenolharzes bei starker Erhitzung wie dies beim Abgiessen von Metallschmelzen der Fall ist.

   Ferner sind Verfahren zur Kühlung von Metallformen mittels Kühlkanälen in den Formen bekannt, wie beispielsweise die CH-PS 557209 zeigt. Eine derartige Kühlmethode ist allerdings nicht auf Sandformen anwendbar.

   Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Vorteile von phenolharzgebundenem Sand, wie Festigkeit, Hohlformbarkeit, Verklebungsfähigkeit usw. beibehält, die Nachteile aber eliminiert.

   Ferner sollen die Materialeigenschaften des Gussstücks verbessert werden.

   Erfindungsgemäss geschieht dies durch das eingangs genannte Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sandform nach dem Giessen zusammen mit dem Gussstück auf Temperaturen unterhalb der Phenolharzzersetzungstemperatur abgeschreckt und dadurch die Bildung von gesundheitsschädigenden Zersetzungsgasen verhindert oder reduziert wird.

   Wie die CH-PS 583 758 in der Tabelle 1 angibt, entwikkelt beispielsweise ein Phenol-Formaldehyd-Binder beim Erhitzen auf Gusstemperatur Gase, die zu 20-25% aus Methan und zu 2530% aus Kohlenmonoxyd bestehen. Kohlenmonoxyd ist ein giftiges Gas, welches das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen absättigt und so zum Ersticken führt.

   Auf Grund immer strenger werdender arbeitsmedizinischer Vorschriften ist es notwendig ein Verfahren zu entwikkeln bei dem die Bildung giftiger Gase verhindert oder zumindest auf ein erlaubtes, unschädliches Mass reduziert wird.

   Beim Eingiessen von Metallschmelze in eine Gussform wird die Form von innen her aufgeheizt, und die Zersetzungsgase beginnen sich daher im Inneren zu bilden. Wenn nun die gesamte Form unmittelbar nach dem Giessen auf Temperaturen abgeschreckt wird die unter dem Punkt liegen bei dem diese giftigen Gase entstehen (300 "C), so können die Gase nicht aus der Form entweichen vorausgesetzt die Zeit vom Giessen bis zum Abschrecken ist ausreichend kurz um ein Diffundieren der Gase durch die Sandform bis zur Oberfläche zu verhindern. Falls diese Zeit derart verkürzt wird, dass nur ein kleiner Teil des Harzes sich zersetzt, so ist bereits die entstehende Gasmenge ausreichend vermindert.

   Das Auspacken der Gussstücke wird vorteilhafterweise im Abschreckbad vorgenommen, beispielsweise mit Ultraschallvibratoren, so dass der Abschreckvorgang möglichst schnell verläuft.

   Das Abschrecken der Gussstücke bzw. der Gussstücke mit Maske bringt neben dem bereits beschriebenen Vorteil der Unterdrückung der Gasbildung auch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

   Bei der in Grünsand vergossenen Aluminiumlegierung G AlSi 8 Cu 3 beispielsweise werden nach DIN 1725 im Gusszustand eine Zugfestigkeit von 140 N/mm2 bei 0,5% Dehnung garantiert.

   Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergeben sich im Gusszustand Festigkeitswerte von 190 N/mm2 bei 2% Dehnung, nach dem Kaltauslagern Festigkeitswerte von 210 N/mm2 bei etwa 2,5% Dehnung.

   Wenn die Masken im Wasser entfernt werden ist eine weitere Verbesserung möglich auf Festigkeiten von ca.

   300 N/mm2 bei einer Dehnung von 3,5%, Werte die sonst nur im Druckguss erzielt werden.

   Gegenüber dem Druckguss bietet das erfindungsgemässe Verfahren jedoch Kostenvorteile, da die teueren Druckgussformen entfallen.

   Die guten druckgussähnlichen mechanischen Eigenschaften der nach dem oben beschriebenen Verfahren gefertigten Gussstücke sind darauf zurückzuführen, dass einerseits durch die schnelle Wärmeabfuhr ein feinkörniges Gefüge erzeugt wird, und dass andererseits nach dem Abkühlen ähnlich wie beim Druckguss der an Legierungszusätzen angereicherte Mischkristall, je nach Abkühlgeschwindigkeit zum Teil im übersättigten Zustand verbleibt und somit eine gewisse Aushärtungsfähigkeit besitzt. **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.