DD159531A5

DD159531A5 - Verfahren zur herstellung vereister gussformen

Info

Publication number: DD159531A5
Application number: DD81231059A
Authority: DD
Inventors: Emil Jespersen; B S Bakshi
Original assignee: Dansk Ind Syndikat
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1983-03-16
Also published as: SU1366043A3; WO1982000015A1; CA1183320A; DK267580A; PL130506B1; ZA814230B; JPS57500819A; EP0054061B1; ES8301130A1; JPH0144424B2; EP0054061A1; CS257755B2; DK151776B; ES503284A0; IT1136695B; IT8122460A0; DK151776C; BE889350A; PL231819A1

Abstract

Verfahren und Anlage zur Herstellung vereister Gussformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten unter Verwendung eines vereisungsfähigen Binders. Der Zeitaufwand für das Herstellen der Gussformen soll gesenkt werden. Die Aufgabe besteht darin, Gussformen derart herzustellen, dass eines bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls erreicht wird, keine Gasentwicklung eintritt und besonders präzise Gussstücke erzielt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Binder vor dem Formen vereist oder während des Formens racsh unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird, indem mindestens eines der Hilfemittel und/oder Materialien des Binders, die selbst vorgekühlt sein können und beim Formgießen mit dem Binder in Berührung kommen, vorgekühlt werden.

Description

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Verfahren und Anlage zur Herstellung vereister Gußformen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung vereister Gußformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten unter Verwendung eines vereisungsfähigen Binders, der bei positiven Temperaturen (C-Grade) in gasförmigem oder flussigem Zustand vorliegt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In ..dem US-Patent 4 150 704 ist ein Verfahren offenbart, wonach der Formsand mit einer bestimmten Menge V/asser gemischt und nach dem Formen bis zu einer bestimmten Tiefe der Oberfläche vereist wird, so daß das schmelzflüssige Metall durch Einbringen einer sogenannten Trockeneisschicht oder Aufsprühen von flüssigem Stickstoff auf die Oberfläche damit in Berührung kommt. Hierdurch wird eine besonders widerstandsfähige Formoberfläche erzielt, die ihre Festigkeit und ihre Form bis zur Verfestigung der Metalloberfläche beibehält. Durch die Wärmeabgäbe des Metalls schmilzt das Eis und das Wasser verdampft, wonach die Form ohne mechanische Hilfsmittel zusammenzufallen beginnt. Beim Gießverfahren entsteht praktisch keinerlei Rauch und der Formsand kann ohne weiteres wiederverwendet werden.

In einem Beitrag der.sowjetischen Zeitschrift "Liteinoe proizvodstwo", 1975, Nr, 5, S. 21 - 22" wird die Vereisung T?n Trn «ρ η ri ρ« mit "« Tine; 7 <?'.. Ιϊηοοο-η mi+ ΙΤτΙ-Ρλ οίνιηη ττ:;ν>ι -

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mittels beschrieben, das durch einen Verdampfer in einem Kühlsystem -und durch die Form strömt»

Die Vereisung des zugesetzten Wassers stellt normalerweise einen sehr langsamen Vorgang dar und erfordert dementsprechend eine verhältnismäßig lange Zeit vom Ende des Gießprozesses bis zum ausreichend tiefen Vereisen der'Form, das Voraussetzung ist, um gegenüber dem Einfluß des schmelzflüssigen Metalls für eine ausreichend lange Dauer widerstandsfähig zu sein, weshalb die Forraherstellung insgesamt verhältnismäßig zeitaufwendig im Vergleich zu den konventionellen Verfahren der Formherstellung wird.

Ziel der" Erfindung .

Ziel der Erfindung ist es, den Zeitaufwand für das Herstellen vereister Gußformen zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vereiste Gußformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem vereisungsfähigen Binder in einer Formkammer oder einem Kernkasten derart herzustellen, daß eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls erreicht wird, keine Gasentwicklung eintritt und besonders präzise Gußstücke erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Binder noch vor dem Formen vereist oder während des Formens genügend schnell unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird, indem mindestens eines der Hilfsmittel und/oder. Materialien des Binders, die selbst vorgekühlt worden sein können und beim Formgießen mit dem Binder in Berührung komm en, vorgekühlt werden. Dabei kann ein Teil oder die gesamte erforderliche Kühlung im voraus erfolgen,- d. h. vor dem Formen, so rl» ft r!a ö H^hmdl ·?. ? 1 π rh ί cre>. Mo-fcn 1 1 -in 'Ai ο

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Beendigung des Formherstellungsverfahrens eingegossen werden kann. Dadurch wird eine so hohe Fertigungsgeschwindigkeit erzielt, daß das Verfahren an schnell arbeitenden Automaten. zur Herstellung von Gießformen mit oder ohne Kernen angewendet werden kann.

Wenn der Binder vor dem Formen vereist wird, so kann es rat-* sam sein, daß zusätzlich mindestens eines der Hilfsmittel und/oder Materialien, mit denen der Binder'beim Formen oder in der Form in Berührung kommt und die einen zuvor verwendeten Binder enthalten können, bis unterhalb des Gefrierpunktes des Binders oder bis zu einer Temperatur etwas oberhalb des Gefrierpunktes gekühlt werden. ^v

Der Formbinder kann vor dem Formen so gekühlt werden, daß er in Form von feinerp, dendritischen Teilchen, ζ. Β. Schnee, im Formmaterial vorliegt, wobei der Binder durch eine Kompression beim Formen einen Teil oder seine gesamte Bindefähigkeit in Abhängigkeit von den Tenipera'turbedingungen zum Zeitpunkt des Formherstellungsverfahrens erhält.

Das verwendete Formsandbindemittel kann auch vor dem Formen gekühlt werden, wodurch es in Form eines feinverteilten Pulvers vorliegt, z. B. im Formmaterial, und über eine Kompression während des Formherstellungsverfahrens dem Binder ein Teil ,oder sein gesamtes Bindevermögen in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen zum Zeitpunkt des Formherstellungsverfahrens verliehen werden,'

Werden eine geeignete Mischung eines körnigen Materials und Schnee oder Eisstücke in einen Formkasten gedrückt, so kann durch den Schnee öder' das Eis eine Bindung der Körner des Materials bewirkt werden, die der Form oder dem Kern eine ausreichende Kohäsionskraft verleiht, um dem Einfluß des

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schmelzflüssigen Metalls zu widerstehen, das in die fertige Form mit oder ohne Kerne eingegossen wird. Ein ähnlicher Effekt kann durch Einspritzen oder der erwähnten Mischungen der Forastoffe in einen Kernkasten mit einer ausreichend großen Widerstandskraft und bei einer ausreichend großen Geschwindigkeit erzielt werden.

Der vorgekühlte Binder kann in pulverisierter Form, auch in Verbindung mit einem Flüssiggas, verwendet werden. Dadurch ist eine Herabsetzung der Temperatur des Formmaterials vor und während des Formens, sowie unmittelbar nach dem Gießverfahren auf- einen sehr niedrigen Wert möglich. Die Mischung muß allerdings homogen sein und leicht fließen.

Eigentlich gibt es keinen Grund, der gegen die Anwendung der konventionell härtenden Binder spricht. So kann zur Herstellung eines Binders Y/asserglas und flüssiges Kohlendioxid verwendet werden, oder aber eine Mischung von

P Polyisocyanat und henolharz, das durch Vorkühlen aktiviert wird, sowie flüssiges Dimethyläthylarnin oder Triäthylamin. Dadurch wird eine Herabsetzung der Anwendung umweltschädlicher Binder erzielt und eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Wärmeeinwirkung des schmelzflüssigen Metalls und dadurch eine Verzögerung der Aufheizung der Form oder des Kernes beim Gießen erhalten, wobei das für die Herstellung der Form oder des Kernes verwendete körnige Material zuvor tiefgefroren werden kann.

Die Prozeßbestandteile können zuvor durch Zumischen von Gefriermitteln tiefgefroren werden, wobei das zur Anwendung kommende Gefriermittel zweckmäßigerweise ein Flüssiggas sein kann. Der Einsatz eines inerten Gases begegnet jeglichen Gefahren chemischer Angriffe der für das Verfahren oder für die chemischen Reaktionen mit dem Gußmetall verwendeten Anlage.

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Die erforderliche Kühlung kann ebenfalls durch Tiefgefrieren der Anlagenteile erreicht oder unterstützt werden, die im Verlaufe des Gießverfahrens mit dem Formmaterial in Berührung kommen. Bei der Herstellung von Gießformen kann insbesondere die Modellseite, die mit der gleichen Formoberfläche in Berührung kommt, wie später das schmelzflüssige Metall, zuvor tiefgefroren werden, wobei bei der Fertigung von Kernen ein zuvor tiefgefrorener Kernkasten zum Einsatz kommen kann. Ebenfalls kann der Kernkasten mit dem Kern oder den Kernen, .beispielsweise mit Hilfe von Flüssiggas, gleichzeitig und zusätzlich gekühlt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden bei der Herstellung von Gießformen tiefgefrorene, verlorene Modelle aus einem Material verwendet, das beim Erhitzen verdampft, wobei dieses Material zweckmäßigerweise tiefgefroren und aufgeschäumt sein kann. Derartige Modelle können entsprechend einem herkömmlichen Kernkasten in speziellen, verzweigten Modellformkästen hergestellt und in eine geschlossene Kammer gebracht werden, wonach der Raum zwischen dem Modell und den Wandungen der Kammer mit dem Formmaterial ausgefüllt wird, das durch die Form gekühlt wird und darüber hinaus bereits zuvor gekühlt worden sein kann. Aufgrund der aufgenommenen Wärme verdampft das Modell nach beendetem Formen rasch. Dadurch wird einer unangenehmen Gasentwicklung vorgebeugt, die anderenfalls beim Gießen mit verlorenen Formen stattfinden würde. Dieser Effekt des Verfahrens führt zu besonders psäzisen Gußstücken, da die Ungenauigkeiten, wie sie bei den konventionellen Verfahren der Formherstellung .durch Verschleiß des Modells infolge des Einschließens von Sand entstehen, hierbei verhindert werden. Darüber hinaus ist eine Verzweigung des Formkastens nicht notwendig, wenn leichtverdampfbare Modelle verwendet werden.

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Die Anlage zur Ausführung des Verfahrens, bestehend aus einer Apparatur zur Herstellung von Gießformen und/oder Apparaturen zur Herstellung von Kernen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur oder Teile von ihr in einer Kühlkammer enthalten sind, in der die erforderlichen Temperaturbedingungen leicht und beständig eingehalten v/erden können, so daß keine wertvolle Produktionszeit durch das Warten während des Kühlens verlorengeht.

Wird die Anlage in Verbindung mit einer Gießerei betrieben, die mit einer Schmelzapparatur ausgestattet ist, so kann eine erhebliche Energieeinsparung durch eine solche Anordnung erzielt werden, bei der die Abwärme von der Schmelzanlage zum Betreiben des Kühlsystems der Kühlkammer verwendet ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Wach der Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung vereister Gußformen mit Hilfe einer Anlage, die aus einer Apparatur zur Herstellung von Gußformen und/oder einer Apparatur zur Herstellung von Kernen durchgeführt, wobei die Apparatur oder Teile derselben in einer Kühlkammer angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, insbesondere in Verbindung mit einer Gießerei, die mit einer Schmejzapparatur ausgestattet ist, die Abwärme der Schmelzapparatur zum Betreiben des Verdampfers im Kühlsystem der Kühlkammer zu verwenden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung vereister Gußformen nach der Erfindung wird der Binder noch vor dem Formen vereist. Es ist aber in anderer Ausführungsforrn auch möglich, den

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Binder während d.es Formens entsprechend schnell unterhalb des Gefrierpunktes abzukühlen. Zu diesem Zweck wird wenigstens eines der Hilfsmittel oder der Materialien des Binders vorgekühlt. Sie kommen während des Formgießvorgangea mit dem Binder in Berührung. Bei diesem Verfahren ist es durchaus möglich, daß ein Teil der Kühlung aber auch die gesamte Kühlung im voraus erfolgt, d. h. vor dem Formvorgänge Dadurch ist es möglich, eine sehr hohe Fertigungsgeschwindigkeit zu erreich-en.

Claims

Erf indungsa nspruch

1., Verfahren zur Herstellung vereister Gießformen oder Kerne aus einem körnigen Material und einem Binder in einer· Formkammer oder einem Kernkasten unter Verwendung eines Binders, der sich in einem gasförmigen oder flüssigen Zustand bei positiven Temperaturen (C-Grade) befindet, gekennzeichnet dadurch, daß der Binder vor dem Formen vereist oder während des Formens rasch unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird, indem mindestens eines der Hilfsmittel und/oder Materialien des Binders, die selbst vorgekühlt sein können und beim Formgießen mit dem Binder in Berührung kommen, vorgekühlt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, wobei der Binder vor dem Formen vereist wird, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eines der Hilfsmittel und/oder Materialien, mit denen der Binder beim Formen oder in der.Form in. Berührung kommt und die einen bereits verwendeten Binder enthalten können, unterhalb des Gefrierpunktes des Binders oder, auf eine Temperatur etwas oberhalb des Gefrierpunktes gekühlt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der verwendete Formbinder vor der Herstellung der Form in einer solchen Weise gekühlt wird, daß er in Form fein verteilter, dendritischer Teilchen, z. B. Schnee, im Formmaterial vorliegt, Wobei der Binder durch eine Kompression beim Formen einen Teil oder seine gesamte Bindefähigkeit in Abhängigkeit von den bestehenden .Temperaturbedingungen zum Zeitpunkt der Herstellung der Form erhält.

4, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der verwendete Formbinder vor dem Herstellen der Form in einer solchen Weise gekühlt wird, daß er im Formmaterial in Form

. eines feinvei'teilten Pulvers vorliegt, z. B. Eis, und über

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5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der vorgekühlte Binder in Form eines pulverisierten Materials mit Flüssiggas vermengt wird. '

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Wasserglas und flüssiges Kohlendioxid zur Herstellung . eines Binders verwendet wird.

7. Verfahren nach Pu-nkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Mischung aus Polyisocyanat und Phenolharz, das durch Vorgefrieren aktiviert wird, sowie flüssiges Diinethyläthyarnin oder Triethylamin zur Herstellung eines Binders verwendet wird. .

8. Verfahren nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß das' körnige, verwendete Material zuvor tiefgefroren

wird.

9. Verfahren nach Punkt 3 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Prozeßbestandteile .durch Zumischen eines Gefriermittels zuvor tiefgefroren werden.

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eine Kompression während -des Formens dem Binder in Abhängigkeit von den zum Zeitpunkt der Herstellung der Form herrschenden Temperaturbedingungen ein Teil oder seine gesamte Bindefähigkeit verliehen-wird.

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10. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß Flüssiggas als G-efriermittel verwendet wird»

11. Verfahren nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß ein inertes Gas angewendet wird*

12. Verfahren nach Punkt 1 bis 11 zur Herstellung einer Gußform, gekennzeichnet dadurch, daß ein zuvor tiefgefrorenes Modell verwendet wird.

13«Verfahren nach Punkt 1 bis 11 zur Herstellung eines Kernes, gekennzeichnet dadurch, daß ein zuvor tiefgefrorener Kernkasten verwendet wird.

14. Verfahren nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß der Kernkasten mit dem Kern oder den Kernen gleichzeitig und zusätzlich gekühlt werden.

15.Verfahren nach Punkt 1 bis 11 zur Herstellung von Gußformen, gekennzeichnet dadurch, daß tiefgefrorene, ver-' lorene Modelle aus einem Material, das beim Erwärmen verdampft, verwendet werden.

16.Verfahren nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß verlorene Modelle aus einem tiefgefrorenen aufgeschäumten Material verwendet werden.

17.AnIage zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 16, bestehend aus einer Apparatur zur Herstellung von Gußformen und/oder einer Apparatur zur Herstellung von Kernen, gekennzeichnet dadurch, daß die Apparatur oder Teile derselben in einer Kühlkammer angeordnet sind.

18. Anlage nach Punkt 17 in Verbindung mit einer Gießerei, die mit einer Schmelzapparatur ausgestattet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Abwärme der Schmelzapparatur zum Betreiben des Verdampfers im Kühlsystem der Kühlkammer verwendet ist.