DD285031A5 - Verfahren zur herstellung von formteilen einer giessform - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen einer Gieszform, wobei unter Formteilen im Sinne der vorliegenden Erfindung Gieszkerne und Formhaelften verstanden werden, die fuer die Erzeugung von Guszteilen eingesetzt werden. Erfindungsgemaesz werden zur Herstellung von Formteilen einer Gieszform die Formteile aus einem Formstoff mit 1,5 bis 3,0% Bindeton und 3,0 bis 5,0% Wasser durch einen Gefriervorgang vorverfestigt. Auf eine der zu fuegenden Flaechen wird eine Kontaktphase aufgebracht und als Voraussetzung fuer den Fuegevorgang an der anderen zu fuegenden Flaeche eine fluessigkeitsbildende Waermebeaufschlagung vorgenommen. Durch Zusammenlegen der vorbehandelten und zu fuegenden Flaechen unter Einwirkung eines Preszdruckes im Bereich von 10 bis 30 kPa erfolgt der Fuegevorgang und bis zum Erreichen der Endfestigkeit wird ein weiterer Gefriervorgang, vorzugsweise durch Behandlung mit fluessigem Stickstoff, vorgenommen. Beim Aufbringen der Kontaktphase wird eine Gefrierfluessigkeit, vorzugsweise Wasser, mit Zusaetzen zur Einstellung der Verarbeitungseigenschaften und der Gefrierphasenbildung, wie Dextrin oder Wasserglas, verwendet. Die Anwendung des erfindungsgemaeszen Verfahrens bei der Kernherstellung ermoeglicht die spaltfreie Verbindung der Formteile. Durch die angewendete Gefrierverfestigung wird zusaetzlich eine Stabilisierung der Kerne erreicht.{Formteile; Gieszform; Gieszkerne; Formhaelften; Formstoff; Gefriervorgang; Bindeton; Waermebeaufschlagung; Fuegevorgang; Stickstoff, fluessig; Kontaktphase}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen einer Gießform, wobei unter Formteilen Im Sinne der vorliegenden Erfindung Gießkerne und Formhälften verstanden werden, die für die Erzeugung von Gußteilen eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für die Herstellung von Gießkernen sind eine Reihe von Verfahren in Anwendung, die Im technologischen Verhalten bezüglich Festigkeit und Gasentwicklung sowie in den Rückgewinnungeeigenschaften, In der Wirtschaftlichkeit sowie im Umweltverhalten z.T. bedeutende Unterschiede aufweisen.

So können Formstoffgemische und daraus hergestellte Kerne auf Kunstharzbasis sehr günstige Festigkeitseigenschaften bei einer vergleichsweise guten Zerfallsfähigkeit des Formetoffee nach dem Gießen besitzt n, jedoch sind eine mögliche Schadstoffentwicklung, die relativ hohen Binderkosten und die zur Rückgewinnung notwendige Regenerierung des Altformstoffes als nachteilig zu betrachten.

Bei Verwendung organischer Bindersysteme, wie Natriumsilikatlösungen, begrenzen u -günstige Zerfalleeigenschaften dieser Formstoffgemische und die Probleme der Regenerierung eine wirtschaftliche Anwendung.

Die Verwendung kostengünstiger betonitgebundener Formstoffe für die Kernfertigung erfordert, Im Vergleich zur üblichen Formherstellung, bestimmte zusätzliche Fertigungsschritte sowie In Folge des Feuchtigkeitsvt rluetes eine unmittelbare Verwendung der Kerne. Die Kernfertigung muß synchron zum Formherstellungsprozeß laufen.

Die Fertigung sogenannter Grünsandkerne aus betonitgebundenen Formstoffen ist für Vollkerne aus den DE-PS 1164030 und DD-WP 218994, sowie für Hohlkerne aus der DE-PS1768959 bekannt. Es werden dabei KernhSlften getrennt, In bekannter Welse verdichtet und anschließend durch zusätzliche Formoperatlonei zusammengefügt. Der Fügevorgang wird durch Einpressen eines auf unterschiedliche Weise (Füllrahmen, Konturenschablone) an einer oder beiden KerntellungshSlften ausgebildeten Übervolumens, welches im Vergleich zur Kernkontur eine unterschiedliche Dimensionierung bzw. Verdichtung aufweist, bewirkt. Die Verbindung erfolg, durcn Zusammenpressen beider Kernhälften, wobei durch eine Aufrauhung einer Teilungsfläche eine zusätzliche Haftwirkung angestrebt wird. Die für den Verbund dar beiden Kernhälften erforderliche Festigkeit ist durch die Dimensionierung bzw. den Verdichtungsgrad des Übervolumens festgelegt und muß vorher entsprechend der Kerngestalt und •masse ermittelt werden. Zur Vermeidung von Gradbildung ist die Dimensionierung und Einhaltung des Übervolumens durch entsprechende Vorrichtungen und Arbeitsoperationen zu gewährleisten. Zur Erzielung der gewünschten Fertigungsgeschwindigkeiten ist dazu ein zusätzlicher technischer Aufwand zu realisieren. Als Formstoff wird in der Regel ein Binder auf Bentonitbasis mit bestimmten Zusätzen verwendet. Zum Erreichen einer hohen Kernstabilität für die Handhabung (Einlegen, Zwischenlagern) ist ein Bentonitanteil erforderlich, der In dieser Höhe für die Zerfallseigenschaften des Formstoffes bereits zu Problemen hinsichtlich des Entkernens führen kann. Grünsandkerne besitzen nur eine geringe Lagerfähigkeit, da mit der Austrocknung der Kernoberfläche verstärkt Erosionserscheinungen auftreten.

Zur Vermeidung der Nachteile verminderter Zerfallseigenschaften, insbesondere für Kerne, werden Formstoffe mit wesentlich

reduziertem Binderanteil bei höheren Wasseranteilen durch einen Gefrierprozeß verfestigt, wodurch Im Verlaufe der Erstarrung und Abkühlung des Gußteiles ein sehr guter Formstoffzerfall eintritt. Die Fertigung von Gußformen durch einen Gefrierprozeß

[ wird in verschiedenen Veröffentlichungen bekannt gemacht. So wird in der DD-PS 159 531 die Herstellung von Gußformen oder

ι Kernen unter Verwendung vereisungsfähiger Binder vorgeschlagen. Dabei wird der Binder vor dem Formen vereist oder

während des Formens rasch unterhalb des Gefrierpunktes gekühlt und din Verfestigung erfolgt durch Kompressionswirkung.

Nach der OE-OS 2738124 ist die Verwendung vorgekühlter Formmassen, die durch Nachkühlung verfestigt werden, bekannt. Zur Verbesserung des Ausformens wird neben Wasseranteilen bis zu 12% ein zusätzlicher Binder (1-4%) in Form von Stfirke oder Bentonit zugegeben.

Mit der DE-OS 3014631 wird die Verwendung eines fließfähigen Formstoffes für die Form· und Kernherstellung vorgeschlagen. Hierbei wird der Formstoff In die vorgekühlte Modelleinrichtung eingebracht und unter Randschichtbildung verfestigt. Nach der DE-PS 3107180 ist die Verwendung von brennbaren, nicht slllkatischen Formstoffen, die durch einen Gefrierprozeß verfestigt werden, bekannt.

Für den eigentlichen Verfostlgungsprozeß werden bei zahlreichen bekannten Verfahren unterschiedliche Prinzipien der Einwirkung des Kühlmediums auf den Formstoff mit dem Ziel angewendet, die Fertigungszeiten zu verringern, den Grad der Durchhärtung zu begrenzen und den Anteil an notwendigen Zusatzstoffen so gering wie möglich zu halten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß beim Einsatz von Kernen tür hochproduktive Verdichtungsformverfahren auf der Basis tongebundener Formstoffe Probleme entstehen. Diese liegen einerseits darin begründet, daß Kerne aus dem gleichen Formstoff nur bedingt einsetzbar sind, well sie eine zu geringe Festigkeit aufweisen, schlecht zerfallen und schwierig herstellbar sind und daß außerdem Kerne aus anderen Formstoffen, z. B. organischen Bindern, zwar den technologischen Anforderungen entsprechen, aber Nachteile bezüglich der Umweltbelastung, der Einflußnahme auf das Umlauf-Formstoffsystem (Desaktivierung) und der entstehenden hohen Kosten haben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist die Herstellung von Formteilen einer Gießform, die eine ausreichende Festigkeit aufweisen, auf Grund der Beschaffenheit durch Wärmeeinwirkung nach dem Gießprozeß einen weitgehend selbstätlgen Zerfall ermöglichen, eine möglichst spaltfreie Verbindung von Kernen bzw. Formteilen gewahrleisten und ungünstige Faktoren, die Umweltbelastungen bedingen, ausschließen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, Formteile einer Gießform herzustellen, die nur aus einem Formstoff

bestehen, der die gleichen Komponenten in veränderten Anteilen wie die tongebundene Form enthält.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als erstes die Herstellung der Formteile In Form von Kernen oder Formhälften durch Ausformen der Kernkontur in getrennten Formtellhfilften mit einem Formstoff erfolgt. Dabei wird ein Formstoff der Zusammensetzung 1,6 bis 3,0% Bindeton und 3,0 bis 6,0% Wasser (Rest Quarzsand) verwendet. Der Formstoff

enthalt außerdem einen Plastifikator (z. B. Bentonit), wobei dessen Anteile und Eigenschaften sowohl eine maschinelle

Verarbeitung gestatten, als auch In Verbindung mit dem Verfestlgungsprozeß eine hohe Zerfallsfähigkeit der Formteile

ermöglichen.

An den Ausformungsprozeß schließt sich ein Gefriervorgang zur Vorverfestigung an. Nachfolgend wird das Zusammenfügen

der Formteile vorgenommen. Dazu wird auf die zu fügenden Flachen eine Kontaktphase aufgebracht und anschließend Ober eine

Wärmebeaufschlagung eine Flüssigphase als Voraussetzung für den Fügevorgang erzeugt. Die verwendete Kontaktphase zur Erzeugung der Gefrierbindung besteht aus einer Gefrierflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, die Zusätze zur Einstellung der Verarbeitungseigenschaften und der Gefrierphasenbildung enthalt. Der eigentliche Fügevorgang erfolgt durch Zusammenlegen der entsprechend vorbehandelten Flachen und unter Einwirkung

eines Preßdruckes Im Bereich von 10 bis 3OkPa.

Anschließend wird eine weitere Gefrierverfestigung, vorzugsweise durch Behandlung mit flüssigem Stickstoff, bis zum Erreichen der Endfestigkeit vorgenommen. Mit dem Zusammenfügen der Formteile ergibt sich in kurzer Zeit eine formschlüssige Verbindung. Dabei ist der beschriebene Fugeprozeß geeignet, auch Formteile fugenfrei in eine Form einzulegen und damit eine Gratbildung am Gußteil zu vermeiden,

wenn zumindest eine der zu fügenden Konturen (Flächen) gefrierverfestigt Ist.

Die Herstellung der Kerne bzw. Formhälften kann dadurch erfolgen, daß der entsprechende Formstoff mittels maschineller Vorrichtungen in ein gekühltes, geschlossenes Werkzeug eingebracht und verdichtet wird und dort bis zur Ausbildung einer

tragfähigen Gefrierschicht verbleibt. Danach erfolgt die weitere Gefrlerverfostigung außerhalb des Werkzeuges.

Der beschriebene Fügevorgang ist aber auch geeignet für das fugendichte Verbinden von Formteilen (Ober- und Unterkasten),

wenn zumindest eines der Formteile eine Gefrierschicht aufweist.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Kernherstellung ermöglicht die spaltfrele Verbindung der Formteile. Durch die angewendete Gefrierverfestigung wird zusätzlich eine Stabilisierung der Kerne erreicht. Ausftthrungsbelsplel Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: Zum Gießen eines Armaturenteils wird für die Ausbildung der Innenkontur ein gefrierverfestigter Kern, dessen Herstellung

durch Fügen von zwei Kernhälften erfolgt, verwendet.

Der eingesetzte Formstoff hat folgende Zusammensetzung:

2,0% Bentonit,4,0% Wasser, Rest Quarzsand.

Die Aufbereitung erfolgt in einem Flügelmischer. Sie wird in zwei Stufen durchgeführt:

- trocken vormischen der festen Komponenten

- fertigmischen nach der Wasserzugabe-2 min.

Nach dem Herstellen und dem Ausformen der Kornteile wird die Vorverfestigung durch Gefrieren im Kühltunnel bei einer Temperatur von -160⁹C vorgenommen. Dieser Prozeß ist mit der Ausbildung einer tragfähigen Schale abgeschlossen.

Der FOgeprozeß erfolgt nun in der Weise, daß eine Hälfte mit einer Kontaktphase In der Teilung behandelt wird und die andere Hälfte durch eine Wärmestrahlungsquelle auf der Teilungsebene bis zum Entstehen einer flüssigen Phase aufgeheizt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Fügen unter Einwirkung eines Preßdruckes von 2OkPa vorgenommen, wobei der nachfolgende Qefrlervoreang eine teste Verbindung an der Tellungif IBche ergibt. Voraussetzung für die Qefrlerblndung ist das Vorhandensein einer wasserangereicherten Kontaktphase. Im vorliegenden Beispiel besteht diese Kontaktphase aus Wasser mit einem Zusatz von Dextrin. Nach der abschließenden Qefrierverfestigung Ist der Kern für den Einsatz in die gießbereite Form geeignet.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen einer Gießform, die aus zwei oder mehreren Teilen gebildet werden, aus einem Feststoff bestehen, dessen Bestandteile ein feuerfestes Granulat, vorzugsweise Quarzsand, als Hauptbestandteil, ein Bindemittel zur Konturenausbildung, vorzugsweise Bindeton, sowie eine Binderkomponente zur Endverfestigung durch einen Gefriervorgang sind und deren Anteile und Beschaffenheit eine Verarbeitung in herkömmlichen Formelnrichtungen ermöglicht, gekonnzeichnet dadurch, daß Formteile aus einem Formstoff mit 1,5 bis 3,0% Bindeton und 3,0 bis 0,0% Wasser durch einen Gefriervorgang vorverfestigt werden, auf eine der zu fügenden Flächen eine Kontaktphase aufgebracht und als Voraussetzung für den Fügevorgang an der anderen zu fügenden Fläche eine flüssigkeitsbildende Wärmebeaufschlagung vorgenommen wird, durch Zusammenlegen der vorbehandelten und zu fügenden Flächen unter Finwirkung eines Preßdruckes im Bereich von 10 bis 3OkPa der Fügevorgang erfolgt und bis zum Errbirhen der Endfestigkeit ein weiterer Gefriervorgang, vorzugsweise durch Behandlung mit flüssigem Stickstoff, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Aufbringen der Kontaktphase eine Gefrierflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, mit Zusätzen zur Einstellung der Verarbeitungseigenschaften und der Gefrierphasenbildung, wie Dextrin oder Wasserglas, verwendet wird.