EP0945200A1 - Giessform und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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EP0945200A1
EP0945200A1 EP98123690A EP98123690A EP0945200A1 EP 0945200 A1 EP0945200 A1 EP 0945200A1 EP 98123690 A EP98123690 A EP 98123690A EP 98123690 A EP98123690 A EP 98123690A EP 0945200 A1 EP0945200 A1 EP 0945200A1
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EP
European Patent Office
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molding material
binder
molding
weight
mold
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98123690A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Dipl.-Ing. Grolla
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Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for producing Casting molds for metal casting by molding a model with a free-flowing using a water-based binder setable molding material and one according to the process manufactured mold.
  • the foundries are pourable in the metal foundries and mechanically solidifiable substances used, whereby before especially the easy and cheap to produce molding sand Scope used.
  • a binder e.g. B. sound, which Water is added.
  • Such a molding material is not only cheap, but also has little or no impact on the environment also simple and easy to prepare after use and reuse with it.
  • the invention has for its object a method of type described at the outset so that a Casting mold can be produced from a molding material, on the one hand is easy to shape and easy to reprocess and on the other hand has a high thermal conductivity, the one ensures rapid cooling of the casting.
  • This object is achieved in that as Molding material with a granulate made of a metallic material a grain size of 0.01 to 2 mm is used, the 1 to 20% by weight of the binder is added, the molding material then into a mold box containing a model plate filled and the filled molding material in the molding box is compressed.
  • the molding material according to the invention advantageously consists of Aluminum, which is not only high thermal conductivity, but also a relatively low specific one Has weight so that the mold as such is light remains manageable.
  • the metallic granulate becomes advantageous bound with a clay / water mixture, whereby here a clay / water mixture of 5 wt.% each as advantageous has highlighted.
  • a molded material prepared in this way remains free-flowing so that it is poured into the molding box can be. Then the molding material is in Compressed in the usual way so that a dimensionally stable shape which is advantageous for casting engine blocks or similar parts is suitable.
  • the thermal conductivity of the molding material can be caused by the choice of granules and on the other hand by adding Quartz, zircon etc. can be set in a wide range, so that the desired cooling rate in the casting is obtained.
  • Molding material can cool down by 20% to 40%, respectively reduced after setting and choosing the metallic granules become. This makes it possible to compare one to produce fine-grained cast structure to conventional sand molds.
  • Curve 1 shows a mold shape.
  • the Curves 2 and 3 a casting mold made of zircon sand or quartz sand and curve 4 a mold in which the granules made of aluminum with a grain size of approx. 0.3 mm. From the illustration it can be seen that with a cast in a mold the cooling of the melt due to the large Heat capacity of the mold runs very quickly, whereby the solidification process, which is completed at about 480 ° C is done within a minute. The cooling behavior in a conventional zircon or Quartz sand mold lasts considerably longer than with permanent mold casting and is over seven minutes. In an inventive Casting mold with a molding sand with a granulate Aluminum with a grain size of 0.3 mm becomes the same Degree of cooling reached in less than five minutes, so that there is a much more fine-grained structure here.
  • the invention ensures on the one hand that the so prepared Casting cast made cooled in a short time is, on the other hand, ensures that the manufacturing cost not bigger for such a mold is more essential than with conventional sand molds bring worse cooling behavior with it.
  • the compression of the molding material in the mold takes place on best that the molding material in the mold is pneumatic or mechanically, for example by means of one of one Press actuated stamp is compressed.
  • a special one good impression of the model can be achieved that the molding material pneumatically and mechanically is densified.
  • carbon can be buried.
  • Also can be used for control metallic oxides are added to the thermal conductivity be, for example iron oxide.
  • Casting mold depends on the molding material used Also suitable for higher melting casting compounds and after easy to recycle their use.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen für den Metallguß sowie eine Gießform. Zur Erzeugung einer hohen Abkühlgeschwindigkeit besteht der Formstoff der Gießform aus einem metallischen Werkstoff, dessen Größe im Bereich von 0,01 mm bis 2 mm liegen sollte und der mittels eines Bindemittels gebunden ist, vorteilhaft eines tonhaltigen Bindemittels. Dieser noch rieselfähige Formstoff wird in den Formkasten, welcher eine Modellplatte enthält, eingefüllt und verfestigt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen für den Metallguß durch Abformen eines Modells mit einem rieselfähigen mittels eines wasserhaltigen Bindemittels abbindbaren Formstoffes sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Gießform.
Als Formstoffe werden in den Metallgießereien schüttbare und mechanisch verfestigbare Stoffe verwendet, wobei vor allem die leicht und billig herstellbaren Formsande in weitem Umfang zum Einsatz gelangen. Hierzu werden in der Regel reine oder verschnittene Quarzsände oder -mehle verwendet, die mit einem Bindemittel versetzt werden, z. B. Ton, welchem Wasser zugesetzt ist. Ein solcher Formstoff ist nicht nur billig, sondern belastet auch die Umwelt kaum und ist auch außerdem nach seinem Gebrauch einfach und leicht aufzubereiten und damit wiederzuverwenden.
Die Problematik bei derartigen Formstoffen besteht darin, daß die Abkühlgeschwindigkeit des Gußstückes aufgrund der doch relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Formsandes nicht allzu schnell verläuft, so daß kein ausreichend feinkörniges Gefüge erzielt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn großvolumige Gußstücke abgegossen werden. Für die Erzielung einer schnelleren Abkühlgeschwindigkeit wurden bisher immer Dauerformen verwendet, welche jedoch aufwendig in der Herstellung sind.
Es ist deshalb bereits versucht worden, für solche Gußstücke einen Formsand zu verwenden, der aus einem mit einem Zirkonsand verschnittenen Quarzsand oder -mehl hergestellt ist oder auch aus einem Zirkonsand allein besteht und mit einem zugesetzten, geeigneten chemischen Bindemittel abgebunden wird. Die Wärmeleitfähigkeit wird hierdurch zwar etwas verbessert und auch die Warmfestigkeit wird erhöht, so daß hier auch höher schmelzende Metalle problemloser abgegossen werden können. Der Nachteil dieser chemisch gebundenen Sände besteht darin, daß die Aufbereitung teuer ist, zumal hier komplizierte und teure Regenerierungsanlagen und -verfahren benutzt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art so auszugestalten, daß eine Gießform aus einem Formstoff herstellbar ist, der einerseits gut formbar und leicht wiederaufbereitbar ist und andererseits eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, die eine schnelle Abkühlung des Gußstückes gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Formstoff ein Granulat aus einem metallischen Werkstoff mit einer Korngröße von 0,01 bis 2 mm verwendet wird, dem 1 bis 20 Gew.% des Bindemittels beigemischt ist, der Formstoff anschließend in einen eine Modellplatte enthaltenden Formkasten eingefüllt und der verfüllte Formstoff in dem Formkasten verdichtet wird.
Der Formstoff gemäß der Erfindung besteht vorteilhaft aus Aluminium, was nicht nur eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sondern darüber hinaus auch noch ein relativ geringes spezifisches Gewicht hat, so daß die Gießform als solche leicht handhabbar bleibt. Das metallische Granulat wird vorteilhaft mit einem Ton-/Wassergemisch gebunden, wobei sich hier ein Ton-/Wassergemisch von jeweils 5 Gew.% als vorteilhaft herausgestellt hat. Ein derart aufbereiteter Formstoff bleibt rieselfähig, so daß dieser in den Formkasten geschüttet werden kann. Anschließend wird der Formstoff in üblicher Weise verdichtet, so daß eine formstabile Form erhalten wird, welche vorteilhaft für das Abgießen von Motorblöcken oder ähnlichen Teilen geeignet ist.
Die Wärmeleitfähigkeit des Formstoffes kann zum einen durch die Wahl des Granulates und zum anderen durch Zugabe von Quarz, Zirkon etc. in einem weiten Rahmen eingestellt werden, so daß die gewünschte Abkühlgeschwindigkeit im Gußstück erhalten wird. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Formstoffes kann die Abkühlzeit um 20 % bis 40 %, je nach Einstellung und Wahl des metallischen Granulates verringert werden. Hierdurch ist es möglich, ein im Vergleich zu herkömmlichen Sandformen feinkörniges Gußgefüge zu erzeugen.
In der beigefügten graphischen Darstellung ist die Temperatur des Gußstückes nach dem Eingießen in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Die Kurve 1 zeigt eine Kokillenform. Die Kurve 2 und 3 eine Gießform aus Zirkonsand bzw. aus Quarzsand und die Kurve 4 eine Gießform, bei der das Granulat aus Aluminium mit einer Korngröße von ca. 0,3 mm besteht. Aus der Abbildung ist ersichtlich, daß bei einem Abguß in einer Kokille die Abkühlung der Schmelze aufgrund der großen Wärmekapazität der Kokille sehr rasch verläuft, wobei der Erstarrungsvorgang, der bei ca. 480°C abgeschlossen ist, bereits innerhalb einer Minute erfolgt ist. Das Abkühlungsverhalten in einer herkömmlichen Zirkon- oder Quarzsandform dauert erheblich länger als beim Kokillenguß und beträgt über sieben Minuten. Bei einer erfindungsgemäßen Gießform mit einem Formsand mit einem Granulat aus Aluminium mit einer Korngröße von 0,3 mm wird der gleiche Abkühlungsgrad in weniger als fünf Minuten erreicht, so daß sich hier ein wesentlich feinkörnigeres Gefüge einstellt.
Die Erfindung sichert einerseits, daß der in einer so vorbereiteten Gießform vorgenommene Abguß in kurzer Zeit abgekühlt ist, gewährleistet andererseits jedoch, daß der Herstellungsaufwand für eine derartige Gießform nicht größer ist als bei herkömmlichen Sandgußformen, die ein wesentlich schlechteres Abkühlverhalten mit sich bringen.
Die Verdichtung des Formstoffes in der Gießform erfolgt am besten dadurch, daß der Formstoff in der Gießform pneumatisch oder mechanisch, beispielsweise mittels eines von einer Presse betätigten Stempels verdichtet wird. Eine besonders gute Abformung des Modells kann dadurch erreicht werden, daß der Formstoff pneumatisch vor- und mechanisch nachverdichtet wird. Zur Verbesserung der Oberflächengüte kann Kohlenstoff beigesetzt werden. Auch können zur Steuerung der Wärmeleitfähigkeit metallische Oxyde beigegeben werden, beispielsweise Eisenoxyd.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gießform ist in Abhängigkeit des eingesetzten Formstoffes auch für höher schmelzende Gießmassen gut geeignet und nach ihrem Gebrauch einfach wieder aufzubereiten.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von Gießformen für den Metallguß durch Abformen eines Modells mit einem rieselfähigen mittels eines wasserhaltigen Bindemittels abbindbaren Formstoffes,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Formstoff ein Granulat aus einem metallischen Werkstoff mit einer Korngröße von 0,01 bis 2 mm verwendet wird, dem 1 bis 20 Gew.% des Bindemittels beigemischt ist, der Formstoff anschließend in einen eine Modellplatte enthaltenden Formkasten eingefüllt und der verfüllte Formstoff in dem Formkasten verdichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formstoff als Granulat Kupfer, Aluminium, Eisen oder ein Gemisch aus diesen Stoffen zugesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 70 % des Formstoffes durch mineralisches Material ersetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat aus Aluminium oder einer seiner Legierungen besteht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus bis zu 10 Gew.% Ton, dem bis zu 10 Gew.% Wasser zugemischt sind, vorteilhaft aus 5 Gew.% Ton und 5 Gew.% Wasser besteht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Stärkemehl zugesetzt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstoff in der Gießform pneumatisch oder mechanisch, beispielsweise mittels eines von einer Presse betätigten Stempels, verdichtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstoff pneumatisch vor- und mechanisch nachverdichtet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formgemisch Kohlenstoff und/oder Eisenoxid zugesetzt ist.
  10. Gießform für den Metallguß mit einem durch wasserhaltige Bindemittel verfestigten Formstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstoff aus einem Granulat aus einem metallischen Werkstoff mit einer Korngröße von 0,01 bis 2 mm besteht, dem 1 bis 20 Gew.% des Bindemittels beigemischt ist.
  11. Gießform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat aus Aluminium, Kupfer oder Eisen oder aus einem Gemisch aus diesen besteht.
  12. Gießform nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat bis zu 70 Gew.% mineralisches Material enthält.
EP98123690A 1998-03-27 1998-12-12 Giessform und Verfahren zu deren Herstellung Withdrawn EP0945200A1 (de)

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