Verfahren und Vorrichtung zum Aushärten von Sandkörpern und dadurch erhaltene Formkörper

Abstract

 Beim Verfahren zum Aushärten eines Formsandkörpers durch Hindurchleitung eines Katalysatorgases und/oder eines Spülgases wird das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung auf dem Weg durch den Formkasten (1,2,3) der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten eines Formkörpers durch Hindurchleitung eines Katalysatorgases und/oder eines Spülgases durch den Formkörper.

[0002] Dem Stand der Technik sind eine Reihe von Verfahren, beispielsweise das Cold-Box-Verfahren oder das SO2-Verfahren oder das C02-Verfahren bekannt, welche alle den Zweck haben, in rationeller Weise Kerne aus einem Sandgemisch herzustellen. Dieses Gemisch besteht beim Cold-Box-Verfahren beispielsweise aus Sand, Härter und Binder und wird dann durch Hindurchleiten eines Katalysatorgases und sich anschliessende Spülluft ausgehärtet. Beim C02-Verfahren wirc dagegen ein mit Wasserglas durchsetzter Sand einem CO2-Strom ausgesetzt.

[0003] Alle bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nachteil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Sandgemisches in der Form auf beispielsweise einer Kern-Schiess-Maschine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, wogegen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Sandkörpers über mehrere Sekunden zu erfolgen hat, was die Begasung natürlich zu einem enormen Kostenträger macht. Um die Begasungszeit bzw. Aushärtezeit zu verringern, hat man dann beispielsweise beim Cold-Box-Verfahren den Anteil der Amine überdosiert, unter der Gefahr, dass ein Wiederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf ca. 80 bis 85 % vermindert. Nachteilig ist hierbei zudem, dass Amine einer starken und lästigen Geruchsentwicklung unterliegen.

[0004] Gewisse Anstrengungen, den Aushärtevorgang durch Einfluss von Vakuum oder durch schussartiges Durchtreiben von Katalysatorgas und/oder Spülluft zu beschleunigen, haben zwar bessere, aber keine ausreichende Ergebnisse gebracht.

[0005] Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Verfahren der vorgenannten Art weitere, erhebliche Verbesserungen zu erzielen.

[0006] Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung auf dem Wege durch den Formkörper der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt wird.

[0007] Bevorzugt zeichnet sich dann das Verfahren, bei welchem ein Formkörper aus einem Sandgemisch verwendet und nach dem C02-Prinzip oder dem Cold-Box-Prinzip oder dem S02-Prinzip ausgehärtet wird, dadurch aus, dass das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung auf dem Wege durch den Sandkörper der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes und/ oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt wird.

[0008] Eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens kann dann darin gesehen werden, dass das elektromagnetische Feld ein Wechselstrom oder ein pulsierendes Gleichstromfeld oder ein Gleichstromfeld ist bzw., dass das Potentialgefälle durch Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom oder Gleichstrom erzeugt wird.

[0009] Ferner ist es möglich, dass dem Material des auszuhärtenden Formkörpers und/oder dem Katalysatorgas und/oder dem Spülgas die elektrische Leitfähigkeit erhöhende oder den Widerstand vergrössernde Substanzen beigefügt werden.

[0010] Es hat sich nun gezeigt, dass durch diese Massnahmen die Aushärtezeiten ganz wesentlich herabgesetzt werden konnten und dass zudem nunmehr der Gasdurchtritt auch an jenen Form-Stellen oder Form-Partien, die wegen ihrer räumlichen Lage bisher einen Gasdurchtritt verzögert oder gar verhindert hatten, gleich stark und gleich schnell erfolgt.

[0011] Es hat sich zudem gezeigt, dass nunmehr mit wesentlich weniger Mengen an Gasen und Aminen bessere Resultate als bisher erreicht werden.

[0012] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Formkasten und mit Mitteln zum Hindurchleiten eines Katalysatorgases und/ oder eines Spülgases durch den Formkasten. Diese Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes und/oder durch Mittel zur Erzeugung eines Potentialgefälles.

[0013] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren.

[0014] Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sollen nachfolgend anhand der Zeichnung, welche schaubildartig einen Formkasten mit Mitteln zur Erzeugung des Magnetfeldes bzw. des Potentialgefälles zeigt, näher erläutert werden.

[0015] Gemäss der Darstellung umschliesst ein Formkasten 1 einen Formraum 101, der zur Herstellung eines Sandformstückes nach dem Cold-Box-Verfahren oder nach ähnlichen Verfahren mit einem Sandgemisch gefüllt wird, dass dann in der noch zu beschreibenden Weise ausgehärtet werden muss. Oben ist der Formkasten 1 mit der sogenannten Doucheplatte 2 verschlossen, die obenseitig eine Verschlussplatte 3 trägt. Doucheplatte 2 und Verschlussplatte 3 können auch einstückig sein. In die Doucheplatte 2 führt ein Zuführungsrohr 4 für die Zuführung des Katalysatorgases und/oder des Spülgases, gegebenenfalls auch des Sandgemisches, je nach Art des Herstellungsverfahrens, etwa das genannte Cold-Box-Verfahren, das C02-Verfahren oder dgl.

[0016] Je nach dem nun, ob die Beschleunigung und Verteilung des Gases oder der Gase unter der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes oder eines Potentialgefälles erfolgen soll, ist der Formkasten aus geeignetem und entsprechendem Material. Ebenfalls entsprechend werden den Gasen und/oder dem Sandgemisch oder den Widerstand vergrössernde Zusätze beigegeben.

[0017] Die Mittel zur Erzeugung eines treibenden Magnetfeldes können natürlich beliebige sein und ebenso kann das elektromagnetische Feld durch Wechselstrom, pulsierendem Gleichstrom oder Gleichstrom erzeugt werden.

[0018] Beim dargestellten Beispiel erstrecken sich an gegenüberliegenden Seiten des Formkastens 1 magnetfelderzeugende Spulen 5 und 7, welche über einen Schalter 8 an einer Stromquelle 9 angeschlossen sind. Der Verlauf der erzeugbaren Magnetfelder ist grob durch die Linien 10 und 11 angedeutet.

[0019] Die Mittel zur Erzeugung eines treibenden Potentialgefälles können ebenfalls vielfältig sein. Das Potentialgefalle besteht hier zwischen dem Zuführungsrohr 4 bzw. der Doucheplatte 2 und Erdanschlüssen 12 vorzugsweise an heiklen Formstellen, die somit nur schwer vom durchströmenden Gas erreicht würden. Das höhere Potential gegenüber Erde kann über eine Leitung 13 und einer Quelle 14 am Rohr 4 dem durchströmenden Gas aufgedrückt werden, wobei das Potentialgefälle durch Wechselstrom oder pulsierendem Gleichstrom oder positivem oder negativem Gleichstrom erzeugt werden kann.

[0020] Natürlich bestehen eine grosse Anzahl weiterer Möglichkeiten, eine Einrichtung zu schaffen, die die Durchführung des Verfahrens gestattet. Wesentlich ist jedenfalls, dass das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung einem elektromagnetischen Feld und/oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt wird. Die vorbeschriebene Einrichtung soll hier nur der Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen. Wie ohne weiteres ersichtlich, kann das Verfahren ohne grossen Aufwand durchgeführt werden, wobei geeignete, nicht gezeigte Regelglieder und Anzeigegeräte . eine genaue Regulierung und Ueberwachung des Verfahrens möglich machen.

[0021] Das vorbeschriebene Verfahren führt zu geruchfreien Sandkörpern mit einer praktisch 100 %igen Endfestigkeit an jeder Stelle, bei denen beim Giessvorgang keine Nachhärtung mehr auftreten kann und deren Zerfall-Eigenschaften nach dem Guss erheblich verbessert sind.

[0022] Bei einer Versuchsreihe würde ein Gemisch auf 80 % C02 (bzw. N2) und 20 % Amin (Katalysatorgas) innerhalb einer Ionisations-Zelle in einem Hoch-Gleichspannungsfeld elektrisch aufgeladen und über die Doucheplatte 2 in den zuvor abgepressten Sandformkern geblasen, dessen HärterKomponente dadurch zur Reaktion gekommen ist. Die elektrische Aufladung bewirkte dabei eine wesentlich gleichmässigere Verteilung der Amine im Trägergas und vor allem ein gleichmässiges Einwirken des Katalysatorgases auf den auszuhärtenden Kern. Effektiv erreicht wurde mit der elektrischen Aufladung eine erheblich reduzierte Einwirkzeit des Katalysatorgases und damit eine erhebliche Einsparung an Trägergas und Amin.

[0023] Weitere Verbesserungen können erzielt werden, wenn die Ionisation in Ionisierungskaskaden erfolgt.

[0024] Ein wesentlicher Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens liegt auch darin, dass durch die Ionisation der Luftanteile eine Oxydation des Amins stattfinden kann, wodurch letzteres praktisch geruchlos wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aushärten eines Formkörpers durch Hindurchleitung eines Katalysatorgases und/oder eines Spülgases durch den Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung auf dem Wege durch den Formkörper der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein Formkörper aus einem Sandgemisch verwendet und nach dem C02-Prinzip oder dem Cold-Box-Prinzip oder dem S02-Prinzip ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas zu seiner Beschleunigung und Verteilung auf dem Wege durch den Sandkörper der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes und/oder der Wirkung eines Potentialgefälles ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld ein Wechselstromfeld oder ein pulsierendes Gleichstromfeld oder ein Gleichstromfeld ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Potentielgefälle durch Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom oder Gleichstrom erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material des auszuhärtenden Formkörpers und/oder dem Katalysatorgas und/oder dem Spülgas die elektrische Leitfähigkeit erhöhende oder den Widerstand vergrössernde Substanzen beigefügt werden.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Formkasten und mit Mitteln zum Hindurchleiten eines Katalysatorgases und/oder eines Spülgases durch den Formkasten, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes und/oder durch Mittel zur Erzeugung eines Potentialgefälles.

7. Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch l.

Zeichnung