Giesskernmasse

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Giesskernen oder Formen für Giessformen aus einem Formgrundstoff und einem Bindemittel und Giesskerne oder Formen nach Herstellung des Verfahrens.

[0002] Giesskerne haben die Aufgabe, Hohlräume im Gussstück oder unterschnittene Aussenkonturen zu bilden. Diese Art von Giesskernen werden auf bekannte Weise in Kernkästen mittels Kernschiessanlagen hergestellt, wobei der mit Binder und gegebenenfalls mit Additiven versehene Formsand mittels Druckluft in die Hohlräume der Kernformkästen eingeleitet wird. Als Bindemittel werden im allgemeinen flüssige Kunstharze oder anorganische Binder verwendet.

[0003] Die Erfindung bezieht sich auf alle organischen und anorganischen Form- und Kernherstellungsverfahren, vorzugsweise auf das Urethan-Cold-Box-Verfahren und/oder das Resol-CO₂-Verfahren. Ebenso denkbar sind physikalische Verfahren, beispielsweise Ultraschallverfahren.

[0004] Die Kernherstellung nach dem Urethan-Cold-Box erfolgt in kalten Kernkästen unter Verwendung organischer Bindersysteme, die unmittelbar im Kernkasten beispielsweise durch tertiäre Amine gasgehärtet werden. Die Verfestigung des Formstoffgemisches (z. B. Quarzsand, organisches Bindesystem, Härter) erfolgt nach dem Füllen des Formstoffes in den kalten Kernkästen durch einen gasförmigen Katalysator oder durch ein gasförmiges tertiäres Amin. Das Vermischen der einzelnen Komponenten erfolgt zuvor in Spezialeinrichtungen. Ein Vorteil dieses Urethan-Cold-Box-Verfahrens besteht unter anderem in der Erreichung hoher Festigkeiten der Kerne oder Formen.

[0005] Andere, z. B. sogenannte Resol-CO₂-Verfahren, sind Kernherstellungsverfahren mit alkalisch kondensiertem Phenolharz als Binder, der zur Härtung mit Kohlendioxid begast wird. Der Formstoff basiert wie beim Urethan-Cold-Box-Verfahren im Allgemeinen auf dem Formgrundstoff Quarzsand. Dieses Verfahren zeichnet sich durch die Verhinderung von "Blattrippen" im Giessprozess aus. Nachteilig an diesem Begasungsverfahren sind geringere Festigkeiten, die durch erhöhte Erosion und unzureichende Thermostabilität begründet sind.

[0006] Die fertiggeformten Kerne können ungeschlichtet verwendet, oder mittels einer Schlichte überzogen werden. Schlichten sind feuerfeste Stoffe in pulvriger, flüssiger oder pastöser Form zur Herstellung eines dünnen Überzuges auf den Giesskernen. Die Schlichte hat mehrere Aufgaben. Unter anderen dient die Schlichte der Wärmeisolierung, der Glättung, der Verhinderung von Ankleben von Metall an der Formwand, der Blattrippenbildung und somit zur Gewährleistung einer sicheren Trennung des Gussstückes von der Formwand beim Ausleeren der Form.

[0007] Nach dem Giessvorgang des fertigen Gussteiles erfolgt die Entfernung der Giesskerne aus dem Gussteil. Die Giesskerne werden beispielsweise durch Strahlen, Vibrationen, Ausblasen, Klopfen oder Auswaschen entfernt.

[0008] Die DE 102 27 512 A1 offenbart ein solches Verfahren, basierend auf einem aus Phenolharz und Isocyanat enthaltenden Formgrundstoff, wobei dem Formgrundstoff ein porenbildender Stoff zugegeben wird.

[0009] Aus der DE 195 25 307 A1 ist ein Giesskern für Giessformen bekannt geworden. Es wird ein Giesskern für Giessformen aus einem mittels eines Bindemittels verfestigten Trockenstoffs vorgeschlagen, der durch Wassereinwirkung seine Form verliert.

[0010] Die DE 195 49 469 A1 beschreibt einen Giesskern zum Giessformen aus mittels eines wasserlöslichen Bindemittels auf der Basis von Polyphosphaten verfestigtem Formsand, wobei das Bindemittel instantiertes Natriumpolyphosphat ist und dass ein Mischungsverhältnis von 3 bis 7 Gewichtsteilen Bindemittel und 0,5 bis 2 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile teile Formsand gegeben ist.

[0011] Die DE 199 14 586 A1 offenbart ein Bindemittel auf Harzbasis zur Herstellung von Giessereisanden zur Verwendung im Giessereiwesen. Das Bindemittelgemisch zur Kernsandherstellung besteht aus einer Einzelkomponente (Einzelharz) oder einem Gemisch aus einem oder mehreren Einzelkomponenten (Harzgemisch) mit Additiven.

[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ungeschlichtete Kerne/Formen mit geeigneter Gußoberfläche im Kernbereich herzustellen und die Lebensdauer des Sandes bei der Kernherstellung zu verlängern. Weiterhin soll das Zuwachsen der Sandmischer und Sandtrichter über den Kernschiessmaschinen verhindert werden.

[0013] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem porenbildenden Stoff Puderzucker und/oder eine ähnliche Kohlenstoffverbindung beigegeben wird.

[0014] Der Zusatz von handelsüblichem Puderzucker verlängert die Lebensdauer des Sandes, d.h. der Sand lässt sich länger verarbeiten, ohne dass die mechanischen Werte der gefertigten Kerne eine ungünstigen Verlauf nehmen.

[0015] Weiterhin wird das Zuwachsen der Sandmischer und Sandtricher über den Kernschiessmaschinen verhindert. Durch die Zugabe von Puderzucker verbessert sich das Fliessverhalten beim Kernschiessen.

[0016] Weiterhin wird eine bessere Kantenschärfe und Abbildung der Kernkonturen erzielt.

[0017] Durch die Zugabe von Puderzucker und/oder ähnlichen Kohlenstoffverbindungen bildet sich beim Abgiessen Glanzkohlenstoff und damit eine glatte Oberfläche im Kernbereich.

[0018] Als weitere bevorzugte Massnahme dient die Zugabe von Farbstoff. Der Maschinist kann daran sehen, ob in der Kernsandmischung auch Additiv vorhanden ist. Ebenso kann durch die Zugabe die Dosiereinheit des Sandmischers überwacht werden.

[0019] Gemäss einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist das Bindemittel im Verhältnis 1:1 aus einer Phenolharz- und einer Isocyanatkomponente zusammengesetzt, wobei beide Bindemittelkomponenten gleichzeitig oder nacheinander in den Formstoff gegeben und anschliessend vermischt werden.

[0020] Vorzugsweise wird dem Sand der Puderzucker und/oder die ähnliche Kohlenstoffverbindung und/oder der Farbstoff so eingemischt, dass eine homogene Mischung entsteht.

[0021] Nachstehend ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die Zusammensetzung der Mischung aus Quarzsand und Bindemittel für das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren angegeben.

100 %	Gewichtsteile Quarzsand
0,5 - 0,8%	Gewichtsteile Harz (beispielsweise Phenolharz)
0,5 - 0,8%	Gewichtsteile Aktivator (beispielsweise Isocyanat)
1,0 - 2,0%	Gewichtsanteile erfindungsgemässes Additiv (Porenbildender Stoff, Puderzucker und Farbstoff enthaltend)

[0022] Die Gewichtsanteile von Harz und Isocyanat können zwischen 0,5 % und 0,8 % liegen, je nach gewünschter Festigkeit der Giesskerne. In der Regel werden Harz und Isocyanat in gleichen Mengen, d. h. im Verhältnis1:1 zugegeben.

[0023] Beispiel einer Zusammensetzung des erfindungsgemässen Additivs:

100 %	pornenbildender Stoff
1,0 % - 10%	handelsüblicher Puderzucker mit einer Körnung < 1 mm
1,0 % - 5,0 %	Farbstoff (beispielsweise Hostaperm B4G-KR oder E131 Patentblau)

[0024] Das erfindungsgemässe Additiv wird in der Regel in der Menge von 1 % bis 2 % Gewichtsanteilen zugegeben.

[0025] Im folgenden wird ein beispielhafter typischer Verfahrensablauf einer Giesskernherstellung beschrieben.

• Abwiegen des Quarzsandes bzw. volumetrische Dosierung
• Einlauf des Quarzsandes in einen Chargenmischer
• Dosierung der Harz - und Isocyantkomponente über Dosierpumpen. Die Dosierung kann parallel oder sequenziell erfolgen
• Die Zugabe des erfindungsgemässen Additivs erfolgt sequenziell, parallel mit der Sanddosierung in den Sandmischer
• Die Mischzeit beträgt bis zu 200 Sekunden, je nach gewünschten Anforderungen und Mischertyp
• Verarbeiten der feuchten Mischung auf der Kernschiessmaschine
• Entnahme der Kerne
• Einlegen der fertigen Kerne in die Sandform für den eigentlichen Giessvorgang

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Giesskernen oder Formen aus einem Formstoff, basierend auf Formgrundstoff und organischen oder anorganischen Binder, wobei dem Formstoff und/oder dem Bindemittel ein porenbildender Stoff zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem porenbildenden Stoff Puderzucker und/oder eine ähnliche Kohlenstoffverbindung beigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbstoff zugegeben wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der geformte Kern oder die Form keiner oder auch einer Wärmebehandlung unterzogen werden kann.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in einem variablem Verhältnis aus einer Phenolharz- und einer Isocyanatkomponente zusammengesetzt ist, wobei beide Bindemittelkomponenten gleichzeitig in den Quarzsand gegeben und anschliessend vermischt werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Puderzucker und/oder die ähnliche Kohlenstoffverbindung und/oder der Farbstoff so eingemischt werden, dass eine homogene Mischung entsteht.