DE2324313A1 - Verfahren bzw. werkstoff zur herstellung von giessformteilen - Google Patents

Description

s München ΐό München, den 11. Mai 1973

(081U 555719 Anwalts-Aktζ. : 27 Pat. 52

Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Massachusetts, 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren bzw. Werkstoff zur Herstellung von Gießformteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bzw. einen Werkstoff zur Herstellung von Gießformteilen.

In der Gießereitechnik ist es seit einiger Zeit allgemein bekannt, Formen und Kerne für Metallgußteile in der Weise herzustellen, daß Sand mit einem Bindemittel gemischt wird, welches zur Aushärtung gebracht wird, nachdem eine bestimmte Menge des Gemisches in der gewünschten Form in einem Formkasten oder in einer Kernform verdichtet worden ist. Allgemein ist als Bindemittel ein unter Temperatureinwirkung aushartendens Harz in Verwendung und zur Anwendung der notwendigen Temperatur zum Aushärten des Bindemittels wird das betreffende Teil in einen Ofen eingebracht, welcher elektrisch oder mittels eines Brennstoffes auf die gewünschte Temperatur aufgezeizt wird. Die Wirksamkeit dieses Verfahrens hängt unmittelbar von der Größe und Gestalt des betreffenden Gießformteiles ab, welches herzustellen ist, wobei zu berücksichtigen ist, daß große oder dicke Teile entsprechend mehr Hitze und Zeit benötigen, um eine vollständige Durehwärmung zu erzielen, als dies bei einfacheren Teilen der Fall ist.

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Aus der US-Patentschriit 3 519 517 ist zu entnehmen, daß man dadurch eine beträchtliche Zeitersparnis beim Aushärten von Gießformteilen mit einem unter Temperatureinwirkung aushärtendem Bindemittel erzielt, daß anstelle eines Ofens eine Einrichtung zur Anwendung zur Mikrowellenstrahlung verwendet wird, vorausgesetzt, daß der Sandmischung auch ein Zuschlagstoff eines Materials beigegeben wird, welches eine gute Mikrowellenenergie-Absorbtionseigenschaft besitzt. Als Beispiele für solche Zuschlagstoffe sind in der genannten Patentschrift Materialien wie etwa Kohlenstoff, Graphit oder Ruß angegeben und durch Verwendung dieser Zusätze ist es möglich, eine Form oder einenKern in Sekundenschnelle auszuhärten, während hierfür in üblichen Öfen viele Minuten oder sogar Stunden erforderlich sind.

Bei der praktischen Ausführung der aus der zuvor genannten Patentschrift bekannten Tlerstellungsweise treten verschiedene Schwierigkeiten auf, wovon eine darin besteht, daß eine verhältnismäßig große Menge von Zusatzstoff erforderlich ist, beispielsweise etwa 4 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Gemisches. Außerdem ist es notwendig, daß der Zusatzstoff sehr sorgfältig in dem gesamten Gemisch verteilt wird, was schwierig zu erreichen ist, wenn die Stoffe in der Gießerei in trockenem Zustand gemischt werden. Insbesondere ist die Neigung zu einer elektrostatischen Aufladung zu beobachten, welche dazu führt, daß sich der fein verteilte Zusatzwerkstoff zu Klumpen zusammenformt oder zusammenbäckt. Wird dann das Material in einen Formkasten oder eine Kernform eingebracht und der Mikrowellenenergie ausgesetzt, so findet im Bereich der Klumpen des Zusatzstoffes eine unerwünschte Wärmekonzentration statt, so daß sich heiße Punkte entwickeln können, die zu einem Ausbrennen des umgebenden Bereiches des betreffenden Gießformteiles führen, wodurch dieses unbrauchbar wird. Außerdem entstehen durch die notwendige sorgfältige Durchmischung in der Gießerei schwer zu beseitigende Staubprobleme, insbesondere, wenn als Zusatzwerkstoff Kohlepulver

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oder Graphit verwendet wird und in trockenem Zusand mit dem Sand vermischt wird, welcher mit dem als Bindemittel dienenden Harz vorbeschichtet ist.

Durch die Erfindung soll also die Aufgabe gelöst werden, die Herstellung von Gießformteilen so durchführen zu können, daß eine gleichförmige Beschaffenheit des fertigen Giei3forntteiles erreicht und eine gleichmäßige Durchwärmung mittels Mikrowellenenergie ermöglicht wird, wobei die Vorbereitung des Werkstoffs zur Herstellung der Gießformteile vereinfacht werden soll.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Gießformteilen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Bilden einer Mischung aus körnigem oder pulverförmigem, hitzebeständigem Werkstoff und einer Lösung eines unter Temperatureinwirkung aushärtenden Bindemittels in einem flüssigen Lösungsmittel sowie fein verteilten Zuschlagstoffen mit hohem Absorbtionsvermögen gegenüber Mikrowellenenergie, ferner durch solche Durch-mischung der genannten Bestandteile, daß die Bindemittellösung die anderen Bestandteile umkleidet und durch nachfolgendes Entfernen des Lösungsmittels unter Fortführung der Durch-mischung derart, daß das Bindemittel die genannten anderen Bestandteile umkleidend trocknet und ein körniger oder pulvriger Werkstoff zur Bildung der Gießformteile entsteht.

Es wurde also gefunden, daß die Vorteile des in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Verfahren ohne Auftreten der erwähnten Nachteile ausgenützt werden können, wenn der Zusatzwerkstoff mit Sand innerhalb des Feucht-Verfahrensschrittes gemischt wird, bei welchem der Sand mit einer Lösung des Harz-Bindemittels vorbeschichtet und dann für die spätere Verwendung getrocknet wird. Auf diese Weise läßt sich der Zusatzstoff bedeutend leichter in der gesamten Mischung verteilen, wobei die Neigung zur örtlichen Konzentration minimal ist, da bei der Feuchtdurchmischung keine elektrostatische Aufladung

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auftritt. Gleichzeitig ist auch die Staubentwicklung minimal. Wird nachfolgend die Mischung in die gewünschte Gestalt als Gießformteil oder Kern gebracht, so kann sie durch Einwirkenlassen von MikroweJlenenergie in der Art und Weise ausgehärtet werden, wie dies in der zuvor erwähnten US-Patentschrift beschrieben ist.

Nachfolgend sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit unter Temperatureinwirkung aushärtenden Bindemitteln, welche als Lösung oder Suspension in einem Lösungsmittel oder einem Träger erhältlich sind, der bei Temperaturen unterhalb der Aushärtetemperatur des Bindemittelharzes entfernt werden kann. Durch Wärme aushärtbare Harze nach Art von Harnstoff-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd sind für diese Zwecke besonders vorteilhaft und gemäß einem Beispiel wurde ein Gießformteil aus einer Mischung gefertigt, welche annähernd 3 Gewichtsprozent an Harz-Bindemittel, k Gewichtsprozent Graphitpulver und den Rest Quarzsand enthielt. Als Bindemittel wurde in diesem Falle ein im Handel erhältliches Phenolharz mit der Bezeichnung "Borden's phenolic resin" verwendet, welches annähernd 60 % Feststoff enthielt, die durch Zugabe einer Lösungsmittelmischung verdünnt waren, welche 17 % Aethylalkohol, 12 % Methylaceton und 6 % Wasser aufwies, wobei diese Prozentangaben auf die Ausgangsmenge des handelsüblichen Harzes bezogen sind. Der Feuchtmischvorgang wurde in einem warmen Rührwerk durchgeführt und die Mischung wurde dann auf einem Schüttelsieb luftgetrocknet, um die Reste des Lösungsmittels zu entfernen und gleichzeitig die körnige oder pulvrige Konsistenz der Mischung zu erhalten.

Die auf diese Weise geschaffene Mischung von harzbeschichtetem Sand und Graphit wurde in einem Formhohlraum verdichtet, der sich in einem Behälter ausreichender Durchlässigkeit gegenüber Mikrowellenstrahlung und ausreichender

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Widerstandsfähigkeit gegenüber der zur Aushärtung des Bindemittels erzeugten Hitze verdichtet. Als Werkstoffe eines solchen Behälters kommen Glas oder Keramik oder Beton oder Gips in Frage. Nachdem die Mischung trocken war, konnte eine ausreichende Verdichtung dadurch erzielt werden, daß der Werkstoff in den Formhohlraum geschüttet wurde, wobei durch Vibrieren erreicht wurde, daß sämtliche Räume des Formhohlraumes ausgefüllt wurden·.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann noch die Möglichkeit von Abwandlungen und Weiterbildungen, welche von dem der Erfindung zugrundeliegenden, grundsätzlichen Gedanken mit umfaßt werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung von Gießformteilen, gekennzeichnet durch Bilden einer Mischung aus körnigem oder pulvrigem hitzebeständigem Werkstoff und einer Lösung eines unter Temperatureinwirkung aushärtenden Bindemittels in einem flüssigen Lösungsmittel sowie fein verteilten Zuschlagstoffen mit hohem Absorbtionsvermögen gegenüber Mikrowellenenergie, ferner durch solche Durchmischung der genannten Bestandteile, daß die Bindemittellösung die anderen Bestandteile umkleidet und durch nachfolgendes Entfernen des Lösungsmittels unter Fortführung der Durch-mischung derart, daß das Bindemittel die genannten anderen Bestandteile umkleidend trocknet und ein körniger oder pulvriger Werkstoff zur Bildung der Gießformteile entsteht.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß nachfolgend der körnige oder pulvrige Werkstoff zur Bildung der Gießformteile in bestimmter Form verdichtet und die verdichtete Mischung so lange elektromagnetischer Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, bis das Bindemittel ausgehärtet ist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als fein verteilte Zuschlagstoffe mit hohem Absorbtionsvermögen gegenüber Mikrowellenenergie· Stoffe wie Kohlenstoff, Graphit oder Ruß verwendet werden.

   k. Körniges oder pulvriges, hitzebeständiges Material, insbesondere zur Herstellung von Gießformen, Gießformteilei) bzw. von Kernen unter Aushärtenlassen durch Einwirken von Mikrowellenenergie, gekennzeichnet durch eine schüttfähige, körnige oder pulvrige Mischung, welche im wesentlichen aus Sand, einem fein verteilten Zusciilagwerkstoff mit guten Absorbtionseigenschaften gegenüber MikrowelJenenergie und

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   einem bei Teraeratureinwirkung aushärtenden Bindemittel besteht, welches die einzelnen Partikel der beiden zuvor genannten Mischungsbestandteile umkleidet.

   5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als fein verteilter Zuschlagstoff mit gutem Absorbtionsvermogen gegenüber Mikrowellenenergie ein Werkstoff nach der Art von Kohlenstoff, Graphit oder Ruß dient.

   b. Material nach Anspruch ^i oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein unter Temperatureinwirkung aushärtendes Harz nach der /rt von Harnstoff-Formaidehyd-Harz und Ihsnol-Formaldehyd-Harz dient.

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