DE2546032B1

DE2546032B1 - Verfahren und einrichtung zum aushaerten von giesserei-kernen

Info

Publication number: DE2546032B1
Application number: DE19752546032
Authority: DE
Inventors: Werner Lueber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1975-10-14
Publication date: 1976-12-30
Also published as: BR7606569A; FR2326253B1; PL107323B1; CH603276A5; DE2546032A1; ATA699876A; AU1770676A; DD126915A5; SE7610961L; CS189790B2; ZA765369B; JPS5244724A; GB1503286A; IT1070837B; NL7610594A; BE846433A; SU786866A3; ES451589A1; FR2326253A1; AT344339B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von Gießerei-Kernen aus einem Sand enthaltenden Gemisch, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom mit je vorgegebenem Volumen, vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur ausgesetzt wird.

Bei Verfahren dieser Art wird beispielsweise eine aus mit Wasserglas durchtränktem Sand bestehende Kernmasse im Kern-Formwerkzeug einem CCte-Strom ausgesetzt, um den Kern auszuhärten.

Ein anderes Verfahren dieser Art ist das sogenannte Coldbox-Verfahren, bei dem dem Kernsand zwei Komponenten eines Kunstharzsystems zugefügt werden, weiche dann mit dem Sand aushärten, sobald ein Alkylamin als Katalysator zugegeben wird. Die eine Komponente könnte hierbei z. B. ein Polyesterharz, ein Polyätherharz oder ein beliebiges Kunstharz flüssiger Konsistenz mit reaktiven Hydroxylgruppen sein; die zweite Komponente ist auf jeden Fall ein organisches Isocyanat. Die beiden Komponenten werden mit dem Formsand gründlich vermischt und dann verformt. Um hier nun die Reaktion zu katalysieren und die Handhabung und den Gebrauch der Alkylamine zuverlässig zu gestalten, sind bisher verschiedene Anstrengungen unternommen worden.

So ist es bereits seit längerer Zeit bekannt, ein Gemisch von tertiärem Alkylamin und Luft durch das Isocyanatharz-Sand-Gemisch zu drücken, wobei dieses Amin-Luft-Gemisch auf Temperaturen von 30 — 50° erwärmt wird, um alle Amintröpfchen zu verdampfen. Bekannt ist auch, an Stelle von Luft Kohlendioxyd oder Stickstoff als Trägergas für die Amine zu verwenden.

Ferner wurde auch schon vorgesehen, die zu härtenden Formteile während eines Arbeitsganges mehrmals in einer geschlossenen Apparatur unter Vakuum zu setzen, um alle Räume der Form zuverlässig mit dem Katalysatordampf zu bestreichen.

Alle bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nachteil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Kernsand-Gemisches im Formwerkzeug auf einer Kern-Schieß-Maschine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, wogegen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Kernes 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 in der Regel den Anteil der Amine überdosiert, unter der Gefahr, daß ein Wiederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf etwa 80 bis 85% vermindert. Eine verminderte Kern-Endfestigkeit reduziert aber dessen Zerfall-Eigenschaften. Zudem führen nicht vollständig ausgehärtete Kerne beim nachfolgenden Gießen zu sogenannten Blattrippenbildungen am Gußteil.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 62 137 geht nun ein Verfahren hervor, nach dem Dosierpumpen zwischen der Katalysator-Quelle und der Mischstelle von Trägergas und Katalysator eingeschaltet werden sollen, um den Katalysator besser dosieren zu können, was allerdings auch hier nur zu einem unbefriedigenden Ergebnis führen kann.

Eine unzureichende Dosierung ist deshalb gegeben, weil diese, statt durch öffnen und Schließen des Auslaßventils an der Quelle für den Katalysatordampf, hier zwar durch den Ansaugvorgang der Pumpe erfolgt, danach aber erst der »dosierte« Katalysatordampf mit dem Trägergas, das hier ebenfalls direkt aus der Druckluftquelle zugeführt wird, unmittelbar vor dem Eintritt in den Kern gemischt werden muß. Abgesehen davon, daß der Einbau von Pumpen die Taktzeit vergrößert, hängt hier u. a. die Dosierung von mindestens den Temperaturänderungen an den unter Druck stehenden Quellen für den Katalysatordampf und das Trägergas ab. Zudem wird auch bei einer Verwendung von höchstpräzisen Ventilen in der Regel mehr Katalysatordampf in den Kern einströmen als notwendig, da der Druck in den Quellen kaum konstant gehalten werden und so wieder ein Überschuß vorberechnet werden muß.

Nachteilig ist aber auch, daß jeder Einbau von Steuergliedern, Pumpen, Heizungsmitteln u. dgl. in die Zuleitungen zwischen Quellen und Kern die Strömungswege verlängert und somit auch die Einströmzeit des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und der nachfolgenden Spülluft in den Kern, was gerade die Aushärtezeiten verlängert statt verkürzt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorgenannten Art zu schaffen, welches alle genannten Nachteile vermeidet und

insbesondere geeignet ist, die Taktzeit erheblich zu verringern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sowohl das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär gespeichert und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern eingeschossen werden, wobei die Druckluft mit einem größeren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch.

Insbesondere wird hier also jeweils ein »Schuß« Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch sowie ein »Schuß« zum Spülen bestimmter Druckluft in einer durch das Dosierbehältervolumen genau bestimmten Menge bereitgestellt, um nach Wunsch in den Kern schlagartig zu expandieren, wobei die Schließzeit des Auslaßventils zwischen Dosierbehälter und Kern beliebig verzögert werden kann, da nur das in den Kern gelangen kann, was vorher im Dosierbehälter bereitgestellt wurde.

Ein sehr großer Vorteil besteht aber auch darin, daß sich die Dosierbehälter präzise und mit geringerem Energieaufwand aufheizen lassen. Die Trennung der Strömungswege für das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch sowie für die Druckluft sowie die entsprechende Anwendung der Dosierbehälter gestattet hierbei insbesondere eine Aufheizung des Spülluft-»Schusses« auf eine mehrfach höhere Temperatur als die des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches.

Gerade durch diesen Heißluftschuß läßt sich, wie die Praxis ergeben hat und was von primärer Bedeutung ist, die Reaktionsgeschwindigkeit des Aushärtvorganges durch die schlagartige Erhöhung der Körpertemperatur des Sandkernstückes vergleichsweise den bisher mit den bekannten Verfahren erzielbaren besten Ergebnissen auf wenigstens ein Viertel verringern. Diese außerordentlich hohe Reaktionsgeschwindigkeit läßt ein Katalysatorgemisch mit sehr geringem Amin-Anteil zu, welches vom Heißluftschuß, gleichmäßig über die Form verteilt wird, wobei anschließend eine Verdrängung des Katalysatorüberschusses aus dem Kern erfolgt. Abgesehen von einer nunmehr wesentlich geringeren Geruchsbildung führt zudem dieses Verfahren nunmehr zu Kernen mit einer praktisch 100%igen Endfestigkeit, bei denen beim Gießvorgang keine Nachhärtung mehr auftreten kann und deren Zerfall-Eigenschaften nach dem Guß erheblich besser sind.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung Tür Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druckluftquelle, welche sich auszeichnet durch einen, der Anordnung zur Erzeugung des Gemisches über Ventilmittel, nachgeschalteten ersten Dosierbehälter zur temporären Speicherung eines vorgegebenen Gemischvolumens sowie einen, der Druckquelle über Ventilmittel nachgeschalteten zweiten Dosierbehälter zur temporären Speicherung eines vorgegebenen Druckluftvolumens, wobei jeder Dosierbehälter über Auslaß-Ventilmittel mit dem Kern-Formwerkzeug in Strömungsverbindung bringbar ist, wobei ferner der zweite Dosierbehälter für die Druckluft größer ist als der erste für das Gemisch und wobei mindestens der zweite Dosierbehälter für die Druckluft mit Heizungsmitteln versehen ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend an Hand der Zeichnung, welche schematisch eine Einrichtung zum Aushärten von Gießerei-Kernen zeigt, näher erläutert.

Die gezeigte Anlage zum Aushärten eines Kernes, welcher sich im Kern-Formwerkzeug 1 beispielsweise einer nicht näher gezeigten Kern-Schieß-Maschine befindet, umfaßt eine Anordnung 2 zur Herstellung und Bereitstellung eines gasförmigen Katalysatorgemisches und eine Anordnung 3 zur Bereitstellung von erhitzter Druckluft.

Die Anordnung 2 zur Herstellung und Bereitstellung des gasförmigen Katalysatorgemisches umfaßt einen Aufbereitungskessel 4, dem Kohlensäure bzw. Kohlendioxyd mit etwa 2 atü Betriebsdruck aus einem Vorratsbehälter 5 über Ventilmittel 6 zugeführt wird. In diesem Kessel 4 befindet sich in bekannter Weise ein Amin, über dessen Spiegel sich ein mit Aminen angereichertes Gas sammelt, das über ein weiteres Ventil 7 in einen Druckkessel 8 gelangt. Das Volumen dieses Druckkessels 8 kann beispielsweise ein Liter sein, oder so, daß dieser in Erfüllung der in Deutschland geltenden Vorschriften für das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch maximal 25 g tert. Alkylamin in Dampfform aufnehmen kann. Das Medium in diesem Kessel 8 wird hierbei zweckmäßig auf 30° C gehalten. Zudem läßt sich der Kesseldruck durch Zuführung eines weiteren Gases aus einem Gasbehälter 9 über ein Ventil 10 je nach Erfordernissen erhöhen. Hierbei kann dieses weitere Gas Trägergas sein, oder aber das Kohlendioxyd ist selbst Trägergas.

Die Anordnung 3 zur Bereitstellung von erhitzter Druckluft umfaßt einen Druckkessel 11 von etwa einem Volumen von 10 Litern mit nicht näher gezeigten Heizungsmitteln zur Erzeugung einer Drucklufttemperatur von etwa 100 bis 115° C. Die Luft wird von einer Druckquelle 12 her über Ventilmittel 13 in den Druckkessel 11 geleitet.

Der Inhalt des Druckkessels 8 bzw. der Inhalt des Druckkessels 11 kann über ein Auslaßventil 21 bzw. 21' und über ein Rückschlagventil 22 bzw. 22' explosivartig in das Kern-Formwerkzeug 1, gegebenenfalls über eine sogenannte Dusche 23, expandieren.

Nach dem Ausformen des Kernes im Kern-Formwerkzeug 1, beispielsweise durch das übliche Einschießen des Kern-Formsandes in das Werkzeug, wird das Auslaßventil 21 geöffnet, worauf das Katalysatorgas aus dem Druckkessel 8 in den Kern-Formsand expandieren kann. Unmittelbar danach kann dann der Heißluft-Schuß durch Öffnen des Auslaßventils 21' erfolgen.

Es ist leicht erkennbar, daß der Heißluft-Schuß mit einer gegenüber der Katalysator-Gasmenge vielfach größeren Menge und mit mehrfach höherer Temperatur die Körpertemperatur des Sandkernstückes schlagartig zu erhöhen und somit die Reaktionsgeschwindigkeit des Aushärtvorganges zu vergrößern imstande ist.

Die vorbeschriebene Anlage ist zudem in der Lage, die Kernherstellung zu automatisieren durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 6 über die Steuerleitung 303; des Ventils 7 über die Steuerleitung 302; des Ventils 10 über die Steuerleitung 304; des Ventils 13 über die Steuerleitung 301; des Ventils 21 über die Steuerleitung 30 und des Ventils 21' über die Steuerleitung 30' von einer Steuerschaltung »S« her.

Im entsprechenden Takt werden insbesondere nach der Schußabgabe aus den Dosierbehältern 8 und 11 diese wieder mit dem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch bzw. der Spül-Druckluft gefüllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aushärten von Gießerei-Kernen aus einem Sand enthaltenden Gemisch, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom mit je vorgegebenem Volumen, vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Katalysator-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär gespeichert und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern eingeschossen werden, wobei die Druckluft mit einem größeren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druckluftquelle, gekennzeichnet durch einen, der Anordnung (4, 5, 6) zur Erzeugung des Gemisches über Ventilmittel (7), nachgeschalteten ersten Dosierbehälter (8) zur temporären Speicherung eines vorgegebenen Gemischvolumens sowie einen, der Druckquelle (12) über Ventilmittel (13) nachgeschalteten zweiten Dosierbehälter (11) zur temporären Speicherung eines vorgegebenen Druckluftvolumens, wobei jeder Dosierbehälter (8; 11) über Auslaß-Ventilmittel (21; 2Γ) mit dem Kern-Formwerkzeug (1) in Strömungsverbindung bringbar ist, wobei ferner der zweite Dosierbehälter (11) für die Druckluft größer ist als der erste (8) für das Gemisch und wobei mindestens der zweite Dosierbehälter (11) für die Druckluft mit Heizungsmitteln versehen ist.

3. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Kern-Schieß-Maschine.