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WO2007104469A1 - Form oder formling, giesserei-formstoffgemisch und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Form oder formling, giesserei-formstoffgemisch und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Publication number
WO2007104469A1
WO2007104469A1 PCT/EP2007/002008 EP2007002008W WO2007104469A1 WO 2007104469 A1 WO2007104469 A1 WO 2007104469A1 EP 2007002008 W EP2007002008 W EP 2007002008W WO 2007104469 A1 WO2007104469 A1 WO 2007104469A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
binder
molding
sand
mold
alumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/002008
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Weith
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LKAB Minerals GmbH
Original Assignee
Minelco GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minelco GmbH filed Critical Minelco GmbH
Publication of WO2007104469A1 publication Critical patent/WO2007104469A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D29/001—Removing cores
    • B22D29/002—Removing cores by leaching, washing or dissolving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
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    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/186—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
    • B22C1/188—Alkali metal silicates
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    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
    • B22D29/001—Removing cores
    • B22D29/005—Removing cores by vibrating or hammering

Definitions

  • the invention relates to molds or foundries for foundry purposes, a foundry-molding material mixture consisting of molding sand, binder and aggregates and a process for its preparation.
  • Foundry-molding mixtures are known in many forms. Basically, a distinction must be made between clay-bound foundry sand, sand mixtures with inorganic or organic binders, and binderless molding sands with physical bonding.
  • the requirements of the foundry-molding mixtures are very diverse and include properties such as flowability of the molding material mixture, solidification behavior, achievable ultimate strength, separability or mold release.
  • WO 2006/024540 describes a molding material mixture for the production of casting molds for metal processing, in which a free-flowing, refractory molding base material and a water glass-based binder are used.
  • a particulate metal oxide selected from a group consisting of silica, alumina, titania or zinc oxide, more preferably synthetic amorphous silica.
  • Molded materials of spherical form and / or organic additives are used to improve the surface quality of the casting.
  • the strength of the molded article in a moist environment should be improved by intensively combining the surface of the particulate metal oxide with a strongly alkaline water glass phase in the binder.
  • DE-OS-1508634 (Diamond Shamrock Corp.) discloses a binder for raw materials for the production of self-hardening casting molds and casting cores.
  • the setting time is shortened by the addition of potassium hydroxide.
  • the setting is too fast, there is a risk that the surface of the core moldings will not have the required smoothness.
  • the finished green form is chemically or thermally solidified, for example by esterification during drying for one hour at 200 0 C. This process is tedious and consuming and therefore not suitable for rapid, mechanical core production.
  • a surfactant is added to the binder, which may consist of a surfactant such as silicone oil or a silicone emulsion.
  • a surfactant such as silicone oil or a silicone emulsion.
  • the invention has for its object to provide a mold or a molding for foundry purposes, a foundry-molding material mixture and a method for producing a mold or a molded article using the foundry-molding mixture, which overcomes the disadvantages of the prior art and a machine, fast clocked mold and core production allows.
  • a cast product made using the new mold or molding should be easily demoldable.
  • the molding material mixture should have good disintegration properties after the intended use and the spent molding sand can be easily processed with low emission.
  • the solution according to the invention of this complex task consists, on the one hand, of providing a new foundry molding material mixture and of the one with it producible new form or new forms according to claims 1-9. For optimum results, a new method of making the mold or blanks and the production of castings having claims 10-14 has been developed.
  • aluminum oxide is suitable as a supplement to a foundry-molding material mixture when it covers the sand or quartz particles of the molding material after being dried through and dried as an opaque layer.
  • the alumina in a certain amount based on the binder and in a certain particle size based on the average diameter of the sand or quartz grains to use.
  • alumina significantly improves the flowability and the solidification behavior of the molding material mixture. This will be explained in more detail by means of subsequent comparative experiments. Furthermore, it was surprising that the molding / core or the mold had particularly good disintegration properties after their intended use. For example, it has been observed that the core contacted with water immediately disintegrates and can be fully processed as a homogeneous suspension.
  • Forming surface with the liquid metal plays a role, on the other hand, a opposite effect was observed during demolding or reprocessing of the molding sand.
  • good wetting conditions are important; on the other hand, this sometimes leads to problems during demoulding, since with the removal of the casting, parts of the mold or of the molded article are also entrained in the form of fine sand particles.
  • in a poor wetting behavior of the molding sand already in the state of mixing with the partially liquid binder adverse effects that led to poor reusability of the spent molding material mixture (segregation, inhomogeneities, etc.).
  • an aluminum oxide with 99.9% purity was first added directly to a molding material mixture as an oxide and homogeneously distributed. It was found that homogenous distributions in common molding sands with mean particle sizes between 75 and 250 micrometers could only be obtained by repeated and lengthy mixing processes. In order to be able to effectively use above all established systems, which are designed for the use of liquid binders in the form of resins, alcohols, oils or inorganic suspensions, the oxide was first added to the binder, homogeneously dispersed and then added to the molding material via established methods. It was found that
  • AI 2 O 3 binder dispersions despite the relatively high density (about 4 g / cm 3 ) of the AI 2 O 3 particles over several days no tendency to segregation.
  • Al 2 O 3 - Particles with a particle size of over 200 microns were obtained unstable dispersions.
  • Al 2 O 3 particles with less than 1 micron average particle size the viscosity of the dispersion increased significantly, which made subsequent distribution of the dispersion in the molding sand more difficult and necessitated longer stirring times.
  • the AI 2 O 3 concentration ranged from 10% to 85% (by weight, all subsequent concentrations as well).
  • Flowability relates to the flow behavior of the molding material mixture while it is being filled into the mold. It is influenced by the cohesion of the molding material mixture components with each other and the adhesion of the molding material to the wall of the mold. Particularly in the field of dry molding mixtures, in which the ratio of foundry sand to binders and aggregates can be in the range of 3 to 1 - 2, the properties of the aggregates are clearly evident.
  • the ratio of foundry sand to binders and aggregates can be in the range of 3 to 1 - 2
  • the properties of the aggregates are clearly evident.
  • different mixtures of foundry sand and aluminum oxide were homogenized in a stirred mixer. The mean grain size of the molding sand was 0.32 mm; the size of the alumina particles was 1, 5-2.5 microns; also in the following experiments.
  • the mixture was compacted in a cylindrical, vertically extended form.
  • the upright mold was then pulled vertically upward with constant force, while a stationary die fixed the compacted mixture in place so that the mold was pulled upwards from the mix.
  • the time t1 was determined, which was needed to completely remove the cylinder.
  • the time t2 at which the mixture broke up the cylindrical shape by its own weight and crumbled into a cone was determined.
  • the inclination angle alpha of the conical flanks of the resulting cone was determined.
  • Dry sand trials showed breakage of the mold during withdrawal of the cylinder.
  • the cylinder then accelerated upward without resistance and triggered the timing t1.
  • the alumina causes at a high content of the total mixture earlier breaking of the molding and a flatter angle of the cone flanks.
  • the additionally added water glass binder enhances the cohesive forces between the particles of the molding material mixture.
  • the breaking up of the molding occurred at comparable height of exposed form. This means that the significantly lower value for t1 and t2 can be explained by a higher take-off speed and a reduced adhesion to the mold wall with an aluminum oxide content of 40%.
  • Hardening behavior and separability The solidification behavior describes the ability of a molding mixture to fill a mold while arranging its particles in the closest possible way. Separability or releasability relates to the interactions between the molding material mixture and the mold. If too strong adhesion forces occur, parts of the molded article can adhere to the mold during demoulding and break out of the molding.
  • a foundry sand binder mixture with a binder content of 2.5% and a varied alumina content of 10% and 40% and 80% in the binder (percent by weight based on the binder) was injected via a core shooter into a mold until sufficient green strength pre-dried and removed. After examining the greenware for defects, these microwells were completely dried into ready-to-use molds and finally evaluated.
  • the mold is a rectangular test specimen whose one side is smooth and whose other side has profiles and undercuts with increasing fineness. Each 10 molds were made. The relative density was calculated after complete drying considering the different density of the alumina and the sand.
  • the blend without additive shows the occurrence of defects in the fine profiling during drying, while this is not the case with the mixtures according to the invention.
  • In the drying behavior of the mixture according to the invention shows a better resistance of the molding material mixture against thermal effects.
  • molding mixtures according to the invention based on quartz sand were prepared according to Table 3 and dried under different conditions and tested for their profile fidelity.
  • the improved resistance to thermal effects was confirmed.
  • the inventors assume that the free spaces in the molding material mixture, due to the Al 2 O 3 particles which space the quartz sand grains apart, allow the unhindered transfer of the solvent into the gas phase during drying.
  • a dried in a drying oven at 60 0 C within 48 hours molding had too high final weight and showed in the microscopic examination bulky, coated with a glassy layer throughout binder bridges and had clearly set during drying.
  • a impinged at 80 0 C internal temperature immediately after the wandering of 5000 watt microwave, explosively dried molding showed on microscopic examination a foam-like solidified water glass phase by the A ⁇ Os particles around and had spread over the mold out. From the observations of extremely slow and explosive drying, the inventors recognized that drying at medium speed proceeds well over rough evaporation sites. Especially on freshly generated fracture surfaces and / or breaklines drying apparently takes place preferably on the Al 2 ⁇ 3 particles, wherein the resulting gas is passed through spaces between the particles in the free inter-granular spaces and is led out through the free inter-granular spaces from the molding.
  • this process is directed so that the Al 2 O 3 particles are held as a porous, closed area, packed layer over the binder on the single quartz sand grain.
  • porous binder bridges are formed, which connect the quartz sand grains together.
  • a test series with varied oxide content in the binder showed that with oxide contents from 10%, oxide particle coverage could be observed, while at 80% to 90%, the increasing concentration in the total mixture resulted in more and more particle-coated sand grains. Preference was given to working with contents of 40% to 60%, particularly preferably 50% of oxide.
  • the castings produced showed a significantly smoother surface compared to the standard castings after demoulding.
  • the number of average adherent grains per square centimeter dropped from 47 to 49 to 0.4 to 0.5.
  • the adhesion force of the individual grains to the metal surface was extremely low, so that cleaning could be carried out by means of compressed air or ultrasound instead of the usual sandblasting. This opens up the possibility of the final cleaning of the castings with methods such.
  • the fine profiles were formed exactly in the manner given in the shaping manner.
  • binder bridges between the quartz grains, characterized by a framework of Al 2 O 3 particles, binder as adhesion-promoting phase and pores along the Al 2 O 3 particle interstices, represent optimum predetermined breaking points Provide vibration after casting the improved decorability.
  • the barking out time for binders based on water glass was additionally lowered. This can be explained by an additional weakening of the adhesion-promoting phase of the binder bridges by dissolving with water.
  • the coring time was 20% lower compared to industrial products of the same particle size distribution.
  • the improved barking time on freshly milled Al 2 O 3 particles is attributed to a reduced bond strength of the binder on the fresh fracture surfaces of the particles and a more soluble scaffold of the irregularly comminuted particles.
  • Al 2 O 3 particles had pores of 0.1 microns to a maximum of 2.5 microns. The inventors believe that these micropores have such a high capillarity that the added
  • milled oxides oxides which have been adjusted in their morphology by grinding, crushing, crushing, blasting, impact milling, vibratory milling, etc., during production are referred to as milled oxides. It was found that even with ground aluminum oxides with a purity of 90%, the advantages according to the invention could be achieved.
  • the finely ground aluminum oxides especially in the limits of 100-200 microns, preferably immediately after the grinding must be added to the binder and used, otherwise there is a risk of dissolution or aluminate formation in the case of prolonged storage.
  • the aluminate formation takes place by direct transition of the aluminum from the oxidic surface into the solution in the form of a negatively charged complex.
  • the aluminum is kept in solution in the complex, spreads by diffusion, and tends to agglomerate and flocculate with longer residence time of the solution. This is especially at elevated temperatures as they can occur anywhere in foundry.
  • the agglomeration and flocculation causes inhomogeneously altered Flow properties of the binder and makes use of the binder mixture impossible.
  • the foundry molding material mixture according to the invention consists of molding sand, binder, aggregates and aluminum oxide as an emulsion-free and thus emission-free additive. It results in an improved flowability and resistance to thermal effects of the molding material mixture, a significantly reduced number of adhering grains on the finished casting, a reduced adhesive force of adhering grains on the casting and a significantly shortened Entkemungszeit.
  • the inventive method for producing a foundry molding mixture provides that the alumina with a purity of> 90% and a particle size of 1-200 microns is added directly to the binder and processed.
  • the proportion may be between 10 and 85%, based on the amount of binder.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Form oder einen Formung für Gießereizwecke, bestehend aus Formsand, Bindemitteln und Zuschlägen, wobei als Formsand Quarzsand und im Bindemittel Aluminiumoxyd verwendet wird. Der Quarzsand liegt in einem Korngrößenbereich von 0,05 - 5 mm, der Zuschlag Aluminiumoxyd mit einer Korngröße von 1-200 Mikrometer vor, wobei das mit Aluminiumoxyd versehene Bindemittel auf der Oberfläche des Quarzsandes als deckende Schicht angeordnet ist. Die im Bindemittel enthaltene Wasserglasphase ist an den Berührungsflächen der Quarzkörner zwickelartig zusammengezogen und weist eine mikroporöse Struktur in den Grenzphasen auf. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Form oder eines Formlings wird der vorgenannte Quarzsand und das Aluminiumoxyd in einer Menge von 10-85 Gwichts% des Bindemittels diesem zugesetzt und mit dem Bindemittel homogen vermischt. Dann wird das Bindemitteloxydgemisch mit dem Formsand vermischt und unter Druck in einen Formkasten eingeschossen und verfestigt, wobei das Mischungsverhältnis Bindemittel / Oxyd zu Formsand in einem Verhältnis von 1 bis 10 zu 90 gehalten wird. Die Trocknung des flüssigen Binders erfolgt derart, dass zwischen den einzelnen Quarzkörnern mikroporöse Binderbrücken erzeugt werden.

Description

Form oder Formung. Gießerei-Formstoffqemisch und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft Form oder Formlinge für Gießereizwecke, ein Gießerei- Formstoffgemisch bestehend aus Formsand, Bindemittel und Zuschlägen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Gießerei-Formstoffgemische sind in vielfältiger Form bekannt. Grundsätzlich ist zwischen tongebundenen Formsanden, Sandmischungen mit anorganischen oder organischen Bindern sowie bindemittellosen Formsanden mit physikalischer Bindung zu unterscheiden. Die Anforderungen an die Gießerei-Formstoffgemische sind sehr vielfältig und umfassen Eigenschaften wie Fließfähigkeit des Formstoffgemisches, Verfestigungsverhalten, erreichbare Endfestigkeit, Trennbarkeit bzw. Entformbarkeit.
In der WO 2006/024540 wird eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung beschrieben, bei der ein rieselfähiger, feuerfester Formgrundstoff sowie ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel verwendet wird. Dem Bindemittel kann ein teilchenförmiges Metalloxid, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zinkoxid, besonders bevorzugt synthetisches, amorphes Siliciumdioxid, zugesetzt werden. Formgrundstoffe von sphärischer Form und/oder organische Additive werden zum Verbessern der Oberflächenqualität des Gussteils verwendet. Die Festigkeit des Formlings unter feuchter Umgebung soll durch eine intensive Verbindung der Oberfläche des teilchenförmigen Metalloxids mit einer stark alkalischen Wasserglasphase im Bindemittel verbessert werden. Da das Bindemittel eine verschlechterte Fließfähigkeit aufweist, soll durch Zugabe von plättchenförmigen Schmiermitteln erreicht werden, dass auch komplexe Formen hergestellt werden können. Aus der DE-OS-1508634 (Diamond Shamrock Corp.) ist ein Bindemittel für Rohmassen zur Herstellung von selbsthärtenden Gießformen und Gießkernen bekannt. Die Abbindezeit wird durch Zugabe von Kaliumhydroxid verkürzt. Bei einer zu schnellen Abbindung besteht jedoch die Gefahr, dass die Oberfläche der Kernformlinge nicht die erforderliche Glätte aufweist.
Zur Verbesserung der Verarbeitungsfähigkeit beim Nassgussverfahren von Gießerei- Formstoffgemischen unter Verwendung von Wasserglasbindern wird in DD82809 (DDR-Patent) die fertige Grünform chemisch oder thermisch verfestigt, z.B. durch eine Veresterung während einer Trocknung von einer Stunde bei 200 0C. Dieses Verfahren ist langwierig und aufwendig und daher nicht für eine schnelle, maschinelle Kernherstellung geeignet.
Nach der DE2909107 wird dem Binder ein oberflächenaktiver Stoff zugesetzt, der aus einem Tensid wie Silikonöl oder einer Silikonemulsion bestehen kann. Solche Stoffe sind aus Umweltschutzgründen zu minimieren, da sie während des Gießprozesses und der anschließenden Entfernung des Formstoffgemisches aus dem Gussteil zu toxischen Emissionen führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Form oder einen Formung für Gießereizwecke, ein Gießerei-Formstoffgemisch sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Form oder eines Formlinges unter Verwendung des Gießerei- Formstoffgemisches anzubieten, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine maschinelle, schnell getaktete Form- und Kernherstellung ermöglicht. Ein unter Verwendung der neuen Form oder des neuen Formlinges hergestelltes Gießprodukt soll leicht entformbar sein. Ferner soll das Formstoffgemisch nach der bestimmungsgemäßen Verwendung gute Zerfallseigenschaften aufweisen und der verbrauchte Formsand unter geringer Emission leicht aufbereitet werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser komplexen Aufgabenstellung besteht einerseits in der Bereitstellung eines neuen Gießerei-Formstoffgemisches und der damit herstellbaren neuen Form bzw. neuen Formungen gemäß den Ansprüchen 1-9. Um optimale Ergebnisse zu erzielen wurde ein neues Verfahren zur Herstellung der Form oder Formlinge sowie die Herstellung von Gussteilen mit den Ansprüchen 10-14 entwickelt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Aluminiumoxid als Zuschlag zu einem Gießerei-Formstoffgemisch dann geeignet ist, wenn es nach der Durchrnischung und Trocknung als deckende Schicht die Sand- oder Quarzpartikel des Formstoffes umhüllt. Hierzu ist das Aluminiumoxid in einer bestimmten Menge bezogen auf das Bindemittel und in einer bestimmten Korngröße bezogen auf den mittleren Durchmesser der Sand- oder Quarzkörner einzusetzen.
Bei der Verarbeitung war es überraschend, dass Aluminiumoxid die Fliessfähigkeit und das Verfestigungsverhalten des Formstoffgemisches wesentlich verbessert. Dies wird anhand nachfolgender Vergleichsversuche näher erläutert. Weiterhin überraschend war, dass der Formling/Kern bzw. die Form nach ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung besonders gute Zerfallseigenschaften aufwies. Es wurde beispielsweise beobachtet, dass der mit Wasser in Kontakt gebrachte Kern sofort zerfällt und vollständig als homogene Suspension weiterverarbeitet werden kann.
Besonderes Augenmerk gilt bei einem Formstoffgemisch den nach der Abformung im Gießereibetrieb hergestellten Formen oder Formungen für Gießereizwecke. Es wurde beobachtet, dass mit dem erfindungsgemäßen Zuschlag die Qualität der Gussteile, insbesondere deren Oberflächen ganz wesentlich verbessert werden konnte. Aufgrund detaillierter Untersuchungen gehen die Erfinder davon aus, dass die Verbesserung der Oberflächen einerseits durch ein besseres Abformverhalten und andererseits durch eine bessere Entformbarkeit durch geringe Anhaftungen von Formsand etc. auf der Gussoberfläche verursacht wird.
Die Erfinder haben daraufhin gezielt die Verhältnisse während des Abgießens im Kontaktbereich zwischen Formsand und Metalloberfläche untersucht. Es ergab sich, dass bei den beschriebenen Prozessen einerseits die Benetzbarkeit der
Formlingoberfläche mit dem flüssigen Metall eine Rolle spielt, andererseits jedoch eine gegenläufige Wirkung bei der Entformung bzw. der Wiederaufbereitung des Formsandes zu beobachten war. So sind für eine formgetreue Wiedergabe zwar gute Benetzungsverhältnisse wichtig, andererseits führt dies unter Umständen bei der Entformung zu Problemen, da mit der Entnahme des Gussteils auch Teile der Form oder des Formlinges in Form von feinen Sandpartikeln mitgerissen werden. Insbesondere zeigten sich bei einem schlechten Benetzungsverhalten des Formsandes bereits schon im Mischungszustand mit dem teilweise flüssigen Binder nachteilige Effekte, die zu einer schlechten Wiederverwendbarkeit des verbrauchten Formstoffgemisches führten (Entmischung, Inhomogenitäten etc.).
Es war daher überraschend, dass mit dem Zusatz von Aluminiumoxid unter den genannten problematischen Randbedingungen sowohl die Fliessfähigkeit, das Verfestigungsverhalten und die Entformbarkeit des Formlings zusammen mit einer wesentlichen Verbesserung der Gussteiloberfläche erreicht werden konnte. Dies geschah vor dem Hintergrund einer vielschichtigen physikalischen, chemischen und thermodynamischen Interdependenz der beteiligten Stoffe und Verfahrensschritte.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Bei der Herstellung des Formstoffgemisches wurde als Oxid ein Aluminiumoxid mit 99,9% Reinheit zunächst direkt einer Formstoffmischung zugesetzt und homogen verteilt. Es zeigte sich, dass homogene Verteilungen in üblichen Formsanden mit mittleren Korngrößen zwischen 75 und 250 Mikrometern jedoch erst durch wiederholte und langwierige Durchmischungsprozesse erhalten werden konnten. Um vor allem etablierte Systeme effektiv nutzen zu können, die auf das Verwenden von flüssigen Bindern in Form von Harzen, Alkoholen, Ölen oder anorganischen Suspensionen ausgelegt sind, wurde das Oxid zunächst dem Binder zuzugeben, homogen dispergiert und dann über etablierte Methoden dem Formstoff zugesetzt. Es wurde gefunden, dass
Aluminiumoxide mit einer Korngröße von 1 bis 200 Mikrometern bei gleich niedrigem
Zeitbedarf in einem flüssigen Binder dispergiert und anschließend eingebracht werden können, wobei eine gleichbleibend gute Homogenität erzielt wird. Hierbei zeigten die
AI2O3-Binder-Dispersionen trotz der relativ hohen Dichte (ca. 4g/cm3) der AI2O3-Partikel über mehrere Tage keine Neigung zur Entmischung. Bei Verwendung von AI2O3- Partikeln mit einer Partikelgröße von über 200 μm wurden instabile Dispersionen erhalten. Bei Al2θ3-Partikeln mit weniger als 1 μm mittlerer Korngröße erhöhte sich die Viskosität der Dispersion deutlich, was eine nachfolgende Verteilung der Dispersion im Formsand erschwerte und längere Rührzeiten notwendig machte. Die AI2O3- Konzentration lag zwischen 10% und 85% (Gewichtsprozent; alle nachfolgenden Konzentrationsangaben ebenso).
Bei der Verwendung von Quarzsand als Formsand konnten in einem mittleren Korngrößenbereich von 0,05 bis 5 mm stets homogene Mischungen mit flüssigen Bindern hergestellt werden. Bei Korngrößen oberhalb 5 mm konnte der flüssige Binder leicht durch die Kornzwischenräume abfließen und ermöglichte Setzbewegungen im Quarzsand, was zu Inhomogenitäten im Gemisch führte. Bei Korngrößen unterhalb 0,05 mm musste sowohl die Bindermenge als auch die Rührkraft und Rührzeit während des Vermischens deutlich erhöht werden, um eine sprunghaft ansteigende Kohäsionskraft zwischen den Sandkörnern zu überwinden und ein homogenes Gemisch zu erhalten.
Mit Formstoffgemischen mit Quarzsand als Formsand mit einem mittleren Korngrößenbereich von 0,05 mm bis 5 mm und einer flüssigen Binderdispersion mit AI2O3-Partikeln mit 1 bis 200 μm mittlerer Partikelgröße konnte eine sehr gute, gleichbleibende Homogenität erzielt werden. Die sehr gute Homogenität zeichnete sich durch eine vollständige Verteilung der Binderdispersion auf den Quarzkörnern aus, wobei die Quarzkörner von Binderdispersion bedeckt und durch die Al2θ3-Partikel gegeneinander beabstandet waren, während verbundene, freie Kornzwischenräume die für die Trocknung notwendige Gasdurchlässigkeit gewährleisteten.
Fließfähigkeit
Fließfähigkeit betrifft das Fließverhalten des Formstoffgemisches, während es in die Form gefüllt wird. Es wird beeinflusst durch die Kohäsion der Formstoffgemisch- Komponenten untereinander und der Adhäsion des Formstoffs an der Wand der Form. Besonders im Bereich der trockenen Formstoffgemische, in denen das Verhältnis von Formsand zu Bindemitteln und Zuschlägen im Bereich von 3 zu 1 - 2 liegen kann, kommen die Eigenschaften der Zuschläge deutlich zum Tragen. Um den Einfluss des Aluminiumoxid-Zuschlags zu ermitteln wurden unterschiedliche Mischungen aus Formsand und Aluminiumoxid in einem Rührmischer homogenisiert. Die mittlere Korngröße des Formsands betrug 0,32mm; die Größe der Aluminiumoxidpartikel betrug 1 ,5-2,5 Mikrometer; ebenso in den nachfolgenden Versuchen. Anschließend wurde das Gemisch in einer zylindrischen, vertikal erstreckten Form verdichtet. Die aufrecht stehende Form wurde nun mit konstanter Kraft vertikal nach oben abgezogen, während ein ortsfester Stempel das verdichtete Gemisch am Platz fixierte, sodass die Form nach oben von dem Gemisch abgezogen wurde. Dabei wurde die Zeit t1 ermittelt, die zum vollständigen Abziehen des Zylinders benötigt wurde. Des weiteren wurde der Zeitpunkt t2 bestimmt, zu dem das Gemisch durch sein Eigengewicht die zylindrische Form aufbrach und zu einem Kegel zerfiel. Abschließend wurde der Neigungswinkel Alpha der Kegelflanken des resultierenden Kegels bestimmt.
Tabelle 1 : Versuche zur Fließfähigkeit
D C
Figure imgf000007_0001
Die Versuche mit trockenem Formsand zeigten ein Aufbrechen der Form während des Abziehens des Zylinders. Anschließend schnellte der Zylinder widerstandsfrei nach oben und löste die Zeitnahme t1 aus. Das Aluminiumoxid bewirkt bei hohem Gehalt an der Gesamtmischung ein früheres Aufbrechen des Formlings und einen flacheren Winkel der Kegelflanken.
Tabelle2: Versuche zur Fließfähigkeit
II) jeweils 1 ,3 kg feuchter Formsand
Mit 0% Oxid Mit 1% Oxid Mit 5% Oxid Mit 10% Oxid Mit 40 % Oxid t1 = = 7 s t1 = 6,9 s t1 = 7 s t1 = 6,8 S t1 = 7 S
Figure imgf000008_0001
Bedingt durch die Feuchtigkeit ist die Kohäsion unter den Teilchen des Formstoffgemisches größer und es kommt erst später zu einem Aufbrechen des Formlings. Der Einfluss des höheren Anteils an Aluminiumoxid fällt etwas geringer aus. Die Fließfähigkeit des Sandes ist bei allen Mischungen gut.
Tabelle3: Versuche zur Fließfähigkeit
IM) jeweils 1 ,4 kg feuchter Formsand + Wasserglasbinder (10%)
Mit 0% Oxid Mit 1% Oxid Mit 5% Oxid Mit 10% Oxid Mit 40% Oxid t1 = 8,1 s t1 = 8 s t1 = 7,9 s t1 = 7,6 s t1 = 7,2 s t2 = 7 s t2 = 7 s t2 = 6,9 s t2 = 6,5 s t2 = 6,3 s Alpha= 93 Alpha= 97 Alpha= 96 Alpha= 98 Alpha= 107
Der zusätzlich hinzugefügte Wasserglasbinder verstärkt die Kohäsionskräfte zwischen den Partikeln des Formstoffgemisches. Das Aufbrechen des Formlings ereignete sich jeweils bei vergleichbarer Höhe an freigelegter Form. Das bedeutet, dass der deutlich niedrigere Wert für t1 und t2 bei einem Aluminiumoxidgehalt von 40% durch eine höhere Abzugsgeschwindigkeit und eine verringerte Haftung an der Formwand erklärt werden kann.
Die Zunahme der Abzugsgeschwindigkeit mit steigendem Aluminiumoxid-Gehalt und die flacheren Winkel der Kegelflanken deuten auf eine verringerte Wechselwirkung mit der Form-Wand und eine bessere Fließfähigkeit hin. Dies wurde in den Versuchen zur Verfestigung und Trennbarkeit näher untersucht.
Verfestigungsverhalten und Trennbarkeit Das Verfestigungsverhalten beschreibt die Fähigkeit eines Formstoffgemisches, eine Form auszufüllen und dabei seine Teilchen in dichtest möglicher Weise anzuordnen. Trennbarkeit bzw. Entformbarkeit betrifft die Wechselwirkungen zwischen Formstoffgemisch und Form. Treten hierbei zu starke Adhäsionskräfte auf, so können bei der Entformung Teile des Formlings an der Form anhaften und aus dem Formung herausbrechen.
Zur Überprüfung wurde ein Formsand-Bindergemisch mit einem Binderanteil von 2,5 % und einem variierten Aluminiumoxidanteil von 10% bzw. 40% sowie 80% im Binder (Gewichtsprozent bezogen auf den Binder) über eine Kernschießmaschine in eine Form eingeschossen, bis zur ausreichenden Grünfestigkeit vorgetrocknet und entnommen. Nach der Untersuchung der Grünlinge auf Fehler wurden diese mit Mikrowellen vollständig zu gebrauchsfertigen Formungen getrocknet und abschließend begutachtet.
Bei der Form handelt es sich um einen riegeiförmigen Prüfkörper dessen eine Seite glatt und dessen andere Seite Profile und Hinterschneidungen mit zunehmender Feinheit aufweist. Es wurden jeweils 10 Formen hergestellt. Die relative Dichte wurde nach vollständiger Trocknung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Dichte des Aluminiumoxids und des Sandes berechnet.
Tabelle 4: Versuche zum Verfestigungsverhalten und der Trennbarkeit mit je 10 Formungen vor und nach abschließender Trocknung
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Die Mischungen mit Aluminiumoxid-Zusatz zeigen ein gleich bleibend gutes Verfestigungsverhalten. Alle Prüfkörper weisen die gleiche Packungsdichte auf.
Die Profiltreue der Formlinge des Formstoffgemisches mit Aluminiumoxid-Zusatz ist im Bereich der submillimeter-großen Profilierungen deutlich der Mischung ohne Zusatz überlegen. Dies beweist die bereits in den Versuchen für Fließfähigkeit angedeuteten, besseren Fließeigenschaften einer Formstoffmischung mit Aluminiumoxidzusatz.
Die Mischung ohne Zusatz zeigt das Auftreten von Fehlern in der Feinprofilierung während des Trocknens, während dies bei den erfindungsgemäßen Mischungen nicht der Fall ist. Im Trocknungsverhalten zeigt die erfindungsgemäße Mischung eine bessere Beständigkeit des Formstoffgemisches gegen thermische Einwirkungen.
Zur Überprüfung der verbesserten Beständigkeit gegen thermische Einwirkungen wurden erfindungsgemäße Formstoffgemische auf Quarzsandbasis gemäß Tabelle 3 hergestellt und bei unterschiedlichen Bedingungen getrocknet und auf ihre Profiltreue überprüft. Die verbesserte Beständigkeit gegen thermische Einwirkungen konnte bestätigt werden. Die Erfinder gehen davon aus, dass die Freiräume im Formstoffgemisch, bedingt durch die Al2θ3-Partikel, die die Quarzsandkörner gegeneinander beabstanden, während der Trocknung den ungehinderten Übergang des Lösungsmittels in die Gasphase erlauben. Ein in einem Trockenschrank bei 600C innerhalb von 48 Stunden getrockneter Formung wies jedoch ein zu hohes Endgewicht auf und zeigte in der mikroskopischen Untersuchung unförmige, mit einer glasartigen Schicht durchgehend überzogene Binderbrücken und hatte sich während des Trocknens deutlich gesetzt. Ein bei 800C Eigentemperatur direkt nach dem Verschießen mit 5000 Watt Mikrowellenleistung beaufschlagter, explosionsartig getrockneter Formung zeigte in der mikroskopischen Untersuchung eine schaumartig erstarrte Wasserglasphase um die A^Os-Partikel herum und hatte sich über die Hohlform hinaus ausgedehnt. Aus den Beobachtungen bei extrem langsamem und bei explosionsartigem Trocknen erkannten die Erfinder, dass die Trocknung bei mittlerer Geschwindigkeit über rauhe Verdampfungsstellen erfolgreich abläuft. Insbesondere an frisch erzeugten Bruchflächen und/oder Bruchkanten erfolgt die Trocknung offenbar bevorzugt auf den Al2θ3-Partikeln, wobei das entstehende Gas durch Zwischenräume zwischen den Partikeln in freie Kornzwischenräume geleitet wird und über die freien Kornzwischenräume aus dem Formung herausgeführt wird. Deshalb wird erfindungsgemäß dieser Vorgang so gelenkt, dass die Al2O3-Partikel als poröse, geschlossen flächendeckende, gepackte Schicht über den Binder auf dem einzelnen Quarzsandkorn gehalten werden. Im Bereich der Kornzwickel werden poröse Binderbrücken ausgebildet, die die Quarzsandkörner miteinander verbinden.
Untersuchungen der erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen, getrockneten Formlinge der Mischungen gemäß Tabelle 4 mit Hilfe eines optischen Mikroskops zeigten, dass die einzelnen Sandkörner vollständig mit einer deckenden Schicht aus Aluminiumoxid- Partikeln umhüllt und in ihrer Kornmorphologie durch Berge bzw. Täler von etwa der halben Korngröße der Aluminiumoxidpartikel gekennzeichnet waren. Bei besonders hohen Konzentrationen an Oxid im Binder konnten dickere Schichten von Oxidpartikeln beobachtet werden.
Eine Testreihe mit variiertem Oxidgehalt im Binder ergab, dass bei Oxidgehalten ab 10% eine Bedeckung mit Oxidpartikeln beobachtet werden konnte, während bei Gehalten von 80% bis 90% durch die ansteigende Konzentration in der Gesamtmischung immer mehr unterschiedlich dick mit Partikeln umhüllte Sandkörner auftraten. Bevorzugt wurde mit Gehalten von 40% bis 60%, besonders bevorzugt mit 50% an Oxid gearbeitet.
Im Ergebnis zeigten die Versuche, dass der Zusatz von Aluminiumoxid zu einem Formsand mit einer überraschenden Verbesserung seiner Fließeigenschaften und einer gesteigerten Beständigkeit des Formstoffgemisches gegen thermische Einwirkungen verbunden ist.
Verwendung als Gießerei-Formstoffgemisch
Die erhaltenen Formlinge wurden nun als feinprofilierte Kerne in einem Gießprozess mit flüssigem Aluminium getestet. Aluminium wurde verwendet, da hier bezüglich der Verwendbarkeit die größten Zweifel bestanden. Aluminium und Aluminiumoxid sind bereits seit längerem als Verbundwerkstoffe in Kombination in Verwendung. Daher ist zu erwarten, dass tragende Haftbrücken zwischen den Oxidpartikeln und dem flüssigen Metall ausgebildet werden können, die zu einer mit Oxidpartikeln verunreinigten Gussteiloberfläche führen können.
Die angefertigten Gussteile zeigten jedoch im Vergleich zu den Standardgussteilen nach dem Entformen eine deutlich glattere Oberfläche. Die Anzahl der durchschnittlich anhaftenden Körner pro Quadratzentimeter sank von 47 bis 49 auf 0,4 bis 0,5. Zusätzlich war die Haftkraft der einzelnen Körner an der Metalloberfläche extrem niedrig, sodass die Reinigung statt des üblichen Sandstrahlens mit Hilfe von Druckluft oder Ultraschall erfolgen konnte. Dies eröffnet die Möglichkeit, die abschließende Reinigung der Gussteile mit Methoden wie z. B. Ultraschallbädern oder auch Druckluftbeaufschlagung durchzuführen, welche deutlich kostengünstiger und schneller im Vergleich zum üblichen Sandstrahlen sind. Darüber hinaus wurden die Feinprofilierungen exakt in der im Formung vorgegebenen Art und Weise ausgeformt.
Der vorgenannte Effekt lässt sich insbesondere bei der maschinellen Kernherstellung in Verbindung mit komplizierten Gussteilen nutzen. So sind beispielsweise OeI- Wasserkanäle mit Hinterschneidungen im Gussteil von Automobil- Verbrennungsmotoren nunmehr mit einer besonders glatten Oberfläche herstellbar. Eine Nachbehandlung z.B. durch Strahlen der Gussteile ist nicht mehr erforderlich.
Bei der Entkernung der Gussteile zeigte sich ein zusätzlicher Effekt: Während die auf übliche Art und Weise hergestellten Gussteile in einem frequenzregulierten Schwingungsentleerer etwa 40 Sekunden lang erschüttert und gedreht werden mussten, um eine vollständige Entkernung zu bewirken, war bei den Gussteilen mit Oxidzusatz die Entkernung bereits nach 10 Sekunden vollständig abgeschlossen. Eine mikroskopische Untersuchung des entkernten Sandes zeigte mikroporöse Binderbrücken im Bereich der Kornzwickel, welche bei niederfrequenter Erschütterung leichter gelöst bzw. gebrochen werden können. Die 4fach beschleunigte Entkernung konnte bei jedem Prüfkörper wiederholbar festgestellt werden. Eine Überprüfung der verbesserten Entkernbarkeit unter Variation von Bindemittelzusammensetzung und AI2O3-Partikelgröße ergab zunächst, dass die verbesserte Entkernbarkeit stets mit den zuvor beschriebenen Binderbrücken gemeinsam auftrat. Wurde das erfindungsgemäße Verhältnis der mittleren Korngröße des Formsandes zur mittleren Korngröße der Al2θ3-Partikel über- oder unterschritten, so verschlechterte sich die Entkernbarkeit, und die Binderbrücken ließen eine deutlich kompaktere bzw. deutlich porösere aufgebrochene Struktur erkennen. Die Erfinder gehen davon aus, dass im erfindungsgemäßen Formung Binderbrücken zwischen den Quarzkörnern, gekennzeichnet durch ein Gerüst aus Al2θ3-Partikeln, Bindemittel als haftvermittelnder Phase und Poren entlang der Al2θ3-Partikel-Zwischenräume, optimale Sollbruchstellen darstellen, die bei Erschütterung nach dem Guss die verbesserte Entkernbarkeit bereitstellen.
Durch Zugabe von Wasser konnte die Entkernungszeit bei Bindemitteln auf Wasserglasbasis zusätzlich abgesenkt werden. Dies kann durch eine zusätzliche Schwächung der haftvermittelnden Phase der Binderbrücken durch Anlösen mit Wasser erklärt werden. Bei der Verringerung der AI2O3-Partikelgröße auf unter 100μm durch Vermählen von gröberen AI2O3-Partikeln wurde festgestellt, dass die Entkernungszeit im Vergleich zu Industrieprodukten gleicher Korngrößenverteilung 20 % niedriger ausfiel. Die verbesserte Entkernungszeit bei frisch gemahlenen Al2θ3-Partikeln führen die Erfinder auf eine verringerte Haftkraft des Binders auf den frischen Bruchflächen der Partikel und ein besser lösbares Gerüst aus den unregelmäßig zerkleinerten Partikeln zurück.
Bei einer maximalen Al2θ3-Partikelgröße von 2,5 μm wurde bei wässriger Entkernung bei Bindemitteln auf Wasserglasbasis eine sprunghafte Absenkung der Entkernungszeit festgestellt. Der mit Wasser in Kontakt gebrachte Kern zerfiel sofort und vollständig und konnte als homogene Suspension weiter verarbeitet werden. Mikroskopische
Untersuchung der Binderbrückenstruktur zeigte, dass die Binderbrücken zwischen den
AI2O3-Partikeln Poren von 0,1 μm bis maximal 2,5 μm aufwiesen. Die Erfinder nehmen an, dass diese Mikroporen eine so starke Kapillarität aufweisen, dass zugesetztes
Wasser stark beschleunigt in die Binderbrücken aufgenommen und verteilt wird, wodurch das Bindemittel umfassend angelöst und die Stabilität der Binderbrücke schlagartig abgesenkt wird.
Abschließend wurde das erfindungsgemäße Formstoffgemisch unter Verwendung von Aluminiumoxiden geringerer Reinheit mit gleichen, eingestellten Korngrößen wie zuvor beschrieben getestet. Dabei zeigte sich, dass bei einer Reinheit des Typs AL90.0 und geringer vermehrter Anhaftungen von Formsand auftraten. Dies wird daher als untere Grenze für den Reinheitsgehalt des Aluminiumoxids angesehen.
Im Folgenden werden Oxide, welche in ihrer Morphologie durch Vermahlung, Zerbrechen, Zerkleinern, Zersprengen, Prallmahlen, Vibrationsmahlen etc. während der Herstellung eingestellt wurden, als vermahlene Oxide bezeichnet. Es zeigte sich, dass auch mit vermahlenen Aluminiumoxiden mit einem Reinheitsgrad von 90% die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden konnten.
Zur Begründung der verschiedenen Parameterbereichsgrenzen des eingangs definierten vermahlenen Aluminiumoxids wurden verschiedene, gemahlene Oxide untersucht. Bei Korngrößen <1 Mikrometer trat eine Klumpenbildung bei der Vermischung mit wiederaufbereitetem Kernsand auf. Bei Korngrößen über 200 Mikrometer stellte man fest, dass eine vollständige Abdeckung des mit Aluminiumoxid zu beschichtenden Kornes nicht zuverlässig erfolgte.
Ferner wurde festgestellt, dass die feingemahlenen Aluminiumoxide insbesondere in den Grenzbereichen von 100-200 Mikrometer vorzugsweise unmittelbar nach der Vermahlung dem Bindemittel zugemischt und verwendet werden müssen, sonst besteht bei einer längeren Lagerung die Gefahr des Anlösens bzw. der Aluminatbildung. Die Aluminatbildung erfolgt durch direkten Übergang des Aluminiums aus der oxidischen Oberfläche in die Lösung in Form eines negativ geladenen Komplexes. Das Aluminium wird im Komplex in Lösung gehalten, verteilt sich durch Diffusion, und neigt bei längerer Standzeit der Lösung zur lokalen Agglomeration und zum Ausflocken. Dies erfolgt insbesondere bei erhöhten Temperaturen wie sie im Gießereibetrieb überall auftreten können. Die Agglomeration und Ausflockung bewirkt inhomogen veränderte Fließeigenschaften des Binders und macht eine Verwendung des Bindergemisches unmöglich.
Zusammenfassend besteht das erfindungsgemäße Gießerei-Formstoffgemisch aus Formsand, Bindemittel, Zuschlägen und Aluminiumoxid als emulsionsfreiem und damit emissionsfreiem Zusatz. Es bewirkt eine verbesserte Fließfähigkeit und Beständigkeit gegen thermische Einwirkungen des Formstoffgemisches, eine erheblich reduzierte Anzahl an anhaftenden Körnern am fertigen Gussteil, eine reduzierte Haftkraft der anhaftenden Kömer am Gussteil sowie eine deutlich verkürzte Entkemungszeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gießerei-Formstoffgemisches sieht vor, dass das Aluminiumoxid mit einer Reinheit von > 90% und einer Korngröße von 1-200 Mikrometer dem Bindemittel unmittelbar zugemischt und verarbeitet wird. Der Anteil kann dabei zwischen 10 und 85%, bezogen auf die Bindemittelmenge liegen.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Formstoffgemisches bilden sich zwischen den Sandkörnern mikroporöse Binderbrücken, welche eine schnelleres und einfacheres Entkernen und abschließendes Reinigen des Gussteils ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Form oder Formung für Gießereizwecke, bestehend aus Formsand, Bindemittel und Zuschlägen, wobei als Formsand Quarzsand und im Bindemittel Aluminiumoxid verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Quarzsand in einem Korngrößenbereich von 0,05 bis 5 mm und als Zuschlag Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 1 bis 200 Mikrometer verwendet wird, wobei das mit Aluminiumoxid versehene Bindemittel auf der Oberfläche des Quarzsandes als deckende Schicht angeordnet ist und eine im Bindemittel enthaltene Wasserglasphase an den Berührungsflächen der Quarzkörner zwickelartig zusammengezogen ist und eine mikroporöse Struktur in den Grenzphasen aufweist.
2. Form oder Formung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein gebrochenes und/oder vermahlenes Aluminiumoxid verwendet wird, dessen Korngröße im Bereich von 1 bis 100 μm liegt.
3. Form oder Formung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porengröße der mikroporösen Struktur im Bereich von 0,1 bis 2,5 μm liegt.
4. Form oder Formung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid Bruchflächen oder Bruchkanten aufweist, über die Bindemittel und Quarzsand in der Struktur des Formlings untereinander verbunden sind.
5. Gießerei-Formstoffgemisch zur Herstellung einer Form oder eines Formlings nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus Formsand,
Bindemittel und Zuschlägen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschläge aus einem gebrochenem oder vermahlenen, emulsionsfreien Aluminiumoxid in einer Menge > 10%, bezogen auf den Bindemittelanteil bestehen, dass das
Aluminiumoxid mit einer Korngröße zwischen 1 und 200 Mikrometer in einer Menge von 10-65% im Bindemittel enthalten ist, dass ein Bindemitte! auf Wasserglasbasis mit einem Bindemittelgehalt von 1-10% im Formstoffgemisch enthalten ist und dass als Formsand Quarzsand verwendet wird.
6. Gießerei-Formstoffgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Zuschlagsstoff Aluminiumoxid um ein Alpha-Aluminiumoxid handelt.
7. Gießerei-Formstoffgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid ein reines Aluminiumoxid mit einem Reinheitsgrad von größer 90% ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Form oder eines Formlings unter Verwendung eines Gießerei-Formstoffes, bestehend aus Formsand, Bindemitteln und
Zuschlägen, dadurch gekennzeichnet, dass als Formsand Quarzsand verwendet wird, dass als Zuschlag vermahlenes Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 1- 200 Mikrometer in einer Menge von 10-85% Gewichtsprozent des Bindemittels diesem zugesetzt und mit dem Bindemittel homogen vermischt wird, dass das Bindemittel-Oxidgemisch mit dem Formsand vermischt und unter Druck in einen
Formkasten eingeschossen und verfestigt wird, wobei das Mischungsverhältnis Bindemittel/Oxid zu Formsand in einem Verhältnis von 1-10 zu 90 gehalten wird und wobei die Trocknung des flüssigen Binders derart erfolgt, dass zwischen den einzelnen Quarzkörnern mikroporöse Binderbrücken erzeugt werden.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid mit einer Ausgangskorngröße > 200 μm auf eine Korngröße < 100 μm gemahlen oder gebrochen wird und das Mahlprodukt unter Erhalt der erzeugten Bruchflächen und Bruchkanten zunächst mit dem Binder bei pH > 10 und dann innerhalb von 1 bis 10 Sekunden mit dem Formsand vermischt wird.
10.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung des vermahlenen Aluminiumoxids zu einem flüssigen Bindemittel erfolgt, wobei der Anteil des Bindemittel/Oxid-Gemischs an der Gesamtmischung 1 ,5-4 Gewichtsprozent beträgt.
11.Verfahren zur Herstellung eines Gussteils unter Verwendung einer Form oder eines Formlings nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entkernung des Gussteils eine niederfrequente Schwingung für maximal 10 Sekunden aufgebracht wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die fertigen Gussteile abschließend mit einer Ultraschall-Beaufschlagung von anhaftenden Sandkörnern befreit werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Form oder der Formung durch Zugabe von Wasser in seine Bestandteile zerlegt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung in einer feuchten Umgebung bis auf die Primärkorngröße erfolgt, wobei die Behandlungszeitvom Beginn der Feuchtigkeitszugabe bis zum vollständigen Zerfall unterhalb 1 Sekunde liegt.
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