21.07.2016 | Ausgabe 7-8/2016

Einfluss der Temperaturleitfähigkeit organisch und anorganisch gebundener Kerne auf die Gefügeeigenschaften von Aluminiumlegierungen

Polykondensation von Alkalisilikat-Lösungen unter Ausbildung eines dreidimensionalen SiO4-Netzwerkes (links) und schematischer Einsatz von netzwerkbildenden Bestandteilen des INOTECTM-Promotors in das Silikatnetzwerk (rechts) (Bildquelle: ASK Chemicals GmbH, Hilden)

Die vorliegende Arbeit umfasst eine vergleichende Übersicht eines Polyurethan Cold-Box Bindemittelsystems (PUCB) mit einem Silikat-basierten Bindemittelsystem (INOTECTM), die zur Herstellung von Formen und Kernen in Gießereibetrieben verwendet werden. Beide Technologien werden in Bezug auf die chemische Zusammensetzung der Bindemittelsysteme, ihre Kernherstellungsverfahren sowie Härtemechanismen verglichen. Weitere ökonomische und ökologische Eigenschaften der Bindemittelsysteme werden diskutiert um den Vorteil anorganischer Bindemittelsysteme zu beschreiben.Neben diesen Aspekten sind Gefügeeigenschaft und -qualität des Gussteils von zentraler Bedeutung. Werden diese Eigenschaften durch die Wahl eines organischen oder anorganischen Bindemittelsystems positiv oder negativ beeinflusst? Ziel dieses Projekts war es, Unterschiede in der Temperaturleitfähigkeit von organisch und anorganisch gebundenen Formen und Kernen zu beobachten, die einen Einfluss auf das Erstarrungsverhalten der Aluminiumschmelze und damit auf die Gefügeeigenschaften des abgebildeten Gussteils nehmen. Im Falle der INOTECTM-gebundenen Form wurde eine höhere Abkühlrate und verkürzte Erstarrungszeit der Aluminiumschmelze beobachtet, die mit kleineren Sekundärdendritenarmabständen im abgebildeten Aluminiumgussteil korrelieren.

1. Polyurethan Cold-Box-Verfahren (PUCB-Verfahren)
Die Anforderungen an die Gussteilerzeugung mit Bauteilen hoher Komplexität und geringer Gusswandstärke, vor allem im Leichtmetallguss (z. B. Al-Niederdruckkokillenguss), beeinflussen die Wahl des Bindemittelsystems. Dabei nimmt das Bindemittelsystem einen zentralen Einfluss auf eine Vielzahl technologischer, ökonomischer und ökologischer Faktoren. Das Polyurethan Cold-Box-Verfahren (PUCB-Verfahren) ist derzeit das weithin gebräuchlichste organische Kernherstellungsverfahren. Bei dieser Herstellung von Kern- und Formteilen werden feuerfeste Formgrundstoff e (z. B. Quarzsand) mit Phenol-Formaldehydharzen und Polyisocyanat-Derivaten in Gegenwart von tertiären Aminen als Katalysator unter Ausbildung eines Netzwerks ausgehärtet.

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