Cold Box Prozess

Grundlagen

Das PU Cold Box Verfahren beruht wie der Name bereits andeutet auf der Reaktion zweier Komponenten zum Polyurethan. Durch basische Katalyse, in der Regel durch Begasung mit einem tertiären Amin, wird eine Polyaddition der Teil-1-Komponente, des Phenol-Formaldehyd-Harzes und der Teil-2-Komponente, dem Isocyanats, initiiert.

Leistungsparameter

Die sehr schnelle Aushärtungsreaktion macht das PU-Cold Box-Verfahren besonders für die hochproduktive Fertigung von Serienbauteilen attraktiv. Das hohe Festigkeitsniveau ermöglicht eine schnelle, prozesssichere und automatisierte Kernherstellung. Die Kerne können bereits kurze Zeit nach der Fertigung abgegossen werden und zeichnen sich durch eine hohe thermische Stabilität aus, die auch die maßgenaue Herstellung von Wassermänteln oder Ölkanalkernen erlaubt. Aufgrund der nahezu pH-neutralen Eigenschaften können mechanisch oder thermisch aufbereitete Altsande aus der Cold Box Fertigung in hohen Quoten wiederverwendet werden.

Eigenschaften und Vorteile

  • Rascher Modellwechsel möglich (kalte Kernkästen)
  • Gute Thermostabilität
  • Kurze Taktzeiten und hohe Produktivität durch rasche Aushärtung
  • Sichere Kernentnahme, geringer Kernbruch durch hohe Anfangsfestigkeit
  • Hohe Maßgenauigkeit
  • Glatte KernoberflächenNiedrige Werkzeug- und Energiekosten

Der Erfolg des Cold Box Verfahrens liegt vor allem darin begründet, dass sich komplizierte Kerngeometrien sehr maßgenau und in einer hohen Produktivität darstellen lassen. Betrachtet man den Gesamtprozess der Kernherstellung, zeichnet sich das Cold Box Verfahren dadurch aus, dass die geschossenen Kerne unmittelbar nach der Herstellung zu Kernpaketen montiert und geschlichtet werden können, d.h., vom Schuss bis zum einsatzfertigen Kern sind kurze Zykluszeiten realisierbar. Ein guter Zerfall nach dem Gießen und verschiedene Regenerierungsmöglichkeiten mit sehr hohen Wiederverwendungsquoten runden das Bild ab.

Verfahrensgrundlagen

Die Komponenten Phenol-Formaldehyd-Harz und Isocyanat werden mit dem Formstoff vermischt, in einem Kernkasten verdichtet und mit einem Katalysator ausgehärtet. Die Zugabequoten können je nach Anwendung und Formstoff variieren und liegen bezogen auf den Formstoff zumeist zwischen 0,4 und 1,2% je Teil. Die bei der Reaktion entstehenden Binderbrücken (siehe REM-Aufnahme) sorgen für einen stabilen Verbund des Formstoffes. Nach dem Abguss sind die Binderbrücken durch die Gießhitze so weit geschwächt, dass der Sand durch mechanischen Eintrag wieder aus dem Gussstück entfernt werden kann.

Vorteile

Wirtschaftliche und automatische Kernherstellung sowie hervorragende Möglichkeiten zur „Online-Fertigung“. Die Kerne werden möglichst kurz nach der Herstellung in die Kokillen- oder Grünsandform eingelegt und abgegossen. Die Produktivität ist etwa doppelt so so hoch wie beim Croning-Verfahren.

Anforderungen an Cold Box

Gussteile mit hoher Qualität und schwieriger Geometrie zu einem angemessenen Preis herzustellen, ist die wichtigste Voraussetzung, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Die wichtigsten Marktanforderungen an das PUR Cold Box Harz sind:

  • Hohe Reaktivität
  • Reduzierte Emissions- und Geruchsbelastung bzw. geringe Monomerkonzentration (freies Phenol und freies Formaldehyd)
  • Reduzierung des AminverbrauchsLange Verarbeitungszeit (bench life) der Sandmischung
  • Hohe Kernkastensauberkeit
  • Hohes Festigkeitsniveau
  • Hohe thermische Beständigkeit (Thermostabilität)
  • Hohe Stabilität gegenüber Wasserschlichten (Hydrostabilität)