專利名稱：鑄造用的模具或型芯的制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用一種由型砂和粘結(jié)劑組成的混合物制造鑄造用的模具或型芯的方法，其中，將型砂和粘結(jié)劑進(jìn)行混合并將其輸入到一個造型或造芯工具中，然后粘結(jié)劑時效硬化并給予模具或型芯必需的強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
在鑄造用的型芯或模具的制造中，這樣的處理是已知的。在絕大多數(shù)目前通行的情況下利用有機(jī)粘結(jié)劑，其產(chǎn)生良好的時效硬化，但在鑄造過程中由于其燃燒產(chǎn)生氣體，該氣體可能在形成的鑄件中導(dǎo)致縮孔的形成。此外，尤其是型芯膨脹，其在這樣的型砂混合物中在提高的溫度下沒有足夠的形狀穩(wěn)定性。由于有機(jī)粘結(jié)劑的較大的粘結(jié)傾向，用于鑄模或型芯的工具的清理的耗費(fèi)也是很大的。
被認(rèn)為特別不利的是，主要是其砂混合物包含有機(jī)粘結(jié)劑的型芯只能以較大的困難和高的機(jī)械的或熱的費(fèi)用從制成的鑄件中清除。
因此也曾建議，在制造鑄造用的模具或型芯時為了與砂混合采用無機(jī)粘結(jié)劑，即水玻璃。借此雖然可以在最大程度上避免有害環(huán)境的氣體的產(chǎn)生，然而在這種情況下成形或特別是型芯從制成的鑄件中的消除也是困難而耗費(fèi)很大的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種開頭所述型式的方法以及裝置，借其可以制造鑄模和/或型芯，它們在鑄造過程中也應(yīng)該具有高的形狀穩(wěn)定性和強(qiáng)度，但仍可按簡單的方式從制成的鑄件中清除。
為了達(dá)到這個目的，開頭所述的方法的特征在于，將硫酸鎂分散和/或溶解于水中并作為粘結(jié)劑與型砂混合，然后輸入或注入到造型或造芯工具中并在造型或造芯工具內(nèi)對水進(jìn)行加熱并使其至少部分地蒸發(fā)并且將其從造型或造芯工具中排除。
實(shí)驗(yàn)已表明，通過這樣的方法可以生產(chǎn)一種穩(wěn)定的型芯或一種穩(wěn)定的模具，其中通過選定的粘結(jié)劑和水以及在該情況下至少一部分來自水化的硫酸鎂的結(jié)晶水的排除大大提高其熔點(diǎn)，從而這樣的鑄模或這樣的型芯也可以再耐鑄造材料的高溫并保持狀態(tài)不變，而其中并不釋放有害的氣體。其中使本發(fā)明有用的是，通過結(jié)晶水的排除產(chǎn)生專用的粘結(jié)劑，即硫酸鎂的材料性質(zhì)的化學(xué)變化。
已表明，這樣的鑄模或型芯在鑄件冷卻以后可以用水沖去，因?yàn)閷Ｓ玫恼辰Y(jié)劑仍具有這樣的傾向，即吸收結(jié)晶水并因此在化學(xué)上又變回一可溶的物質(zhì)，其可用這樣的吹洗或清洗水溶解并從而也可以從復(fù)雜的鑄件中很簡單地清除，而不需要機(jī)械振動等的費(fèi)用。甚至可能足夠的是，將制成的鑄件簡單地浸入水浴中。已表明，為了溶解和洗去一個即使復(fù)雜的型芯，這樣的泡水可以只待半分鐘就足夠了。另外，在此以后型砂實(shí)際上可以照舊供給使用而不需要耗費(fèi)很大的凈化和處理，因?yàn)闆]有必須消除的有機(jī)殘留物。
通過本發(fā)明可達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)因此一方面涉及鑄模或型芯和其在鑄造過程中的性質(zhì)，其中并不釋放有害的氣體，而另一方面涉及以后的制成的鑄件的清理，其顯著地簡化了。
合乎目的的是，在造型或造芯工具內(nèi)，借助于微波和/或紅外源，對由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物進(jìn)行加熱。這構(gòu)成一特別簡單的加熱方式用以排除水和在該情況下至少一部分結(jié)晶水。在這種情況下可以很有針對性地利用微波并且還可以穿透較大的型芯的最核心的部分。
一特別有利的處理方式可能在于，在造型或造芯工具內(nèi)，通過在可分離的造型或造芯工具的至少部分導(dǎo)電的相互絕緣的各部件上施加電壓，對由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物進(jìn)行加熱。電能實(shí)際上可供在制造模具或型芯的任何地方使用，從而可以相應(yīng)簡便地實(shí)施加熱以便從模具或型芯中排除水。
將由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物構(gòu)成的導(dǎo)電的型芯/模具以簡單而合乎目的的方式用作電阻加熱的電阻并且通過在其上施加的電壓和流過的電流對其進(jìn)行加熱。因此可直接在應(yīng)該排除水的地方產(chǎn)生熱。
電壓可以施加在接觸型芯/模具的電極上并且為此可以采用可分離的造型或造芯工具的至少部分導(dǎo)電的相互絕緣的各部件。其容納待成形的模具或待成形的型芯的內(nèi)腔因此作為電極接觸模具或型芯并提供相應(yīng)的加熱，因?yàn)槟＞呋蛐托居捎诔睗窕驖穸群推溆嗟某煞质菍?dǎo)電的。
特別有利的是，作為電壓施加一種交流電壓。其中作為電壓可以施加一種脈沖形的、特別是矩形的電壓。一適當(dāng)?shù)慕涣麟妷嚎梢詫⑿托净蚰＞咧械纳盎旌衔锏姆磻?yīng)特性用于其加熱。在這種情況下利用脈沖形的和特別是矩形的電壓可以得到特別好的結(jié)果。特別是有可能通過改變電壓的脈沖寬度控制或調(diào)節(jié)輸入功率。因此電壓是可調(diào)的并且特別可以選擇大于1000V或大于1500V，以便達(dá)到相應(yīng)快速而強(qiáng)的加熱。
當(dāng)選擇具有超過1000Hz，例如3000Hz或更高的頻率的交流電壓時，可在短時內(nèi)達(dá)到良好的通體干燥。由于全部的型芯箱或造芯或造型工具用作為電極表面，可以很快而有效地傳遞能量并因此可在極短的時間內(nèi)干燥相應(yīng)的型芯或相應(yīng)的模具。
合乎目的的可能是，將通過加熱蒸發(fā)的水借助于一種氣態(tài)介質(zhì)如氮?dú)夂?或二氧化碳和/或空氣從工具中排除，其中該用于排水的氣態(tài)介質(zhì)可以利用壓力或借助于吸出和負(fù)壓通過工具并因此通過形成的鑄?；蛲ㄟ^型芯輸送。特別是空氣實(shí)際上不受限制地可供使用并且可以無問題地用于從工具中排除水蒸汽。
在這種情況下有利的是，利用熱的氣體排除通過加熱在工具中產(chǎn)生的水蒸汽。借此可以避免，待排除的水蒸汽可能過早地重新冷凝或只稍微加熱該水蒸汽就可以足以隨后能夠在最大程度上將其從工具中排除。
方法的一合乎目的的實(shí)施形式可能在于，將沒有或帶有至少一個結(jié)晶水的硫酸鎂與具有更多個結(jié)晶水、必要時具有達(dá)七個結(jié)晶水的硫酸鎂相混合分散和/或溶解于水中并作為粘結(jié)劑與型砂相混合，并且通過加熱使水和一部分結(jié)晶水蒸發(fā)并然后將其排除。
借此可以以驚人的方式減少待排除的水量。由于沒有或只具有不多個結(jié)晶水的硫酸鎂在加熱過程中可由這樣的結(jié)晶水的包含更多的多結(jié)晶水的硫酸鎂吸收，從而其導(dǎo)致在鑄?；蛐托緝?nèi)的相應(yīng)的晶體形成并導(dǎo)致相應(yīng)的加強(qiáng)，而不必排除全部混合物的結(jié)晶水。
已知，沒有或具有不多的、特別是只具有一個結(jié)晶水的硫酸鎂與具有更多個結(jié)晶水的硫酸鎂在相互反應(yīng)和加熱時促使各個晶體結(jié)合在一起，這些晶體在按照本發(fā)明的應(yīng)用中有助于形成一特別堅(jiān)固的型芯或一相應(yīng)堅(jiān)固的模具。另一或附加的可能性，是在本發(fā)明方法進(jìn)行過程中，減少待排除的水或水蒸汽的量，在這點(diǎn)上可以將沒有或具有至少一個結(jié)晶水的硫酸鎂的高的或較高的濃縮的溶液與一種水膠體相混合并將該混合物用作為粘結(jié)劑。水膠體的添加可以實(shí)現(xiàn)，以較少的量的分散水和/或溶解水可以達(dá)到較高的鹽濃度，從而必須排除的水相應(yīng)地少。
方法的另一實(shí)施形式可能在于，將比飽和溶液所需要的更多的硫酸鎂與規(guī)定用于一定量的型砂的溶解水量相混合，并且一部分硫酸鎂分散于溶液中并作為分散體與型砂混合。借此實(shí)現(xiàn)，使盡可能多的硫酸鎂作為粘結(jié)劑進(jìn)入型砂中并且對溶解水的需要量盡可能保持如此之少，以使隨后必須排除的水蒸汽也相應(yīng)地少。同時保持在以后從鑄件上清除型砂殘留物時借助于簡單的水吹洗或泡水的優(yōu)點(diǎn)。
型砂可以按重量比97∶3到約80∶20與分散的或溶解的粘結(jié)劑相混合。
合乎目的的是，將約100重量份量的型砂與約3重量份量到約20重量份量的分散的或溶解的粘結(jié)劑，亦即溶解的硫酸鎂和/或不帶結(jié)晶水，相混合。在這種情況下，一優(yōu)化的處理方式可能在于，將約5至10重量份量的粘結(jié)劑以分散的或溶解的形式與約100重量份量的砂相混合。實(shí)驗(yàn)已表明，這導(dǎo)致堅(jiān)固的型芯或鑄模，其在鑄造過程中可保持良好的狀態(tài)不變并且其中只須從工具中排除盡可能少的水。
本發(fā)明還涉及一種用以制造鑄?；蛐托镜难b置，包括至少一個用以時效硬化的加熱裝置，其中，制造鑄模的裝置可以是一臺制模機(jī)，而制造型芯的裝置可以是一臺射芯機(jī)。這些裝置的特征可以在于，在制模機(jī)或射芯機(jī)上安裝至少一個微波發(fā)生器作為加熱裝置并且在用于鑄?；蛴糜谛托镜脑煨凸ぞ叩膮^(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個微波天線，它經(jīng)由一根波導(dǎo)管與微波發(fā)生器可耦接或連接。其中一本身已知的氣體吹洗蓋的進(jìn)氣孔可以用于排除氣體和/或加熱的水蒸汽。
在這方面應(yīng)該指出，用于鑄模或用于型芯的造型工具也可以是一個多件工具，其中例如同時成形和/或加熱多個型芯。
因此，本發(fā)明的裝置，可以以有利的方式在最大程度上由一至今已知的制模機(jī)或射芯機(jī)構(gòu)成，其附加配備一加熱裝置，亦即一微波發(fā)生器和一微波天線。此外有利的是，為了排除氣體或加熱的水蒸汽可以采用用于與粘結(jié)劑混合的型砂的進(jìn)入孔，從而總體上一值得的裝置可供使用。同樣已有的射芯機(jī)或制模機(jī)在必要時還可以事后給予補(bǔ)充配備，以便由此可以采用有利的發(fā)明和特別是本發(fā)明的方法。
合乎目的的是，通過將裝置調(diào)節(jié)到一個氣體吹洗過程以便在排除氣體或水蒸汽的同時，可將微波發(fā)生器經(jīng)由波導(dǎo)管與天線耦接。借此可簡化裝置的操作，因?yàn)闉榱耸刮⒉òl(fā)生器與天線連接并起動加熱過程，實(shí)際上只需要一次調(diào)節(jié)運(yùn)動。
其中，向氣體吹洗過程的調(diào)節(jié)運(yùn)動可以自動地使微波發(fā)生器與天線的耦接。為此僅僅這樣形成相應(yīng)的連接，即氣體吹洗蓋等的關(guān)閉同時形成微波發(fā)生器與天線的相應(yīng)的連接。
一結(jié)構(gòu)上特別簡單的設(shè)置可以設(shè)定，使波導(dǎo)管的延伸是可分離的并且在分離點(diǎn)具有一離合器，并且波導(dǎo)管的天線一側(cè)的部分可選擇地設(shè)置或連接在氣體吹洗蓋上或工具中。為了使一氣體吹洗蓋進(jìn)入使用位置或再離開其使用位置，在實(shí)施相應(yīng)的運(yùn)動時該離合器可以被連接或分離。
本發(fā)明用于加強(qiáng)和加速加熱過程的另一實(shí)施形式可能在于。微波發(fā)生器經(jīng)由一分支的波導(dǎo)管或經(jīng)由兩根波導(dǎo)管與一個在氣體吹洗蓋中的和與一個在造型工具中設(shè)置的天線可耦接或連接。
上文已提到在時效硬化時，必要時可以排除水蒸汽。如果鑄?；蛐托居尚蜕昂驼辰Y(jié)劑的混合物制成，則這特別是合乎目的的，其中粘結(jié)劑是分散的或溶解的硫酸鎂。裝置在這種情況下可向氣體吹洗過程調(diào)節(jié)，如上文也已提到的，以便排除發(fā)熱或加熱時產(chǎn)生的水蒸汽。
總之，以有利的方式達(dá)到，可以保持制模機(jī)或射芯機(jī)和原來的造型工具不變，因?yàn)樵诎凑毡景l(fā)明的裝置中也利用現(xiàn)有的吹風(fēng)并且可以用于按照本發(fā)明的加熱的和蒸發(fā)的溶解水的排除。僅僅一個用于微波的天線附加安裝在例如氣體輸入蓋上。在這種情況下當(dāng)然工具由適于微波的材料制造。但在制造模具或型芯時也可以利用這種包括一構(gòu)成為微波發(fā)生器和天線的加熱裝置之裝置，其中采用一種不同于上述的分散的或溶解的硫酸鎂的粘結(jié)劑并且為了時效硬化需要一加熱過程。
另一有值得保護(hù)價值的可能性涉及一種制造鑄?；蛐托镜难b置，包括至少一個用以時效硬化的加熱裝置，其中，制造鑄模的裝置是一臺制模機(jī)，而制造型芯的裝置是一臺射芯機(jī)，在該機(jī)械中，可以使用或使用一種造型或造芯工具。這里作為加熱裝置，可以設(shè)置一電阻加熱裝置，其中導(dǎo)電的型芯或模具形成電阻并且為了取出模具或型芯而由多個部件組成的造型或造芯工具可以至少部分是導(dǎo)電的并在其接觸位置相互是絕緣的，而且工具的各部件可以分別具有至少一個電接頭，用以施加電阻加熱裝置用的電壓。
按這種方式其可在結(jié)構(gòu)上很簡單地首先電加熱包含溶解水和/或結(jié)晶水的模具或型芯，它們借此由于其中包含的其他的成分是導(dǎo)電的。潮濕的型芯或潮濕的模具形成一電阻抗，從而產(chǎn)生導(dǎo)電性。因此其上施加的電壓可以用于干燥。
電阻加熱裝置可以具有一個電源，它包括一個用于提高頻率的變頻器和/或一個用于形成脈沖形電壓的脈沖形成器。利用脈沖形電壓在加熱時可達(dá)到良好的結(jié)果。
電阻加熱裝置可以具有一個電源和一個用于提高電壓的變壓器，它們經(jīng)由供電線與造型或造芯工具的各部件上的接頭相連接。借此可以提高效率。
造型或造芯工具的至少一個部件具有多個電接頭，并且在這些接頭與電源之間可以設(shè)置有開關(guān)，以便在電接頭上變換或可選擇地施加電壓，從而交替地關(guān)閉一開關(guān)而打開其余的。因此有可能總是重新消除或改變出現(xiàn)在一電極上的極性?？梢韵鄳?yīng)均勻地實(shí)現(xiàn)一模具或一型芯的加熱，其中通過各個有效的電接頭的變換還可以考慮到這樣的模具和型芯的極不同的外形。
在一由多于兩個部件構(gòu)成的造型或造芯工具中，每一部件可以具有一個電接頭和供電線并且一這樣的工具的總是兩個部件可以間歇地連接到電源上。特別是對于復(fù)雜的型芯這樣的多部件的工具是必需的。盡管如此利用上述的實(shí)施形式仍然是可能的，即分別通過施加的電壓形成一電阻加熱并徹底地加熱型芯。
總之得到一種方法和裝置，借此能夠在通用的射芯機(jī)中實(shí)現(xiàn)模具或型芯的機(jī)械生產(chǎn)并且可以使型砂在約半分鐘內(nèi)硬化。其中該方法一方面造成硫酸鎂在其水合的形式中的極不同的熔點(diǎn)而另一方面在其結(jié)晶水中自由狀態(tài)是有用的。硫酸鎂即作為七水合物具有約75℃的熔點(diǎn)而在其結(jié)晶水中自由狀態(tài)具有1124℃的熔點(diǎn)。通過有針對性地清除化學(xué)結(jié)合的結(jié)晶水，因此有可能達(dá)到型砂的幾乎突然的硬化。其中部分水合的和完全水合的硫酸鎂的強(qiáng)烈糾纏是一有利的特性，其也可以被充分利用，以便在對硫酸鎂的微小的量例如相對于型砂為1％就可得到很高的強(qiáng)度。
用于在加熱后清除原來的化學(xué)結(jié)合的結(jié)晶水的重要的吹氣在必要時可以通過專門設(shè)置的進(jìn)氣噴嘴和排氣噴嘴來實(shí)現(xiàn)，其中干燥的氣體的1至6巴的過壓，優(yōu)選由加熱的室內(nèi)空氣構(gòu)成是合乎目的的。加熱可以以有利的方式利用微波實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ǔ２捎玫氖⑸皩τ谖⒉ㄝ椛涫恰巴该鞯摹?，從而它可以穿透較大的模具或型芯。此外，只加熱含結(jié)晶水的硫酸鎂。一旦結(jié)晶水消失，該此后無結(jié)晶水的硫酸鎂也是“透明的”并且對于微波的繼續(xù)穿透不再有障礙。
但加熱也可以以有利的方式通過電阻加熱來實(shí)現(xiàn)，如以上所述。
因此重要的是，從硫酸鎂中也有針對性地消除、至少部分地清除化學(xué)結(jié)合的結(jié)晶水。在這種情況下出現(xiàn)很迅速的硬化，這對經(jīng)濟(jì)的制造是有利的。此外，利用硫酸鎂的較小的濃度達(dá)到足夠的強(qiáng)度。這樣制成的砂型或型芯在達(dá)至少1124℃時是形狀穩(wěn)定的并且可以用少量的水從金屬鑄件中分離出來。
如果利用傳統(tǒng)的粘結(jié)劑，由于借助于微波或電感應(yīng)的加熱之有針對性的加熱，一加速的時效硬化也是可能的。


以下借助于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明制造鑄造用模具或型芯的裝置的各實(shí)施例。其中圖1用于制造鑄?；蛐托镜摹⒁陨湫臋C(jī)形式的裝置的透視圖，其包括一微波發(fā)生器和相應(yīng)的天線；圖2噴砂裝置的一部分的放大的并大大簡化的縱剖面圖，其情況是在砂射入構(gòu)成為型芯箱的造型工具以后以及在該型芯箱與位于其上部的吹洗蓋合在一起并從下面或相反壓緊射砂頭以前，其中在該吹洗蓋中設(shè)有微波天線用以加熱型芯和排除溶解水并且微波發(fā)生器與該發(fā)射天線之間的連接仍然是打開的并且在合在一起或升高和壓緊時可自動關(guān)閉；圖3相當(dāng)于圖2的視圖，其中發(fā)射天線設(shè)置在構(gòu)成為造型工具的型芯箱的下部；圖4一對圖2和3改變的實(shí)施形式的類似視圖，其中不僅在吹洗蓋中而且在型芯箱中分別設(shè)有一在使用位置與微波發(fā)生器可連接或連接的天線用以加熱射成的型芯；圖5一改變的實(shí)施形式的相當(dāng)于圖2至4的視圖，其中在型芯箱中設(shè)有紅外源用以加熱射成的型芯；圖6一改變的實(shí)施形式的相當(dāng)于圖2至5的視圖，其中作為加熱裝置設(shè)有一電阻加熱，其中用于導(dǎo)電的型芯的模具也是導(dǎo)電的并且其各部件在接觸位置是絕緣的以及在造型或造芯工具的每一部件上設(shè)有電阻加熱裝置用的接頭；圖7一相當(dāng)于圖6的設(shè)置和裝置，其中在工具的一個部件上為型芯設(shè)有多個電接頭，其可經(jīng)由開關(guān)選擇性地和交替地連接，以便避免在一個接頭上的極化；圖8又一改變的裝置，其中造芯工具包括三個相互絕緣的和導(dǎo)電的部件，其各具有一電接頭，其中經(jīng)由開關(guān)可將三個部件中的各兩個連接到電源上；以及圖9一相當(dāng)于圖6的實(shí)施形式和設(shè)置，但其中相對于圖6的設(shè)置將位于電源后面的脈沖形成器與變壓器調(diào)換。
具體實(shí)施例方式
一整體以1標(biāo)記的和在圖1中簡化并局部剖開示出的裝置用于制造型芯，但也可以用于制造鑄模。在該實(shí)施例中涉及一射芯機(jī)。
借其待制造的型芯2(圖2至9)或以類似方式的鑄模由型砂和粘結(jié)劑組成的一種混合物成形，粘結(jié)劑是一種溶于水中優(yōu)選帶有至少一個結(jié)晶水的硫酸鎂或也可以是一種其他的粘結(jié)劑，其中將該砂與粘結(jié)劑的混合物3按已知的方式輸入到一個進(jìn)砂漏斗4中并因此注入一整體用6標(biāo)記的射砂裝置的射砂頭5內(nèi)。圖1中還以局部剖開的形式示出對于射砂過程重要的空氣容器7。
以射芯機(jī)形式的該裝置1具有圖2至9中分別示出的型芯箱8，其由型芯箱上部件8a和型芯箱下部件8b組合成使用位置，但為了制造鑄模也可以是一相應(yīng)不同地構(gòu)成的造型工具。在這種情況下圖8中示出一實(shí)施形式，其中型芯箱上部件8a本身是部分的，以便在型芯時效硬化以后能夠取出一相應(yīng)復(fù)雜的型芯。
利用該裝置，有可能由型砂和粘結(jié)劑組成的混合物3制造鑄造用的模具或型芯，其中，首先混合型砂和粘結(jié)劑，然后，借助于射砂裝置6將其輸入到造型或造芯工具中，在該實(shí)施例中，即輸入到型芯箱8中。在圖2至9中這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并且粘結(jié)劑可以時效硬化和給予模具或型芯2所必需的強(qiáng)度。其中作為粘結(jié)劑硫酸鎂優(yōu)選包括至少一個結(jié)晶水分散于和/或溶解于水中并與型砂混合以形成混合物3。然后將其輸入或注入到造型或造芯工具8中。
然后在該工具即型芯箱8內(nèi)通過加熱使分散水和/或溶解水和至少一部分結(jié)晶水蒸發(fā)并借助于氣態(tài)介質(zhì)從造型或造芯工具，即從型芯箱8中排除。
為了實(shí)施該方法，在造型或射芯機(jī)1上設(shè)置至少一個還要更詳細(xì)描述的加熱裝置，因此借其可以加熱和排除溶解水和/或結(jié)晶水。
在按照圖1至4的實(shí)施例中，在射芯機(jī)1上安裝一微波發(fā)生器9作為加熱裝置并且在造型工具、即型芯箱8的區(qū)域內(nèi)，按照實(shí)施例在不同的位置，設(shè)置至少一個微波天線10，其經(jīng)由一波導(dǎo)管11可與微波發(fā)生器9相連接并在使用位置連接。在實(shí)施例中相應(yīng)的離合器12仍然是打開的，因?yàn)殡m然已射成型芯2，但型芯箱8仍處在與氣體吹洗蓋13合在一起以前和借助于微波加熱和時效硬化以前的狀態(tài)。
其中在全部的實(shí)施例中可看到一進(jìn)氣孔14，借其可以輸入例如熱空氣以排除加熱的水或水蒸汽，該水蒸汽通過借助加熱裝置、即微波9在使用位置的加熱出現(xiàn)。
在圖1至4中微波發(fā)生器9與天線10之間的連接仍然是打開的。通過裝置1向氣體吹洗過程的調(diào)節(jié)以便排除水蒸汽，亦即通過型芯箱1向氣體吹洗蓋13和向射砂頭5的方向的相對升高運(yùn)動或反之可以同時使微波發(fā)生器9經(jīng)由波導(dǎo)管11與天線10相連接，此時使離合器12在所述相對運(yùn)動中接合。然后可以借助微波能量進(jìn)行加熱并同時或稍后一點(diǎn)開始排除出現(xiàn)的水蒸汽。
向氣體吹洗過程的調(diào)節(jié)運(yùn)動的同時可以自動地實(shí)現(xiàn)微波發(fā)生器9與天線10的連接，從而可以迅速完成全部的過程。
因此波導(dǎo)管11的延伸是可分離的并且在分離點(diǎn)設(shè)置上述的離合器12，其中波導(dǎo)管11的天線一側(cè)的部分可選擇地可以按圖2在氣體吹洗蓋13上或按圖3在造型工具或型芯箱8中或按圖4甚至在兩位置上設(shè)置和連接。圖4示出，微波發(fā)生器9經(jīng)由兩個波導(dǎo)管11與一個在氣體吹洗蓋13中和一個在造型工具或型芯箱8中設(shè)置的天線10可耦接和連接，從而可以相應(yīng)迅速而強(qiáng)烈地加熱鑄模或型芯2并且縮短排除溶解水和/或結(jié)晶水的時間。
圖5示出一改變的實(shí)施形式，其中作為加熱裝置在造型工具上或其中，在該情況下在型芯箱8中設(shè)置紅外源15，其可以作為借助微波加熱的替代物或者如果例如在氣體吹洗蓋中另外還按照圖2設(shè)置一天線10，則在必要時甚至也可對其附加設(shè)置。
圖6至9再次示出改變的各實(shí)施例，其中作為加熱裝置設(shè)置一電阻加熱，此時導(dǎo)電的型芯2形成電阻。其中為了取出型芯2而再次由兩個(圖6、7和9)或三個(圖8)部件組成的造芯工具8至少部分地或合乎目的地完全是導(dǎo)電的，此時其由鋁或鑄鐵或鋼構(gòu)成。部件8a和8b在其接觸位置是相互絕緣的并且該絕緣材料16簡化示于圖6至9中。
此外人們可看到，工具或型芯箱8的部件8a和8b分別具有一電接頭17用以施加電阻加熱裝置用的電壓。
型芯箱上部件8a和型芯箱下部件8b，亦即造芯工具8的各部件因此屬于電阻加熱，其中型芯2形成實(shí)際上的電阻。
按通用的方式，該電阻加熱裝置具有一電源19，該電源在本發(fā)明情況下通過三相電網(wǎng)20導(dǎo)向一變頻器用以提高頻率和/或?qū)蛞幻}沖形成器21用以形成一脈沖形的電壓。
該電阻加熱裝置還具有一變壓器22用以提高電壓，供電線23由變壓器22導(dǎo)向造芯工具8的部件8a和8b上的接頭17。如果接通電壓，則在工具8內(nèi)的潮濕的型芯2構(gòu)成為相應(yīng)的電阻或阻抗，從而流過電流以干燥型芯。電壓水平可按型芯2的厚度選擇。在這種情況下，達(dá)到很強(qiáng)而有效的干燥，因?yàn)椴考?a和8b構(gòu)成為貼緊和接觸型芯的電極，其上施加電壓，其中該“電極”8a和8b通過絕緣材料16隔開，以避免相互短路。
電壓合乎目的的可以是正弦形的或脈沖形的、特別是矩形的電壓，其中超過1000Hz、例如3000Hz或更高的高頻交流電壓是特別有效的。其中電壓也可以調(diào)節(jié)并選定大于1000V。通過電壓的脈沖寬度的改變，可以控制或調(diào)節(jié)輸入功率并且使其適應(yīng)于一型芯2的形狀和尺寸，并在造型工具中制造一模具的情況下適應(yīng)于該模具。
雖然在按圖6的實(shí)施例中兩部件8a和8b構(gòu)成型芯箱8并分別具有一電接頭17，但按圖7的實(shí)施例在型芯箱下部件8b上示出四個這樣的電接頭17，它們并聯(lián)連接，其中在這些接頭17與電源19之間設(shè)有開關(guān)24，以便在不同的接頭17上變換或可選擇地施加電壓，其中交替地關(guān)閉一開關(guān)24而打開其余的。借此可以避免在型芯箱下部件8b的一連接頭上的極化并達(dá)到型芯2的盡可能均勻的加熱。
圖8示出一實(shí)施形式，其中造芯工具8由多于兩個部件構(gòu)成，其中型芯箱上部件8a本身分成兩個部件，該兩部件通過絕緣25彼此電隔離。借此可以制造相應(yīng)復(fù)雜的型芯2。
圖8示出，該三個部件的每一個具有一電接頭17和一供電線23，后者在這里包括兩并聯(lián)的支線23a和23b，其中設(shè)有開關(guān)26。通過間歇地打開和關(guān)閉開關(guān)26，這些并聯(lián)的支線23b可以間歇地總是將這樣的分成多件的工具8的兩部件8a或8b連接到電源19上。因此總是只有型芯箱8的兩個部件間歇地處于電流作用下，以便將處于其中的型芯用作為電阻并予以加熱。
在按圖9的實(shí)施形式中，基本上相當(dāng)于按圖6，示出脈沖形成器21和變壓器22的設(shè)置順序也可以這樣調(diào)換，即串聯(lián)地首先設(shè)置變壓器22，然后是脈沖形成器21。
在按圖6至9的實(shí)施形式中如同在按圖2至5的實(shí)施例中一氣體吹洗蓋13設(shè)有一進(jìn)氣孔14，借其可導(dǎo)入例如熱空氣用以排除加熱的水或水蒸汽，該水蒸汽通過借助電壓在使用位置的加熱出現(xiàn)。為了氣體吹洗過程，類似于上述各實(shí)施例可將氣體吹洗蓋13堵注。
為了排除蒸發(fā)的水可以經(jīng)由進(jìn)氣孔14輸入氣態(tài)介質(zhì)，例如氮和/或二氧化碳和/或空氣，優(yōu)選熱空氣或熱氣體。因此可以借助于過壓最好地實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)的水的排除。
如上所述，混合物3包含溶于水中的、不帶和/或帶有一個或在必要時多個結(jié)晶水的硫酸鎂作為粘結(jié)劑。例如可以將不帶、帶有一個結(jié)晶水的硫酸鎂和帶有更多個結(jié)晶水的硫酸鎂一起混合和/或也與一水膠體相混合用作為粘結(jié)劑。其中特別有利的是，只利用硫酸鎂或硫酸鎂與水膠體，因?yàn)榘Y(jié)晶水的硫酸鎂可以良好地分散和/或溶解于水中并作為粘結(jié)劑與型砂混合，但以后又可借助于水從一鑄成的工件中良好地分離出來。
在一由型砂和分散的或溶解的粘結(jié)劑組成的適當(dāng)?shù)幕旌衔镏锌梢栽O(shè)定，將約100重量份量的型砂與約3重量份量到約20重量份量的溶解的、特別是由硫酸鎂以溶解的形式存在的粘結(jié)劑相混合。
在這種情況下，將約100重量份量的砂優(yōu)選與約5至10重量份量的、以分散的或溶解的形式的粘結(jié)劑相混合。必須將相應(yīng)少量的水通過加熱和利用氣體從型芯箱8中排除并且可相應(yīng)迅速地實(shí)施該方法。
為了制造鑄造用的模具或型芯2，由型砂和粘結(jié)劑制造混合物3并輸入到一造型或造芯工具8中，例如注入一射芯機(jī)中。其中采用一已知的粘結(jié)劑或采用沒有和/或具有至少一個或更多個結(jié)晶水的硫酸鎂分散或溶解于水中作為粘結(jié)劑并且與型砂相混合和輸入或注入造型工具或型芯箱8中。然后為了時效硬化，通過加熱蒸發(fā)水和一部分結(jié)晶水并借助于氣態(tài)介質(zhì)將其排除，這可很迅速地完成。一這樣的型芯或一這樣的由型砂構(gòu)成的模具在鑄造以后可以借助于水很快地從工件中分離和沖去，因?yàn)榱蛩徭V保持其溶解能力。
權(quán)利要求
1.用一種由型砂和粘結(jié)劑組成的混合物(3)制造鑄造用的模具或型芯(2)的方法，其中，將型砂和粘結(jié)劑進(jìn)行混合并將其輸入到一個造型或造芯工具(8)中，然后粘結(jié)劑時效硬化并給予模具或型芯必需的強(qiáng)度；其特征在于，將硫酸鎂分散和/或溶解于水中并作為粘結(jié)劑與型砂相混合并隨后將其輸入或注入到造型或造芯工具(8)中，并且然后在造型或造芯工具內(nèi)對水進(jìn)行加熱并使其至少部分地蒸發(fā)并且將其從造型或造芯工具(8)中排除。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在造型或造芯工具(8)內(nèi)，借助于微波和/或紅外線輻射器，對由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物(3)進(jìn)行加熱。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在造型或造芯工具(8)內(nèi)，通過在可分離的造型或造芯工具(8)的至少部分導(dǎo)電的相互絕緣的各部件上施加電壓，對由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物進(jìn)行加熱。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，將由型砂和一種硫酸鎂在水中的分散體和/或溶液組成的混合物構(gòu)成的導(dǎo)電的型芯/模具用作為電阻加熱的電阻并且通過在其上施加的電壓和因此流過的電流對其進(jìn)行加熱。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，將電壓施加在接觸型芯/模具的電極上并為此優(yōu)選采用可分離的造型或造芯工具(8)的至少部分導(dǎo)電的、相互絕緣的各部件(8a、8b)。
6.按照權(quán)利要求3至5之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為電壓施加一種交流電壓。
7.按照權(quán)利要求3至6之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為電壓施加一種脈沖形的、特別是矩形的電壓。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，選擇超過1000Hz、例如3000Hz或更高的高頻交流電壓。
9.按照權(quán)利要求3至8之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，電壓是可調(diào)的并特別選擇大于1000V或大于1500V。
10.按照權(quán)利要求3至9之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過改變電壓的脈沖寬度控制或調(diào)節(jié)輸入功率。
11.按照權(quán)利要求1至10之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于一種氣態(tài)介質(zhì)如氮?dú)夂?或二氧化碳和/或空氣從工具(8)中排除通過加熱蒸發(fā)的水，其中，該用于排水的氣態(tài)介質(zhì)利用壓力或借助于吸出和負(fù)壓通過工具并因此通過形成的鑄?；蛲ㄟ^型芯輸送。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用熱氣體排除通過加熱在工具(8)中產(chǎn)生的水蒸汽。
13.按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將沒有或帶有至少一個結(jié)晶水的硫酸鎂與具有更多個結(jié)晶水、必要時具有多達(dá)七個結(jié)晶水的硫酸鎂相混合分散和/或溶解于水中并作為粘結(jié)劑與型砂相混合，并且通過加熱使水和一部分結(jié)晶水蒸發(fā)并然后將其排除。
14.按照權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將一種沒有或帶有至少一個結(jié)晶水的硫酸鎂的高的或較高的濃縮的分散體或溶液與水膠體相混合并將該混合物(3)用作為粘結(jié)劑。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將比飽和溶液所需要的更多的帶有結(jié)晶水的硫酸鎂與規(guī)定用于一定量的型砂的溶解水量相混合，并且使一部分硫酸鎂分散于溶液中并作為分散體與型砂混合。
16.按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將型砂與分散的或溶解的粘結(jié)劑按重量比97∶3到約80∶20相混合。
17.按照權(quán)利要求1至16之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將約100重量份量的型砂與約3重量份量到約20重量份量的分散的或溶解的粘結(jié)劑相混合。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將約5至10重量份量的粘結(jié)劑以分散的或溶解的形式與約100重量份量的砂相混合。
19.用于制造鑄模或型芯(2)的裝置(1)，包括至少一個用以時效硬化的加熱裝置，其中，制造鑄模的裝置(1)是一臺制模機(jī)，而制造型芯的裝置是一臺射芯機(jī)；其特征在于，在制模機(jī)或射芯機(jī)(1)上安裝至少一個微波發(fā)生器(9)作為加熱裝置，并且在用于鑄?；蛴糜谛托镜脑煨凸ぞ?8)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個微波天線(10)，該微波天線經(jīng)由一根波導(dǎo)管(11)與微波發(fā)生器(9)可耦接或連接。
20.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，在通過將裝置(1)調(diào)節(jié)到一個氣體吹洗過程以便排除氣體或水蒸汽的同時，可將微波發(fā)生器(9)經(jīng)由波導(dǎo)管(11)與天線(10)耦接。
21.按照權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，向氣體吹洗過程的調(diào)節(jié)運(yùn)動自動地促使微波發(fā)生器(9)與微波天線(10)的耦接。
22.按照權(quán)利要求19至21之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，波導(dǎo)管(11)的延伸是可分離的并且在分離點(diǎn)具有一離合器(12)，并且波導(dǎo)管(11)的天線一側(cè)的部分可選擇地設(shè)置或連接在氣體吹洗蓋(13)上或造型工具(8)中。
23.按照權(quán)利要求19至22之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，微波發(fā)生器(9)經(jīng)由一分支的波導(dǎo)管(11)或經(jīng)由兩根波導(dǎo)管(11)與一個在氣體吹洗蓋(13)中的并與一個在造型工具(8)中設(shè)置的天線(10)可耦接或連接。
24.用于制造鑄?；蛐托?2)的裝置，包括至少一個用以時效硬化的加熱裝置，其中，制造鑄模的裝置是一臺制模機(jī)，而制造型芯的裝置是一臺射芯機(jī)，在該機(jī)械中，可以使用或使用一種造型或造芯工具(8)；其特征在于，設(shè)置一電阻加熱裝置作為加熱裝置，其中導(dǎo)電的型芯(2)或模具形成電阻，并且為了取出模具或型芯(2)而由多個部件(8a、8b)組成的造型或造芯工具(8)至少部分是導(dǎo)電的并在其接觸位置是絕緣的，而且工具(8)的各部件(8a、8b)分別具有至少一個電接頭(17)，用以施加電阻加熱裝置用的電壓。
25.按照權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，電阻加熱裝置具有一個電源(19)，該電源包括一個用于提高頻率的變頻器和/或一個用于形成一種脈沖形電壓的脈沖形成器(21)。
26.按照權(quán)利要求24或25之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，電阻加熱裝置具有一個電源和一個用于提高電壓的變壓器(22)，它們經(jīng)由供電線與造型或造芯工具(8)的各部件(8a、8b)上的接頭(17)相連接。
27.按照權(quán)利要求24至26之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，造型或造芯工具(8)的至少一個部件(8b)具有多個電接頭(17)，并且在這些接頭(17)與電源(19)之間設(shè)置有開關(guān)(24)，以便在電接頭上變換或可選擇地施加電壓，從而交替地關(guān)閉一開關(guān)(24)而打開其余的。
28.按照權(quán)利要求24至27之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在一由多于兩個部件(8a、8b)構(gòu)成的造型或造芯工具(8)中，每一部件具有一個電接頭(17)和供電線并且一種這樣的工具的總是兩個部件間歇地連接到電源(19)上。
29.按照權(quán)利要求19至28之一項(xiàng)所述的裝置，其中，鑄模或型芯可用一種由型砂和粘結(jié)劑組成的混合物制造，粘結(jié)劑是一種分散的或溶解的硫酸鎂，其特征在于，裝置(1)可調(diào)節(jié)到氣體吹洗過程，以便排除在受熱和加熱時出現(xiàn)的水蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造鑄造用的模具或型芯(2)的方法，制造一種由型砂和粘結(jié)劑組成的混合物(3)并將其輸入一個造型或造芯工具(8)中，例如注入到一臺射芯機(jī)中。其中采用一已知的粘結(jié)劑或采用沒有和/或帶有至少一個或更多個結(jié)晶水的硫酸鎂分散或溶解于水中作為粘結(jié)劑并且與型砂相混合并且輸入或注入到造型工具或型芯箱(8)中。然后為了時效硬化，通過加熱使水和一部分結(jié)晶水蒸發(fā)并借助于氣態(tài)介質(zhì)將其排除，這可很迅速地完成。一種這樣的型芯或這樣的由型砂構(gòu)成的模具在鑄造以后可以借助于水很快地從工件中分離和沖去，因?yàn)榱蛩徭V保持其溶解能力。
文檔編號B22C1/18GK1538887SQ02815469
公開日2004年10月20日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者貝恩德·庫斯, 貝恩德 庫斯 申請人:萊姆普工程師有限公司