專利名稱：鑄芯材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由模制基料和粘合劑制備用于澆鑄模制的鑄芯或模具(Formen)的方法以及按此法制備的鑄芯或模具。
鑄芯的目的是形成鑄件中的空腔或下部凹進(jìn)的外形。按已知方法這類鑄芯是在芯體箱中借助于芯體射入裝置而制備的，其中加有粘合劑和任選的添加劑的型砂借助于壓縮空氣送入芯體模具箱的空腔中。作為粘合劑通常應(yīng)用液態(tài)合成樹脂或無機(jī)粘合劑。
本發(fā)明涉及所有有機(jī)和無機(jī)的模具制備方法和芯體制備方法，優(yōu)選涉及氨基甲酸酯-冷-箱法和/或可溶酚醛樹脂(Resol)-CO2-法。物理方法，例如超聲法也是可以考慮的。
按氨基甲酸酯-冷-箱法的芯體制備是在冷的芯體箱中應(yīng)用有機(jī)粘合劑體系進(jìn)行的，它在芯體箱中例如經(jīng)叔胺而直接氣體硬化。該模制料混合物(如石英砂、有機(jī)粘合劑體系、硬化劑)的固化是在將模制料裝入冷的芯體箱后通過氣態(tài)催化劑或氣態(tài)叔胺實現(xiàn)的。該各組分預(yù)先在特殊的設(shè)備中經(jīng)混合。這種氨基甲酸酯-冷-箱法的優(yōu)點(diǎn)特別在于可達(dá)到該芯體或模具的高強(qiáng)度。
另外的方法如所謂可溶酚醛樹脂-CO2-法是以堿縮合的酚樹肪作為粘合劑的制備芯體的方法，該粘合劑以二氧化碳?xì)怏w處理而硬化。如用氨基甲酸酯-冷-箱法時該模制料通?；谑⑸澳Ｖ苹稀＿@種方法的特征在于防止?jié)茶T工藝中的“條狀肋片(Blattrippen)”。這種氣體處理工藝的缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低，其原因是增加了腐蝕和不足的熱穩(wěn)定性。
該制成的模制芯體可用鑄型涂料涂敷。該鑄型涂料是用于在鑄芯上產(chǎn)生薄敷層的粉狀、液態(tài)或膏狀的耐火材料。該鑄型涂料有多種功能。其中該鑄型涂料可用于絕熱、光滑、防止金屬在模具壁上粘結(jié)、防止條狀肋片形成和用于在倒空模具時確保鑄件和模具壁的可靠分離。
在制成的鑄件經(jīng)澆鑄工藝后，將鑄芯從鑄件中去除。該鑄芯例如可通過射束、振動、吹出、敲擊或沖洗去除。
從DE 19525307 A1中已知一種用于鑄模具的鑄芯。建議一種由借助于粘合劑固化的干物質(zhì)形成的用于澆鑄模制的鑄芯，該干物質(zhì)在水作用下會失去其形狀。
DE 19549469 A1中描述了一種由借助于水溶性粘合劑的基于多磷酸鹽固化的型砂形成的用于澆鑄模制的鑄芯，其中該粘合劑是快速型多磷酸鈉，并且混合比是每100重量份的型砂3-7重量份的粘合劑和0.5-2重量份的水。
DE 19914586 A1公開了一種用于在澆鑄領(lǐng)域制備造型型砂的基于樹脂的粘合劑。該用于芯體型砂制備的粘合劑混合物由單個組分(單個樹脂)或一種或多種單個組分的混合物(樹脂混合物)和添加劑組成。
本發(fā)明的目的在于提供一種本文開頭所述類的鑄芯或模具，其具有多孔結(jié)構(gòu)同時避免了上述缺點(diǎn)。特別是不再需要使用鑄型涂料。此外還避免在澆鑄過程中有害的條狀肋片的形成。
本發(fā)明的目的是通過在模制材料和/或粘合劑中加入成孔物質(zhì)達(dá)到的。
按已知的可溶酚醛樹脂-CO2-法制備的芯體經(jīng)掃描電子顯微鏡分析表明是典型的多孔結(jié)構(gòu)。已表明這種多孔結(jié)構(gòu)防止上述的膨脹缺陷(“條狀肋片”)。
成孔劑在經(jīng)成酸劑分解或熱作用下放出例如二氧化碳，該二氧化碳在模制材料混合物中產(chǎn)生所需的細(xì)孔結(jié)構(gòu)。同樣應(yīng)用物理方法如超聲法也可有助于形成細(xì)孔結(jié)構(gòu)。
該成孔劑不限于產(chǎn)生二氧化碳?？煽紤]能在鑄芯或鑄模中產(chǎn)生所需孔的各種成孔添加劑，例如也可考慮產(chǎn)生氮的物質(zhì)。
孔結(jié)構(gòu)的存在可不再需要其后用鑄型涂料處理鑄芯來避免膨脹缺陷。
作為成孔劑優(yōu)選應(yīng)用產(chǎn)生二氧化碳的物質(zhì)如碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉和/或碳酸氫鈉。已表明碳酸氫鈉是特別適用的。
向產(chǎn)生二氧化碳的物質(zhì)中加入酸化劑和/或引入熱是有利的。該二氧化碳特別是經(jīng)酸環(huán)境或經(jīng)以熱的形式輸入能量而放出。為定量控制放出的二氧化碳的量和/或確定二氧化碳釋出的時刻，在產(chǎn)生二氧化碳的物質(zhì)中加入酸化劑，如酒石酸氫鉀。
按一個特別優(yōu)選的實施方案，該粘合劑的組成是1∶1的酚樹脂成分和異氰酸酯成分，其中將該兩種粘合劑成分同時或相繼加到模制材料中，并接著進(jìn)行混合。
有利的是也可將成孔劑與粘合劑同時或隨后加到芯體模制材料混合物中。
也可考慮將產(chǎn)生二氧化碳的物質(zhì)與粘合劑成分一起加入。
基于上述制備鑄芯的方法，該鑄芯具有多孔的材料結(jié)構(gòu)。至少在鑄芯中形成多孔區(qū)，該多孔區(qū)在澆鑄過程中和從金屬鑄件中去除該鑄芯時具有所需的優(yōu)點(diǎn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是一種簡化的廉價的澆鑄方法。這是因為通過鑄芯的細(xì)孔的多孔結(jié)構(gòu)和合適的強(qiáng)度而棄去了鑄型涂料處理。
下面對本發(fā)明制備方法的由石英砂和粘合劑形成的混合物的組成給出一個特別有利的實施例。
100重量份石英砂0.6重量份樹脂(如酚樹脂)0.6重量份異氰酸酯0.75重量份成孔劑，如碳酸氫鈉根據(jù)所需鑄芯強(qiáng)度，樹脂和異氰酸酯的重量份可為0.5-1。通常樹脂和異氰酸酯等量，即按1∶1加入。
成孔劑通常以0.5-1重量份加入。
任選地可加入0.2-0.7重量份的成酸劑，如酒石酸氫鉀到混合物中以控制二氧化碳的放出。
下面描述一個典型的示例性的制備鑄芯的方法過程。該氨基甲酸酯-冷-箱法中的方法步驟詳述如下·秤量石英砂或按體積計量·將該石英砂加到物料混合器中·經(jīng)計量泵加入樹脂成分和異氰酸酯成分。該加料可平行進(jìn)行或依次進(jìn)行·加入成孔劑，可依次、平行地隨兩種粘合劑成分或平行地隨一種粘合劑成分一起加入，其中任選地加入成酸劑·按所需要求和混合器類型其混合時間為10-120秒·在澆鑄注入機(jī)中的濕混合處理
·取出芯體·在例如200℃下熱處理，其中依據(jù)應(yīng)用該熱處理可不相同·將制成的芯體加入砂模具中以進(jìn)行實際的澆鑄過程此外唯一的附圖
還表明鑄芯材料的多孔結(jié)構(gòu)，其中平均孔大小為100-500nm。
權(quán)利要求
1.一種基于模制基料和有機(jī)或無機(jī)粘合劑的由模制材料制備鑄芯或模具的方法，其特征在于，在模制材料和/或粘合劑中加入成孔劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，作為成孔劑應(yīng)用碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉和/或碳酸氫鈉或其它合適的碳酸鹽。
3.權(quán)利要求1或2中至少之一的方法，其特征在于，在成孔劑中加入酸化劑以控制二氧化碳的放出量和/或控制二氧化碳的放出時間。
4.權(quán)利要求1、2或3中至少之一的方法，其特征在于，成型的芯體或模具經(jīng)熱處理。
5.上達(dá)權(quán)利要求至少之一的方法，其特征在于，該粘合劑的組成是1∶1的酚樹脂成分和異氰酸酯成分，其中將兩種粘合劑成分同時加到石英砂中，并接著進(jìn)行混合。
6.權(quán)利要求1-5中至少之一的方法，其特征在于，該成孔劑與粘合劑同時或在其后加入到芯體模制材料混合物中。
7.權(quán)利要求1-5中至少之一的方法，其特征在于，該成孔劑與粘合劑的一種成分或多種成分一起加入。
8.一種按上達(dá)權(quán)利要求至少之一的鑄芯或鑄模，其特征在于，該鑄芯或鑄模的材料結(jié)構(gòu)是多孔的和/或具有多孔區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由基于模制基料和有機(jī)或無機(jī)粘合劑和添加劑的模制材料制備用于澆鑄模制的鑄芯和模具的方法。方法中采用成孔劑，以放棄應(yīng)用鑄型涂料并避免條狀肋片的形成。
文檔編號B22C1/22GK1662319SQ03814324
公開日2005年8月31日 申請日期2003年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者A·施賴, G·沃爾夫, R·里茨舍爾 申請人:喬治費(fèi)希爾兩合公司