CN105658352B - 制造用于生产铸造件的失芯或模制件方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造用于生产铸造件的失芯或模制件的方法，其中，基本模制材料与碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂混合，并且利用射芯机，在芯盒中成形用于制造铸造件的失芯或模制件，其中，碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂包含模数为1.5至3.5的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液，以及相对于黏结剂的总份额而言0.1至25质量％的份额的天然的和/或合成的添加剂，其颗粒大小小于5μm，天然的和/或合成的添加剂至少是铝硅酸盐、镁硅酸盐和钠铝硅酸盐，其分别相对于黏结剂的总份额而言占1至5质量％，失芯或其他的模制件在未加热的芯盒中成形，并且这样成形的失芯或模制件以热空气硬化。

Description

制造用于生产铸造件的失芯或模制件方法
技术领域
本发明涉及制造用于铸造模的失芯(verlorenen Kernen)或模制件，用以制造被铸造的构件(生产铸造件)。在铸造工业中，需要失芯用于实现在铸造件内部的空腔，并且失芯可能具有特别复杂的结构，例如用于私家车气缸盖的芯。
背景技术
失芯由颗粒状的并且干燥的基本模制材料、砂(通常是石英砂，但还有铬铁矿砂、锆砂、橄榄石砂、长石砂、莫莱石砂或其他砂)和化学硬化的黏结剂系统制成。这些组分必要时在添加其他的添加剂的情况下混合，并且通过施加压力(压缩空气)引入到原形模具(芯盒或模制盒)中。目前还是松散的模制材料混合物的随后的固结可以通过不同的方法实现，例如通过使硬化气体(例如二氧化碳)穿过而实现，或者热固结通过加热的，即，金属的原形模具实现。
基于水玻璃的黏结剂是公知的，其大多作为多组分系统由水玻璃组分和一种大多粉末状的添加剂组分构成。与基本模制材料混合并且成形为芯或芯模制件地，这种模制件可以通过物理固结(脱水、去水、干燥)或化学固结(化学硬化)来固结。
INOTEC方法是公知的，其将基于硅酸钠的黏结剂混合物用作黏结剂，其中，在该黏结剂中，通过加入添加剂，即所谓的Inotec促进剂，改进各种的模制材料特性。硬化在此经由芯模制材料在150至250℃之间的模具温度中的逐步进行的脱水以及在相同的温度范围内的随后的热空气吹流实现。根据砂品质使用在1.8％至2.5％之间的黏结剂含量和0.1％至1.0％之间的促进剂含量。促进剂尤其是改进了芯模制材料和芯的流动性和强度，其方式为，促进剂使各个黏结剂颗粒相互连接，并且构建出三维网。
INOTEC方法和INOTEC黏结剂的主要使用领域是例如用于生产气缸盖和阀体铸件的轻金属合金和有色金属合金。
CORDIS黏结剂系统也是公知的，其中，黏结剂具有由磷酸盐基团、硼酸盐基团和硅酸盐基团的组合物构成的基质。CORDIS黏结剂系统是无机两组分系统，其由黏结剂CORDIS和添加剂Anorgit组合成。对于使用这种黏结剂而言，加热的芯盒(130至180℃)以及热空气供气(100至200℃)是必要的。所使用的黏结剂含量可以根据黏结剂类型处在1.5至3.0％之间。在此实现350至550N/cm2的抗弯强度。
黏结剂系统CORDIS同样用于在调温的芯制造模具中制造无机黏结的芯。Cordis黏结剂系统由作为溶剂的水和无机黏结剂基质组合成。该黏结剂基质根据应用情况由改性的磷酸盐基团、硅酸盐基团和硼酸盐基团的组合物构成。此外，通过将无机材料直接添加到黏结剂中或者作为在制造芯时的添加剂来有针对性地控制特性。这些特性例如涉及模制材料混合物的流动性、反应性、芯通过熔体的湿润或适用期。
在该黏结剂中的问题是，由于其亲水性限制了被黏结的芯的适用期。例如，在存储24小时的情况下，强度会下降初始强度的大致1/3。Cordis黏结剂系统优选用于铝重力冷铸。
用于零排放地制造无机芯的另一替选方案是所谓的AWB(无机热盒)法。AWB法也以加热的芯盒(160至200℃)工作。在注射芯时，将负压供应在用于去除所形成的水蒸气的芯盒上。硬化是纯物理性的，这正面地影响模制材料在铸造之后的再生。在芯盒中的芯具有一定的处理强度之后，芯在微波中在小功率的情况下完全硬化。
AWB法基于在调温的模具中利用随后的微波干燥来热硬化黏结水玻璃的模制材料。改性的水玻璃用作黏结剂，改性的水玻璃通过以苛性钠稀释得到低的粘性。因此制成的模制材料混合物的流动性以及其可射性使良好地制造芯或模制件成为可能。模制材料在AWB法中的固结仅通过脱水，即，在160至200℃之间的模具温度中的干燥实现，其中，附加地可以供应负压。于是通过带有小功率的微波炉确保了最后的干燥。加入的黏结剂位于1.5至2.5％之间。取消添加剂。
由DE 103 21 106 A1公知了用于浇注轻金属熔体的铸造模的模制件的模制材料，其中，作为基本模制材料使用无石英的砂(橄榄石)和基于水玻璃的无机黏结剂。
水玻璃粉末系统也是公知的，其中，喷雾干燥的水玻璃用作黏结剂。然而不利的是，该粉末黏结剂由微细颗粒构成，其在铸造运行时使工作位置上的空气受污染。
由现有技术公知了两组分黏结剂系统。DE 20 2008 017 975 U1公开了由液态的第一水玻璃和固态的包含微粒状的金属氧化物的第二组分构成的两组分系统。附加地，优选给液态的组分加入表面活性材料。金属氧化物在此具有小于100μm并且大于10μm的微粒大小。不利的是，在该黏结剂中需要添加表面活性物质。此外，黏结剂作为两组分系统加入，并且必须首先在使用前麻烦地混合在一起。
DE 2434431 A1公开了一种基于水玻璃的黏结剂系统，其中，利用其制造的模制材料混合物除了基本模制材料和黏结剂外还包含一系列的附加的组分。黏结剂具有3.5:1至10:1之间的硅酸和碱金属氧化物的比，并且以3至15重量％之间的份额加入给基本模制材料。多组分系统的所使用的添加剂是粘土或矾土、含碳的材料(例如沥青或碳黑)以及成膜的树脂粘合剂(例如聚乙酸乙烯酯分散体或乙酸乙烯酯-乙烯共聚物)。
DE 10 2012 020 510 A1公开了一种由耐火的基本模制材料、基于水玻璃的无机黏结剂以及颗粒的非晶态SiO2。此外，作为两组分黏结剂工作的系统包含附加的有机添加剂以及不同的表面活性剂。颗粒的非晶态SiO2在此作为粉末添加。所使用的模制材料混合物包含硬化剂(例如酯或磷酸化合物)，并且适用于应用在铝铸造领域中。硬化模制材料混合物借助优选加热到120至250℃的热模具实现。
DE 10 2007 027 577 A1公开了一种模制材料混合物，其除了基于碱金属硅酸盐的黏结剂以外包含0.1至10％的苛性钠，以及0.1至3重量％之间的悬浮液附加剂，其带有30至70％之间的非晶态的球形的SiO2固体份额。该方法将微波能量用于干燥这样制成的模制材料混合物。
CN 1721103 A公开了一种用于制造模制件的无机黏结剂，其带有在浇注铸造件后的改进的崩解性能。为此，黏结剂包含右旋糖粉末、碳酸钙粉末、悬浮剂和另外的添加剂。
DE 10 2007 023 883 A1公开了一种用于给射芯机提供带有特定的湿度的潮湿气体的喷气提供装置，其中，该气体的温度也是可改变的。微波辐射器可用于给潮湿气体调温。
EP 2 163 328 A1公开了一种方法，其中，基本模制材料以相对于整个模制材料重量的0.25至0.9％之间的范围内的水玻璃黏结剂涂层，黏结剂附加地包含至少一种添加剂，其来自增粘剂、流动性改进剂、表面改进剂、干燥剂或分离剂的组。此外，在模制材料混合物中包含有至少一种硬化剂，其例如通过与水蒸气的接触来硬化。在优选加热到60至120℃之间的温度的加热的原形模具中硬化所制成的模制件。
EP 1 095 719 A2描述了一种针对用于制造芯的型砂的黏结剂系统。基于水玻璃的黏结剂系统由水性的碱金属硅酸盐溶液和以1:4至1:6的比添加的吸湿性碱(例如氢氧化钠)构成。水玻璃具有2.5至3.5的SiO2/M2O模数和20至40％的固体份额。为了得到可浇注的模制混合物(其也可以填充到复杂的芯模中)以及为了控制吸湿特性，黏结剂系统还包含表面活性材料，例如具有≥250℃的沸点的硅油。黏结剂系统与适当的耐火材料，例如石英砂混合，并且于是可以利用射芯机注射到芯套中。硬化模制材料混合物通过去除还包含的水实现。干燥或硬化铸造模也可以在微波的作用下实现。
WO 2006/024540 A2描述的是，通过使用包含碱性水玻璃以及微粒状的从二氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化锆的组选出的金属氧化物的黏结剂，铸造模的强度不仅可以在成型和硬化之后立即得到明显改进，而且也可以在更高的空气湿度下的存储的情况下得到明显改进。这种金属氧化物的微粒大小优选是小于300μm，尤其是优选小于100μm。在制造模制材料混合物时通常发生的是，首先准备耐火的基本模制材料，然后在搅拌的情况下加入黏结剂。在此，可以以任意的顺序加入水玻璃以及微粒状的金属氧化物。然而有利的是，液态的组分作为第一组分加入。不利的是，即使在该模制材料系统中也必须以加热的成形模具工作。
用于制造高品质的并且几何要求高的失芯的现今的芯制造法的问题在于：要么使用对健康和环境有害的黏结剂、催化剂和硬化气体(氨-空气混合物或二氧化硫)，要么使用昂贵的金属的通常由钢制成的芯盒，其必须利用高的能量耗费加热。
发明内容
本发明所基于的任务是研发一种制造用于铸造模的失芯或模制件的方法，从而利用对环境和工作位置友好的黏结剂系统，在使用由木材、塑料、金属或其组合构成的原形模具的情况下，在没有主动加热的情况下，在使用无机黏结剂系统的情况下实现制造复杂成形的失芯或模制件。
根据本发明，该任务通过用于制造用于生产铸造件的铸造模的失芯或模制件来方法解决，其中，基本模制材料与碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂混合，并且利用射芯机，在芯盒中成形用于铸造模的失芯或模制件，并且其特征在于，碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂包含模数为1.5至3.5的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液和相对于黏结剂的总份额而言占0.1至2.5质量％的份额的天然的和/或合成的添加剂，其颗粒大小小于5μm，其中，天然的和/或合成的添加剂至少是铝硅酸盐、镁硅酸盐和钠铝硅酸盐，其分别相对于黏结剂的总份额而言占1至5质量％的份额，从而失芯或模制件在未加热的芯盒中成形，并且这样成形的失芯或模制件以热空气硬化。
为此，在常见的作为基本模制材料的砂的情况下，改性的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液用作黏结剂，其中，黏结剂根据本发明包含基于天然的或合成的带有小于5μm的颗粒大小的矿物质的添加剂，并且其中，利用射芯机制成的失芯以热空气硬化，热空气可以富集有CO2。
失芯根据本发明表示如下的模制件，即，其在制造铸造件时使用以便例如在铸造件中用作针对复杂轮廓(大多是空腔)的占位体。失芯必须一方面是足够牢固和稳定的，以便在铸造过程中保持形状，另一方面，其应该在铸造件的铸造过程和冷却后可以轻松地从已完成的铸造件中移除。基于该原因，失芯由基本模制材料和提供充分的稳定性的黏结剂构成，以便可以满足所提到的要求。
模制件根据本发明表示为铸造模的例如在其外形方面相应于随后的铸造件的部分。
水玻璃溶液不是单一的化合物，而是溶液中的变化组成的玻璃状地固化的碱金属硅酸盐熔体的总称。水性的碱金属硅酸盐溶液对于本领域技术人员来说作为水玻璃溶液公知。水玻璃溶液具有常见的组成xSiO2*yM2O*zH2O，其中，M是优选从钠、钾和锂中选出的碱金属。二氧化硅和碱金属氧化物的比在此被称为模数。模数表示为两个组分的摩尔比。
黏结剂根据本发明负责的是，使基本模制材料混合物以期望的形状集合在一起，并且在黏结剂硬化后形成失芯或模制件。失芯或模制件应该在此至少是形状稳定的，直到待制造的铸造件固化和冷却从而不再会受到形变。黏结剂在此可以作为单组分或多组分系统存在，即，其可以在使用前不久混合，或者作为已完成的制剂存在。
使用基于钠硅酸盐、钾硅酸盐和锂硅酸盐以及氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂或其组合的黏结剂。
小颗粒的天然的和/或合成的添加剂以0.1至2.5质量％的份额包含在黏结剂中，优选以0.5至15质量％的份额包含在黏结剂中。在芯制造的情况下，在模制材料混合物中的黏结剂份额小于5质量％，并且优选为0.5至3.5％，特别优选地为1.0至2.0质量％。
天然的和/或合成的添加剂优选具有小于5μm的颗粒大小，由此有利地防止添加剂在黏结剂中沉降。因此，黏结剂是在若干月，至少2个月中是存储稳定的。
射芯机是用于制造失芯的设备。对于本领域技术人员来说，通用的射芯机是公知的。射芯机用于将与黏结剂混合的基本模制材料射入到芯盒中。给失芯提供其之后的形状的模具被称为芯盒。为此，与黏结剂混合的基本模制材料借助射芯机射入到带有负压的芯盒中，并且在其中硬化。有利地，根据本发明的芯盒本身没有被加热，因此，芯盒的材料可以选自塑料、木材和金属或金属合金，例如铝。芯盒至少在最初使用时具有室温。因此有利地节省了能量，这是因为不需要首先加热完整的芯盒并且在应用时间内保持恒温。在本发明的特别的设计方案中，芯盒由可加热的材料，优选由钢构成。当消失模(verlorene Form)借助热空气硬化时，芯盒有利地变热，并且因此有利于更快速地硬化随后的进入芯盒中的失芯。空气在本发明的意义中表示为地球大气的自然存在的气体混合物，其成分会稍微发生变化并且对于本领域技术人员来说是公知的，在主组分中包含有至少氮气、氧气、氩气和例如少量的其他的稀有气体和二氧化碳。
优选地，铝硅酸盐天然的铝硅酸盐，镁硅酸盐是天然的镁硅酸盐，而钠铝硅酸盐是合成的钠铝硅酸盐。对于本领域技术人员来说，不同来源和类型的天然的和合成的添加剂是公知的。
优选地，黏结剂以相对于基本模制材料的量而言小于5质量％的份额与基本模制材料混合。
优选地，至少一种选自石英砂、锆砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、长石砂、莫莱石砂、耐火粘土砂、铝矾土砂或金红石砂的砂用作基本模制材料。对于本领域技术人员来说，作为用于制造失芯或模制件的基本材料的其他的适当的砂是公知的。根据本发明，砂表示所有带有在0.02至2mm的大小范围的颗粒直径的矿物材料。
黏结剂优选包含至少一种相对于黏结剂的总份额而言分别占0至3质量％份额的另外的天然的和/或合成的添加剂，其选自锆硅酸盐、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化钛、氢氧化钛、铝酸钠、铝酸钾、铝酸锂、锗酸钠、锗酸钾、锗酸锂、铝硅酸盐、镁硅酸盐、铝镁硅酸盐、镁铁硅酸盐、氧化铁、氢氧化铁和二氧化硅。
添加给黏结剂系统的天然的或合成的材料可包含有氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化钛、氢氧化钛、铝酸钠、铝酸钾或铝酸锂、锗酸钠、锗酸钾、锗酸锂、铝硅酸盐、镁硅酸盐、铝镁硅酸盐、镁铁硅酸盐、氧化铁、氢氧化铁和二氧化硅。如下材料是特别适当的：氢氧化镁、铝酸锂、铝硅酸盐、镁硅酸盐、铝镁硅酸盐和/或二氧化硅。
单组分黏结剂优选用作碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂。
单组分黏结剂在本发明的意义中表示单组分系统。单组分系统的特征在于，对于随后的黏合或硬化黏结剂(单组分系统)所必需的所有组分都已经包含在单组分黏结剂中。有利的是，在其使用前的混合因此不再是需要的。
优选地，为了以热空气来硬化而使用热空气产生器，热空气产生器机械式或压力密封地整合到射芯机中或射芯机上。
热空气产生器是可以将空气和其他气体或气体混合物加热到期望的温度的设备，其方法是，热空气产生器抽吸这些气体，并且将其引导通过被加热的设备。对于本领域技术人员来说，不同的热空气产生器是公知的。
有利的是，通过将热空气产生器整合到射芯机中或射芯机上或者其附近来最小化热损耗。
有利的是，与黏结剂混合的模制材料混合物可以通过与热空气接触硬化为失芯或模制件。
优选的是，热空气产生器通过永久性机械连接部与射芯机连接。
热空气产生器和射芯机的连接例如可以通过固定线路或柔软的软管实现。对于本领域技术人员来说，用于连接两个设备的方法是公知的。
优选的是，热空气产生器的控制件集成到射芯机的控制件中。
优选的是，使用温度最大为500℃，特别优选地为150至300℃，极度优选地150至200℃的热空气。
在根据本发明的方法的特别的设计方案中使用如下热空气，其带有相对于空气总份额的5至99体积％范围内，特别优选地30至96体积％范围内，极度优选地65至96体积％范围内的二氧化碳含量。
通过二氧化碳份额可以提高硬化程度。
在本发明的特别的设计方案中，使用纯二氧化碳硬化黏结剂。
优选的是，使用体积流量最大为40000L/分钟，特别优选体积流量为20000L/分钟至35000L/分钟的热空气硬化黏结剂。
优选的是，使用压力最大为10bar，优选压力为2至5bar，特别优选压力为2至4bar的热空气。
优选的是，利用热空气硬化15至200s，特别优选地硬化30至90s，极度优选地硬化30至60s。
有利的是，失芯可以在短时间内在比较小的能量耗费的情况下硬化。根据现有技术公知地加热整个芯盒需要明显更大的能量耗费。
优选的是，对热空气的定向抽吸通过最大为1bar的负压来实现。
在硬化后，固体的失芯或模制件从芯盒中取出，并且用于生产铸造件。
为了硬化，热空气产生器机械式或压力密封地整合到射芯机中或射芯上，或者其附近，以便最小化热损耗。热空气发生器的整合优选通过与射芯机的永久性机械连接来实现。热空气产生器的控制件集成到射芯机的控制件中。
在硬化时使用温度最大为500℃并且过压最大为10bar的热空气。热空气也可以通过最大为1bar的负压抽吸。体积流量的控制和调节在最大为40000L/分钟的范围内进行。
根据本发明的方法能够实现以环境和工作位置友好的黏结剂系统来制造用于铸造模的失芯或模制件。在本发明的有利的设计方案中，黏结剂系统是单组分系统，这使简化的应用成为可能。附加地，黏结剂可以以很少的量使用，相对于基本模制材料的质量测得的2质量％的黏结剂优选是足够的。通过使用未加热的芯盒，一方面提供了对能量和成本有利的方法，另一方面，芯盒也可以由热敏材料制成。有利的是，按照根据本发明的方法制造的失芯或模制件除了高的初始强度外还具有浇注后的很低的二级强度。初始强度根据本发明表示失芯或模制件在制成后的强度。初始强度优选很高，从而失芯或模制件可以保持很长时间，并且是存储稳定的，并且失芯或模制件在其使用期间不会崩解。二级强度在本发明的意义中表示在借助失芯或模制件制成铸造件后的强度。二级强度优选是很小的，从而失芯或模制件可以快速且简单地从铸造模中移除。
本发明还涉及如下碱金属黏结剂或水玻璃黏结剂，其用于黏结用于生产铸造件的铸造模的失芯或模制件的基本模制材料，碱金属黏结剂或水玻璃黏结剂包含模数为1.5至3.5的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液，以及天然的和/或合成的添加剂，添加剂相对于黏结剂的总份额而言占0.1至25质量％的份额，添加剂的颗粒大小小于5μm，其中，天然的和/或合成的添加剂至少是铝硅酸盐、镁硅酸盐和钠铝硅酸盐，其分别相对于黏结剂的总份额而言占1至5质量％的份额。
有利的是，根据本发明的黏结剂相对于公知的黏结剂具有更高的流动性和更小的吸水性。因此有利的是，与利用常规的黏结剂相比，可以制造出带有更高的强度的失芯或模制件。
优选的是，黏结剂包含至少一种相对于黏结剂的总份额而言分别占0至3质量％份额的另外的天然的和/或合成的添加剂，其选自锆硅酸盐、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化钛、氢氧化钛、铝酸钠、铝酸钾、铝酸锂、锗酸钠、锗酸钾、锗酸锂、铝硅酸盐、镁硅酸盐、铝镁硅酸盐、镁铁硅酸盐、氧化铁、氢氧化铁和二氧化硅。
优选的是，碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂是单组分黏结剂。
有利的是，在单组分黏结剂中，黏结剂的所有组成部分以单一制剂形式存在，并且不必在应用黏结剂前混合在一起，这方便了黏结剂的应用。
本发明还涉及碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂在制造用于生产铸造件的铸造模的失芯或模制件中的用途。
具体实施方式
本发明应该借助所提到的实施例详细阐述，而本发明并不局限于这些实施例。
示例1-以公知的黏结剂制造失芯
石英砂作为基本模制材料一方面与公知的黏结剂“旧式黏结剂1”混合，另一方面与公知的黏结剂“旧式黏结剂2”混合。在此，制成带有98质量％的基本模制材料份额的模制材料混合物，以及带有98.5质量％的基本模制材料份额的模制材料混合物。模制材料混合物的黏结剂份额相应为2质量％和1.5质量％。质量百分比的数据在此针对的是由基本模制材料和黏结剂构成的混合物的总份额。为了混合使用间歇式混合机。“旧式黏结剂1”是公知的模数为2.3的碱金属硅酸盐混合物，其仅包含少量的有机添加剂(1.5％含氧阴离子、0.5％多元醇和2％氢氧化钠)和0.5％流动性改进剂。
然后，将已完成的模制材料混合物转移到射芯机(DISA Core EP20)的料斗中。随后通过短暂的(2s)压缩空气加载(2.5bar)来给未加热的芯盒填充模制材料混合物。
现在，芯盒与机器的射砂头分开，并且联接热空气产生器(结构类型DISA，功率8KW)。随后，成形的失芯根据在表格中说明的针对温度、压力和时间的值被热空气穿流。
在热空气的供气结束后，芯盒与热源分开，并且从射芯机中移出。在打开芯盒后可以将芯移除，并且做进一步处理。
示例2-利用根据本发明的碱金属硅酸盐或水玻璃单组份黏结剂制造失芯
为了制造失芯，使用石英砂作为基本模制材料。石英砂以98质量％的份额和2.0质量％的黏结剂利用间歇式混合机混合，并且在第二试验中，将98.5％的石英砂和1.5％的黏结剂利用间歇式混合机混合。作为单组份黏结剂使用带有如下添加剂的水玻璃溶液(模数2.0至3.5)：
新黏结剂1
水玻璃溶液模数2.3
添加剂的总份额3.6质量％
添加剂的份额：相对于添加剂的总份额测得的3质量％的铝硅酸盐、1质量％的钠铝硅酸盐、＜1质量％的锆硅酸盐
新黏结剂2
水玻璃溶液模数2.3
添加剂的总份额3.9质量％
添加剂的份额：相对于添加剂的总份额测得的3质量％的铝硅酸盐、1质量％的钠铝硅酸盐、2质量％的镁硅酸盐、＜1质量％的锆硅酸盐
新黏结剂3
水玻璃溶液模数2.5
添加剂的总份额5.2质量％
添加剂的份额：相对于添加剂的总份额测得的3质量％的铝硅酸盐、1质量％的钠铝硅酸盐、2质量％的镁硅酸盐、＜1质量％的锆硅酸盐
制造失芯和给其供气也根据在示例1中描述的方法实现。
对根据示例1和2得到的失芯在其抗弯强度、抗压强度和残余抗压强度方面已经研究。如下特性得到确定：
抗压强度借助圆柱形试件(优选直径为50mm和高度为50mm)确定。为此，试件以其端面置入到两个固定的压力垫圈和一个可运动的压力垫圈之间和进行负载。在试件断裂时示出的并且与其横截面相关的力作为抗压强度以N/cm2说明。抗压强度根据VDG(德国铸造专业工作者协会)技术说明“检验黏结粘土的模制材料-强度确定”第2版、第38页，1988年四月确定。
残余抗压强度与抗压强度类似地确定。
根据DIN 52404和根据VDG(德国铸造专业工作者协会)技术说明“黏结剂检验-利用气溶胶和/或气硬化来检验冷硬化的、黏结人造树脂的湿模制材料”第73页，1972年八月中包含的用于确定抗弯强度的规定确定抗弯强度。
表格1和2记录了针对示例1和2的抗弯强度和抗压强度的值。抗弯强度和抗压强度利用通用强度检验设备Multiserv LRu-2e确定。
表格3记录了针对示例1和2在400℃和800℃的情况下模拟铸造之后的残余抗压强度的值。
表格4至9记录了在不同的供气温度和时间的情况下，在使用带有1.5质量％和2.0质量％的黏结剂含量的新黏结剂1的情况下所实现的试验值。
表格4-9的试验条件：射砂压力2.5bar、射砂时间2.0s、检验弯曲杆上的抗弯强度，表格中的时间说明了在样品件提取出芯盒后的检验时间点；针对残余抗压强度，使样品在试验温度下退火20分钟，在退火处理结束1小时后检验，所有测量值来自于3次单个测量的平均值。
对于所有示出的示例来说使用石英砂保持器H 32。
表格1：抗弯强度的测量值
射砂压力2.5bar、射砂时间2s、空气温度150℃、压力2bar、3分钟硬化时间、平均值来自于5次单个测量
表格2：抗压强度的测量值
射砂压力2bar、射砂时间1.5s、空气温度150℃、压力1.5bar、2分钟硬化时间、平均值来自于3次单个测量
表格3：残余抗压强度的测量值
射砂压力2bar、射砂时间1.5s、空气温度150℃、压力1.5bar、2分钟硬化时间、平均值来自于3次单个测量、在检验温度时负载20分钟、在冷却后检验
表格4：新黏结剂1-黏结剂含量1.5质量％-供气温度：170℃
表格5：新黏结剂1-黏结剂含量1.5质量％-供气温度：160℃
表格6：新黏结剂1-黏结剂含量1.5质量％-供气温度：150℃
表格7：新黏结剂1-黏结剂含量2.0质量％-供气温度：170℃
表格8：新黏结剂1-黏结剂含量2.0质量％-供气温度：160℃
表格9：新黏结剂1-黏结剂含量2.0质量％-供气温度：150℃
试验证实的是，与在迄今为止的根据现有技术的黏结剂系统中常见的情况相比，可以对模制材料混合物使用更小份额的根据本发明的单组份黏结剂。
尽管存在1.5至2质量％(相对于所使用的基本模制材料的量测得)的更小份额的单组份黏结剂，但还是得到带有至少一样好的强度特性的失芯。为了详细说明，失芯或成形体利用公知的黏结剂(“旧式黏结剂1”和“旧式黏结剂2”)，利用同样少的黏结剂份额制成。
表格1示出了失芯的抗弯强度。明显的是，以根据本发明的单组份黏结剂制成的失芯不仅立即具有，而且也在1小时之后和24小时之后具有比以常规的黏结剂制成的失芯大很多的抗弯强度。在抗压强度中也可以看到这种趋势。
表格4至9的试验值记录的是，利用1.5和2.0质量％的黏结剂份额，在150-170℃的供气温度的情况下，并且在供气时间为1至3分钟的情况下实现抗弯强度的非常高的值和残余抗压强度的非常低的值。这个在样品件上证实的特性与尽可能高的初始强度和非常低的二级强度(在理想情况下为0)的实际需求非常接近。

Claims (18)

1.一种制造用于生产铸造件的失芯或模制件的方法，其中，基本模制材料与碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂混合，并且利用射芯机，在芯盒中成形用于制造铸造件的失芯或模制件，其特征在于，碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂包含模数为1.5至3.5的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液，以及相对于黏结剂的总份额而言，占0.1至25质量％的份额的天然的和/或合成的添加剂，所述添加剂的颗粒大小小于5μm，其中，天然的和/或合成的添加剂至少是铝硅酸盐、镁硅酸盐和钠铝硅酸盐，其各自相对于黏结剂的总份额而言占1至5质量％的份额，所述失芯或其他的模制件在未加热的芯盒中成形，并且这样成形的失芯或模制件以富集有CO2的热空气硬化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黏结剂以相对于基本模制材料的量而言小于5质量％的份额与所述基本模制材料混合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基本模制材料是选自石英砂、锆砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、长石砂、莫莱石砂、耐火粘土砂、铝矾土砂或金红石砂的至少一种砂。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述黏结剂包含至少一种相对于黏结剂的总份额而言分别占0至3质量％份额的另外的天然的和/或合成的添加剂，其选自锆硅酸盐、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化钛、氢氧化钛、铝酸钠、铝酸钾、铝酸锂、锗酸钠、锗酸钾、锗酸锂、铝镁硅酸盐、镁铁硅酸盐、氧化铁、氢氧化铁和二氧化硅。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂用作单组分黏结剂。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用热空气产生器以热空气进行硬化，所述热空气产生器被机械式或压力密封地整合到射芯机中或射芯机上。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热空气产生器通过永久性机械连接部与所述射芯机连接。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热空气产生器的控制件集成到所述射芯机的控制件中。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用温度最大为500℃的热空气。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用如下热空气，其带有相对于空气总份额的5至99体积％范围内的二氧化碳含量。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用体积流量最大为40000L/分钟的热空气。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用压力最大为10bar的热空气。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用所述热空气进行硬化15至200s。
14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述热空气的定向抽吸通过最大为1bar的负压来实现。
15.一种碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂，其用于黏结用于生产铸造件的失芯或模制件的基本模制材料，所述碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂包含模数为1.5至3.5的碱金属硅酸盐溶液或水玻璃溶液，以及天然的和/或合成的添加剂，所述添加剂相对于黏结剂的总份额而言占0.1至25质量％的份额，所述添加剂的颗粒大小小于5μm，其中，天然的和/或合成的添加剂至少是铝硅酸盐、镁硅酸盐和钠铝硅酸盐，其相对于黏结剂的总份额而言分别占1至5质量％的份额。
16.根据权利要求15所述的黏结剂，其特征在于，所述黏结剂包含至少一种相对于黏结剂的总份额而言分别占0至3质量％份额的另外的天然的和/或合成的添加剂，其选自锆硅酸盐、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化钛、氢氧化钛、铝酸钠、铝酸钾、铝酸锂、锗酸钠、锗酸钾、锗酸锂、铝镁硅酸盐、镁铁硅酸盐、氧化铁、氢氧化铁和二氧化硅。
17.根据权利要求15或16所述的黏结剂，其特征在于，所述碱金属硅酸盐黏结剂或水玻璃黏结剂是单组分黏结剂。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的黏结剂在制造用于生产铸造件的铸造模的失芯或模制件中的用途。
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