CN1069575C - 利用矿物铸件制造机器零件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高耐腐蚀的和高耐磨损的矿物铸件生产机器零件，尤其是生产整件铸成的泵壳体或泵部件的方法，在该方法中，粘合剂首先在一个搅拌器(1)内同填料混合，且混合后的混合料被送入一个铸型(6)内并被时效硬化。为了采用该方法获得一种臻密的和无气孔的，且不需要再后加工的铸件，本发明提出，作为粘合剂，采用一种合成树脂-硬化剂系统，粘合剂与填料的混合在一个可加热的、处在真空条件下的搅抖器内，在高于20℃的温度和小于80毫巴的压力下完成。浇注是在一个预热的铸型(6)内以上升浇注的形式被完成。处在铸型(6)内的矿物铸件首先在一个高于60℃的温度下被初硬化并且初步硬化的铸坯件被脱去铸型，对该初硬化的铸坯件(9)进行清整、测量和需要时再进行后续机加工，最后，铸坯件(9)在一个退火炉内并在高于120℃的温度下时效硬化。

Description

利用矿物铸件制造机器零件的方法

本发明涉及一种利用高耐腐蚀的和高耐磨的矿物铸件制造机器零件，尤其是制造整件铸成的泵壳或泵部件的方法，其中，粘合剂首先在一个搅拌机内与填料混合，而混合后的混合料被送入一个铸型并被时效硬化。

一种这样类型的方法已由德国专利DE-A-42 06 603公开。作为用于泵部件的矿物铸件例如可理解为一种化学稳定的和耐温的反应树脂与适合的填料，如碳化硅、石英砂、玻璃、陶瓷等的混合物。为改善这些泵部件的化学稳定性和耐磨性，混合物中含有尽可能多的填料和尽可能少的反应树脂。一种这样的高度填充的矿物铸件通过调整到一个理想的粒度分布例如可含有10-40％的反应树脂和60-90％的填料。在利用一个这样种类的矿物铸件制造离心泵的泵壳或泵转子时，一个突出的问题是该材料的抗拉强度相对偏低。这种过低的抗拉强度主要是由于作为粘合剂而采用的反应树脂与填料颗粒结合得不够牢固。这种填料颗粒有缺陷的埋入和固定也导致，填料颗粒在受到强载荷的表面上从复合体中脱离，由此，尽管填料颗粒的耐磨强度较高，但仍出现所不希望的表面侵蚀。

人们在利用矿物铸件制造泵壳时曾试图通过一种多层结构和带有预应力配筋的中间层来补偿该材料的有缺点的抗拉强度。然而在这种多层结构中，与单个整件铸件相比，由于各层连续铸造导致不可避免的高制造成本。

在利用高度填充的矿物铸件制造厚壁机器零件时，另一个问题是所制得的铸坯件的可加工性差。因此很难对所制得的铸坯件进行所要求的后加工。

本发明的目的在于，对开头所述形式的方法进行如下改进，即使所制造的整件铸件获得一种好的抗拉强度和一种好的内部结合，并且在需要时能以简单方式被后加工。

为达到上述目的，本发明基于开头所述形式的方法在此提出，

·采用一种热硬化的合成树脂-硬化剂系统作为粘合剂，

·粘合剂与填料的混合在一个可加热的，处在真空条件下的搅拌机内，在一个高于20℃的温度和一个小于80毫巴，尤其是小于20毫巴的压力下完成，

·铸造在一个预热的铸型内以提升铸造的形式进行，

·处在铸型内的矿物铸件首先在一个高于60℃的温度下被初硬化，而经初硬化的铸坯件被脱离铸型，

·初硬化的铸坯件被清洗、测量和需要时进行后序加工，

最后，铸坯件在一个退火炉中在高于120℃的温度下被时效硬化。

本发明的方法尤其具有下面优点，混合料在填充到铸型前被完全除气。由此，尤其与填料一起不可避免被带入的空气完全从混合料中被去除。同空气一样，所有在合成树脂-硬化剂系统混合时出现的析出气体和残留水份肯定从混合料中被去除。由于即使在提升铸造过程中也没有夹附气体能够进入混合料，因此铸坯件最终获得一种完全无气泡和气孔的结构，由此，在本发明的方法中，所有在填料颗粒之间的空间完全由粘合剂填充，所形成的铸坯件与现有技术相比具有明显好的强度性能，此外也更加耐侵蚀。

在本发明的方法中，通过采用热硬化的合成树脂-硬化剂系统使得能够对硬化过程有目的地施加影响，即在混合和铸造过程中使混合料足够长时间地保持为液态，而然后通过按照目的加热铸型使铸坯件硬化。采用一种热硬化的树脂使作业能跨接长的工作间断，例如周末，而不会使合成树脂-硬化剂系统在不合适的时候固化。由于这个原因，设备不需在长的工作间断时被弄空和用溶剂清洗。因此，在本发明的方法中产生的环境负荷非常小。

通过本发明所提出的型件的分阶段硬化，使得对型件的清整和必要时所需的后续机加工能在铸坯件尚未完全硬化时进行，因此这项工作被大大简减化。在最终铸坯件时效硬化以后，可获得一个清整干净的、无气孔的、加工完成的和绝对尺寸稳定的型件，该型件可立即投入使用。

为了在提升铸造时改善其型腔填充性能，作为本发明的一个符合目的的拓展在此提出，铸型在铸造过程中处于振动状态。

为了使所混合好的混合料没有阻拦地从搅拌机输送到铸型内，在铸造过程中，相应地在搅拌机和铸型之间调整出一个对铸造过程有支持作用的压力差。

因此，铸造过程例如可在一个处于真空条件下的铸型内进行。在这种情况下，搅拌机在铸造过程中处于大气压力下，因此铸型内呈现的真空支持其铸造过程。

作为一种变型，铸造过程也可在一个处于大气压力下的铸型内进行。在这种情况下，混合料利用压缩空气相应地从上向下被挤出。

必要的话，铸造过程可在一个铸型内抵抗一个退缩的压缩空气层上升进行，

如果必要的话，为降低相对较贵的铸造成本、可在铸型内设置可去除的型芯，它被铸在铸坯件内。

同样，处于增强或为以后同其它部件连接的目的，在铸型内设置内铸件，它们被铸在铸坯件内。

下面将参照附图对本发明的一个实施例做进一步解释，图中对根据本发明的方法的过程概括地进行了描述。

首先，将一种热硬化的合成树脂-硬化剂系统放入一个密封闭合的搅拌机1内，该搅拌机可被加热和/或冷却。然后，搅拌机被去除空气并形成一个小于80毫巴，最好小于20毫巴的真空。合成树脂-硬化剂系统在高于20℃的混合温度及在真空下被精细混合，在此，少许逸出的反应气体和残余水份被同时排除。接下来，填料被加入搅拌机内。此后，粘合剂同填料在搅拌机内重新在小于80毫巴，最好小于20毫巴的真空下进行混合。通过在混合过程中形成并保持的真空，同填料一起带入的空气和残留水份从混合料中被去除。通过有目的的加热或冷却，混合料被调整到对铸造过程最佳的温度，该温度高于20℃。

在接下来的铸造过程中，混合后的混合料在搅拌机1的底侧通过一个阀2被送入一个分料器3，在该分料器内，混合料被分到多个软管上，它们分别通过切断装置5可单独关闭。软管4这样通到预热的、可加热的铸型6的下部区域，即注入的混合料从底向上升高。铸型6同一个振动器相连并且必要的话具有一个可闭合的带有真空连通管路的盖。

当铸型6通过软管4被充满后，它被送入一个炉子7内，在该炉子内，铸型连同其内部的料一起被加热到高于60℃，即达到这样一个温度，在该温度下注入的混合料被初硬化，而不被完全时效硬化。

然后，铸型6在一个脱型位8脱型。初硬化的铸坯件9然后在一个清整和后加工站10被清整、测量和必要时后加工。然后，铸坯件9被送回炉子7内，并在那里在一个高于120℃的温度下被时效硬化。

上面所描述的过程通过下面的方式被支持，即在搅拌机1和铸型6之间形成一个压力差。这例如可通过下面的方式来实现，即铸型6处在比搅拌机更高的真空度下。作为一种变型，铸型6可处在大气压力下，而搅拌机1通过一个从上面施加的压缩空气层而处在更高的压力下。必要的话，也可在铸型6内抵抗一个处于过压的退缩的压缩空气层进行上升铸造，重要的仅在于，在混合料从搅拌机1输送到铸型6内的过程中不能有空气进入混合料。

Claims (9)

1．一种利用高耐腐蚀的和高耐磨损的矿物铸件制造机械零件的方法，在该方法中，粘合剂首先在一个搅拌器内与填料混合，而混合后的混合料被送入一个铸型内，然后被硬化，其特征是，

·一种热硬化的合成树脂-硬化剂体系作为粘合剂，

·粘合剂与填料的混合在一个可加热的处在真空条件下的搅拌器(1)内，并在一个高于20℃的温度和小于80毫巴的压力下完成，

·铸造是在一个预热的铸型(b)内以上升铸造的形式完成，

·存在于铸型(6)内的矿物铸件首先在一个高于60℃的温度下初硬化，并使初硬化的铸坯件(9)被脱去铸型，

·初硬化的铸坯件(9)被清整、测量和被后加工，

·铸坯件(9)最后在一个退火炉(7)内并在高于120℃的温度下被时效硬化。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征是，铸型(6)在铸造过程中处于振动中。

3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征是，在铸造过程期间，在搅拌器(1)和铸型(6)之间形成有一个压力差。

4．按照权利要求3所述的方法，其特征是，铸造过程在一个处于真空条件下的铸型(6)内进行。

5．按照权利要求3所述的方法，其特征是，铸造过程在一个处于大气压下的铸型(6)内进行。

6．按照权利要求5所述的方法，其特征是，在铸型(6)内抵抗一个处于过压条件下的退缩的压缩空气层上升地进行铸造过程。

7．按照权利要求1所述的方法，其特征是，在铸型(6)内设有一个可熔或自行损耗的型芯，它被铸入铸坯件(9)内。

8．按照权利要求1所述的方法，其特征是，在铸型(6)内设置铸件，它们被铸在铸坯件(9)内。

9．按权利要求1所述的方法，其特征在于：粘合剂与填料的混合在小于20毫巴的压力下完成。

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