CN1252020A - 金属铸造技术中砂芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用尿烷冷芯盒制芯法的金属铸造技术中砂芯的制备方法,其中气态的三甲胺经计量装置(3)的部分装置导入,然后以基于每砂芯所用砂的重量三甲胺的浓度为0.01—0.12%(重量)导入射芯机(4)中,在其中与砂接触,在射芯机(4)导入气态三甲胺以前,通入清洗气体,其中所用三甲胺的量T和清洗气体的量L的比例为T∶L为1∶1000到1∶10000。
Description
本发明涉及金属铸造技术中砂芯的制备方法。
金属铸件铸造技术中砂芯(core)的制备方法是公知的。方法之一是尿烷冷芯盒制芯法(Cold Box Process)，该方法用胺作为催化剂或熟化剂，见Giesserei特刊78(1991)，11卷，372-374页。在该已知方法中，砂芯和模的制备用含苯甲醚树脂(邻苯酚醛树脂(ortho-phenol resol))和异氰酸酯的模塑组合物进行，用叔胺作为催化剂进行熟化。由于气相中胺的催化作用特别好，用三甲胺(TMA)进行了试验，三甲胺(TMA)的沸点大约3℃，结果熟化可以用气态的0胺以较简单的方式进行。在聚氨酯反应中，叔胺的加速作用通过形成活性的过渡化合物来实现，其反应方程式如下： 
当用该已知方法制备砂芯时，缺点是加入射芯机的叔胺要大大超过所需量。与其它的胺相比，采用三甲胺的优点是胺的用量减少约50％，但使用三甲胺仍然有它的缺点。问题之一是由于气味特别难闻，所用的所有设备部件必须密封。所有的输送管线必须隔离，费用较高。
从Giesserei的文章进一步看出，不同胺的反应性从“惰性”到“活性”按下列的顺序增加：TEA、DMIA、DMEA、TMA。对TEA而言，除了其反应性较差外，另外一个缺点是它还形成气溶胶。
用于铸造轻金属的模料的粘结剂在DE-A-3017925中有介绍，该文献详细讨论了冷芯盒制芯技术。例如它表明三甲胺或三乙胺可以用作叔胺。该方法介绍用含0.01-30％(体积)叔胺的惰性气体如空气、二氧化碳或氮气的气流较好。
G.Engels的“ffentliche Diskussion Cold-Box-Verfahren(OpenDiscussion Cold Box Process)Stuttgart，Giesserei 58(1971)，No.9，6 May，249-254页，对三乙胺的使用作了详细介绍。指出三乙胺的用量尤其取决于砂芯的尺寸。理论上讲催化剂的用量可以小到0.01-0.02％(体积)。在任何情况下，加料速度不应超过0.05-0.1％(体积)，因为过量的胺不仅气味难闻，而且降低砂芯的质量。
本发明的目的是提供一种金属铸造技术中砂芯的制备方法，它可以大大避免上述缺点，同时成本较低。
本发明提供一种金属铸造技术中砂芯的制备方法，其中气态的三甲胺经计量装置(3)的部分装置导入，然后以三甲胺的浓度为0.01-0.12％(重量)(基于每砂芯所用砂的量)导入射芯机(4)中，在射芯机使三甲胺中与砂接触，在射芯机(4)中通入气态三甲胺以前，通入清洗气体，其中三甲胺的量T和所用清洗气体的量L的比例为T∶L为1∶1000到1∶10000。
按照规则，在加入射芯机以前，砂已经与苯甲醚树脂和异氰酸酯混合，因而砂芯的制备可以按照尿烷冷芯盒制芯技术的原理进行。可以采用一般的气体传输设备如计量装置，其中三甲胺的量可以用控制链或调节器的方法进行调节。因而该设备可以由几个部分组成，例如传输设备、测量装置、控制器等，或可将其做成一个独立单元。气态的三甲胺经计量装置的一个部分导入，虽然不需流经其所有部分。液态三甲胺可以流经计量装置的几个部分，然后被转化为气态，并以气态的形式流过计量装置的剩余部分。令人惊奇的是，采用本发明的方法，难闻的气味可以大大减少，因而制芯装置中昂贵的部件密封可以省掉。另外一个优点是制好的砂芯在其后的储藏过程中不产生难闻的气味。还发现可以达到三甲胺几乎可以以化学计量量转化，因而采用本发明的方法成本较低，因为三甲胺的用量较低。
清洗气体可以在计量装置之前或之后加入。在射芯机中，三甲胺和清洗气体最好同时与砂接触，这样在砂芯的储藏过程中，可以完全避免难闻的气味，因为处在三甲胺气氛中的砂芯同时被清洗气体清洗。
在本发明的一个优选实施方案中，清洗气体直接加入计量装置中。采用这个方法，可以减少输送管线，当制芯设备的安装空间受到限制时，采用本方法特别好。
在本发明的一个优选实施方案中，三甲胺以液态的方式导入计量装置的计量波纹管的形成部分中，随后再以气态的方式导入测量、控制或调节单元，该单元也是计量装置的组成部分。市售的三甲胺通常呈液态。但是三乙胺在与砂接触以前转化为气态较好，所述的砂事先已经与苯甲醚树脂和异氰酸酯混合，所述接触在射芯机中进行。这样三甲胺可以与砂较均匀地混合，同时三甲胺的反应性增强。将三甲胺加入计量波纹管(bellows)中，可以有利地使其从液态转化到气态。三甲胺从液态转化为气态中要从周围环境吸热，但使用计量波纹管的效果仍较其它传输设备为好。随后气态的三甲胺通过计量、控制或调节单元，该单元能够分散所用特定需要量的三甲胺。该信息(information)由导管直接传给计量波纹管，并由此来决定计量波纹管的冲程(stroke)。特别有利的是计量波纹管可以采用较简单的形式，因其可容易地用于现有制芯设备中。
本发明由实施例和附图来说明，其中：
图1是本发明用于金属铸造技术的制芯方法的简单流程示意图
图2是本发明方法的另一个实施方案的简单流程示意图。
参见图1，事先已与苯甲醚树脂和异氰酸酯混合的砂由混砂机(5)取出并经导管(10)输送到射芯机(4)中，装有液态三甲胺的圆筒(1)用水浴(8)加热。借助与加热器(6)直接相连的加热旋管(7)实现加热。加热使得三甲胺由液态转化为气态。气态的三甲胺经导管(2)送到计量装置(3)中。在计量装置(3)中，三甲胺被计量并调节到给定的需要量值。随后三甲胺经导管(9)送到射芯机(4)中，其浓度为基于每芯所用砂的重量0.01-0.12％(重量)，使其在射芯机中与砂接触。为了避免三甲胺产生的难闻气味，清洗空气经导管(11)和阀门(12)加入导管(2)中，这样在三甲胺经导管(9)进入射芯机(4)中，空气清洗砂的过程在射芯机(4)中同时发生。
参见图2，计量波纹管(3a)和计量、控制和调节单元(3b)一起组成计量装置，该装置相当于图2的计量装置(3)。在圆筒(1)中，三甲胺呈液态。关闭阀门(15)，经打开的阀门(13)，液态的三甲胺进入计量波纹管(3a)中。随后三甲胺膨胀并且大部分转化为气态。根据计量、控制或调节单元(3b)的给定值，计量波纹管(3a)的冲程的设定借助导管(14)来做出。随后关闭阀门(13)，气态的三甲胺经打开的阀门(15)进入计量、控制或调节单元(3b)中。清洗气体由导管(11)和阀门(12)加入。由于计量波纹管(3a)和计量、控制或调节单元(3b)一起相当于图1的计量装置(3)，图2实施方案中清洗气体也是直接加入计量装置中的。
Claims (3)
1.一种金属铸造技术中砂芯的制备方法，其中气态的三甲胺经计量装置(3)的部分装置导入，然后以基于每砂芯所用砂的重量三甲胺的浓度为0.01-0.12％(重量)导入射芯机(4)中，在其中与砂接触，在射芯机(4)中通入气态三甲胺以前，通入清洗气体，其中所用三甲胺的量T和清洗气体的量L的比例为T∶L为1∶1000到1∶10000。
2.权利要求1的方法，其中所述清洗气体直接导入计量装置(3)中。
3.权利要求1或2的方法，其中所述三甲胺以液态的形式加入计量波纹管(3a)中，该波纹管是计量装置(3)的一部分，然后再以气态的方式导入经过计量、控制或调节单元(3b)，该单元也是计量装置(3)的一部分。
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