CS214259B1 - Směs pro výrobu slévárenských forem a jader - Google Patents

Abstract

Vynález se týká směsi pro výrobu slévárenských forem a jader, jejíž zpevňování nastává schnutím nebo sušením za vyšších teplot, která nahrazuje dosud používané olejové směsi na sušení nebo směsi na sušeni obsahující pryskyřičné pojivo. Účelem směsi podle vynálezu je odstranit nevýhody dosavadních směsí, které spočívají v nutnosti používat další přísady zvazňujíclch látek, v nutnosti používat dlouhé doby sušení. Směs je složena z pískového ostřiva, karboxymetylcelulózy a vody a podle vynálezu obsahuje .0,01 až 4 hmot. díly močoviny. Takto připravená směs poskytuje výhody spočívající ve zkrácení doby sušení a zlepšení hygieny práce a zlepšení rozpadavosti po odlití. Směs-má dobrou vaznost a dostatečnou pevnost i pro výrobu složitých jader. S výhodou ji lze používat při lití lehkých slitin, kde se vyžaduje nadměrně vysoká rozpadavost při současně vysoké kvalitě povrchu odlitku.

Description

Vynález se týká směsi pro výrobu slévárenských forem a jader, jejíž zpevňování nastává schnutím nebo sušením za vyšších teplot.

Slévárenské formovací a jádrové směsi obsahují kromě zrnitého plniva anorganické nebo ’ organické pojivo, které umožňuje zpevnění vyrobených forem a jader. Zpevnění nastává při laboratorní teplotě reakcí s tvrdidlem přítomným ve směsi (samotvrdnoucí směsi), reakcí s tvrdidlem zaváděným do směsi zvenčí (řizeně ztužované směsi) nebo při zvýšených teplotách vyvoláním polymerace nebo pokykondenzaci pojivá či odstraněním rozpouštědla - směsi vytvrzované teplem modelového zařízení a směsi na sušení. Každá technologie charakterizovaná způsobem zpevňování má své výhody a nevýhody. Tak např. směsi vytvrzované teplem modelového zařízení jsou vhodné pouze pro sériovou výrobu jader, samotvrdnoucí směsi vyžaduji speciální zařízení, jako mísiče, uspořádáni jaderníků na linkách apod. Anorganická pojivá poskytují jádra a formy se zhoršenou rožpadavostí, organická pojivá zabezpečují dobrou rozpadavost, směsi jsou obvykle dražší.

Pro kusovou a malosériovou výrobu menších a tvarově náročných jader se v méně mechanizovaných slévárnách používají směsi na sušení. Jejich výhodou jsou nízké požadavky na strojní zařízení, téměř neomezená životnost směsi,jejíž příprava je velmi jednoduchá. Směsi mají vysoké pevnosti i po sušení, umožňují zhotovovat i komplikovaná jádra. Obvykle se jako pojivo užívají vysychavé nebo polovysychavé oleje, které jsou levné a propůjčují jádrům velmi dobrou rozpadavost po odliti .

Olejové směsi jsou nevážné, pro jejich zvaznění je nutno přidat bentonit, resp. dextrin, čímž se poněkud sníží pevnost a zvýši vývin plynů při lití.

Nevýhodou olejových směsí je velká spotřeba energie při sušení, nebot jádra se musí sušit při teplotě minimálně 200 °C 1 až 2 hodiny i více podle velikosti a tvaru jádra.

Další nevýhodou je kolísání kvality pojivá, projevující se ve změnách povrchové odolnosti a plynotvornosti jader. Použití olejů přináší hygienické problémy, při sušení jader i při odlévání se vyvíjej'! zapáchající a dráždivě dýmy a výpary, které silně zhoršují pracovní prostředí.

Jako pojivá se místo olejů mnohdy používají pryskyřice a jiné polymery či polykondenzáty. Jejich použití neřeší otázku hygieny, většinou se do ovzduší uvolňují další dráždivě až karcinogenní zplodiny, jako fenoly, formaldehyd a čpavek. Tato pojivá často obsahují nevhodná rozpouštědla, čímž se dále zhoršuje hygiena práce. Zvaznění pryskyřičných pojiv je obtížné, doprovázené značnějším snížením pevností jader. Směsi jsou náchylné k lepení na ruce i na modelové zařízení.

Pro speciální případy tenkostěnných odlitkfi, odlévaných ze slitin s nízkým bodem taveni, má většina těchto pojiv příliš vysokou tepelnou stabilitu a tím zhoršenou rozpadavost, jež vede k používání dražších speciálních pojiv.

Jednou z cest řešení otázek hygieny práce i-rozpadavosti po odliti je použití vodorózpustných derivátů celulózy, tj. karboxymetylcelulózy, hydroxyetylcelulózy apod. Směsi s těmito pojivý mají dobrou a dobře regulovatelnou vaznost, jsou hygienicky nezávadné a výborně rozpadavé.

Nevýhodou je nižší pevnost po sušení, která se dále snižuje odležením směsi nebo stáním jader, která mají tendenci navlhat. To vede k nutnosti zvyšovat obsah pojivá i vody ve směsi. Důsledkem je zhoršování zpěchovatelnosti, zvyšování lepivosti směsi, prodlužování doby sušení a zvyšování plynotvornosti forem a jader při lití. Použití směsí o nižších pevnostech po vysušení zvyšuje otěr jader při manipulaci i lití, což má za následek zhoršení povrchové i vnitřní jakosti odlitku.

Uvedené nevýhody používaných směsí na sušení odstraňuje směs, která obsahuje kromě 81 až 99,7 hmot. dílů ostřiva, 0,3 až 5 hmot. dílů vodorozpustné karboxymetylcelulózy a 0,3 až 10 hmot. dílů vody, podle vynálezu přísadu 0,01 až 4 hmot. dílů močoviny.

Výhodou směsi o složení podle vynálezu je především to, že při stejném obsahu pojivá a vlhkosti se silně, téměř dvojnásobně zvyšují pevnosti jader po sušení a povrchová kvalita jader se podstatně zlepší. Je tedy možno použít nižší obsah pojivá a vsazované vody, tím se výrazně snižuje spotřeba energie při sušení a doba sušení se zkracuje.

Směsi jsou nelepivé, hygienicky nezávadné a dostatečně vazné béz nutnosti přidávat jinou zvazňující přísadu; zpěchovatelnost jader je velmi dobrá. Skladovatelnost jader se prodlužuje.

V důsledku používání nízkého obsahu pojivá se snižuje vývin plynů při odlévání, rozpadavost jader se zlepšuje; výsledkem používání směsi podle vynálezu ,j e kromě zlepšení hygienických a pracovních podmínek i zvýšena kvalita odlitků, snížení plynových vad a zlepšení hladkosti povrchu v souvislosti se zvýšením kvality povrchu jader.

Příprava směsí je velmi jednoduchá, spočívá ve smíchání suchých složek v poměru podle vynálezu a následovném zvlhčení suché směsi vodou, načež se míchá 5-15 minut dle typu misiče tak, aby došlo k rozpuštěni pojivá. Odpadá tedy předrozpouštění karboxylmetylcelulózy ve vodě.

Směs má téměř neomezenou dobu použitelnosti, tj. několik dní, oschlou směs je možno zpětně zvlhčit na potřebnou vlhkost. Jako pojivo lze použít karboxymetylcelulózy o různém stupni substituce a různé molekulové váze. Nebyl shledán rozdíl mezi vzorky lišícími se viskozitou v rozmezí 0,005 - 0,022 PaS (5 - 22 cP). Karboxymetylcelulózu lze užít jak v podobě moučky, tak v podobě vloček, v sušeném stavu nebo částečně zvlhčenou. Močovinu lze použít v podobě technického produktu.

Obsah karboxylmetylcelulózy ve směsi se volí především podle požadavků na pevnost jader po sušení, který je dán jejich typem a .velikostí. Vaznost je podružným kriteriem, nebot ji lze upravovat případnými dalšími přísadami, jako např. hydroxidem vápenatým.

Obvykle dostačuje obsah 1 až 2 í karboxymetylcelulózy.

Obsah vody je dán náchylností toho kterého tvaru jádra k lepení. V náročnějších případech se používá obsah vody v dolním rozmezí. Obsah pojivá i vody je určen i druhem a zrnitostí použitého písku, u čistějších písků lze obsah pojivá snížit, u jemnějších zrnitostí se obsah vody zvyšuje.

Jádra se suší při teplotě 150 - 220 °C, při horní hranici teplot je nutno nepřekračovat optimální doby sušení, nebot pak by již docházelo k částečné destrukci pojivá. Doby sušení jsou zhruba poloviční než je tomu u olejových směsí.

Jádra je možno nechat zpevnit i pouhým vyschnutím na vzduchu po dobu dostatečnou k odstra není vlhkosti.

Jádra je možno povrchově upravovat různými způsoby.

Složení směsi podle vynálezu je patrné z následujících příkladů, které uvádějí i vlast nosti směsí o známém složení. ·

Příklad 1 směs známá směs podle vynálezu

písek o obsahu vyplavitelných látek 1 %	94,3	94,8
	hmot.díly
karboxymetylcelulóza	hmot.dily	1,5	1,5
močovina	hmot.díly	0,5	0
voda	hmot.díly	3,7	3,7
vaznost	kPa	6	6
pevnost po sušení v tlaku při 150 °C
1 hod.	MPa	6,6	3,0

Pro dosažení stejné pevnosti obsahuje směs podle vynálezu oproti známé směsi 1 % karboxy.1metylcelulózy, tedy obsah karboxylmetylcelulózy je é 1/3 nižší.

Příklad 2 směs známá směs podle vynálezu písek o obsahu vyplavítelných látek 0,2 %

	hmot.díly	93,7	94,0
karboxymetylcelulóza	hmot.díly	1,0	1,0
močovina	hmot.díly	0,3	0
voda	hmot.díly	5,0	5,0
vaznost	kPa	6	5
pevnost po sušení v tlaku při 150 °C
1 hod	MPa	5,5	2,9

PŘEDMĚT .VYNÁLEZU

Claims (1)

1. Směs pro výrobu slévárenských forem a jader, zpevňování vysycháním nebo sušením za zvý šených teplot, obsahující 81 až 99,7 hmotnostních dílů zrnitého ostřiva,.0,3 až 5 hmotnost nich dílů karboxymetylcelúlózy a-©T^-až-lO-bniotnostních dílů vody, vaznačená tím, že dále obsahuje 0,01 až 4 hmotnostní díly močoviny.