CZ25238U1 - Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém s obsahem lupku jako nekřemenného ostři va pro výrobu slévárenských forem a jader při výrobě odlitků.

Dosavadní stav techniky

Základní složkou formovacích směsí pro výrobu odlitků je ostřivo, které představuje až 98 % hmotn. směsi. Nejčastěji používaným ostřivem je jakostní praný a tříděný křemenný písek.

Formovací směs pro výrobu odlitků dále obsahuje 1 až 10 % pojivá v závislosti na typu pojivového systému. Formovací směs pro výrobu odlitků dále může obsahovat vodu a další přísady pro zlepšení jejích vlastností.

Křemenný písek byl a zůstává hlavní surovinou používanou pro formovací směsi pro výrobu odlitků ve formovnách sléváren oceli. Křemen má však jeden významný nedostatek, a to že při ohřevu mění svou krystalickou formu. Při teplotě 573 °C dochází k přeměně β-křemene na akřemen a s tím souvisí nárůst objemu o cca 2,5 %, který je příčinou napětí. To má za následek porušení povrchu odlitku s následným výskytem bublin a výronků. Další nevýhodou křemenného písku je, že křemenný prach zvyšuje riziko výskytu plicních chorob.

Při vyšším namáhání slévárenských forem je nutno nahradit křemenný písek nekřemennými ostřivy. Ta mají vyšší žáruvzdornost a příznivější průběh dilatace než křemenný písek, což je důležité např. při výrobě odlitků z vysoko legovaných manganových ocelí, při níž se jako ostři va používá magnézií zejména vzhledem k jeho bazicitě.

Cílem technického řešení je zlepšení povrchu odlitků, snížení pnutí a omezení vzniku trhlin a prasklin u odlitků. Na trhu existují ostřiva, která tyto problémy řeší, ovšem u řady z nich jejich cena omezuje možnosti jejich použití.

U samotvrdnoucích furanových formovacích směsí pro výrobu odlitků bez řízeného ztužování probíhá exotermická reakce a uvolňuje se voda. Ta se musí odpařit, a proto postup vytvrzování probíhá od povrchu směrem dovnitř jader. Průběh vytvrzování je doprovázen změnou barvy směsi, původní bílá barva přechází na tmavozelenou až černou. Tyto formovací směsi pro výrobu odlitků se používají pro jádra tenkostěnná, tvarově i plošně složitá s nároky na vysokou pevnost v ohybu, většinou pro litinové odlitky. Samotvrdnoucí furanové formovací směsi pro výrobu odlitků mají velký význam tam, kde je nutná vynikající rozpadavost forem po odlití v místech, kde je obtížné tryskání, ale jsou vysoké nároky na kvalitu povrchu a malý výskyt trhlin.

Samotvrdnoucí formovací směs pro výrobu odlitků založená na pojivovém systému fenolická pryskyřice - ester, technologie Alphaset, je dvousložkový pojivový systém, kde pojivém je alkalická fenolická pryskyřice a tvrdidlem je organický ester. Jedná se tedy o odlišný systém oproti pojivovému systému s fenolickou pryskyřicí vytvrzovanou kyselinou. Přednosti tohoto systému jsou ve velmi dobrých formovacích vlastnostech samotvrdnoucí formovací směsi, ve snížené citlivosti na výskyt výronků, tvorbu bodlin a bublin, vznik trhlin a v nízkém vývinu dýmu a zápachu.

Patentová rešerše nepřináší mnoho poznatků. Nekřemenným ostřivům není věnována velká pozornost. Čínský patentový spis CN 201275592 uvádí směs chromitu a kulatozmného křemenného písku v poměru 2 až 4 : 1. Další čínský patentový spis CN 101428333 uvádí pyrophylit jako ostřivo pro výrobu jader. Podle patentového spisu CN 1605407 je chromit regenerován postupem zahrnujícím drcení, třídění, tepelnou regeneraci, vyhořívání organických pojiv, praní, odvodňování a sušení. O regeneraci směsi tvořené křemenným pískem a chromitem pojednává německý patent DE 3642916.

- 1 CZ 25238 Ul

Zajímavý je další německý patent DE 1939346, v kterém je chromit pojen vícesložkovým systémem tvořeným furanovou pryskyřicí, která je vytvrzována za běžných teplot směsí kyseliny fosforečné a monoaluminium fosfátu, který působí jako pojivo až při teplotě cca 500 °C.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém podle tohoto technického řešení.

Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že obsahuje 97 až 98 % hmotn. lupkového ostřiva, 1 až 2,5 % hmotn. pojivá a 0,2 až 1 % hmotn. tvrdidla.

Výhodná formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že nasákavost lupkového ostřiva je nejvýše 3,5 %.

Výhodná formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že pojivemje fenolická pryskyřice.

Další výhodná formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že tvrdidlem je směs bisfenolu A a triacetát glycerolu.

Další výhodná formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že pojivemje furanová pryskyřice.

Další výhodná formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je charakterizovaná tím, že tvrdidlem je kyselina p-toluensulfonová.

Hlavní složkou formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém podle tohoto technického řešení je nekřemenné lupkové ostřivo. Lupek je ostřivo na bázi hlinitokřemičitanu. Jedná se o ostrohranné, uměle vyráběné ostřivo s nasákavostí < 3,5 %.

Nasákavost lupkového ostřiva <3,5 % umožňuje nižší obsah pojivá ve formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém podle technického řešení. S tím je spojena řada výhod, jako je nižší cena formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém podle technického řešení, vyšší rozpadavost formy vyrobené z formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém podle technického řešení po odlití a menší množství škodlivin uvolněných při odlévání. Ostřivo má dále nízkou tříštivost, takže při manipulaci nebo regeneraci formovací směsi nedochází ke zvyšování množství prachových podílů a nemění se střední velikost zrna. Naopak vyšší obsah pojivá by mohl způsobovat horší rozpadavost a prodyšnost forem a jader a také vyšší cenu formovací směsi.

Ve formovacích směsích pro výrobu odlitků pojených organickým pojivém podle technického řešení může být lupkové ostřivo buď samostatně nebo ve směsi s křemennými ostřivy. Na rozdíl od křemenných ostřiv má lupkové ostřivo plynulou dilataci, což eliminuje vznik trhlin v odlitcích. Plynulá a malá dilatace tohoto ostřiva se dá s výhodou využít také u tzv. COLD-BOX směsí. Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém obsahující směs nekřemenného lupkového ostřiva s křemenným pískem eliminuje vznik výronků bez přidání další přísady. Dále má lupkové ostřivo dobrou žáruvzdornost, což je výhodou ve slévárnách ocelí. Formovací směsi s obsahem lupku dle technického řešení lze použít na obklady krčků nálitků. Snižuje se tak rozsah a hloubka připečenin. Měrná hmotnost tohoto ostřiva jen nepatrně převyšuje měrnou hmotnost křemenných písků, ve formovacích směsích tudíž nedochází k segregaci, jako je tomu při použití např. chromitu ve směsi s křemennými písky. Formovací směsi s lupkovým ostřivem jsou vhodné pro většinu pojivových systémů, lze je použít pro odlévání všech kovových materiálů a nezatěžují životní prostředí.

Základem tohoto technického řešení je formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém podle technického řešení, která obsahuje 97 až 98 % hmotn. lupkového ostřiva a 1,0 až

2,5 % hmotn. organického pojivá. Hlavní výhodou nového řešení je, že složení této směsi má pozitivní vliv na vady odlitků: eliminuje vznik trhlin a výronů v odlitcích, snižuje výskyt připe-2CZ 25238 Ul cenin a snižuje rozpadavost. Díky vhodnému typu lupkového ostřiva s obsahem více než 41 % hmotn. Α1₂Ο₃ jako žáruvzdorné složky je zachována vysoká žáruvzdornost ostřiva a díky jeho nízké nasákavosti pod 3,5 % je možné snížit obsah pojivá. To se projeví na snížení nákladů jak na ostřivo, tak na pojivo. Konečná pevnost formovacích směsí pro výrobu odlitků pojených organickým pojivém podle tohoto technického řešení se po 24 hodinách pohybuje v rozmezí 1,5 až 1,7 MPa.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém, kterým je alkalický samotuhnoucí systém Alphaset (fenolická pryskyřice - ester), obsahuje:

97,3 % hmotn. lupkového ostřiva LK-SAND 2,2 % hmotn. pojivá Alphaset TPA 70 (fenolická pryskyřice)

0,5 % hmotn. tvrdidla ACE 1535 (ester).

Pevnost této formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém je po 24 hodinách

1.5 ± 0,2 MPa. Povrch ocelových odlitků získaných z forem vyrobených z této formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je vynikající, stejně jako rozpadavost těchto forem a výskyt trhlin u ocelových odlitků získaných z těchto forem je minimální.

Příklad 2

Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém, kterým je samotuhnoucí systém s fnranovou pryskyřicí a tvrdidly, obsahuje:

97.5 % hmotn. lupkového ostřiva LK-SAND % hmotn. pojivá Furan U 204 (furanová pryskyřice)

0,5 % hmotn. tvrdidla Aktivátor 100T3.

Konečná pevnost této formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém je po 24 hodinách 1,7 ± 0,2 MPa. Při použití této formovací směsi pro výrobu odlitků pojené organickým pojivém se sníží riziko trhlin v kritických průřezech odlitků a sníží se množství připečenin. Průmyslová využitelnost

Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém je průmyslově využitelná pro výrobu slévárenských forem a jader ve formovnách sléváren oceli.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Formovací směs pro výrobu odlitků pojená organickým pojivém, vyznačující se tím, že obsahuje 97 až 98 % hmotn. lupkového ostřiva, 1 až 2,5 % hmotn. pojivá a 0,2 až 1 % hmotn. tvrdidla.
2. 2. Formovací směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že nasákavost lupkového ostřiva je nejvýše 3,5 %.
3. 3. Formovací směs podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že pojivém je fenolická pryskyřice a tvrdidlem směs bisfenolu A a triacetátu glycerolu.
4. 4. Formovací směs podle některého z nároků laž2, vyznačující se tím, že pojivém je fůranová pryskyřice a tvrdidlem kyselina p-toluensulfonová.