CZ274398A3

CZ274398A3 - Formovací písek vhodný pro výrobu jader a kokil

Info

Publication number: CZ274398A3
Application number: CZ982743A
Authority: CZ
Inventors: Urreiztieta Jaime Prat
Original assignee: Iberia Ashland Chemical, S. A.
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-14
Also published as: WO1998029353A1; JP2000505733A; CN1215384A; TR199801786T1; DE69728657D1; PL328603A1; PT891954E; AU729604B2; DE69728657T2; PL190727B1; BR9710401A; AU7890198A; CN1121287C; DK0891954T3; RU2202437C2; US6598654B2; US20020108733A1; CZ300176B6; EP0891954B1; EP0891954A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká výroby litinových odlitků, a zejména se týká formovacího písku pro odlévání, vhodného pro výrobu jader a kokil, který obsahuje duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého.

Dosavadní stav techniky

Litinové odlitky, získávané s použitím jader, vyrobených z formovacího písku, mívají obvykle celou řadu kazů a vad na svém tvaru, takže je nezbytné je podrobit strojnímu obrábění za účelem získání rozměrově správného výrobku. K těmto kazům a vadám dochází v důsledku ohřívání jádra, které tak trpí účinkem roztaveného kovu, který je na něj naléván, což vyvolává roztahování jádra, v důsledku čehož se na jeho povrchu vytvářejí trhliny, praskliny či pukliny. Roztavený kov proniká těmito trhlinami, prasklinami či puklinami, čímž dochází k vytváření určitých přepážkových stěn nebo vrstev na

povrchu pojmem	výsledného „žilkování	výrobku. Tento nežádoucí efekt je znám pod
nebo	„zálup.
V	současné	době	jsou jádra vyráběna s použitím
formovacího písku	a	plynem nebo teplem vytvrzovaných

pryskyřic, nebo samovytvrzovaných pryskyřic, které se • · • · · · ···· používají společně s přísadami, určenými ke zlepšení charakteristických znaků získaného výrobku.

Za účelem zabránění tvorby „žilkování je známa a používána celá řada způsobů, jako například:

- Použití oxidu železa jako přísady

Oxidy železa, používané jako přísady, jsou určeny za účelem minimalizace problémů, vznikajících roztahováním křemene neboli oxidu křemičitého, obsaženého v písku, přičemž pro dané účely je používáno červeného oxidu železa neboli krevelu, černého oxidu železa, žlutého oxidu železa nebo oxidu železa ze Sierra L eone, které se přidávají do směsi v percentuelním množství, které se pohybuje od 1 do 3 %.

Tyto oxidy působí jako faktor pro tvorbu feyalitu, takže je „žilkování v průběhu tvorby trhlin, prasklin či puklin velmi omezeno. Nicméně má tento způsob kromě toho, že v některých případech nedochází zcela k eliminování „žilkování, výraznou nevýhodu v tom, že oxidy železa snižují mechanickou pevnost a odolnost jádra, a navíc pak tvorba feyalitu zvyšuje tendenci k penetraci neboli pronikání, což způsobuje na vnějším povrchu získaného výrobku různé nepravidelnosti, které musejí být následně opracovány.

- Použití dřevité moučky a uhelného prášku

V souladu s tímto způsobem se přidává dřevitá moučka nebo uhelný prášek, a to v množství, které se pohybuje od 1 do 3 %. Tato moučka nebo prášek během odlévání vyhoří, přičemž zanechá volné mezery, rozmístěné v celém objemu • · · ·

jádra, čímž je umožněno, že roztahování křemene neboli oxidu křemičitého se děje do těchto mezer, a to bez nutnosti zvětšovat vnější rozměr, čímž dochází k zabránění vzniku trhlin, prasklin či puklin, které vyvolávají „žilkování.

Hlavní nevýhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že když moučka či prášek hoří, dochází k vývoji velkého množství plynů, které v materiálu cirkulují, což může vést k rozměrovým problémům u výsledného výrobku. Avšak s použitím tohoto typu přísady je stejně jako u shora uvedeného způsobu dosahováno snížení mechanické pevnosti či odolnosti jader.

- Použití oxidu titanu jako přísady je popsán v patentovém spise na použití oxidu titanu jako percentuálním z celkového

Tento způsob, který US 4 735 973, je založen přísady, přičemž se tato přísada přidává v množství, které se pohybuje mezi 0,5 a 5 množství písku, a přičemž mezi 15 a 95 % oxidu titanu, tepelné roztahování, čímž „žilkování, přičemž uvedená přísada obsahuje Tímto způsobem je snižováno je zabraňováno vytváření je udržována mechanická pevnost a odolnost jader a nedochází ke zvýšenému vývoji plynů.

Nevýhoda tohoto způsobu spočívá ve skutečnosti, že takto vyrobená jádra mají určitou tendenci k penetraci neboli pronikání, takže je nutno na ně aplikovat nátěry nebo jiné povrchové zpracování před započetím odlévání litinových odlitků.

·· ···· ·· 9999 99 99 ·· · · · · · · · · · · *· · · « · · ··· ··· • · · · ···· · ·

- Použití přírodních písků s nízkou roztažností

U tohoto nového způsobu se pro výrobu jader používají speciální písky se zaoblenými zrny nebo s poněkud hranatými zrny, které jsou křemičitého typu, dále se používají chromitanové písky, zirkonové písky nebo olivínové písky, které v důsledku rozdílných stupňů tepelné roztažností způsobují snížení „žilkování a někdy dokonce jeho úplné odstranění.

Základní nevýhoda tohoto způsobu spočívá ve vysoké ceně takovýchto typů písku, čímž dochází k následnému zvýšení ceny vyráběných jader.

- Použití tavených písků s nízkou roztažností

V souladu s tímto způsobem je křemičitý písek, běžně používaný k výrobě jader, roztaven v elektrické peci, až dojde k vytvoření určitého druhu pasty bez kapacity roztažností. Poté je takto získaná pasta rozmělňována či drcena na pískový prášek, který je míšen přibližně v množství 50 % s křemičitým pískem. Tímto způsobem je zabráněno roztahování jader, neboť prášek, získaný z křemičité pasty, nemá kapacitu pro roztahování, takže nedochází ani k tvorbě trhlin, prasklin či puklin, ani k vytváření „žilkování.

Základní nevýhodou tohoto způsobu je mnohem vyšší složitost výrobního procesu, v důsledku čehož je konečná cena vyráběných jader mnohem vyšší.

• · ♦ · • · · · · ·

Na základě shora uvedeného je tedy možno konstatovat, že způsoby, běžně používané za účelem zamezení tvorby „žilkování, spočívají buď v použití přísad (oxid železa, oxid titanu, dřevěná moučka nebo uhelný prášek), nebo v

použití speciálních písků	(přírodní	písky s	nízkou
roztažností nebo elektricky	tavené	písky s	nízkou
roztažností).
Podstata vynálezu
Nyní bylo zjištěno, že	je možné	zlepšit	kvalitu

litinových odlitků s použitím jader nebo kokil, vyráběných z formovacích písků, které obsahují duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého.

V důsledku toho je úkolem tohoto vynálezu vyvinout formovací písek pro odlévání, který obsahuje duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého.

Dalším přídavným úkolem tohoto vynálezu je vyvinout způsob výroby jader nebo kokil, zahrnující použití shora uvedeného formovacího písku. Výsledné vyrobené kokily a jádra rovněž představují úkol předmětu tohoto vynálezu.

Dalším přídavným úkolem tohoto vynálezu je vyvinout způsob výroby litinových odlitků, zahrnující použití shora uvedených jader nebo kokil. Výsledné vyrobené litinové odlitky představují rovněž úkol předmětu tohoto vynálezu.

Předmětem tohoto vynálezu je tedy formovací písek pro odlévání, který obsahuje duté mikroskopické kuličky

9 9 9 9 9

9 9 9

9 9 9 9 9 9

99 9 9 99 9 křemičitanu hlinitého v množství mezi 1 a 30 % hmotnostních vzhledem k celkovému množství formovacího písku.

Formovací písek, který je předmětem tohoto vynálezu, je vhodný pro výrobu jader a kokil, které mohou být poté využívány pro výrobu litinových odlitků.

Použitím dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého dochází k zabránění vzniku trhlin, prasklin či puklin během roztahování jádra, avšak bez zvyšování vývoje plynů a při zachování mechanických vlastností výsledného vyrobeného jádra.

Během odlévání výrobků pak roztahování křemene či oxidu křemičitého ve formovacím písku nezpůsobuje zvětšení rozměrů jádra, neboť toto roztahování je absorbováno vnitřními prostory dutých mikroskopických kuliček, takže je zcela úplně zabráněno vytváření trhlin, prasklin, či puklin na povrchu jádra, v důsledku čehož je rovněž zabráněno tvorbě „žilkování.

Při použití formovacího písku podle tohoto vynálezu jsou vyráběna jádra nebo kokily s nižší hustotou či měrnou hmotností, u kterých je sníženo vyvíjení plynů, avšak bez snížení jejich mechanické pevnosti či odolnosti.

Obdobně je snížena penetrace u vyráběných výrobků, čehož je dosaženo v důsledku skutečnosti, že duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého pokrývají intersticiální prostory vyráběného jádra, což má obdobný účinek, jako použití nátěrů, takže dochází ke zlepšení povrchové úpravy výsledného výrobku.

·· ···· ·« ··· · • ·

V důsledku toho je kvalita výsledných litinových odlitků zlepšena v důsledku sníženi počtu vad a kazů, způsobovaných roztahováním jádra a vývojem plynů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším blíže vysvětlen na příkladech jeho provedení, které budou popsány s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje graf, na kterém je možno vidět účinek „žilkování pro různé způsoby tvarování jádra, přičemž pozice 04 odpovídá způsobu, založenému na použití formovacího písku podle tohoto vynálezu, který obsahuje 10 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého;

obr. 2 znázorňuje graf, na kterém je vyjádřena mechanická pevnost či odolnost, dosahovaná při použití různých způsobů výroby jádra, přičemž pozice 04 odpovídá způsobu, založenému na použití formovacího písku podle tohoto vynálezu, který obsahuje 10 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého;

obr. 3 znázorňuje graf, na kterém je vyjádřena hustota neboli měrná hmotnost vyráběných jader, a to v souladu s různými výrobními postupy;

obr. 4 znázorňuje srovnávací graf „žilkování a penetrace, dosahované při použití formovacích písků, obsahujících duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého podle předmětu tohoto vynálezu, a při použití formovacích

4444

4 4 4 4 4

4 4 4 4 4 4

44 4 4 44 4

444 444 písků, obsahujících oxid titanu podle patentového spisu US 4 735 973; a obr. 5 znázorňuje graf, kde je vyznačena pevnost v tahu jader, vyráběných s použitím formovacích písků podle tohoto vynálezu, které obsahují různá percentuální množství dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého, přičemž křivky vyjadřují pevnost v tahu při vyjmutí z formy po uplynutí 24 hodin a s relativní vlhkostí 100 %.

Příklady provedení vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je formovací písek pro odlévání, obsahující duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého v celkovém množství mezi 1 až 30 % hmotnostních vzhledem k celkovému množství písku, s výhodou pak mezi 5 až 25 % hmotnostních, a ještě výhodněji mezi 10 až 20 % hmotnostních.

Předběžné zkušební testy, zaměřené na zabránění tvorby „žilkování na povrchu litinových odlitků, potvrdily možnost používání dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého jako přísady do formovacích písků, určených k výrobě jader a kokil.

Na základě dalších zkušebních testů bylo ověřeno, že velmi dobrých výsledků je dosahováno tehdy, když je použito dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého, které mají obsah hliníku mezi 15 až 45 % hmotnostních vztaženo k hmotnosti dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého, s výhodou pak mezi 20 až 35 % hmotnostních.

·« ···· 99 9999 99 99

9 9 9 9 · 9 9 · *

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 999 9 99 999999

9 9 9 9 9 9 9 9 9

Pro použití u předmětu tohoto vynálezu mohou být používány všechny druhy dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého, přednostně pak ty druhy, které splňují shora uvedené charakteristiky, jako jsou druhy, dodávané firmou PQ Corporation pod obchodním názvem a ochrannou známkou Extendospheres, a dále druhy, dodávané firmou Microfine Minerals Limited pod obchodním názvem a ochrannou známkou Metaspheres 50.

V tabulce 1 jsou uvedeny hlavní charakteristické znaky různých mikroskopických kuliček, používaných při prováděných zkušebních testech.

Proti veškerému očekávání bylo překvapivě ověřeno, že duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého té nejlepší kvality, kterými rozumíme takové mikroskopické kuličky, které mají relativně vysoký obsah hliníku, obvykle mezi 35 až 48 % hmotnostních, dávají horší výsledky, než duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého nižší kvality, to znamená takové kuličky, které mají obsah hliníku nižší než 35 % hmotnostních.

Zkušební testy, prováděné s různými dutými mikroskopickými kuličkami křemičitanu hlinitého, přidávanými v různých poměrech do formovacího písku, ukázaly, že mikroskopické kuličky s nízkým obsahem hliníku (25 až 33 % hmotnostních) dávají překvapivě obecně ty nej lepší výsledky, co se týče „žilkování a penetrace, a to při udržení mechanických vlastností vyráběných jader, přičemž bylo dále zjištěno, že zvyšování percentuálního obsahu hliníku v mikroskopických kuličkách nevede ke zlepšování výsledků z • to ·· ·· ··· to · to to · ··· ··· ···· • · ··· · ·· ······ • to······ to · ·« ·«·· •to ···· hlediska uvedených účinků („žilkování a penetrace), neboť vede případně k opačným účinkům [viz tabulka 5 (příklad 5)].

Kromě toho provedené studie ukázaly, že nej lepší výsledky z hlediska „žilkování a penetrace nezávisejí jenom na obsahu hliníku, neboť zde mají vliv rovněž i jiné faktory, jako je velikost a rozměry mikroskopických kuliček a tloušťka jejich stěn.

Zejména bylo zjištěno, že duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého jsou vhodné tehdy, kdy mají tloušťku stěny, jejíž velikost leží mezi 3 až 10 % průměru mikroskopické kuličky, přičemž velikost částic leží mezi 10 až 350 μιη.

Jak je možno vidět v tabulce 4 (příklad 4), tak mikroskopické kuličky, které dávají ty nej lepší výsledky, jsou ty, které jsou identifikovány jako Metaspheres 50 a Extendospheres SG, neboť mají pevnost v tlaku 189,37 kg/cm²(2 700 psi) , obsah hliníku mezi 25 až 30 % hmotnostních, tloušťku stěny o velikosti 5 % vzhledem k průměru částice (Extendospheres SG) a o velikosti od 3 do 7 % vzhledem k průměru částice (Metaspheres 50) , přičemž průměrná velikost částice činí 150 μιη (Extendospheres SG) a mezi 10 až 250 μm (Metaspheres 50).

Formovací písek podle tohoto vynálezu může rovněž obsahovat jiné běžné konvenční složky, jako jsou licí přísady, pojivá nebo jiné výběrově volené složky, používané v této oblasti techniky.

·0«» ·* *·ί· ·* ··

0 0 · · · · · · ·

ΤΙ ·· *·0·· · · ·«· ··· • 000 0 · · · · ·

Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby jádra nebo kokily za studená, který obsahuje následující kroky:

(A) vložení formovacího písku, který je předmětem tohoto vynálezu, do formy za účelem vytvoření jádra nebo nevytvrzené formy, (B) umístění uvedeného jádra nebo nevytvrzené formy z etapy (A) do styku s plynným vytvrzovacím katalyzátorem, (C) ponechání uvedeného jádra nebo nevytvrzené formy z etapy (B) vytvrdnout tak, až bude možno uvedeným jádrem nebo formou manipulovat, a (D) vyjmutí uvedeného jádra nebo formy z příslušné formovací formy.

U jiného provedení je předmětem vynálezu rovněž způsob výroby litinových odlitků, který obsahuje následující kroky:

(A) vložení jádra nebo formy, vytvořené z formovacího písku, který je předmětem tohoto vynálezu, do odlévacího zařízení, (B) lití kovu v tekutém stavu do uvedeného odlévacího zařízení, (C) ponechání kovu, nalitého do odlévacího zařízení, vychladnout a ztuhnout, a *··« ** «·

9 9 9 · · · * * * ··· · · · · * · · ·· · ♦ · · · · V*· 999

9 9 9 · 9 9 · » · (D) vyjmutí odlitého kovového výrobku z odlévacího zařízení.

Následující příklady mají sloužit k bližšímu objasnění předmětu vynálezu. V tabulce 1 jsou uvedeny hlavní charakteristické znaky dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého použitých v uvedených příkladech.

PŘÍKLAD 1

Studium využití dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého jako přísady pro formovací písky

Za účelem zhodnocení možného využití dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého jako přísady pro formovací písky, určené pro výrobu odlévacích jader, bylo na jedné straně vytvořeno několik jader s využitím různých pryskyřic a běžných konvenčních přísad, zatímco na druhé straně bylo vytvořeno několik jiných jader z formovacího písku, do kterého byly přidány duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého, načež bylo studováno „žilkování a pevnost v tahu výsledných jader. Způsoby, kterých bylo použito pro výrobu různých jader, byly pro každý případ konvenční.

Odlišné složky pro různé směsi, použité pro výrobu jader, jsou uvedeny v tabulce 2.

Ve všech případech bylo použito 2 % pryskyřice. Katalyzátorem, použitým při přípravě vzorků 02 a 03 byl plynný oxid siřičitý (SO₂), zatímco u ostatních vzorků bylo jako katalyzátoru použito plynného metyletylaminu (DMEA).

• · φ φ

Když byly výrobky připraveny, byly studovány příslušné výsledky, přičemž maximální hodnota „žilkování byla oznámkována hodnotou „10, zatímco minimální hodnota „žilkování byla oznámkována hodnotou „0. Kromě „žilkování byla hodnocena i pevnost v tahu.

Na obr. 1 a na obr. 2 jsou znázorněny grafy, ukazující účinek „žilkování a pevnosti v tahu u vyrobených jader. U vzorku 04 jsou uvedeny vlastnosti, kterých bylo dosaženo u jádra, vyrobeného z formovacího písku, obsahujícího mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého v percentuelním množství 10 %, přičemž je zde možno pozorovat absolutní absenci účinků „žilkování a velmi dobré vlastnosti z hlediska pevnosti v tahu.

PŘÍKLAD 2

Hustota či měrná hmotnost různých jader

Byla stanovena hustota či měrná hmotnost různých jader, získaných v důsledku různých výrobních postupů, a to pro srovnávací účely včetně jádra, vyrobeného z formovacího písku, obsahujícího duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého, což je předmětem tohoto vynálezu.

Jádra, jejichž hustota či měrná hmotnost byla vyhodnocována, byla připravena s použitím dále uvedených písků a přísad:

[1] přísady oxidu titanu [patent US 4 735 973] (Veinseal) ;

[2] duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého (předmět tohoto vynálezu);

to · • ·

[3] křemen či oxid křemičitý se zaoblenými zrny;

[4] křemen či oxid křemičitý s poněkud hranatými zrny;

[5] 70/30 křemen se zaoblenými zrny/chromitan;

[6] 90/10 křemen/přísada oxidu titanu [patent US 4 735 973] (Veinseal);

[7] 90/10 křemen/duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého (předmět tohoto vynálezu).

Dosažené výsledky jsou uvedeny na obr. 2, na jeho základě je možno vyhodnotit, že jádra, vyrobená z formovacích písků, obsahujících duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého, mají velmi sníženou hustotu či měrnou hmotnost v porovnání s ostatními typy jader, přičemž tato jejich hustota či měrná hmotnost umožňuje snížit vývoj plynů a penetraci u konečných výrobků.

PŘÍKLAD 3

Srovnávací příklad

Bylo zhotoveno několik jader z formovacích písků, obsahujících různá množství (0, 5 %, 10 % a 20 %) přísad, vybraných z následujících látek:

(I) duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého, a (II) přísady oxidu titanu v souladu s patentovým spisem US 4 735 973 (Veinseal), načež byl vyhodnocován účinek jak „žilkování tak i penetrace.

• ·· · ♦ · · · · ·

Jádra byla připravena smícháním písku (C-55) s 0,5 %, 10 % nebo 20 % hmotnostními příslušné přísady, přičemž byla do výsledné směsi přidána vhodná pryskyřice, směs byla vytvarována a vytvrzena.

Po připravení různých výrobků byly vyhodnoceny dosažené výsledky, přičemž maximální úroveň „žilkování a penetrace byla oznámkována hodnotou „10, zatímco minimální úroveň „žilkování a penetrace byla oznámkována hodnotou „0.

Pro stanovení zkušebního testu [AFS Transactions], zkušebním testu ve existence penetrace penetrace kovu ve formě bylo použito „Penetrace 2x2 test odlévací u kterého jsou dutiny v jádře při formě vizuálně prověřovány z hlediska či průniku kovu.

Dosažené výsledky jsou znázorněny na obr. 4, kde je možno zcela jasně vidět, že „žilkování je u obou postupů velmi podobné a postupně se snižuje až zcela zmizí, když se percentuelní množství přísady postupně zvyšuje, až dosáhne 10 %.

Avšak penetrace se při použití přísad oxidu titanu zvyšuje současně se zvyšováním percentuálního množství přísady, zatímco při použití dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého jako přísady zůstává penetrace konstantní a na velmi snížené úrovni.

• 9

9·· 9 · 9 9999

9 999 9 99 999999

9999 9999 9 9

99 99 99 99 99

PŘÍKLAD 4

Příprava jader s použitím dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého jako přísady

Bylo připraveno několik jader (drticí zkoušky), sestávajících z formovacího písku, do kterého byla přidána různá množství (0,5 %, 10 % a 20 %) dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, načež byl vyhodnocován jejich vliv na pevnost jader v tahu.

Zkušební testované výrobky byly připraveny smícháním písku (C-55) s 0,5 %, 10 % nebo 20 % hmotnostními dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, přičemž do výsledné směsi byla přidána vhodná pryskyřičná směs. Se získanou směsí byly provedeny drticí zkoušky, přičemž směs byla vytvrzena vhodným plynem.

Dosažené výsledky jsou uvedeny na obr. 5, kde je vyznačena pevnost v tahu pro jádra, vyrobená s různými percentuelními obsahy přísady podle tohoto vynálezu, představující křivky, odpovídající pevnosti v tahu na výstupu z boxu po uplynutí 24 hodin a při relativní vlhkosti 100 %.

Prostřednictvím postupu, obdobného shora uvedenému, bylo připraveno několik jader z formovacích písků, uvedených v tabulce 3, přičemž jádra byla vyrobena smícháním písku (C-55) s 0,5 %, 10 % nebo 20 % hmotnostními dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého.

··· · · · · · · · • · · · · · »· ······ • · · · · · · · · «

Ve všech případech bylo jako katalyzátoru použito 1 % pryskyřice Isocure® 325 (Ashland) a 1 % pryskyřice Isocure® 625 (Ashland), a plynného metyletylaminu (DMEA).

Získaná jádra byla podrobena několika zkušebním testům na odolnost proti otěru či opotřebení (vrypová tvrdost, VT) a několika zkušebním testům na pevnost v tahu (tahová tvrdost, TT).

Dosažené výsledky jsou uvedeny v tabulce 4.

Následující příklady byly provedeny pro účely výběru těch nej vhodnějších dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého pro jejich použití jako přísady do formovacích písků.

PŘÍKLAD 5

Vyhodnoceni různých dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého jako přísady proti „žilkování

Za účelem zhodnocení „protižilkovacího chování různých typů mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého bylo připraveno několik výrobků pro drticí zkušební testy, sestávajících z formovacích písků, do nichž byla přidána různá množství mikroskopických kuliček.

Zkušební testované výrobky byly připraveny smícháním písku (C-55) s 10 % nebo s 20 % hmotnostními mikroskopických kuliček, přičemž do výsledné směsi bylo přidáno 0,75 % pryskyřice Isocure® 325 (Ashland) a 0,75 % pryskyřice Isocure® 625 (Ashland) .

• 0 0 0 ·· · 00 0 0000 00 0 00 0 0000 00 0000 00 000 00 0 0000 »000 0 0

Ze získané směsi bylo připraveno několik zkušebních kusů pro drticí test, které byly vytvrzeny s pomocí pryskyřice Isocure® 720 (Ashland). Poté byly umístěny do formy pro jejich roztavení s šedou litinou při teplotě 1 420° C.

Po vychladnutí zkušebních kusů byly vyhodnoceny dosažené výsledky, přičemž maximální hladina „žilkování a penetrace byla oznámkována hodnotou „10, zatímco minimální hladina „žilkování a penetrace byla oznámkována hodnotou „0.

Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 5, na jejímž nej lepších výsledků z (to znamená takových základě je možno vyhodnotit, že hlediska „žilkování a penetrace výsledků, u nichž bylo dosaženo hodnoty „žilkování a penetrace nula nebo hodnoty velmi blízké k nule) bylo dosaženo při použití 20 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého s obsahem hliníku mezi 25 až 33 % (Extendospheres SG a Metaspheres SLG, SL180 a SL150 s obsahem hliníku téměř 45 % hmotnostních), které poskytovaly obecně ty nejhorší výsledky.

φ φ

PŘÍKLAD 6

Vyhodnocení mechanické odolnosti „protižilkovacích přísad

Za účelem vyhodnocení mechanické odolnosti či pevnosti různých typů mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého bylo připraveno několik zkušebních testovacích kusů, sestávajících z písku, do kterého byla přidána rozdílná množství mikroskopických kuliček.

Zkušební testovací kusy byly připraveny smícháním písku (C-55) s 10 % nebo s 20 % hmotnostními mikroskopických kuliček, přičemž do výsledné směsi bylo přidáno 0,75 % pryskyřice Isocure® 325 (Ashland) a 0,75 % pryskyřice Isocure® 625 (Ashland) . Použitým katalyzátorem byl metyletylamin (DMEA).

Z takto získané směsi bylo vyrobeno několik zkušebních kusů pro zkušební testy pevnosti v tahu, které byly podrobeny zkušebním testům na vrypovou tvrdost (VT) a na pevnost v tahu (PT) .

Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 6, kde je možno pozorovat, že v důsledku dobrých výsledků, dosažených z hlediska účinků „žilkování a penetrace, bylo rovněž dosaženo uspokojivé mechanické odolnosti u jader, vyrobených z formovacích písků podle tohoto vynálezu.

···· • · • · · · · · či odolnosti různvch

PŘÍKLAD 7

Vyhodnocení mechanické pevnosti typů dutých mikroskopický kuliček z křemičitanu hlinitého

Za účelem vyhodnocení mechanické pevnosti či odolnosti různých typů dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého při 100 % bylo připraveno několik zkušebních vzorků pro provedení zkušebních testů pevnosti v tahu, a to smícháním mikroskopických kuliček (100 %) za účelem jejich vyhodnocování s 3 % pryskyřice Isocure® 323 (Ashland) a 3 % pryskyřice Isocure® 623 (Ashland). Ze získané směsi bylo připraveno několik zkušebních vzorků pro provádění zkušebních testů pevnosti v tahu, přičemž tyto vzorky byly vytvrzeny s pomocí plynné pryskyřice Isocure® 702 (Ashland).

Získané zkušební vzorky byly podrobeny zkušebním testům na odolnost proti otěru (OO) a na pevnost v tahu (PT) . Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 7, kde je možno vyhodnotit, že nej lepších výsledků bylo dosaženo s použitím mikroskopických kuliček Extendospheres XEG, které mají průměrnou velikost částic (162 pm) větší, než mikroskopické kuličky Extendospheres SG (130 pra) .

•4 4444

4444 • · · · · · • · · · · · • « · · · · · « · · · · ** * ·* ·· ·· ·· *· ·· ♦ · · ·♦ <

<

• · • · · ··

Charakteristiky různých typů dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého

Bod

měknutí

CJ o

1 800

O o 00 1—1

O o 00 t—1

1 200 až

1 350

1 200 až

1 350

1 000

1 200 až

1 350

Pevnost

3 04 3 1—i

CM £ o

2,48

co CM

9, 37

9,37

, 03

>N OJ 00

968,1

θ'

SD

X)

x>

CO

00

r-

X)

>

04

LO

lo

LO

i—1

19

t—1

o

CN

•P co

u

o

(O

o

16

řed)

o

•H

o

00

LO

o

LO

rr

LO

P

g

ΓΌ

r^-1

rH

co

Ό

co

Ό

o

CN

•H i—1

co 'OJ

=L

1 o

Φ >3 j->

1 o

Φ >Sq +j

τ—1

P co

l o

Φ

>o

i—1

i—I

c—1

r—1

>

co

(0

o

0

Θ

o\O

Ll

Q

04

>1

>φ

o\o

P >co 3

3 >Φ 2_>

0 %

% 0

10

lom

10

lom

Γ

0 i—1

CO

rH

II

0 Oj

II

o Oj

1

&q

II

co

3

XJ 3 co X)

04 Ή c

o\o

co K CO

co *» co

co *. co

5-30

15

6-33

O

1—1

sF

CN

XJ

co

CO

co

Φ

CO Φ p

íq

Sq

44

Φ

xj

XJ

X!

XJ

o

Φ x: o. C0 3

Φ X3 O sq k>1

Oj CO O Ό 3

SLG

Oj CO O X) 3

SL18C

dsopu

SL15C

ndosp

SG

ndosp

XEG

ndosp

XOL20

o LO

>>

Φ

φ

Mel

P

X

x

X

ω

c o

Ή

P

Sq

O

O.

sq

O

O σ

Oj o

xj

Eh £

•H

4q (0 £

'3 c

N 'Π3 sq x:

o o

o •i—i co

CD

Φ x:

ít co o

T3

C

Φ

P

X ω

Ό

P

P co

-1

Φ

H s

Φ c

-H

P

O o

Ή £

•3

4q £

'(0

N 'Φ c

c co

Ol xj o

o

Φ •n

CO

Φ

Φ x:

d

CO

P

Φ • · 9 99 9 ·· ···· ·· 9· • · · · · 9 · 9 9 9 «9* · · « 9999 •9 9999 99 ·99 9·9 • 999 9999 9 9

Tabulka 2 Výchozí směsi

Příprava	Pryskyřice	Formovací písek
01	fenolová uretanová	křemičitý písek (*)
02	epoxidová akrylová	křemičitý písek (*)
03	akrylová	křemičitý písek (*)
04	fenolová uretanová	křemičitý písek (*) + 10 % dutých mikroskopických kuliček křemičitanu hlinitého (předmět vynálezu)
05	fenolová uretanová	regenerovaný furanický písek
06	fenolová uretanová	70/30 křemičitý písek (*) / chromitan
07	fenolová uretanová	50/50 křemičitý písek (*) / chromitan
08	fenolová uretanová	křemičitý písek (*) + 2 % BR-022
09	fenolová uretanová	křemičitý písek (*) + 2 % uhelného prachu
10	fenolová uretanová	šamotová hlína
11	fenolová uretanová	50/50 tavený křemen
12	fenolová uretanová	upravený olivín
13	fenolová uretanová	tepelně regenerovaný písek
14	fenolová uretanová	křemičitý písek (*) + 10 % Veinseal 14000

(*): křemičitý písek AFA=50 se zaoblenými zrny, %Si>97 % • 4 4 44 4

4444

44

4» 4 44 4 4444 ?3 ·· 4444 44 444 444

44444444 4 4

Tabulka 3 Formovací písky

Směs	Písek C-55 (% hmotnostní)	Přísada (% hmotnostní)
I	100	0
II	95	5
III	90	10
IV	80	20

Tabulka 4

Mechanická pevnost

Pevnost směs	I PT 00	II	III	IV
PT	00	PT	00	PT	00
2 cc. 302	68 94	56	93	54	92	44	90
1 hodina	76 95	72	94	74	96	60	92
24 hodin	88 98	95	97	98	97	85	96
1 h. vzduch a 24 hod. 100 % vlhkost	23 73	35	86	30	79	26	74
Hmotnost zkušebního vzorku	448,9	425	r0	385	,0	318	,8

PT - pevnost v tahu

- odolnost proti otěru • » ♦·· · • « ·· ···· *· ·· ♦ · · · · · · ♦ · ♦ · · · ·

9 9 9 9 999 999

9 9 9 9 9 •3 x

x o

P '>1 >

LT>

(O X ι—l ρ

Xi

Φ <

X u Ή o Φ > o X I—I •H >N •H 4-> O P X

X Φ i—I X >

X w

o

C >

(1)

X o

P

X £>ί

X

P o

N >

ε φ

x ι—i Φ u

Φ υ

•H >P

X ω

>1 ρ

X o\°

LO •H

X

X ω

Ή c

X <D >cn x

tX3

LD

CM

CD ©

Φ

P o

o m

H \

LT)

CM

CO ©

Φ

P □

υ o

ω

H

Penetrace	CM	CM	CM	CM		i—1	O	CO	o	CM	i—1	o	o	CM	X
„Žilkování	00	CT)	<Ti	CT>	cr>	CTi	10		o	CM	O	CM	o	CTi	10
XOL 200	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1°	LT)
o w	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	10	20	1 1	1 1
XEG	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	10	\| 20	1 1	1 1	1 1	1 1
Meta. 50	1 1	1 1	1 1	1 1	1	1 1	1 1	10	20	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1
o X co	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	10	20	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1
SL 150	1 1	1 1	1 1	10	20	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1
SL 180	1 1	10	20	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	1 1	i 1	1 1	1 1	I 1	1 1
Hmotnost zkušebního vzorku (g)	175,8	151, 5	122,2	i—1 X o LT) i—1	co sr CM I—\|	147,2	o s. rH CM t—1	150,0	123,2	144,6	\| 117,0	147,0	122,0	in r- rH	176, 0
Písek C-55	100	06	08	90	08	06	08	06	80	06	08 \|	06	O co	90	95
Zkušební vzorek č.	Kontrola A	i—1	CM	co		lO	CD		CO	Xt	O t-H	r~1 rH	\| 12	CO i—I	tr t—1

o

LO

Φ

X

Φ m

Φ

P

Φ

X

X «

O

X c

Φ

X

X ω

x φ >υ -Η <—i 3 X >,

X

Sp

X 'φ β

Ν «β

Ρ β

ο φ

•π

Ο

CM

X

Ο

X φ

ω ω

X

C0 ο

χ γΉ

X ω

ο co

Metaspheres 50; (tabulka 1)] • · ··· · » · « »· ·· • · · · • · · · ·· · ··· » ·

99

Studium mechanické pevnosti aglomerovaných výrobků (písek/mikroskopické kuličky)

LO	LO
CM	CM
CO	co
©	©	Lf)	<
ca	ca		ca
ck	ck		s
D	D		Q
u	O
o	O
co	co
l—I	H
LO	LO
CM	CM
CO	kO
©	©	LQ
ca	ca		[£}
ck	ck	i—1	s
D	D		Q
o	o
o	o
co	CO
H	H
LO	LO
CM	CM
CO	co
©	©	Lf)
ca	ca		ti
ck	ck		s
o	C3		Q
o	O
o	o
co	co
1—i	M
LO	LO
CM	CM
CO	CO
©	©	LT)
ca	ca		w
ck	ck		s
D	o		Q
o	o
o	o
co	co
H	H
LO	LO
CM	CM
CO	CO

O o co r-~ O <σ r-~ co

Eh o co co Ck lo sr co

O i—i co lo O <σ σ σ

H r— σ co Ck lo lo rco oo σ

sr o

co

O CM rH O O co CO 'T

CM co co

LO

CO

LO

Eh LO CM CO Ck i—l Η H

O σι σ o

O M’ LO

Eh cm lo σ Ck CM CM CM o

CM ®

M ck

D

O

CO ©

ca ck

D o

o co

M

LT) ca

S o

LO

I o

o\o

O σι

O lo ca LO x i

O X ca

0\0

O

CO O

CM

O m ca LO X i

O X ca o\O o\°

O σ o

O cm co LO O <σ σ σ

E-t co o co Ck co r~ co

O O rH CM O c?i σ σ

E-ι co co co

Ck LO LO co

O Μ θ’ θ’ O σ σ σ

Ε-ι Γ~ CM CO tk co r- r~ ro σ

o rσ

LO σ

co co

co
K.
CM	><D
σ	c
rH	♦Η
	Ch
	3
	ki
	co

O O CM LO O co co co

EH co o co ck co sp co co

LO co co co •M* •vT

O co sr rO v ď

Eh lo co o Ck CM CM co

O ή co co O co co co

E-ι o co Ck ’Φ •'tf' *3* o

^r co

CM

I—I co co co

LO

CM co ©

ca ck o

o o

co ir>

CM co ©

ca ck

D o

o co

LT) ca s

Q

LT) lo ro l H U

O sa +J s3 o O o X

0\0

O CM co ΓO <σ σ σ

Eh o co co Ck lo r- co o

co ro *» co

CM

O co ι-l O co σ σ

Eh oo co m Ck CO -šT LO

CM σ

co šT

CD		kl
0	Ή	O
-H	>	4->
>kl	+4	'to
	co	N
kC	>N
CO	O	<—1
	3	ro
kr	S	+4
Ck		(0
		k!

(3 ro >

o k4 <D ε

o (—1 Cn <

co

O

U co ro •H

Ό

O

Λ •H

Ό

O

Λ ·=τ

CM

O

T3

N >

+4 3 CO H o Ό kC O Λ XJ i—1 >

^r cm ₀\°

O eg O

Ή c

n >

CD k4 >co kr 3 O kC N N >

CO co o

u co ro c

H

Ό

O •H

Ό

O

-šT

CM

U

Ό

N >

-LT

CM o\° O O [MS: Metaspheres; EX: Extendospheres; PT: pevnost v tahu; 00: odolnost proti otěru] <8 • · ···· ·· ···· « · · * · · · ·· ·» * * * « »· ·» ·· ·· • · * · * · · · • » · · · * » » ·· ·*

Studium mechanické pevnosti různých přísad (s Isocure®) , používaných pří výrobě jader o

w x

X ω

© ω

oí

D

O

O ω

oo

CN

CO \

oo

CN oo co <

ω

Q

Gj to

CO uo σ

sr σ

O

CO co co co roo co o

cg x

ω cg ω

cí ω

cc

Gj cg <

Η ω

o uo o

PÍ cg

X ω

© ω

cí

D o

o cg oo

CN co \

oo

CN oo co <

ω

Q

O sr co σ

H co o Gj oo uo

CN rσ rsr uo ©

ω

Cí o

o o

CG

H

CN

CO \

oo

CN oo co

CJ

Q

O rH CO O co co σ

rUO

Γ00 sr to sr o

sr

ΟΟ oo ©

ω cí

D o

o

CG oo

CN

CO \

CO

CN

CO co

o uo ,—1 PI CG	© ω Cí D O O	00 CN CD 00 CN	< CD ^UCD ₂Q
X	CG	OO
ω	1—1

O 00 ,—1 PÍ CG	© ω cí D O O	00 CN CO \ CO CN	< CD ^Uco _sQ
X	CG	00
ω	H

Φ

Pi

O

H

CL,

O p:

co o

ρ p;

•H

Pi >O ♦H r—|

Pí

<D		CD
ϋ	Ή	U
•H	>	♦H
>P	P	>P
>1	co	So
Pí	>N	X
CO	0	co
	3	>,
P	2	P
Gj		CL

P O P '(0 N > i—I tÚ P tú X

O co r~ o O c— co σ

ΓΟΟ rsr co co rCD co

P ><D

P o

•H

P

O

P

Pj

P co o

rH o

b o

O CN O co sr co oo co

Γr3

X

P

Olj

Ch sr

CN uo rco sr

P

CO

O >

CD

CL.

O CO CN oo oo σ.

E-j σ co Gj sr co o

Γ— uo oo o

co

E-t

Gi

Q

U sr tú c

•H b

o

X3 c

•H b

o

X sr

CN x

o b

N >

•H b

o x

sr

CN

P to o

P!

X o\o

O

CO

CD

P

CD

X

CL co o

b

CD

P

X ω

• *0 0 • · · · · ·

· ·

0

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Formovací písek pro odlévání

vyznačuj í c i se tím, že obsahuj e duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého. 2. Formovací písek podle nároku 1 vyznačuj i c i se tím, že uvedené duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají obsah hliníku mezi 15 a 45 % hmotnostních. 3. Formovací písek podle nároku 2 vyznačuj í c i se tím, že uvedené duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají obsah hliníku mezi 20 a 35 % hmotnostních. 4. Formovací písek podle nároku 1 vyznačuj i c i se tím, že uvedené duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají tloušťku stěny mezi 3 a 10 % průměru mikroskopické kuličky. 5. Formovací písek podle nároku 1 vyznačuj i c i se tím, že uvedené duté

mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají velikost částice mezi 10 a 350 gm.

6. Formovací písek podle nároku 1 vyznačující se tím, že obsahuje mezi 1 a 30 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.

• · ·· ····

28 · · ♦··· » · *«· *«·· • · · · 9 9 · · · ·
7. Formovací písek podle nároku 6 vyznačující se tím, že obsahuje mezi 5 a 25 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.
8. Formovací písek podle nároku 7 vyznačující se tím, že obsahuje mezi 10 a 20 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.
9. Způsob výroby jádra nebo kokily za studená vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

(A) vložení formovacího písku podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8 do formy za účelem vytvoření jádra nebo nevytvrzené formy, (B) umístění uvedeného jádra nebo nevytvrzené formy z etapy (A) do styku s plynným vytvrzovacím katalyzátorem, (C) ponechání uvedeného jádra nebo nevytvrzené formy z etapy (B) vytvrdnout tak, až bude možno uvedeným jádrem nebo formou manipulovat, a (D) vyjmutí uvedeného jádra nebo formy z příslušné formovací formy.
10. Jádro nebo kokila vyznačující se tím, že jsou vyrobeny způsobem podle nároku 9 litinového
11. Způsob vyznačuj ící následující kroky:

výroby se tím ♦ to totototo «· ♦·♦· odlitku že obsahuj e (A) vložení jádra nebo formy podle nároku 10 do odlévacího zařízení, (B) lití kovu v tekutém stavu do uvedeného odlévacího zařízení, (C) ponechání kovu, nalitého do odlévacího zařízení, vychladnout a ztuhnout, a (D) vyjmutí odlitého kovového výrobku z odlévacího zařízení.
12. Litinový odlitek vyznačující se tím, že je vyroben způsobem podle nároku 11.

··· ···