CZ300176B6

CZ300176B6 - Smes pro výrobu jader a kokil, použití této smesi, zpusob výroby jádra nebo kokily za studena a jádro nebo kokila

Info

Publication number: CZ300176B6
Application number: CZ0274398A
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: 2009-03-04
Also published as: US6598654B2; PL328603A1; EP0891954B1; RU2202437C2; ATE264278T1; PL190727B1; BR9710401A; JP4308913B2; AU7890198A; CN1121287C; PT891954E; DE69728657T2; AU729604B2; EP0891954A1; JP2000505733A; CZ274398A3; US20020108733A1; WO1998029353A1; TR199801786T1; DE69728657D1

Abstract

Smes pro výrobu jader a kokil obsahuje formovací písek, pryskyrici a duté mikroskopické kulicky z kremicitanu hlinitého. Smes obsahuje od 1 do 30 % hmotnostních dutých mikroskopických kulicek, vztaženo na celkové množství písku, pricemž duté mikroskopické kulicky z kremicitanu hlinitého mají obsah hliníku od 20 do 35 % hmotnostních. Predmetem vynálezu je rovnež použití smesi, zpusob výroby jádra nebo kokily za studena a jádro nebo kokila pro lití kovu.

Description

Směs pro výrobu jader a kokik použití této směsi, způsob výroby jádra nebo kokily za studená a jádro nebo kokila

Oblast techniky

Vynález se týká směsi pro výrobu jader a kokil, použití této směsi, způsobu výroby jádra nebo kokily za studená a jádra nebo kokily.

io Vynález se tedy týká výroby litinových odlitků, a zejména se týká formovacího písku pro odlévání. vhodného pro výrobu jader a kokik který obsahuje duté mikroskopické kuličky křemiěitanu hlinitého.

i? 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,

21)

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 čí pukliny.

Roztavený kov proniká těmito trhlinami, prasklinami či puklinami, čímž dochází k vytváření určitých přepážkových stěn nebo vrstev na povrchu výsledného výrobku. Tento nežádoucí efekt je znám pod pojmem „žilkováni nebo „zálup“.

V současné době jsou jádra vyráběna s použitím formovacího písku a plynem nebo teplem jo 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 způsobu, jako například:

3? Použití oxidu železa jako přísady

Oxidy železa, používané jako přísady, jsou určeny za účelem minimalizace problému, 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 Leone, 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

5ii V souladu s tímto způsobem se přidává dřevitá moučka nebo uhelný prášek, a to v množství, které se pohybuje od i 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.

- I Cl 300176 B6

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

Tento způsob, který je popsán v patentovém spise US 4 735 973. je založen na použití oxidu titanu jako přísady, přičemž se tato přísada přidává v percentuálním množství, které se pohybuje to mezi 0.5 a 5 % z. celkového množství písku, a přičemž uvedená přísada obsahuje mezi 15 a 95 % oxidu titanu. Tímto způsobem jc snižováno tepelné roztahování, čímž je zabraňováno vytváření

..žilkování, přičemž je udržována mechanická pevnost a odolnost jader a nedochází ke zvýšenému vývoji plynů.

i? 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.

Použití přírodních písků s nízkou ro/tažností

2o U tohoto nového způsobu se pro výrobu jader používají speciální písky sc zaoblenými zrny nebo s poněkud hranatými zrny. které jsou křemičitého typu, dále sc používají chromitanovc písky, zirkon o vé písky nebo olivínové písky, které v důsledku rozdílných stupňů tepelné roztažnosli 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 o v elektrické peci, až dojde k vytvoření určitého druhu pasty bez kapacity roztažnosli. Poté je takto získaná pasta rozmělňována či drcena na pískový prášek, který je míšen přibližně v množství 50 % s křemičitým pískem.

Tímto způsobem jc 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, zeje možné zlepšit kvalitu litinových odlitků s použitím jader nebo kokil. vy5o rábených z formovacích písků, které obsahují duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého.

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

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

li) V souladu $ jedním aspektem tohoto vynálezu byla proto vyvinuta směs pro výrobu jader a kokil, obsahující formovací písek, pryskyřici a duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého. Předmětná směs obsahuje od 1 do 30 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček, vztaženo na celkové množství písku, přičemž duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého máji obsah hliníku od 20 do 35 % hmotnostních.

Duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají s výhodou tloušťku stěny od 3 do 10 % průměru mikroskopické kuličky.

Duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají s výhodou velikost částic od 10 do

2o 350 μιτι.

Směs podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje od 5 do 25 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.

LI výhodného provedení obsahuje předmětná směs od 10 do 20 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množstv í písku.

V souladu s dalším aspektem tohoto vynálezu bylo rovněž vyvinuto použití směsi, obsahující duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého podle shora uvedeného popisu, pro výrobu jader nebo kokil pro lití železa.

V souladu s dalším aspektem tohoto vynálezu byl rovněž vyvinut způsob výroby jádra nebo kokily za studená, obsahující následující kroky:

(A) vložení směsi pro výrobu jader nebo kokil podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5 do formy pro vytváření neztuhlého jádra nebo kokily.

(B) umístění neztuhlého jádra nebo kokily z kroku (A) do styku s plynným katalyzátorem pro tuhnutí.

(C) ponechání neztuhlého jádra nebo kokily z kroku (B) ztuhnout až do umožnění manipulace s jádrem nebo kokilou.

4o (D) vyjmutí jádra nebo kokily z formy.

V souladu s dalším aspektem tohoto vynálezu bylo rovněž vyvinuto jádro nebo kokila pro lití kovů. obsahující směs, zahrnující duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého podle shora uvedeného popisu.

Předmětem tohoto vynálezu je tedy směs formovacího písku pro odlévání, který obsahuje duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého v množství mezi l a 30 % hmotnostních vzhledem k celkovému množství formovacího písku.

Směs formovacího písku, která je předmětem tohoto vynálezu, je vhodná 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 plynu a při zachovaní mechanických vlastnosti vý sledného vy robeného 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 tv orbě ..žilkování.

κι 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, i? 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 snížení poetu vad a

2o 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 různě způsoby tvarování jádra, přičemž pozice 04 odpovídá způsobu, založenému na použití formovacího písku podle tohoto vynálezu, který' obsahuje 10 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček křemi?o čítánu 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 vvnáiezu, a při použití formovacích písků, obsahujících oxid litanii podle patentového spisu

US 4 735 973; a obr. 5 znázorňuje graf, kde je vyznačena pevnost v tabu 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 směs pro výrobu jader a kokíl. obsahující formovací písek pro odlévání, obsahující duté mikroskopické kuličky křemičitanu hlinitého v celkovém množství mezi I až 30 % hmotnostních vzhledem k celkovému množství písku, s výhodou pak mezi 5 až

5(t 25 % hmotnostních, a ještě výhodněji mezi 10 až 20 % hmotnostních.

-4CZ 300176 B6

Předběžné zkušební testy, zaměřené na zabránění tvorby „žilkování na povrchu litinových odlitků, potvrdily možnost používání dutých mikroskopických kuliček křemičítanu 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 křemičítanu hlinitého, které mají obsah hliníku mezi 15 až 45% hmotnostních vztaženo k hmotnosti dutých mikroskopických kuliček křemičítanu hlinitého, s výhodou pak mezi 20 až 35 % hmotnostních.

in Pro použití u předmětu tohoto vynálezu mohou být používány všechny druhy dutých mikroskopických kuliček křemičítanu hlinitého, přednostně pak ty druhy, které splňují shora uvedené charakteristiky, jako jsou druhy, dodávané firmou PQ Corporation pod obchodním názvem a ochrannou známkou Lxtendosphercs. a dále druhy, dodávané firmou Mierofinc 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 křemičítanu hlinitého té nejlepší kvality, kterými rozumíme lakové mikroskopické kuličky, které mají relativně vysoký obsah hliníku, obvykle mezi 35 až 48% hmotnostních, dávají horší výsledky, než duté mikroskopické kuličky křemičítanu hlinitého nižší kvality, to znamená takové kuličky, které mají obsah hliníku nižší než 35 % hmotnostních.

2? Zkušební testy, prováděné s různými dutými mikroskopickými kuličkami křemičítanu hlinitého, přidávanými v různých poměrech do formovacího písku, ukázaly, že mikroskopické kuličky s nízkým obsahem hliníku (25 až 33% hmotnostních) dávají překvapivě obecně ty nejlepší 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 mikroto skopických kuličkách nevede ke zlepšování výsledků z hlediska uvedených účinků {„žilkování“ a penetrace), neboť vede případně k opačným účinkům [viz tabulka 5 (příklad 5)].

Kromě toho provedené studie ukázaly, že nejlepší výsledky z hlediska ..žilkování a penetrace nezávisejí jenom na obsahu hliníku, neboť zde mají vliv rovněž i jiné faktory, jako je velikost a

5? rozměry mikroskopických kuliček a tloušťka jejich stěn.

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

Jak je možno vidět v tabulce 4 (příklad 4), tak mikroskopické kuličky, které dávají ty nejlepší výsledky, jsou ty, které jsou identifikovány jako Metaspheres 50 a Lxtendosphercs SG, neboť mají pevnost v tlaku 189.37 kg/cm“ (2700 psi), obsah hliníku mezi 25 až 30 % hmotnostních, tloušťku stěny o velikosti 5 % vzhledem k průměru částice (Fxlendospheres SG) a o velikosti od

3 do 7 % vzhledem k průměru částice (Metaspheres 50), přičemž průměrná velikost částice činí

150 μτη (Lxtendosphercs SG) a mezi 10 až 250 μηι (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.

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 ne vy tvrze né formy.

-5CZ 300176 B6 (B) umístění uvedeného jádra nebo nevytvrzené formy z etapy (A) do styku s plynným vytvrzovacím kataly zátorem.

(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 κι vynálezu, do odlévaeího zařízení, (B) lití kovu v tekutém stavu do uvedeného odlévaeího zařízení, (C) ponechání kovu, nalitého do odlévaeího zařízení, vychladnout a ztuhnout, a (D) vyjmutí odlitého kovového výrobku z odlévaeího zařízení.

i? 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

2o 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,

3o Ve všech případech bylo použito 2 % pryskyřice. Katalyzátorem, použitým při přípravě vzorků 02 a 03 byl plynný oxid siřičitý (SO₂), zatímco li ostatních vzorků bylo jako katalyzátoru použito plynného mety lety lam i nu (DMEA).

Když byly výrobky připraveny, byly studovány příslušné výsledky, přičemž maximální hodnota (5 „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. II vzorku 04 jsou uvedeny vlastnosti, kterých bylo dosaženo u jádra, vyrobeného

4o l formovacího písku, obsahujícího mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého v pereentuelním 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.

-6CZ 300176 B6

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 křemiúitanu hlinitého (předmět tohoto vynálezu);

[3] křemen či oxid křemičitý se zaoblenými zrny:

[41 křemen či oxid křemičitý s poněkud hranatými zrny;

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

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

io [7] 90/10 křemen/dutc 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 $ ostatními typy jader, přičemž tato jejich hustota či měrná hmotnost umožňuje snížil vývoj plynů a penetraci u konečných výrobků.

Příklad 3

Srovnávací příklad

2ii 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, lak i penetrace.

Jádra byla připravena smícháním písku (O55) s 0.5 %, 10 % nebo 20 % hmotnostními příslušné přísady, přičemž byla do výsledné směsi přidána vhodná pryskyřice, směs byla vytvarována a vytvrzena.

Po připraveni 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 penetrace kovu ve formě bylo použito zkušebního testu „Penetrace 2x2 lest odlé35 vací [AI S Transaetions], u kterého jsou dutiny v jádře při zkušebním testu ve formě vizuálně prověřován) z hlediska existence penetrace ěi průniku kovu.

Dosažené výsledky jsou znázorněny na obr. 4, kde je možno zcela jasně vidět, že „žilkování jc li obou postupů velmi podobné a postupně se snižuje až zcela zmizí, když $e percentuelní

4a 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.

Příklad 4

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

-7CZ 300176 B6

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 křemiěitanu 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. Sc získanou směsí byly provedeny drticí zkoušky, přičemž směs byla vytvrzena vhodným plynem.

io Dosažené výsledky jsou uvedeny na obr. 5. kde je vyznačena pevnost v tahu pro jádra, vyrobená s různými percentuelnimi 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 formovala cích 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 % pry skyřice Isocure® 325 (Ashland) a 1 % pryskyřice Isocure® 625 (Ashland), a plynného mety lety laminu (DMFA).

?o

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

3o Vyhodnocení různých dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého jako přísady proti „žilkování“

Za účelem zhodnocení „protižilkovaciho“ chování různých typů mikroskopických kuliček z křemiěilanu hlinitého bylo připraveno několik výrobků pro drticí zkušební testy, sestávajících / 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).

Ze získané směsi bylo připraveno několik zkušebních kusů pro drticí test, které by ly vytvrzeny s pomocí pryskyřice Isocure®) 720 (Ashland). Pote byly umístěny do formy pro jejich roztavení s šedou litinou při teplotě 1420 °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,

Pro stanovení penetrace kovu ve formě bylo použito zkušebního testu „Penetrace 2x2 lest >0 odlévaeí“ [APS Transactions], u kterého jsou dutiny v jádře při zkušebním testu ve formě vizuálně prověřovány z hlediska existence penetrace či průniku kovu.

Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 5, na jejímž základě je možno vyhodnotit, že nejlepších výsledku z hlediska „žilkování“ a penetrace (to znamená lakových výsledků, u nichž bylo dosa-8CZ 300176 B6 ženo hodnoty ..žilkování’' a penetrace nula nebo hodnoty velmi blízké k nule) by lo dosaženo při použití 20 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křcmičitanu hlinitého s obsahem hliníku mezi 25 až 33 % (Extendospheres SCi a Metaspheres SEG, Ski80 a SL150 s obsahem hliníku téměř 45 % hmotnostních), které poskytovaly obecně ty nej horší výsledky.

Příklad 6

Vyhodnocení mechanické odolnosti „protižilkovacíeh 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 Isoeure® 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 (VI) a na pevnost v tahu (PI).

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 ti jader, vyrobených z formovacích písků podle tohoto vynálezu.

Příklad 7

Vyhodnocení mechanické pevnosti či odolnosti různých typů dutých mikroskopicky kuliček z křcmičitanu 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 lo smícháním mikroskopických kuliček (100 %) za účelem jejich vyhodnocování s 3 % pryskyřice lsocure'® 323 (Ashland) a 3 % pryskyřice lsoeure® 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 IsocureQč 702 (Ashland).

Získané zkušební vzorky byly podrobeny zkušebním testům na odolnost proti otěru (OO) a na pevnost v tabu (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 μιη) větší než mikroskopické kuličky Extendospheres SG(l30pm).

-9CZ 300176 B6 r—; >0 r-j

A

Φ >A

A.'

N

AC

CD >0

1—1

A) τ-1 fO

Aí <—i 3

Ό

Φ

H x:

O

Aí v

I—I

CL o

A!

CG

O ίΑ

Ή £

υ *>Ί ^e3

CL >1

A

U '>1 c

N

O >·

A

CG

Li

Φ

A

Φ

Cl (0 £

u

μγΗ So c r o C-A % £ >Φ £	o o OJ	1 800	1 800	1 200 až 1 350	>tj > c g OJ _ ΐ—1	1 coo	>N O g £ OJ
A 3 cg a ' 'p 0 co 5 C ι-c > A 0! φ A CL >	co xr ·. CM kO LD	00 =T oj LO UO	co ά OJ Φ X	PO σ» co i—1	Γ-.- co esa 00 rA	00 o r-	gj rO ^r'·· - s a ^σ- ^σ* A
Velikost částic (μπΌ	O O po o r4	O CO i—1 O ’—1	O JO i—1 1 c Τ—1	o O Z o ? ^Ό i í¹¹ - ΐ CG	OJ O Ϊ JO ^r7 Ό Ξ t CG	Ό O Φ O >A i—i A CG	O JO CA 1 o 13%
0 x a >s r-<	Θ o i—i II	Θ oV> O ΐ—s li	Θ oP O i—1	* t S 1 ¹¹ r	°'° t o £ vA ° ^H a		Q cA 0' 1 O0
3 X A 0 A .— CG C cA _Q -A O X	ro po nr	po po	po >» re A'	o m 1 □0	o ro 1 LO OJ	i_n i—1	3) PO 1 LC OJ
Výrobě k	cG Φ A Φ x CL 0 CG O Ό ^ω Φ A X ω	CG Φ A Φ a ° CG °5 0 % g £ Φ A X x	CG Φ Li Φ I 2 ⁰ Ί a ^ω CD A X M	ÍG Φ A Φ x Cl CG u o ω Ό 3 Φ A X ω	CG Φ A Φ x CL f n (G % ⁰ X Ό ^X C Φ -A X ω	CG Φ A Φ x o CL o CG OJ 0 2 T5 O C X Φ 4J X ω	CG Φ A Φ p O ω <3 -A Φ

C

O

A (O

A

CL

A

O u

cr

CL

CL'

A

H >1 £

x

A

CO £

'5

OJ 'Π,;

CO

A

-C o

o

CG

CD

A

CD rα

CG

O r

r

Φ

X ίΑ

Ό

4—¹A

CG

Γ—I ro

Li cd

C

-A

Σ

CD

A *r-t <J% c

A

U

H >!

E

A

Ή co

A

E •to 'CO

O

CD r~\

CG

Φ

A

Φ

X

CL

O

-A

Φ o:

10CZ 300176 B6 'tanul xa 2

Výcnozí směsi

žřipieva	fryskyřioe í	Formc va o1. písek
	í eriGlová	Křenlřvtý písek ;^r }
	uretanová 1
	epoxidová i	křemičitý písek li
	akrylová
C3	akrylové	Křemičitý písek í
q /	fenolová	Křemičitý p-sek · 11 i dntvcř
	uretanová	mikroskopioxýoh kolíček křemičnanu
		hlinitého ipřeomět vynálezej
3 5	fenolová	regenerovaný furarurciy píseň
	aretaxová
Cb	fenolová	7 3/30 křemičitý písek í ό ./
	uretanová	ohromí lan
CT	í-eno.ové	53/53 Křerriič'lý písek /
	uretanová	chromí Lan
08	fenolová	křemičitý písek ί’(
	vřetenová	+ 2 5 3R-C11
09	fenolová	k řemi č i z v písek ' *;
	uretanová	v 7 5 uhelnéno pracnu
10	fenolová	šamotová hl_na
	u rctancvá
11	fenolová	50/50 tavený křemen
	uretanová
1 2	fenolová	upravený olivín
	uretanová
1 -i	fenolová	teoelně regenerovaný pí sok.
	uret anová
K	fenolová	křemičitý písek (⁺)
	uretanová	a 10 1 Veinseal 14C0Q

{*}: křemičitý písek APA~5C se zaoblenými zrny, iSz>97 i

- 11 C7. 300176 B6

Tabulka 3

Formovací písky

Směs	Písek C-55 i% nmotřeszní)	Pří stou % nmo-tnostn;}
™ 1	_: 5 0 0
II	9 5	5
III	90	10
IV	80	/0

Tabulka 4

Mechanická pevnost

Pevnost směs	i 1	11	III PT OC	IV PT CO
PT	00	, pT	00
O ΟΠΟ ώ, O UJ	68	94	50	93	5 4 92	4 4 90
1 hodina	7 6	95	7 2	94	7 4 9 0	63 92
2 4 hodin	88	98	95	97	98 97	85 96
1 h, vzduch	23	23		86	30 7 9	26 74
a 2 4 n
100%
vlhkost
hmoznosz	4 4	8,9	425,	, o	385, 0)	313,8
nkušebníno					1 1	i
vzorku	Ϊ				[ 1 1

PT -- pevnost v Lanu 00 - odolnost, proti otěruj

- 12CZ 300176 B6

Φ

A' lO ,V.

u l|-| o

>

O λ:

A >M

4ω o

c.

>

φ a

o

A a

.v

Φ /j •a )>4 >1

Ať

CO

X

A

ÍL cL

ÚO

r

A

CO c

Ό

Φ >ω

A'

N in cm ©

Φ

A

O

O ω

LO ro ©

Φ

A υ

o e

H4

Φ Φ 3 A A Φ r Φ

CM

04

Ά

i—1

O

co

o

CM

ΐ—i

o

CM

lO

?rí '3 > 0 Ať •A >N

CO

o?

σ?

CA

CO

co

CO A

Q

CM

G

CM

o

CA

o A

XOL 20 0

1 1

1 l

I 1

1 1

1 ' 1

1 ¹

1 I

1 i

O

m

o ω

1 1

t 1

1 1

i 1

1 1

1

I 1

o Γ-1

o CM

I 1

I I

O LL X

1 1

[ 1

1 1

1

1 1

t t

1 1

1 i

o 1-^1

o CM

1 1

I I

3 _c f- X

1 1

i f

1 I

1 1

1 i

1 1

o Ί—í

o CM

1 1

I

1 1

I I

SLG

1 1

1 !

1 1

o 1-1

o CM

1 1

1

1 l

! 1

1 1

I I

SL ' 150

1 1

1

1 1

o 1-1

o f\

1 1

1

I 1

1 1

I I

SL 180

1 t

o t—1

o CM

1 1

i

1 1

1 [

1 1

1 t

1 1

1 !

I l

; Hmotnost zkušebního v z o r k u (g)

co L49 3' 1-1

m A LO τ—E

CM CM CM i—1

o Lí~) 1—f

CO Ά CM 1-1

CM O M' 1-1

o rH CM τ—1

o o LO

CM co CM , )

ίΏ t—1

O A i—l

o Γ Ό iA

o CM CM T—^J

Ό LO A I-1

o X Γ t

0

o o

o co

o ca

o co

o ca

o □o

o 0Ί

O CO

o CA

O co

o CA

o 00

o CA

in CA

A C Ať Ό Φ Φ a >3 0 >u 3 N Ať > LL

Kontrola A

ΐ—l

cm

co

T

Χϊ

<0

ω

co.

o 1—1

r“!

CM 1—J

CO T-J

•θ’ .· 4

o a:

Ví

Φ

A φ

JO a

o

Ό φ

A

X

LL

Λ'

O >u .-!

•—! 3 Ať a

o cO

A o

o

CM

LL

X tí l-L

Ať

O

LO ω

o n

φ

A

Φ

X!

a

A

Φ £

<75 .y tn n

H

O cn

O

7(

X

Φ <t-E

,.Q

O

N '>1 >

CJ 'X (7

Φ >

O i-j

OJ e

o r~i T Π5 (U

T υ

Ή řc u

OJ p;

T

lÍ©

l

re·,

OJ CO

120

20

0

0Z

Λ^-j

0

Γ-

0

©

Li©

<

1 O

CO

O

0

r~~

ΟΟ

0

Lij

ca

0

v

0:

0

<—1

z

oP

77

Γ©

O

cP

H

o

0)

0

0.

O O

o o

O CC

o

0

NT

0

cr

07

co

CN

--1

Hr

LÍ©

120

CN 7;

CN CO

20

70 O)

ítO

O

r—1

<N

20

o

©

2')

1

X

C©l

σ.

0í

0

Ld

ω

0

X

_©

Σ

oP

73

77

0

o\o

í—

--

oo

0

O O

<-*'

08

O

0

m

2 J

0

ω

00·

CN

Ή

k-i

20

22

CN

0

U

0

co

CO

O

20

0

co

20

0

© 0

© w

20

< 0

1 O

X 0

o

00

oo

OO

C50

X

7··

0

OKI

7©

n

0

o\p

Ε·<

co

o

0

O

u

O

0

co

r-

CO

0

o

CTi

ω

CO

rH

1—1

1-7

127

20

O 0

CN 0

CN CO

20

O

2)

X

o

(—1

CN

O

©

UO

<

1 O

X

O

0

oo

00

0 07

0 X

1---1

0 Z

o\p

0

T

70

Q

o\°

2-1

0'

c©

0

σο

U

N-¹

O

01

20

b©

0)

LC)

c

O

03

O

0

ω

CN

1—<

1-7

L.C

0

O

CN

X',

CO'

20

0

O

0

X

OJ

*ňT

NT

σο

© ω

© 0

d©

0

1 U

X 0

O

0o

OO

Oo

co

X

27

1—í

Σ Q

2P

u

·—'

o\°

0

r-

CN

CD

r-*

u

O

0

C’

o-

0

o

ΓΊ

<70

o

ω

03

’—1

i—.

i—1

27

i.O

ÍN

CN

0

NO

20

fú __j

o

CN

0

7

©

0

<

υ

r^-1 0

o

0

OO

σ\

σο

ω

0

d

X

S

íp

0

τ

77'

0

o

í7

0

o

0

o

u

U

0

r-.

0

o

O

0

X

co

to

7—^J·

*—'

1—1

0.

0

>

0

0)

ÍH

υ r-f

C

ω

0

Ή

0

CO

k>

íC3

í7

Ή

0

*1—1

>

0

>

Φ π

co

í7

H

Ti

72

>Sn

0

T

0

•H

Ό

0

<N

N

d

-U /0

Ό

0

F--1

72

>.N

>-

Φ

u C 1

υ

0

/—'

!>

>

ω

0

£

u

r-·

^r

0

c

ts

0

Τ'

0

CN

ů'0

Cl

0

72

Γ—I

0

i—1

CN

O

0

os

0

2Z

<

0

Γ—J

0

CN	©
σι
	•H
	u
	7Ϊ
	7Z
	ω

” Λ >

O <1’

Λ >Φ íh

C a; n n >

O 0 r- o Č 0 0 *T

ÍH 127 CN (’ CL· rr t— r <x σ o C '2’ 0 20

H CN 27 σ ·, 0 CN C\ (N

O O N iP O ro oj co [-1 00 O 03

Cb CO >σ *T

O 0 'T 7C n p v

20 0 O Cj CN f\l 0>

O --H 0- 0 O 00 00 00

7. '7' Oj Cn -=7' 7Γ 'T

O m v-l Π' C 00 o''. 07

E-J 00 <0 ;Ώ Cl, 0 ’ 27

C C c -m

H T?

T

N

CN co

JJ £7 ω ^H 0 T 72 o r x 0 >

NT

CN 0»

O

O {/)

OJ c

Φ f—] cL c

ω

CJ

N

Φ a

ω <T5 (1J

Σ

CO

- 14CZ 300176 B6 é>i ’>· £

>

D

O

O co a

a

CD a;

σ' co co re a

©

a	01	CM
co	a	a
	o	a
X	u	a
a	O	a
	a	a
	a
a
a a	©	a
a	a	<t
a i?	a a	a a
a ^bn	o	a
<	o	a
H	ω	a
a	a

DG =7’ <σ a

co a

sr

LÍD a

C-l a

c aco a

tě a

©

Φ 9
D U 0 ti		©

a	o	a
	Ί	a
ct	ω	a
- -		u
	X	o
Ό	a	co
CD		1—1

a a

CD a

a a

a t-j a

o '>Ί ©

a a

.a u

o a

a a

CD a

a a

03' a

a co a

oo •er

CO a

cx a

líT

-D «

o >

CD

Oj <0 a

υ r™4 c

ro a

u ω

e

Ě 0 -r t

Ό

O

-U co ©

a a

D

Γ >

b co l·· f a

a a

o ro c\ a

o a

υ

Ή a

c a

co

O

O a

h >1 a

>o

1—I

Φ u

*|—i >9 >

a co >!

a >

a co >N o

Φ

U

H )Dl >· a

co >1

O a

o o a '(D N >, i—I fD a cd a •H

Ό

O

Dl ^L1—I

Ό

O a

-σ a

Ό

C a

cti ₄.J

CO¹ o

a [EX: Ext endospheres; ?T: pevnost v taliu; OO : odolnost, proti

15C7. 300176 Bó

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Směs pro výrobu jader a kokik obsahující formovací písek, pryskyřici a duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého, vyznačující se tím. že obsahuje od 1 do 30 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček, vztaženo na celkové množství písku, přičemž duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají obsah hliníku od 20 do 35 % hmotnostních,
2. Smčs podle nároku 1. vyznačující se tím, že duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají tloušťku stěny od 3 do 10 % průměru mikroskopické kuličky,
3. Směs podle nároku 1. vyznačující se tím, Že duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého mají velikost částic od 10 do 350 pm.
4. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje od 5 do 25 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.
5. Směs podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje od 10 do 20 % hmotnostních dutých mikroskopických kuliček z křemičitanu hlinitého, vztaženo na celkové množství písku.
6. Použití směsi, obsahující duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého podle nároků 1 až 5, pro výrobu jader nebo kok i I pro lití železa,
7. Způsob výroby jádra nebo kokily za studená, obsahující následující kroky:

(A) vložení směsi pro výrobu jader nebo kok i 1 podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5 do formy pro vytváření neztuhlého jádra nebo kokily;

(B) umístění neztuhlého jádra nebo kokily z kroku (A) do styku s plynným katalyzátorem pro tuhnutí:

(C) ponechání neztuhlého jádra nebo kokily z kroku (B) ztuhnout až do umožnění manipulace s jádrem nebo kokílou; a (D) vyjmutí jádra nebo kokily z formy.
8. Jádro nebo kokila pro lití kovů. obsahující směs zahrnující duté mikroskopické kuličky z křemičitanu hlinitého podle nároků 1 až 5.