CZ309569B6 - Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby - Google Patents
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309569B6 CZ309569B6 CZ2021-456A CZ2021456A CZ309569B6 CZ 309569 B6 CZ309569 B6 CZ 309569B6 CZ 2021456 A CZ2021456 A CZ 2021456A CZ 309569 B6 CZ309569 B6 CZ 309569B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mixture
- geopolymer
- amount
- mold
- weight
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 14
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 claims abstract description 39
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 7
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 6
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
- B22C9/061—Materials which make up the mould
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/10—Clay
- C04B14/106—Kaolin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků je vytvořená ze směsi obsahující z hlinitokřemičité pojivo na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi, kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, šamot v množství 70 až 250 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 µm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a oxid křemičitý v množství 2 až 8 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu. Při výrobě formy se geopolymerní cement ve směsi s alkalickým aktivátorem pomalu míchá po dobu 5-ti minut a po uplynutí této doby se přidá šamot, uhlíková vlákna a oxid křemičitý a směs na bázi geopolymerního cementu se míchá po další dobu 5-ti minut při vysoké rychlosti, následně se takto vytvořená geopolymerní směs míchá po dobu jedné minuty při nízké rychlosti pro odvzdušnění směsi a nalije se do připravené formy jejíž vnitřní povrch byl pokryt separátorem spolu s uhlíkovou sítí s velikostmi ok 10 mm příčně a 15 mm podélně a obsažená směs se poté ještě odvětrá na vibrační plošině. Po zatvrdnutí geopolymerní směsi v připravené formě se tato forma zabalí do fólie a ponechá v klidu 48 hodin, následně se geopolymerní směs vyjme z připravené formy a zabalí do fólie a ponechá 28 dní při pokojové teplotě, načež se po vybalení z fólie geopolymerní směs podrobuje v průběhu šesti hodin postupnému navyšování teploty až na 900 °C, poté se vypaluje při teplotě 900 °C další tři hodiny. Následně se teplota postupně sníží až na pokojovou teplotu, čímž se výroba formy dokončí.
Description
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby
Oblast techniky
Vynález se týká trvalých, tedy opětovně použitelných forem vyrobených z geopolymerního kompozitu a určených pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků. Tyto formy vykazují zlepšení jejich tepelné odolnosti a mechanických vlastností. Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby formy.
Dosavadní stav techniky
Geopolymery, tedy materiály vznikající anorganickou polykondenzací hlinitokřemičitanů v alkalickém prostředí, jsou velmi perspektivní materiály pro nejrůznější aplikace, například ve stavebnictví. Předurčují je k tomu výborné mechanické vlastnosti (blízké přírodním kamenům), odolnost vůči teplu, UV záření i dalším vlivům prostředí, energetická nenáročnost výroby a jednoduchá dostupnost surovin k jejich výrobě (hlinitokřemičitany jsou nejběžnější látky v zemské kůře). Též se dají velmi jednoduše tvarovat, neboť se připravují ve formách či pomocí 3D tisku. Jejich nevýhodou je však v současné době cena, neboť jsou dražší než komerčně používané stavební materiály, např. beton.
Reakce, při které vznikají geopolymery, je nazývána geopolymerace neboli vytvrzování. Dochází k ní, pokud je hlinitokřemičitý materiál, nejčastěji metakaolin či bezuhlíkový odletový popílek v roztoku s pH vyšším než 12. Jako aktivátor se obvykle používají hydroxidy a oxidy alkalických kovů. Přestože je celý proces podobný výrobě plastů, mají geopolymery vlastnosti bližší keramickým materiálům.
Odolnost vůči teplu představuje jednu z hlavních výhod geopolymerů oproti běžně používanému betonu. Zatímco beton při zahřátí na teplotu nad 300 °C rychle degraduje díky tepelnému rozkladu, při kterém navíc dochází k uvolňování toxických látek. Geopolymery jsou stabilní až do bodu roztavení, který se pohybuje okolo teploty 1265 °C.
Odlévání neboli lití je způsob výroby předmětů, součástek apod. z tavitelných materiálů, například skla, kovů či plastů, při kterém tavenina vyplňuje dutý prostor formy, která je následné odstraněna. Odlévání se často používá pro výrobu předmětů složitých tvarů, které nelze vyrobit pomocí jiných metod, například obráběním či svařováním. Jeho nevýhodou jsou vysoké náklady na modely.
Při odlévání lze využívat tzv. „ztracené formy“, které lze použít jen jednou a pro získání výrobku musí být následně zničeny. Příkladem může být například „metoda ztraceného vosku“, kdy se z vosku vyrobí model odlévaného předmětu, který je následně obalen cementem či jiným materiálem a vosk je roztaven, aby bylo možné předmět odlít. Následně je forma rozbita, aby byl odlitý výrobek získán. Druhou možností jsou tzv. poloztracené formy, kde je vzor pro odlévání, tzv. pozitiv, možné použít vícekrát. Za tímto účelem se obvykle využívá písek, ve kterém je pomocí pozitivu obtisknut požadovaný tvar a následně může proběhnout lití. Třetí možností je použití tzv. trvalých forem, které lze využívat opakovaně. Obvykle používanými materiály jsou různé kovy, například ocel, hliník či olovo. Další možností je použití grafitu či keramiky, které mají velmi vysoký bod tání.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu jsou trvalé formy na odlévání kovových výrobků vyrobené z geopolymerního kompozitu, který krom geopolymerního základu obsahuje ještě příměs uhlíkových vláken, oxidu křemičitého a šamotu. Řešení podle vynálezu spočívá ve využití geopolymerní směsi pro výrobu
- 1 CZ 309569 B6 forem pro odlévání kovových výrobků, a tedy využití tepelné odolnosti geopolymerních směsí a v tom, že používaný geopolymerní materiál obsahuje výše uvedené příměsi, které zajišťují lepší mechanické vlastnosti, a především vyšší tepelnou odolnost, která umožňuje geopolymerní směsi lépe odolávat teplotám roztaveného kovu.
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků byla vytvořena ze směsi na bázi geopolymerního cementu, složeného z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, šamot v množství 70 až 250 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu a oxid křemičitý v množství 2 až 8 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Způsob výroby formy pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků zahrnuje pomalé míchání geopolymerního cementu ve směsi s alkalickým aktivátorem po dobu 5-ti minut a po uplynutí této doby byly přidány šamot, uhlíková vlákna a oxid křemičitý a směs byla míchána po další dobu 5-ti minut při vysoké rychlosti. Následně takto vytvořená geopolymerní směs byla míchána po dobu jedné minuty při nízké rychlosti za účelem odvzdušnění směsi a potom nalita do připravené formy jejíž vnitřní povrch byl pokryt separátorem spolu s uhlíkovou sítí s velikostmi ok 10 mm příčně a 15 mm podélně a obsažená směs na bázi geopolymerního cementu byla poté ještě odvětrána na vibrační plošině.
Po zatvrdnutí geopolymerní směsi v připravené formě byla tato forma zabalena do fólie a ponechána v klidu 48 hodin, následně byla geopolymerní směs vyňata z připravené formy a zabalena rovněž do fólie a ponechána 28 dní při pokojové teplotě. Po vybalení geopolymerní směsi z fólie byla podrobena v průběhu šesti hodin postupnému navyšování teploty až na 900 °C a poté vypalována při teplotě 900 °C další tři hodiny a následně byla teplota postupně snížena až na pokojovou teplotu. Tímto snížením teploty byl proces výroby geopolymerní formy dokončen a geopolymerní forma mohla začít sloužit svému účelu.
Tyto formy se však nedoporučuje používat pro odlévání výrobků z vysoce reaktivních kovů a jejich slitin, především alkalických kovů a kovů alkalických zemin (například slitiny hořčíku). Porozita geopolymerů ztěžuje využití ochranné atmosféry, neboť zachytává vzduch, který by se při procesu mohl uvolňovat a vyvolávat chemické reakce s reaktivními kovy.
Příklady uskutečnění vynálezu
Následující příklady provedení vynálezu slouží k jeho objasnění, aniž by jimi byl vynález, jakkoliv omezen.
Přiklad 1
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků byla vytvořena ze směsi na bázi geopolymerního cementu, složeného z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu, v množství 1000 g. Další příměsí je 900 g alkalického aktivátoru tvořeného vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného, což činí 90 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu. Dále je přidán šamot v množství 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 2,5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a nakonec oxid křemičitý v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Geopolymerní cement a aktivátor v poměru 1:0,9 byly pomalu míchány po dobu 5 minut. Po
- 2 CZ 309569 B6 uplynutí této doby byl přidán šamot, uhlíková vlákna a oxid křemičitý v uvedeném množství a směs byla míchána po dobu 5 minut při vysoké rychlosti. Pro odvzdušnění byla následně geopolymerní směs míchána po dobu 1 minuty při nízké rychlosti. Následně byla geopolymerní směs nalita do připravené separátorem pokryté formy spolu s uhlíkovou sítí o velikostí ok 10 mm příčně a 15 mm podélně. Nalitá geopolymerní směs do formy byla poté ještě odvětrána na vibrační plošině.
Po zatvrdnutí geopolymerní směsi v připravené formě byla tato forma zabalena společně s obsahem směsi na bázi geopolymerního cementu do fólie a ponechána v klidu 48 hodin. Následně byla geopolymerní směs vyňata z připravené formy a znovu zabalena do fólie a ponechána 28 dní při pokojové teplotě, načež po vybalení geopolymerní směsi z fólie byla podrobena v průběhu šesti hodin postupnému navyšování teploty až na 900 °C a poté vypalována při teplotě 900 °C další tři hodiny. Následně byla teplota postupně snížena až na pokojovou teplotu.
Výše uvedeným postupem byla připravena geopolymerní forma, představovaná vyjmutým odlitým geopolymerem, která byla následně použita jako geopolymerní forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků. Získaná geopolymerní forma byla rovněž použita pro testování struktury a hodnocení vlastností geopolymerního materiálu jako trvalé formy pro kovy.
Měřením byly u tohoto vzorku zjištěny následující fyzikální vlastnosti: ohybová pevnost 9 MPa, tlaková pevnost 60 MPa, impaktní pevnost 15 kJ/m2, tepelná vodivost 0,54 W/mK, hustota 1809 kg/m3.
Příklad 2
Výše uvedeným postupem byla připravena trvalá geopolymerní forma, která byla následně použita pro odlití zkušebního výrobku z litiny.
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků byla vytvořena ze směsi na bázi geopolymerního cementu, složeného z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a mleté vysokopecní granulované strusky v množství 1 000 g, které představuje stoprocentní použité množství geopolymerního cementu. Další příměsí je 900 g alkalického aktivátoru tvořeného vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného, což činí 90 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu. Dále je přidán šamot v množství 100 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 2,5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a nakonec oxid křemičitý v množství 5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Další postup přípravy geopolymerní směsi a výroba geopolymerní trvalé formy je shodná s příkladem 1.
Příklad 3
Výše uvedeným postupem byla připravena forma, která byla následně použita pro výrobu zkušebního výrobku ze siluminu (slitina hliníku).
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků byla vytvořena ze směsi na bázi geopolymerního cementu, složeného z mleté vysokopecní granulované strusky a odletového popílku v množství 1000 g, které představuje stoprocentní použité množství geopolymerního cementu. Další příměsí je 900 g alkalického aktivátoru tvořeného vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného, což činí 90 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu. Dále je přidán šamot v množství 200 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 3,5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a nakonec oxid křemičitý v množství 7 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
- 3 CZ 309569 B6
Další postup přípravy geopolymerní směsi a výroba geopolymerní trvalé formy je shodná s příkladem 1.
Příklad 4
Výše uvedeným postupem byla připravena forma, která byla následně použita pro výrobu zkušebního výrobku ze slitiny mědi.
Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků byla vytvořena ze směsi na bázi geopolymerního cementu, složeného z mleté vysokopecní granulované strusky a odletového popílku v množství 1000 g, které představuje stoprocentní použité množství geopolymerního cementu. Další příměsí je 900 g alkalického aktivátoru tvořeného vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného, což činí 90 % hmotnosti použitého množství geopolymerního cementu. Dále je přidán šamot v množství 200 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 3,5 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a nakonec oxid křemičitý v množství 7 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
Další postup přípravy geopolymerní směsi a výroba geopolymerní trvalé formy je shodná s příkladem 1.
Průmyslová využitelnost
Řešení podle vynálezu je možno využít pro výrobu trvalých geopolymerních forem použitelných pro odlévání kovů. Použité příměsi zlepšují fyzikální vlastnosti geopolymerních forem a umožňují snášet vyšší teploty při odlévání kovů, včetně těch s vysokou teplotou tání, například litiny.
Claims (2)
1. Forma pro odlévání kovových prvků a výrobků, vytvořená ze směsi na bázi geopolymerního cementu, vyznačující se tím, že uvedená směs obsahuje geopolymerní cement složený z hlinitokřemičitého pojiva na bázi metakaolinu a/nebo mleté vysokopecní granulované strusky a/nebo odletového popílku ve zvoleném jednotkovém množství s dalšími příměsemi, kterými jsou alkalický aktivátor tvořený vodným roztokem křemičitanu sodného nebo draselného v množství tvořícím 65 až 112 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, šamot v množství 70 až 250 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, uhlíková mikrovlákna o průměru 6 ±1 pm a délkou vláken 6 mm v množství 1 až 4 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu, a oxid křemičitý v množství 2 až 8 % hmotnosti použitého geopolymerního cementu.
2. Způsob výroby formy pro odlévání kovových prvků a výrobků podle nároku 1, vyznačený tím, že geopolymerní cement ve směsi s alkalickým aktivátorem se pomalu míchá po dobu 5 -ti minut a po uplynutí této doby se přidá šamot, uhlíková vlákna a oxid křemičitý a tato směs se míchá po další dobu 5-ti minut při vysoké rychlosti, následně se takto vytvořená směs míchá po dobu jedné minuty při nízké rychlosti pro odvzdušnění směsi a nalije se do připravené formy, jejíž vnitřní povrch se pokryje separátorem spolu s uhlíkovou sítí s velikostmi ok 10 mm příčně a 15 mm podélně, a nalitá směs se poté ještě odvětrá na vibrační plošině, po zatvrdnutí směsi v připravené formě se tato forma zabalí do fólie a ponechá v klidu 48 hodin, následně se geopolymerní směs vyjme z připravené formy a zabalí do fólie a ponechá 28 dní při pokojové teplotě, načež se po vybalení z fólie tato geopolymerní směs podrobuje v průběhu šesti hodin postupnému navyšování teploty až na 900 °C, poté se vypaluje při teplotě 900 °C další tři hodiny a následně se teplota postupně sníží až na pokojovou teplotu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-456A CZ2021456A3 (cs) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-456A CZ2021456A3 (cs) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309569B6 true CZ309569B6 (cs) | 2023-04-19 |
| CZ2021456A3 CZ2021456A3 (cs) | 2023-04-19 |
Family
ID=85986991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-456A CZ2021456A3 (cs) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2021456A3 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB575734A (en) * | 1943-07-26 | 1946-03-04 | Clifford Shaw | Improvements in or relating to moulds for casting of metals or metal alloys |
| GB960075A (en) * | 1961-01-02 | 1964-06-10 | Mo Och Domsjoe Ab | Method of making sand moulds or cores for casting |
| CZ218293A3 (en) * | 1991-04-18 | 1994-04-13 | Dossmann Gmbh | Process for producing sand moulds reinforced by synthetic resin, and apparatus for making the same |
| WO2002036289A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Foseco International Limited | Mould for metal casting |
-
2021
- 2021-09-30 CZ CZ2021-456A patent/CZ2021456A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB575734A (en) * | 1943-07-26 | 1946-03-04 | Clifford Shaw | Improvements in or relating to moulds for casting of metals or metal alloys |
| GB960075A (en) * | 1961-01-02 | 1964-06-10 | Mo Och Domsjoe Ab | Method of making sand moulds or cores for casting |
| CZ218293A3 (en) * | 1991-04-18 | 1994-04-13 | Dossmann Gmbh | Process for producing sand moulds reinforced by synthetic resin, and apparatus for making the same |
| WO2002036289A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Foseco International Limited | Mould for metal casting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2021456A3 (cs) | 2023-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Comrie et al. | Composite cold ceramic geopolymer in a refractory application | |
| Nematollahi et al. | Matrix design of strain hardening fiber reinforced engineered geopolymer composite | |
| US3024125A (en) | Cement composition | |
| US20140047999A1 (en) | Acid and high temperature resistant cement composites | |
| WO2008012438A2 (fr) | Ciment géopolymérique à base de cendres volantes et à grande innocuité d'emploi. | |
| JPH0734970B2 (ja) | 水分散可能な型その型の製造方法及びその型を使用する鋳造方法 | |
| JP4352423B2 (ja) | 金属鋳造用鋳型 | |
| US5468285A (en) | Ceramic core for investment casting and method for preparation of the same | |
| Gomathi et al. | Synthesis of geopolymer based class-F fly ash aggregates and its composite properties in concrete | |
| Chen et al. | Effect of high temperature heating on the microstructure and performance of cesium-based geopolymer reinforced by cordierite | |
| Jeyaseela | Study on workability and durability characteristics of self-compacting geopolymer concrete composites | |
| Çelikten | The influence of blast furnace slag content on the mechanical and durability properties of raw perlite-based geopolymer mortars | |
| CN114988735A (zh) | 一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法 | |
| Bagci et al. | Sustainable activation of pumice with partially variable substitutions of metakaolin and/or fumed silica | |
| PL226104B1 (pl) | Tworzywo geopolimerowe oraz sposob wytwarzania tworzywa geopolimerowego | |
| CZ2021456A3 (cs) | Forma pro odlévání kovových prvků a kovových výrobků a způsob její výroby | |
| RU2098379C1 (ru) | Теплоизоляционный состав | |
| CZ36829U1 (cs) | Forma pro odlévání skleněných prvků a skleněných výrobků | |
| DE2853333A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines mineralischen schaumstoffes | |
| JPS6061138A (ja) | 崩壊性中子の製造方法 | |
| US3784385A (en) | Method of preparing mix for producing refractory gas concrete and the product obtained thereby | |
| Jeyalakshmi et al. | Fire related temperature resistance of fly ash based geopolymer mortar | |
| CZ309393B6 (cs) | Geopolymerní kompozit pro speciální aplikace | |
| Thang | Influence of curing and water to the mechanical properties of geopolymer mortar | |
| JP2021169124A (ja) | 無機鋳型および中子の造型方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240930 |