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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorzug der am 20. Januar 2015 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2015-0009546 , deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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HINTERGRUND
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, einen damit hergestellten Kern, ein Verfahren zur Herstellung eines Gießprodukts mit einem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, ein damit hergestelltes Gießprodukt und ein System zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Die koreanische Gießereiindustrie hat in hohem Maße zu allen Arten von Industriezweigen einschließlich der Schiffbauindustrie, der Autoteile-Industrie, der Industriemaschinenindustrie, der Baumaschinenindustrie und dergleichen beigetragen. Die Gießereiindustrie ist zwar eine wichtige Basisindustrie, die für die Entwicklung von nationalen Industrien unerlässlich ist, aber die derzeitige Umgebung um die Gießereiindustrie, wie Umweltprobleme, Preisschwankungen bei Betriebsstoffen, Richtlinien, Arbeitskräftemangel und dergleichen ist nicht sehr gut. Vor allem wurden Umweltprobleme als vorrangig zu lösen festgelegt. Es wird derzeit in der Gießereiindustrie die Umweltverschmutzung verbessert, um das Abgabe von Umweltschadstoffen zu stoppen, die bei einem Metallauflösungsprozess, einem Kernherstellungsprozess und einem Gießprozess entstehen. Da jedoch die Gießereiindustrie im Hinblick auf Treibhausgasemissionen durch das Muskie-Gesetz, das Kyoto-Protokoll und dergleichen reguliert wird, werden dringend ein Verfahren zum Stoppen der Abgabe von Grundschadstoffen und ein technisches Verfahren zum Reduzieren des Energieverbrauchs, zum Verbessern der Arbeitsumgebung und zum Säubern von Produktionsstätten benötigt.
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Im Allgemeinen wird ein in der Gießereiindustrie benutzter Kern durch Mischen von Sand und einem organischen Bindemittel und durch Härten des Gemischs mit einer Kernherstellungsmaschine und einer Form erzeugt. 1 ist ein Fließschema, das einen Prozess zur Herstellung eines Kerns und eines Gießprodukts unter Verwendung eines organischen Bindemittels gemäß dem Stand der Technik illustriert.
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Wie jedoch in 1 illustriert, wenn ein Kern unter Verwendung eines organischen Bindemittels hergestellt wird, dann verursacht das organische Bindemittel Umweltverschmutzung und der Energieverbrauch steigt im Laufe eines Härtungsprozesses mit einer Heizung, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer einer Form führt. Ferner wird, wenn ein Gießprozess mit dem unter Verwendung des organischen Bindemittels hergestellten Kern durchgeführt wird, ein Kerngas während des Gießprozesses erzeugt, was zur Minderung der Qualität eines Gießprodukts, zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Form und zu Umweltverschmutzung führt.
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Demgemäß besteht Bedarf an der Entwicklung eines neuen Bindemittels als Ersatz für ein herkömmliches organisches Bindemittel als Reaktion auf die Forderungen von Verbesserung der Qualität eines Gießprodukts, der Sicherung der Preiswettbewerbsfähigkeit und der Stärkung von Umweltvorschriften. Es wird derzeit eine Studie zur Entwicklung eines anorganischen Bindemittels durchgeführt, das eine ökofreundliche Substanz mit hoher Qualität und niedrigem Preis ist.
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Wenn jedoch ein Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels hergestellt wird, dann kann ein Härtungsprozess bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden und es entsteht keine toxische Substanz, so dass eine Arbeitsumgebung in einem guten Zustand gehalten wird. Ferner wird nur eine geringe Menge eines Gases bei einem Herstellungsprozess eines Kerns und bei einem Gießprozess erzeugt, so dass Defekte beim Gießen reduziert werden und es besteht keine Notwendigkeit zur Installation eines Umweltschutzsystems, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können. Das anorganische Bindemittel kann jedoch aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaft und seines Sandbrennphänomens eine Minderung der Qualität des Kerns verursachen.
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Demgemäß haben die Erfinder der vorliegenden Offenbarung versucht, die oben erwähnten technischen Anforderungen zu erfüllen, und schließlich die vorliegende Offenbarung vollendet, indem sie ein Prozess verbessert und ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns und eines Gießprodukts, verbessert im Hinblick auf hygroskopische Eigenschaften und das Sandbrennphänomen, entwickelt haben, durch Verwenden eines anorganischen Bindemittels mit verbesserten Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit, Festigkeit und Gießfähigkeit.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellten Kern bereitzustellen.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gießprodukts mit dem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitzustellen.
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Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein mit dem Herstellungsverfahren eines Gießprodukts mit dem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels hergestelltes Gießprodukt bereitzustellen.
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Ferner ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein System zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt zum Erzielen einer Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet:
einen Ausgangssandzuführungsschritt, in dem Ausgangsformsand einem Reiber zugeführt wird;
einen Zerreibschritt, in dem der Ausgangsformsand mit einem Wasserglas enthaltenden flüssigen anorganischen Bindemittel gemischt und zerrieben wird und zerriebener Sand von dem Reiber präpariert wird;
einen Sandtransferschritt, in dem der zerriebene Sand vom Reiber zu einem Trichter für zerriebenen Sand übertragen wird;
einen Sandzuführungsschritt, in dem der zerriebene Sand vom Trichter für zerriebenen Sand einem unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierten Blaskopf zugeführt wird;
einen Blasschritt, in dem der dem Blaskopf zugeführte zerriebene Sand in eine Kernform geblasen wird;
einen Gasablassschritt, in dem das Innere der Kernform entleert und druckentlastet wird;
einen Härtungsschritt, in dem nach dem Vorerhitzen der Kernform das Innere des geblasenen Kerns gehärtet und kalziniert wird; und
einen Entnahmeschritt, in dem die Kernform gelöst und der gehärtete Kern entnommen wird,
wobei das anorganische Bindemittel das Wasserglas zu 40 bis 70 Gew.-Teilen, Nano-Kieselerde zu 5 bis 35 Gew.-Teilen, wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, eine organische Siliciumverbindung zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen und einen Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff zu 1 bis 10 Gew.-Teilen enthält.
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Das anorganische Bindemittel wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-% mit Bezug auf den Ausgangsformsand eingemischt.
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Ferner beinhaltet der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe ausgewählt aus Lithiumcarbonat, Lithiumsilicat, Lithiumhydroxid, Lithiumsulfat, Lithiumbromid und Lithiumacetat.
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Ferner beinhaltet die organische Siliciumverbindung vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe ausgewählt aus Methyltriethoxysilan, Natriummethylsiliconat, Methyltrimethoxysilan, Kaliummethylsiliconat, Butyltrimethoxysilan und Vinyltrimethoxysilan.
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Ferner beinhaltet der Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe ausgewählt aus Monosacchariden, Polysacchariden und Disacchariden.
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Ferner beinhaltet der Ausgangssandzuführungsschritt vorzugsweise Folgendes: einen Schritt des Zuführens des auf eine vorbestimmte Menge abgemessenen Ausgangssandes von einem oberen Ausgangsformsand-Vorratstrichter in einen unteren Sandabmesstrichter; und einen Schritt des Zuführens des Ausgangssandes von dem unteren Sandabmesstrichter zum Reiber.
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Ferner beinhaltet der Zerreibschritt vorzugsweise Folgendes: einen Schritt des Zerreibens des vom unteren Sandabmesstrichter dem Reiber zugeführten Ausgangsformsandes für 10 bis 60 Sekunden; und einen Schritt des Herstellens von zerriebenem Sand, indem er mit einem anorganischen Bindemittel von einer Bindemittelzuführungsvorrichtung dem Reiber zugeführt wird und das anorganische Bindemittel für 30 bis 120 Sekunden zerrieben wird.
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Ferner wird in dem Sandzuführungsschritt der zerriebene Sand vorzugsweise vom Trichter für zerriebenen Sand dem unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierten Blaskopf zugeführt und der zugeführte zerriebene Sand wird zu einem oberen Ende einer Blasdüsenplatte von einer an einem unteren Ende im Blaskopf positionierten Fließführung für zerriebenen Sand verteilt.
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Ferner beinhaltet der Härtungsschritt vorzugsweise Folgendes: einen Schritt des Vorerhitzens der Kernform auf 100 bis 200°C; und einen Schritt des Härtens und Kalzinierens des Innern des geblasenen Kerns.
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Gemäß einem zweiten Aspekt zum Lösen einer anderen Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird ein Kern bereitgestellt, der durch Verwendung eines anorganischen Bindemittels mit dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns hergestellt wurde.
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Vorzugsweise hat der Kern, wenn er einer Umgebungsbedingung mit einer absoluten Luftfeuchtigkeit von 20 bis 30 g/m3 für 3 Stunden ausgesetzt wird, eine Biegefestigkeit von 60% oder mehr mit Bezug auf die Anfangsbiegefestigkeit.
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Bevorzugter beträgt die Anfangsbiegefestigkeit des Kerns 150 N/cm2 oder mehr.
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Ferner wird gemäß einem dritten Aspekt zum Lösen noch einer anderen Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines Gießprodukts mit einem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet:
einen Schritt des Lagerns eines Kerns unter Verwendung eines mit dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns hergestellten anorganischen Bindemittels;
einen Gießschritt zur Herstellung eines Produkts durch Gießen von geschmolzenem Metall aus einem vorbestimmten Material in eine Form, die unter Verwendung des gelagerten Kerns zu einer vorbestimmten Gestalt geformt wurde;
einen mechanischen Sandentfernungsschritt des Entfernens des in dem Gießschritt benutzten Kerns; und
einen Erhitzungsschritt einschließlich eines Wasserabschreckprozesses des Produkts mit entferntem Sand,
wobei in dem Wasserabschreckprozess des Erhitzungsschrittes eine chemische Sandentfernung durch Zugeben einer chemisch hydrolysierten Lösung zum Hydrolysieren des nach dem mechanischen Sandentfernungsschritt im Kern verbleibenden anorganischen Bindemittels durchgeführt wird.
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Die chemisch hydrolysierte Lösung ist vorzugsweise eine Silicatlösung mit Natriumsilicat oder Natriummetasilicat oder eine Phosphatlösung mit Natriumphosphat oder Dinatriumphosphat.
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Ferner wird gemäß einem vierten Aspekt zum Lösen noch einer anderen Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Gießprodukts mit dem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels hergestelltes Gießprodukt bereitgestellt.
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Ferner wird gemäß einem fünften Aspekt zum Lösen noch einer anderen Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein System zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet:
einen oberen Trichter, der zum Lagern von Ausgangsformsand konfiguriert ist;
einen unteren Sandabmesstrichter, der mit einem unteren Teil des oberen Trichters verbunden und so konfiguriert ist, dass ihm der Ausgangsformsand vom oberen Trichter zugeführt werden kann, Abmessen einer vorbestimmten Menge des Ausgangsformsandes und Zuführen des Ausgangsformsandes zu einem Reiber;
eine Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel, konfiguriert zum Zuführen einer vorbestimmten Menge eines gelagerten anorganischen Bindemittels zu dem Reiber;
einen mit dem unteren Sandabmesstrichter und dem Reiber verbundenen Reiber, konfiguriert zum Mischen und Zerreiben des Ausgangsformsandes, der von dem unteren Sandabmesstrichter mit einem anorganischen Bindemittel gespeist wurde, das von der Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel zugeführt wurde;
einen Trichter für zerriebenen Sand, so konfiguriert, dass ihm zerriebener Sand aus dem Reiber zugeführt wird und der zerriebene Sand einem Blaskopf zugeführt wird;
den unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierten Blaskopf, so konfiguriert, dass ihm der zerriebene Sand aus dem Trichter für zerriebenen Sand zugeführt wird und er den zerriebenen Sand in eine Kernform bläst; und
die Kernform, konfiguriert zum Härten und Kalzinieren des aus dem Blaskopf geblasenen zerriebenen Sandes,
wobei das anorganische Bindemittel Wasserglas zu 40 bis 70 Gew.-Teilen, Nano-Kieselerde zu 5 bis 35 Gew.-Teilen, wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, eine organische Siliciumverbindung zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen und einen Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff zu 1 bis 10 Gew.-Teilen beinhaltet.
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Der Blaskopf beinhaltet vorzugsweise eine Fließführung für zerriebenen Sand an einem unteren Ende in dem Blaskopf und beinhaltet ferner eine Blasdüsenplatte mit einer Blasdüse an einem unteren Ende der Fließführung für zerriebenen Sand.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung kann ein Gießvorgang leicht durchgeführt werden. Ferner ist es leicht, Sand eines Gießprodukts zu entfernen, das mit dem Gießvorgang hergestellt wurde, und es kommt auch nicht zu einem Sandbrennphänomen.
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Ferner hat das mit dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung hergestellte Gießprodukt eine ausgezeichnete Oberflächenqualität und Formbarkeit und weist auch eine verbesserte Festigkeit und Füllfähigkeit auf.
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Ferner kann gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Härtungsprozess bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden und es entsteht keine toxische Substanz, so dass eine Arbeitsumgebung in einem guten Zustand gehalten wird. Ferner wird nur eine geringe Menge eines Gases bei einem Herstellungsprozess eines Kerns und bei einem Gießprozess erzeugt, so dass Defekte beim Gießen reduziert werden, und es besteht keine Notwendigkeit zur Installation eines Umweltschutzsystems, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Fließschema, das einen Prozess zur Herstellung eines Kerns und eines Gießprodukts unter Verwendung eines organischen Bindemittels gemäß dem Stand der Technik illustriert;
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2 ist ein mimetisches Diagramm, das einen Prozess zur Herstellung eines Kerns und eines Gießprodukts unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß der vorliegenden Offenbarung illustriert;
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3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Systems zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung illustriert;
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4 illustriert ein Beurteilungsergebnis der Festigkeit und eine Formbarkeit eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung;
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5 illustriert eine Biegefestigkeit über die Zeit nach dem Härten eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung, und eine Biegefestigkeit über die Zeit nach einer zwangsweisen Feuchtigkeitsabsorption;
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6 illustriert eine Gestalt und eine Oberflächenqualität eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung;
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7 zeigt ein Beurteilungsergebnis der Fluidität eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung;
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8 ist ein Diagramm, das die äußere Erscheinung eines Endprodukts illustriert, das unter Verwendung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels produziert wurde, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; und
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9 illustriert das Ergebnis einer Beurteilung einer Sandentfernung und eines Sandbrennens eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels, hergestellt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
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Es werden nun bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung ausführlicher mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen wurden die Dicken von Linien oder die Größen von Elementen der Deutlichkeit halber und zum Unterstützen der Erläuterung möglicherweise übertrieben dargestellt.
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2 ist ein mimetisches Diagramm, das einen Prozess zur Herstellung eines Kerns und eines Gießprodukts unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Mit Bezug auf 2, in der vorliegenden Offenbarung werden ein anorganisches Bindemittel und ein Ausgangsformsand gemischt und es wird eine Form verwendet, so dass ein Kern unter Verwendung des anorganischen Bindemittels hergestellt wird, und der hergestellte Kern wird einer mechanischen Sandentfernung und einer chemischen Sandentfernung unterzogen, während ein Gießprodukt hergestellt wird, so dass der Kern vollständig entfernt und das Gießprodukt hergestellt werden kann.
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Konkret, ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen Ausgangssandzuführungsschritt, bei dem Ausgangsformsand einem Reiber zugeführt wird; einen Zerreibschritt, in dem der Ausgangsformsand mit einem Wasserglas enthaltenden flüssigen anorganischen Bindemittel gemischt und zerrieben wird und der zerriebene Sand von dem Reiber präpariert wird; einen Sandtransferschritt, in dem der zerriebene Sand vom Reiber zu einem Trichter für zerriebenen Sand übertragen wird; einen Sandzuführungsschritt, in dem der zerriebene Sand von dem Trichter für zerriebenen Sand einem unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierten Blaskopf zugeführt wird; einen Blasschritt, in dem der dem Blaskopf zugeführte zerriebene Sand in eine Kernform geblasen wird; einen Gasablassschritt, in dem das Innere der Kernform entleert und druckentlastet wird; einen Härtungsschritt, in dem nach dem Vorerhitzen der Kernform das Innere des geblasenen Kerns gehärtet und kalziniert wird; und einen Entnahmeschritt, in dem die Kernform gelöst und der gehärtete Kern entnommen wird, wobei das anorganische Bindemittel das Wasserglas zu 40 bis 70 Gew.-Teilen, Nano-Kieselerde zu 5 bis 35 Gew.-Teilen, einen wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, eine organische Siliciumverbindung zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen und einen Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff zu 1 bis 10 Gew.-Teilen beinhaltet.
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3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Systems zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung illustriert. Es wird mit Bezug auf 3 der Schritt des Herstellungsverfahrens ausführlich beschrieben.
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Erstens ist der Ausgangssandzuführungsschritt ein Schritt zum Zuführen von Ausgangsformsand zu einem Reiber. Wie in 3 illustriert, wird ein oberer Trichter zum Lagern von Ausgangsformsand an einem obersten Ende des Systems vorgesehen und eine vorbestimmte Menge des Ausgangssandes wird abgemessen und vom oberen Trichter einem unteren Sandabmesstrichter und dann von dem unteren Sandabmesstrichter dem Reiber zugeführt.
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Hier kann ein Filter an einer obersten Fläche des oberen Trichters vorgesehen werden, um eine Fremdsubstanz zu filtern, die im Ausgangssand zerrieben werden kann. Es kann vorzugsweise ein Filter mit einer Maschengröße von AFS 20 oder mehr vorgesehen werden.
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Ferner beinhaltet der obere Trichter einen Oberpegelsensor zum Verhindern von Überlaufen des Ausgangsformsandes darin und einen Unterpegelsensor zum Erkennen eines Ausgangsformsandmangels an einem unteren Teil davon.
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Ferner beinhaltet der untere Sandabmesstrichter einen Sandabmessknopf zum Zuführen der vorbestimmten Menge des Ausgangssandes zum Reiber und ist so programmiert, dass er eine gewünschte Menge des Ausgangssandes auswählt. Wenn also der Sandabmessknopf gedrückt und betätigt wird, dann werden 20 bis 70 kg Ausgangssand durch ein Abmessrohr im unteren Sandabmesstrichter innerhalb von etwa 20 bis 60 Sekunden je nach der Menge des zugeführten Ausgangssandes zugeführt. Ein Gatter zum Zuführen des Ausgangssandes zum Reiber nach dem Zuführen des Ausgangssandes ist am unteren Teil vorgesehen. Es ist ein EIN/AUS-Knopf am unteren Gatter vorgesehen, so dass der Ausgangssand dem Reiber durch Regulieren des Öffnens/Schließens des unteren Gatters zugeführt wird.
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Der dann folgende Zerreibschritt ist ein Schritt des Präparierens von zerriebenem Sand durch Zerreiben des Ausgangsformsandes mit einem Wasserglas enthaltenden flüssigen anorganischen Bindemittel durch den Reiber.
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Konkret, der Reiber beinhaltet einen Reiber und eine Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel, konfiguriert zum Zuführen eines anorganischen Bindemittels zum Reiber. Der Reiber beinhaltet einen EIN/AUS-Knopf zum Zuführen von anorganischem Bindemittel, einen Zerreibcontainer, konfiguriert zum Aufnehmen und Zerreiben von Ausgangssand und einem anorganischen Bindemittel darin, ein Flügelrad, konfiguriert, um das anorganische Bindemittel ebenso mit dem Ausgangssand zu zerreiben, einen Motor zum Drehen des Flügelrads, einen EIN/AUS-Knopf, der zum Steuern des Antriebs oder Stoppens des Motors konfiguriert ist, und ein Volumenmessgerät, das zum Einstellen einer Drehzahl des Reibers konfiguriert ist.
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Ferner ist ein Konstantzuführungsmotor zum konstanten Zuführen in der Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel vorgesehen, und ein Rohrumlaufsystem kann installiert sein, um zu verhindern, dass sich anorganisches Bindemittel im Rohr absetzt und so erhärtet. Ferner beinhaltet die Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel einen Drehzahlregler und ist so programmiert, dass eine Zerreibungszeit und eine Geschwindigkeit je nach den Mengen und den Eigenschaften des Ausgangssandes und des anorganischen Bindemittels justiert werden.
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Auch ein Gatter, das zum Zuführen des Ausgangssandes und des anorganischen Bindemittels konfiguriert ist, ist am Reiber vorgesehen, und ein öffenbarer und schließbarer Deckel ist vorgesehen, um das Innere des Reibers zu reinigen und zu prüfen. Ein zum Zuführen des präparierten zerriebenen Sandes zum Trichter für zerriebenen Sand konfiguriertes Transfergatter für zerriebenen Sand ist an einer Seitenfläche des Reibers vorgesehen und beinhaltet einen Sandtransfer-EIN/AUS-Knopf.
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Es wird hierin ein Transferpfad unter dem Sandtransfergatter gebildet, damit der zerriebene Sand nicht gegenüber der Außenseite exponiert oder zu dieser ausläuft, wenn der präparierte zerriebene Sand dem Trichter für zerriebenen Sand zugeführt wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird dies als „Sandtransferrutsche” bezeichnet. Unter der Sandtransferrutsche ist ein Vibrator (Oszillator) vorgesehen, damit der zerriebene Sand ohne Stagnation zugeführt werden kann, während der Sand verteilt wird. Der Vibrator wird nur dann betätigt, wenn der Sandtransfer-EIN-Knopf gedrückt wird, und ist so programmiert, dass eine Vibrationszeit eingestellt wird, wenn ein Vorgang kontinuierlich (automatisch) abläuft.
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In dem Reibschritt unter Verwendung des Reibers wird der Reiber zunächst mit 60 bis 150 RPM gedreht, und während des Zerreibens wird ein Gatter des unteren Sandabmesstrichters geöffnet, dann wird der Ausgangssand dem Reiber während der Rotation des Flügelrades zugeführt. Vorzugsweise wird das primäre Zerreiben durchgeführt, um den Ausgangssand 10 bis 60 Sekunden lang gleichmäßig zu verteilen. Dann wird, nach dem primären Zerreiben, während das Flügelrad weiter rotiert, der EIN-Knopf zum Zuführen von anorganischem Bindemittel gedrückt, um das flüssige anorganische Bindemittel in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-% mit Bezug auf den Sand aus der Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel zuzuführen, so dass ein sekundärer Reibvorgang erfolgt, um das flüssige anorganische Bindemittel mit dem Ausgangssand etwa 30 bis 120 Sekunden lang je nach der Menge an Bindemittel ebenso zu zerreiben.
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Das anorganische Bindemittel hierin beinhaltet Wasserglas zu 40 bis 70 Gew.-Teilen, Nano-Kieselerde zu 5 bis 35 Gew.-Teilen, einen wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, eine organische Siliciumverbindung zu 0,1 bis 10 Gew.-Teilen und einen Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff zu 1 bis 10 Gew.-Teilen. Das anorganische Bindemittel beinhaltet die Nano-Kieselerde, den wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis, die organische Siliciumverbindung und den Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff in dem Wasserglas, und so werden die Festigkeit und Wasserbeständigkeit des Kerns ergänzt, so dass er für eine Klima mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit geeignet ist und Fluidität, Sandentfernung und Sandbrennen verbessert werden.
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Konkret, die Nano-Kieselerde ist ein Siliciumdioxid-(SiO2)-Partikel mit einer Struktur von 5 bis 20 Nanometern Größe, und es werden Mikroporen parallel zu einer Partikelfläche oder solche mit unregelmäßigen Richtungen gebildet. Es ist somit schwierig für eine Fremdsubstanz, in das Innere der Poren einzudrängen. Ferner kann, wenn die Nano-Kieselerde mit dem Wasserglas synthetisiert wird, die Festigkeit durch Erhöhen der Si-Menge verbessert werden und die Wasserbeständigkeit und Wasserabweisungsvermögen einer Bindemittelzusammensetzung können aufgrund einer Struktur der Nano-Kieselerdepartikel verbessert werden. Wenn hierin die Nano-Kieselerde in einer Menge von mehr als 35 Gew.-Teilen enthalten ist, dann wird hierin die Fluidität des anorganischen Bindemittels verringert und der Überschuss an Kieselerdepartikeln verhindert einen Härtungsprozess. Daher kann die Nano-Kieselerde vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen enthalten sein.
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In einer Ausgestaltung beinhaltet der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis einen oder mehrere Inhaltsstoffe ausgewählt aus Lithiumcarbonat, Lithiumsilicat, Lithiumhydroxid, Lithiumsulfat, Lithiumbromid und Lithiumacetat. Der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis ist bei Raumtemperatur stabil und hat selbst dann eine niedrige Viskosität, wenn SiO2 eine Konzentration so hoch wie das Wasserglas hat und ein Molverhältnis nahe 8 ist. Ferner hat der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis einen Mischalkalieffekt mit Na-Ionen im Wasserglas und so kann die chemische Dauerhaftigkeit des fertigen anorganischen Bindemittels erhöht und die Wasserbeständigkeit verbessert werden. Wenn der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis hierin in einer Menge von mehr als 10 Gew.-Teilen enthalten ist, dann wird eine Netzwerkstruktur des anorganischen Bindemittels unterbrochen, was zu einer Verringerung der chemischen Dauerhaftigkeit und der Wasserbeständigkeit führt. Daher kann der wasserbeständige Zusatzstoff auf Li-Basis vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen in dem anorganischen Bindemittel der vorliegenden Offenbarung enthalten sein.
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In einer Ausgestaltung beinhaltet die organische Siliciumverbindung eine organische funktionelle Gruppe, die chemisch an ein organisches Material gebunden ist, und eine Hydrolysegruppe, die mit einem anorganischen Material im selben Molekül reagieren kann, so dass die organische Siliciumverbindung das organische Material mit dem anorganischen Material kombinieren kann. So können die mechanische Festigkeit und die Wasserbeständigkeit des anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung erhöht werden und seine Qualität kann verbessert werden, so dass die organische Siliciumverbindung eine hydrophobe Eigenschaft verleiht. Die organische Siliciumverbindung kann vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe beinhalten, ausgewählt aus Tetraethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Natriummethylsiliconat, Methyltrimethoxysilan, Kaliummethylsiliconat, Butyltrimethoxysilan und Vinyltrimethoxysilan. Stärker bevorzugterweise kann die organische Siliciumverbindung in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen in dem anorganischen Bindemittel enthalten sein. Der Grund ist, dass, wenn die organische Siliciumverbindung in einer Menge von mehr als 10 Gew.-Teilen enthalten ist, der Preis des anorganischen Bindemittels steigen kann und die Eigenschaften der endgültigen fertigen anorganischen Bindemittelzusammensetzung können gemindert werden.
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In einer Ausgestaltung beinhaltet der Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff einen oder mehrere Inhaltsstoffe, ausgewählt aus Monosacchariden, Polysacchariden und Disacchariden. Die Monosaccharide können vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe beinhalten, ausgewählt aus Dextrose, Fructose, Mannose, Galactose, Glucose und Ribose; die Polysaccharide können einen oder mehrere Inhaltsstoffe beinhalten, ausgewählt aus Stärke, Glykogen, Cellulose, Chitin und Pektin; und die Disaccharide können einen oder mehrere Inhaltsstoffe beinhalten, ausgewählt aus Maltose, Zucker, Lactose, Maltose und Lactose.
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Ferner, da das anorganische Bindemittel die Nano-Kieselerde, wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis, organische Siliciumverbindung und Saccharide als Zusatzstoffe in dem Wasserglas enthält, erhöht das anorganische Bindemittel eine Bindekraft in der Bindemittelzusammensetzung, was zu einer Verbesserung der Festigkeit des Bindemittels und der Wasserbeständigkeit und des Wasserabweisungsvermögens der Bindemittelzusammensetzung zusammen mit einer Erhöhung einer Bindekraft mit Wasser führt. So kann das anorganische Bindemittel völlig in einer wässrigen Lösung aufgelöst werden, so dass eine Bindekraft mit Sand verbessert wird, wenn das anorganische Bindemittel mit dem Ausgangsformsand gemischt wird, so dass ein Kern hergestellt werden kann, der eine ausgezeichnete Festigkeit und Wasserbeständigkeit besitzt und in dem Sandbrennen verhütet wird.
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Ferner kann nach dem sekundären Zerreiben der sekundäre Zerreibvorgang des Zugebens eines für eine Eigenschaft des Kerns geeigneten Zusatzstoffs wiederholt durchgeführt werden. In diesem Fall kann zusätzlich eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen des Zusatzstoffs bereitgestellt werden.
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Es kann hierin ein anorganischer Zusatzstoff oder ein Härtungsmittel als Zusatzstoff zugeführt werden, um die Festigkeit, Flexibilität und Härte des Kerns weiter zu verbessern. In diesem Fall kann das Härtungsmittel vorzugsweise einen oder mehrere Inhaltsstoffe beinhalten, ausgewählt aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Natriumphosphat, Dinatriumphosphat, Trinatriumphosphat und Natriumsulfat. Ferner wird eine zu große Menge des Härtungsmittels zugegeben, eine hydrophile Eigenschaft des anorganischen Bindemittels erhöht, was zu einer Abnahme der Wasserbeständigkeit des anorganischen Bindemittels führt. So ist das Härtungsmittel bevorzugter in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-Teilen mit Bezug auf das Gesamtgewicht der anorganischen Bindemittelzusammensetzung enthalten.
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Der dann folgende Sandtransferschritt ist ein Schritt des Übertragens des im Zerreibschritt präparierten zerriebenen Sandes zu dem Trichter für zerriebenen Sand. Dieser Schritt kann etwa 30 bis 60 Sekunden dauern, je nach der Menge an zerriebenem Sand.
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Der Trichter für zerriebenen Sand kann hierin einen Vorratskasten für zerriebenen Sand beinhalten, konfiguriert zum Lagern einer vorbestimmten Menge an zerriebenem Sand, einen Füllstandssensor, konfiguriert zum Erkennen eines Mangels an zerriebenem Sand in dem Trichter für zerriebenen Sand, der einen Befehl zum Nachführen von zerriebenem Sand geben kann, ein Gatter des Trichters für zerriebenen Sand, das auf dem Trichter für zerriebenen Sand positioniert und zum Öffnen und Schließen konfiguriert ist, wenn zerriebener Sand zugeführt wird, einen an einer Seitenfläche des Trichters für zerriebenen Sand positionierten Vibrator, konfiguriert zum Erleichtern der Zufuhr von zerriebenem Sand, der Stagnation des zerriebenen Sandes verhindert, wenn der zerriebene Sand von dem Trichter für zerriebenen Sand zum Blaskopf geführt wird, und ein Sandgatter, das unter dem Trichter für zerriebenen Sand positioniert und zum Nachführen von zugeführtem zerriebenen Sand zum Blaskopf konfiguriert ist.
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Konkret, bevor der zerriebene Sand vom Reiber übertragen wird, wird auf eine Knopf zum Öffnen des Gatters des Trichters für zerriebenen Sand gedrückt, um das Gatter des Trichters für zerriebenen Sand zu öffnen, und wenn eine Sandtransferknopf des Reibers gedrückt wird, dann wird ein Sandtransfergatter in dem Reiber geöffnet und der Vibrator im Reiber und der Vibrator im Trichter für zerriebenen Sand vibrieren gleichzeitig, so dass der zerriebene Sand durch die Sandtransferrutsche zugeführt wird. Nach dem Zuführen des zerriebenen Sandes zum Trichter für zerriebenen Sand wird das Sandtransfergatter geschlossen, dann wird das Gatter des Trichters für zerriebenen Sand geschlossen. Nach beendeter Zufuhr stoppt die Vibration der Vibratoren.
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Der dann folgende Sandzuführungsschritt ist ein Schritt zum Zuführen von dem Trichter für zerriebenen Sand zugeführtem zerriebenem Sand in dem Sandtransferschritt zum Blaskopf.
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In diesem Fall ist der Blaskopf ein System, das zum Blasen des zerriebenen Sandes in eine Form unter Verwendung eines geeigneten Drucks konfiguriert ist. Wenn der zerriebene Sand dem Blaskopf zugeführt wird, dann werden das unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierte Sandgatter und ein an einem oberen Ende des Blaskopfes positioniertes Gatter für zerriebenen Sand geöffnet und der Vibrator im Trichter für zerriebenen Sand vibriert, so dass der zerriebene Sand dem Blaskopf zugeführt wird. Nach dem Zuführen einer geeigneten Menge des zerriebenen Sandes wird der Blaskopf von einem am Blaskopf vorgesehenen Endsensor geschlossen.
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Ferner beinhaltet der Blaskopf eine Fließführung für zerriebenen Sand an einem unteren Ende im Blaskopf und beinhaltet ferner eine Blasdüsenplatte mit einer Blasdüse an einem unteren Ende der Fließführung für zerriebenen Sand.
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Daher wird im Sandzuführungsschritt der zerriebene Sand vom Trichter für zerriebenen Sand dem unter dem Trichter für zerriebenen Sand positionierten Blaskopf zugeführt und der zugeführte zerriebene Sand wird von der am unteren Ende im Blaskopf positionierten Fließführung für zerriebenen Sand zu einem oberen Ende der Blasdüsenplatte verteilt. Dieser Schritt kann etwa 2 bis 10 Sekunden dauern, je nach der Menge des zerriebenen Sandes.
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Der dann folgende Blasschritt ist ein Schritt zum Blasen des dem Blaskopf zugeführten zerriebenen Sandes zum Inneren der Kernform mit einer gewünschten Gestalt.
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Der Blaskopf kann hierin eine Struktur haben, in der Kühlmittel umgewälzt wird, um eine vorbestimmte Temperatur zu halten. In diesem Fall können die Hauptkomponenten Folgende beinhalten: eine Kühlmitteldüse zum Injizieren des Kühlmittels, ein Gatter für zerriebenen Sand, konfiguriert zum Öffnen und Schließen, wenn der zerriebene Sand zugeführt wird, einen Sensor, der zum Erkennen von überschüssigem oder fehlendem zerriebenem Sand konfiguriert ist, wenn der zerriebene Sand zugeführt wird, eine Blasdüse, die in einem bestimmten Raum positioniert und zum Blasen des zerriebenen Sandes in eine Form mit einem vorbestimmten Druck konfiguriert ist, ein Düsengummi, das zum Verhindern von Schäden an einem Ende der Düse beim Blasen konfiguriert ist, und einen Regler, der zum Regulieren eines Blasdrucks je nach der Eigenschaft des zerriebenen Sandes beim Blasen vorgesehen ist, wobei der Blaskopf so programmiert ist, dass eine Blaszeit justiert wird, um eine Saugrate zu justieren.
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Ferner ist der Blaskopf während des Blasschrittes unter dem Trichter für zerriebenen Sand positioniert, um den zerriebenen Sand zuzuführen. Nach Beendigung einer Zufuhr von zerriebenem Sand wird der Blaskopf zur Kernform bewegt. Der über die Kernform bewegte Blaskopf wird abgesenkt und eine Düse wird aus einer geeigneten Höhe in ein Blasloch an der Form eingeführt und bläst den zerriebenen Sand mit einem vorbestimmten Druck in die Form.
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Der dann folgende Gasablassschritt ist ein Schritt des Reduzierens eines Innendrucks nach dem Blasen von zerriebenem Sand mit einem vorbestimmten Druck in die Form. Es kann hierin ein Schalldämpfer zum Eliminieren von Geräuschen vorgesehen werden, die durch einen hohen Druck verursacht werden, während das Gas abgelassen wird, und er ist zum Justieren einer Gasablasszeit programmiert.
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Der dann folgende Härtungsschritt ist ein Schritt des Härtens und Kalzinierens des Innern des geblasenen Kerns nach dem Vorerhitzen der Kernform. Konkret, der Schritt beinhaltet einen Schritt des Vorerhitzens der Kernform auf 100 bis 200°C und einen Schritt des Härtens und Kalzinierens des Innern des geblasenen Kerns.
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Daher kann ein Heizsystem in der Form vorgesehen werden, um die Form auf eine geeignete Temperatur vorzuerhitzen, und ein Temperatursensor kann in jeder Form vorgesehen werden, um eine vorbestimmte Temperatur zu halten. Das Heizsystem ist so programmiert, dass es eine Kalzinierungszeit wählt.
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Der dann folgende Entnahmeschritt ist ein Schritt des Entnehmens eines in einem Kern durch Härten des geblasenen zerriebenen Sandes am Ende des Härtungsschrittes erzeugten fertigen Produkts. Konkret, die Form, die eine obere Form und eine untere Form oder eine linke Form und eine rechte Form enthalten kann, wird abgelöst und ein an einem unteren Teil der Form vorgesehener Entnahmebolzen kann den Kern in eine Position bewegen, in der er leicht herausgenommen werden kann, dann kann der erzeugte Kern von einer Maschine oder per Hand entnommen werden.
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Der entnommene Kern wird unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels hergestellt, so dass seine Wasserbeständigkeit und Festigkeit verbessert werden.
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Daher kann der Kern der vorliegenden Offenbarung, hergestellt unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, die Anforderungen an Wasserbeständigkeit und Festigkeit selbst bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit im Sommer erfüllen. Wenn also der Kern einer Umgebungsbedingung mit einer absoluten Luftfeuchtigkeit von 20 bis 30 g/m3 für 3 Stunden ausgesetzt wird, dann hat der Kern eine Biegefestigkeit von 60% oder mehr mit Bezug auf eine Anfangsbiegefestigkeit. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung beträgt, nach einem Kontakt mit einer Temperatur von 30 bis 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 bis 70% (absoluter Luftfeuchtigkeit von 20 bis 30 g/m3) für 3 Stunden, die Festigkeit 60% oder mehr mit Bezug auf eine Anfangsfestigkeit. Insbesondere hat der Kern der vorliegenden Offenbarung eine Anfangsfestigkeit von 150 N/cm2 oder mehr und der Kern behält selbst nach einem Kontakt mit der Umgebungsbedingung mit einer absoluten Luftfeuchtigkeit von 20 bis 30 g/m3 für 3 Stunden eine Biegefestigkeit von 150 N/cm2 oder mehr bei.
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Somit wird ein Kern gemäß einer Ausgestaltung unter Verwendung eines ökofreundlichen anorganischen Bindemittels hergestellt und ein Gießprodukt wird unter Verwendung des Kerns hergestellt. Konkret, das Verfahren zur Herstellung eines Gießprodukts mit einem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen Schritt des Lagerns eines Kerns unter Verwendung eines mit dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns hergestellten anorganischen Bindemittels; einen Gießschritt zur Herstellung eines Produkts durch Gießen von geschmolzenem Metall aus einem vorbestimmten Material in eine Form, die unter Verwendung des gelagerten Kerns zu einer vorbestimmten Gestalt geformt wurde; einen mechanischen Sandentfernungsschritt des Entfernens des in dem Gießschritt benutzten Kerns; und einen Erhitzungsschritt einschließlich eines Wasserabschreckprozesses des Produkts mit entferntem Sand, wobei in dem Wasserabschreckprozess des Erhitzungsschrittes eine chemische Sandentfernung durch Zugeben einer chemisch hydrolysierten Lösung zum Hydrolysieren des nach dem mechanischen Sandentfernungsschritt im Kern verbleibenden anorganischen Bindemittels durchgeführt wird.
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Konkret, der Lagerschritt ist ein Schritt zum Halten eines mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Kerns, der bei einer vorbestimmten Temperatur/Luftfeuchtigkeit vollständig entnommen wurde, und Lagern des Kerns in einem geschlossenen Raum. Die Temperatur beträgt vorzugsweise 10 bis 30°C und die Luftfeuchtigkeit beträgt 10 bis 50%.
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Der dann folgende Gießschritt ist ein Schritt des Herstellens eines Produkts durch Gießen von geschmolzenem Metall (was sich auf ein in einen flüssigen Zustand geschmolzenes Quellmaterial bezieht) aus einem vorbestimmten Material in eine Form, die unter Verwendung des gelagerten Kerns zu einer vorbestimmten Gestalt geformt wurde.
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Der dann folgende mechanische Sandentfernungsschritt ist ein Schritt des Entfernens des zum Gießen des Produkts benutzten Kerns durch Aufbringen eines/r vorbestimmten Drucks oder Vibration auf den Kern in dem Produkt und Drehen des Kerns.
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Der dann folgende Erhitzungsschritt ist ein Schritt des Erhitzens des Produkts mit entferntem Sand, um dem Produkt mit entferntem Sand mechanische und physikalische Eigenschaften zuzugeben. Insbesondere beinhaltet der Erhitzungsschritt einen Wasserabschreckprozess. In dem Wasserabschreckprozess wird eine chemische Sandentfernung durch Zugeben einer chemisch hydrolisierten Lösung des anorganischen Bindemittels zu Wasser durchgeführt, um das nach dem mechanischen Sandentfernungsschritt in dem Kern verbleibende anorganische Bindemittel chemisch zu hydrolysieren und völlig zu zersetzen, um dadurch die Sandentfernung zu beschleunigen. Das heißt, im Wasserabschreckprozess erfolgt eine chemische Sandentfernung durch Geben des nach dem mechanischen Sandentfernungsschritt in dem Gießprodukt verbleibenden gehärteten Sandes in einen Wassertank, dem eine chemisch hydrolysierte Lösung zugegeben wurde.
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Die chemisch hydrolysierte Lösung kann hierin eine Silicatlösung mit Natriumsilicat oder Natriummetasilicat oder eine Phosphatlösung mit Natriumphosphat oder Dinatriumphosphat sein und kann eine Konzentration von vorzugsweise 1 bis 30 Mol-% haben.
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Somit hat das mit einem Kern unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels hergestellte Gießprodukt eine ausgezeichnete Oberflächenqualität und Formbarkeit und weist auch eine verbesserte Festigkeit und Füllfähigkeit auf.
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Ferner kann gemäß einer Ausgestaltung ein Kern unter Verwendung eines ökofreundlichen anorganischen Bindemittels hergestellt werden. Das System zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels umfasst: einen oberen Trichter, der zum Lagern von Ausgangsformsand konfiguriert ist; einen unteren Sandabmesstrichter, der mit einem unteren Teil des oberen Trichters verbunden und so konfiguriert ist, dass ihm Ausgangsformsand aus dem oberen Trichter zugeführt wird, Abmessen einer vorbestimmten Menge des Ausgangsformsandes und Zuführen des Ausgangsformsandes zu einem Reiber; eine Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel, konfiguriert zum Zuführen einer vorbestimmten Menge eines gelagerten anorganischen Bindemittels zu dem Reiber; einen Reiber, der mit dem unteren Sandabmesstrichter und dem Reiber verbunden und zum Mischen und Zerreiben des vom unteren Sandabmesstrichter zugeführten Ausgangsformsandes mit einem anorganischen Bindemittel konfiguriert ist, das von der Vorrichtung zum Zuführen von anorganischem Bindemittel zugeführt wurde; einen Trichter für zerriebenen Sand, so konfiguriert, dass ihm zerriebener Sand vom Reiber zugeführt wird und der zerriebene Sand einem Blaskopf zugeführt wird; wobei der Blaskopf unter dem Trichter für zerriebenen Sand positioniert und so konfiguriert ist, dass ihm zerriebener Sand von dem Trichter für zerriebenen Sand zugeführt wird und der zerriebene Sand in eine Kernform geblasen wird; wobei die Kernform zum Härten und Kalzinieren des aus dem Blaskopf geblasenen zerriebenen Sandes konfiguriert ist. Der Blaskopf kann hierin eine Fließführung für zerriebenen Sand an einem unteren Ende in dem Blaskopf beinhalten und kann ferner eine Blasdüsenplatte mit einer Blasdüse an einem unteren Ende der Fließführung für zerriebenen Sand beinhalten.
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Die vorliegende Offenbarung wird nachfolgend mit Bezug auf Beispiele ausführlich beschrieben, aber der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist darauf nicht begrenzt.
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<Beispiel 1> Präparation von anorganischem Bindemittel
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Ein anorganisches Bindemittel wurde präpariert, indem jeweils ein wasserbeständiger Zusatzstoff auf Li-Basis, Nano-Kieselerde und eine organische Siliciumverbindung in Wasserglas gegeben und synthetisiert wurden. Eine hygroskopische Eigenschaft des anorganischen Bindemittels wurde anhand einer Bindemittelrestrate beurteilt. Die folgende Tabelle 1 führt die Zusammensetzungen von anorganischen Bindemitteln und ein Beurteilungsergebnis der hygroskopischen Eigenschaft auf. [Tabelle 1]
| | Probe 1 | Probe 2 | Probe 3 | Probe 4 |
| Wasserglas | 95 | 90 | 85 | 80 |
| wasserbest. Zusatzst. auf Li-Basis | 5 | 10 | 15 | 20 |
| Bindemittel-Restrate (%) | 8,23 | 91,16 | 98,83 | 98,47 |
| Viskosität (cps) | 32 | 42 | 456 | 1460 |
| | Probe 5 | Probe 6 | Probe 7 | Probe 8 |
| Wasserglas | 90 | 80 | 70 | 60 |
| Nano-Kieselerde | 10 | 20 | 30 | 40 |
| Bindemittel-Restrate (%) | 3,63 | 8,23 | 98,27 | 99,64 |
| Viskosität (cps) | 22 | 42 | 234 | 1840 |
| | Probe 9 | Probe 10 | Probe 11 | Probe 12 |
| Wasserglas | 95 | 90 | 85 | 80 |
| organische Siliciumverbindung | 5 | 10 | 15 | 20 |
| Bindemittel-Restrate (%) | 8,23 | 4,56 | 10,7 | 10,76 |
| Viskosität (cps) | 62 | 42 | 32 | 16 |
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Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass in den Proben 1 bis 4 mit zunehmender Menge an wasserbeständigem Zusatzstoff auf Li-Basis die Bindemittelrestrate und die Viskosität zunehmen. Daher kann man sehen, dass die Menge an wasserbeständigem Zusatzstoff auf Li-Basis zunimmt, die Wasserbeständigkeit und die Viskosität zunehmen.
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Ferner ist ersichtlich, dass in den Proben 5 bis 8 mit zunehmender Menge an Nano-Kieselerde die Menge an das anorganische Bindemittel bildendem Silicium zunimmt und somit Bindemittelrestrate und Viskosität zunehmen. Dies bedeutet, dass mit zunehmender Menge an Nano-Kieselerde die Wasserbeständigkeit verbessert wird und die Viskosität zunimmt.
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Ferner ist ersichtlich, dass in den Proben 9 bis 12, wenn eine Änderung der Bindemittelrestrate gemäß einer Änderung der Menge an organischer Siliciumverbindung gering ist, die organische Siliciumverbindung nicht stark zu einer Verbesserung der Wasserbeständigkeit des anorganischen Bindemittels beiträgt, sondern dass mit zunehmender Menge an organischer Siliciumverbindung die Viskosität abnimmt.
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<Beispiel 2> Herstellung eines Kerns unter Verwendung von anorganischem Bindemittel
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Die in Beispiel 1 präparierten anorganischen Bindemittelproben 1 bis 12 wurden durch Zugeben alle von einem wasserbeständigen Zusatzstoff auf Li-Basis, Nano-Kieselerde und einer organischen Siliciumverbindung wie in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt präpariert, ferner wurden 1 bis 10% Disaccharid, Monosaccharid und Polysaccharid zugegeben und als Anti-Sandbrenn-Zusatzstoff gemischt, so dass die anorganischen Bindemittel präpariert wurden, die alle des wasserbeständigen Zusatzstoffes auf Li-Basis, der Nano-Kieselerde, der organischen Siliciumverbindung und des Anti-Sandbrenn-Zusatzstoffes enthielten. Die Kerne wurden unter Verwendung der präparierten anorganischen Bindemittel hergestellt.
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Die Zusammensetzungen der präparierten anorganischen Bindemittel waren wie in Tabelle 2 aufgeführt. [Tabelle 2]
| Kernname | Kern 1 | Kern 2 | Kern 3 | Kern 4 |
| Zusammensetzung | Probe 1+
Probe 5+
Probe 9+
Anti-Sandbrenn-Zusatzst. | Probe 1+
Probe 6+
Probe 9+
Anti-Sandbrenn-Zusatzst. | Probe 2+
Probe 6+
Probe 10+
Anti-Sandbrenn-Zusatzst. | Probe 1+
Probe 6+
Probe 10+
Anti-Sandbrenn-Zusatzst. |
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns war hierin wie folgt.
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Zunächst wurde Vietnam-Sand AFS 55 und ein flüssiges anorganisches Bindemittel zu 1 bis 6% mit Bezug auf den getrockneten Sand AFS 55 in einem Mixer gemischt und 100 bis 160 Sekunden lang zerrieben, so dass zerriebener Sand präpariert wurde.
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Dann wurde der zerriebene Sand in eine auf 130 bis 150°C erhitzte Form mit einem Druck von 1 bis 10 bar injiziert und dann gehärtet, so dass ein Kern hergestellt wurde.
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Dann wurde der hergestellte Kern entnommen und bei Raumtemperatur gekühlt.
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Der Kernherstellungsprozess, das System zur Herstellung des Kerns und die Herstellungsbedingungen gemäß Beispiel 2 sind in
2,
3 illustriert und in der nachfolgenden Tabelle 3 aufgeführt. [Tabelle 3]
| Klassifizierung | Formbedingung |
| Sand | AFS 36 bis 75 |
| Menge an Bindemittel | 1 bis 6 Gew.-% |
| Zerreibungszeit | 100 bis 160 Sek |
| Blasdruck | 1 bis 10 bar |
| Formtemperatur | 100 bis 200°C |
| Kalzinierungszeit | 60 bis 100 Sek |
| Blaszeit | 1 bis 5 Sek |
| Gasablasszeit | 1 bis 5 Sek |
| Kühlmitteltemperatur | Raumtemperatur ±5°C |
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<Beispiel 3> Herstellung eines Gießprodukts
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In Beispiel 3 wurde der entnommene und gekühlte Kern von Beispiel 2 in einer Entfeuchtungskammer gelagert (Temperatur: 10 bis 30°C, Luftfeuchtigkeit: 10 bis 50%), dann wurde geschmolzenes Aluminiummetall in eine Form mit einer vorbestimmten Gestalt unter Verwendung des Kerns gegossen, so dass ein Produkt gegossen wurde. Dann erfolgte eine mechanische Sandentfernung, um den Kern aus dem Produkt zu entfernen. Darauf folgte ein Heizprozess, um dem gegossenen Produkt mechanische und physikalische Eigenschaften zuzugeben, und während eines Wasserabschreckprozesses im Heizprozess wurde eine Natriumsilicatlösung zu Wasser gegeben, um Sand durch chemische Hydrolyse zu entfernen. Dann wurde das im Kern verbleibende Bindemittel vollständig zersetzt, um eine Bindekraft zu entfernen. So wurde festgestellt, dass das Bindemittel wie in 9 illustriert völlig entfernt war.
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<Beispiel 4> Eigenschaftsbeurteilung 1 des Kerns
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Es wurde die Biegefestigkeit eines Kerns je nach der Zusammensetzung des in Beispiel 2 präparierten anorganischen Bindemittels beurteilt. Als Vergleichsbeispiel wurden auch mit einem anorganischen Bindemittel der Firma A-1 und einem anorganischen Bindemittel der Firma A-2, herkömmlich benutzt, hergestellte Kerne beurteilt.
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Konkret, nach dem Erzeugen eines Kernprüflings aus anorganischem Bindemittel wurde der Kern aus anorganischem Bindemittel bei Raumtemperatur 1 Stunde lang stehengelassen, ohne Eingabe eines Thermohygrostats. Dann erfolgte eine Beurteilung der Biegefestigkeit. Die Ergebnisse sind in 4 illustriert.
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Gemäß 4 hat das durch Zugeben der Zusatzstoffe gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellte anorganische Bindemittel eine höhere Biegefestigkeit als das herkömmlicherweise verwendete anorganische Bindemittel (Bindemittel der Firma A-1). Man glaubt, dass dies dadurch begründet ist, dass das in der vorliegenden Offenbarung benutzte anorganische Bindemittel die Festigkeit des Kerns durch gegenseitige Ergänzung in jeder Zusatzstoffzusammensetzung verbessert.
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Ferner zeigt 5 das Gesamtergebnis einer Beurteilung der Biegefestigkeit, durchgeführt zu jedem Zeitpunkt von 1 min, 2 min und 50 min nach dem Erzeugen einer Kernprüfling aus anorganischem Bindemittel unter Verwendung des zur Herstellung von Kern 4 benutzten anorganischen Bindemittels, gekühlt bei Raumtemperatur ohne Eingabe eines Thermohygrostats, und einer Messung der Biegefestigkeit nach jeweils 1 h Feuchtigkeitsabsorption und 3 h Feuchtigkeitsabsorption bei einer Temperatur von 38°C und einer Luftfeuchtigkeit von 65% im Thermohygrostat und bei einer absoluten Luftfeuchtigkeit von etwa 30 g/m3.
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Gemäß 5 war die Anfangsfestigkeit des Kerns aus anorganischem Bindemittel etwa ähnlich zum Zeitpunkt von 1 min, aber die Zunahme der Festigkeit zum Zeitpunkt von 2 min war hoch im Vergleich zu den anderen anorganischen Bindemitteln. Die maximale Festigkeit war mit dem herkömmlicherweise verwendeten anorganischen Bindemittel (Bindemittel der Firma A-2) äquivalent.
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Gemäß dem Ergebnis der Festigkeitsbeurteilung nach der Feuchtigkeitsabsorption wurde jedoch bestätigt, dass die Intensität der Feuchtigkeitsabsorption des herkömmlicherweise verwendeten anorganischen Bindemittels bemerkenswert abgenommen hat, während das anorganische Bindemittel der vorliegenden Offenbarung die höchste Feuchtigkeitsabsorptionsintensität hatte und diese Anfangsintensität selbst nach 3 Stunden noch hatte. Ferner ist ersichtlich, dass eine Abnahme der Intensität der Feuchtigkeitsabsorption mit einem geringen Gefälle erfolgt, so dass ersichtlich ist, dass das anorganische Bindemittel der vorliegenden Offenbarung die höchste Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeitsabsorption hat. Daher glaubt man, dass das anorganische Bindemittel der vorliegenden Offenbarung in Anbetracht der koreanischen Witterungsbedingungen einschließlich Sommer (Regenzeit) am leichtesten zu benutzen ist.
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<Beispiel 5> Eigenschaftsbeurteilung 2 des Kerns
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Es erfolgte eine Eigenschaftsbeurteilung an den in Beispiel 2 hergestellten Kernen im Hinblick auf das Formen und Gießen der Kerne. Die Ergebnisse sind in 6 bis 9 illustriert und in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.
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6 zeigt ein Ergebnis der Beurteilung der Formbarkeit. Aus 6 ist ersichtlich, dass die Formbarkeit gut ist und dass es keinen großen Unterschied im Hinblick auf die Oberflächenqualität gegenüber der Verwendung des herkömmlicherweise verwendeten anorganischen Bindemittels gibt.
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7 zeigt ein Ergebnis der Fluiditätsbeurteilung. Aus 7 ist ersichtlich, dass, wenn zerriebener Sand aus dem Trichter für zerriebenen Sand in den Blaskopf gefüllt wird, der Sand darin ohne zu verstopfen übertragen wird, und es ist auch ersichtlich, dass, wenn ein Schüttwinkel des in den Blaskopf gefüllten zerriebenen Sandes geprüft wird, der zerriebene Sand gleichförmig in einer dreieckigen Gestalt verteilt wird. Dies bedeutet, dass der zerriebene Sand bis zu einem Ende einer Düse gefüllt wird und dass es kein Fluiditätsproblem gibt.
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Ferner war gemäß einem Gießbeurteilungsergebnis eine anfängliche Handhabungsfestigkeit beim Gießen gut und es wurde kein Oberflächenabfall oder Kerndruckschaden nach dem Gießen beobachtet. Ferner ist ersichtlich, dass es keine Defekte in der externen Erscheinung gab.
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8 ist ein Diagramm, das ein äußeres Erscheinung eines Endprodukts illustriert, das durch Gießen mit einem beispielsgemäß hergestellten Kern erzeugt wurde. Gemäß einem Ergebnis der Beurteilung von Sandentfernung und Sandbrennen wurde nach Sandentfernung kein zerriebener Sand in dem Gießprodukt festgestellt und es kein Sandbrennen gab.
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9 illustriert, dass, wenn ein Gießprodukt geschnitten wird, wie in
8 gezeigt, wenn das Gießprodukt eine Gestalt wie in
8 illustriert hat, ein Teil eines internen Erscheinens durch Gießen mit einem beispielgemäß wie in
6 gezeigt hergestellten Kern erhalten wird. Es wurde bestätigt, dass es sowohl beim mechanischen Sandentfernung als auch beim chemischen Sandentfernung kein Sandbrennen gab. Dies bedeutet, dass ein Sandbrennphänomen aufgrund der Eigenschaften des anorganischen Bindemittels verbessert wird. [Tabelle 4]
| Klassifizierung | komparative Beurteilung |
| Verwendung von anorgan. Bindemittel von Beispiel 2 | Verwendung von Bindemittel Firma A-1 |
| Kernformung | Fluidität | O | O |
| Füllfähigkeit | O | Δ |
| Festigkeit | O | Δ |
| Wasserbeständigkeit | O | Δ |
| Oberflächenqualität | O | O |
| Düsenverstopfung | O | X |
| Gießen | Gießbarkeit | O | O |
| Sandentfernbarkeit (Sandbrennen) | O | Δ |
| Rauigkeit | O | O |
| Produktdefekt | O | Δ |
| Entstehung von schädlichem Gas | O | O |
(O: gut, Δ: normal, X: schlecht)
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Ferner ist, gemäß Tabelle 4, wenn ein Kern gemäß Beispiel 3 hergestellt wird, der Kern im Hinblick auf Kernformeigenschaften wie Fluidität, Füllfähigkeit, Festigkeit und Wasserbeständigkeit sowie im Hinblick auf Gießeigenschaften wie Gießbarkeit und Sandentfernbarkeit (Sandbrennen) ausgezeichnet. Daher ist ersichtlich, dass der Kern mit einer hohen Benutzbarkeit bei Gießvorgangen mit ausgezeichneter Qualität hergestellt werden kann.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung kann ein Gießvorgang leicht durchgeführt werden. Ferner ist es leicht, Sand aus einem mit dem Gießvorgang hergestellten Gießprodukt zu entfernen und es kommt auch zu keinem Sandbrennphänomen.
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Ferner hat das mit dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels der vorliegenden Offenbarung hergestellte Gießprodukt eine ausgezeichnete Oberflächenqualität und Formbarkeit und weist auch verbesserte Festigkeit und Füllbarkeit auf.
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Ferner kann gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Härtungsprozess bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden und es entsteht keine toxische Substanz, so dass eine Arbeitsumgebung in einem guten Zustand gehalten wird. Ferner wird nur eine geringe Menge eines Gases bei einem Herstellungsprozess eines Kerns und bei einem Gießprozess erzeugt, so dass Defekte beim Gießen reduziert werden und es besteht keine Notwendigkeit zur Installation eines Umweltschutzsystems, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können.
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Die vorliegende Offenbarung wurde zwar mit Bezug auf die spezifischen Ausgestaltungen beschrieben, aber es wird für die Fachperson offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Umfang der Erfindung wie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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