NO118158B - - Google Patents

Description

Sandblanding for støpeformer og sandkjerner.

Foreliggende oppfinnelse angår en sandbland i ng nom er egnet, for stopeformer og sandkjerner.

En av de viktigste egenskaper ved stopesand som anvendes

i former for stoping av metallgjenstander, nr sandens formnings-egenskaper. Dette oetyr at sanden må ha t i. 1 f mdss t L1 lende flvt-barhet da denne egenskap har en avgjorende innflytelse på kvali-teten av den gjenstand som skal stopes. En annen viktig egenskap ved stopesand er at sanden må gi den fremstilte stopeform stor styrke. Dessuten er hurtig torking av formen av stor betydning fra et okonomisk synspunkt.

Vanligvis anvendes såkalt blandet stopesand i stopeformer, dvs. sand som er blandet med et bindemiddeL eller sammenbakningsmiddel, som f.eks. sement. De forskjellige typer blandet sand har imidlertid en alvorlig ulempe fordi bindemidlet eller sammenbakningsmidlet er tilboyelig til å senke sandens flytbarhet slik at sanden ikke når eller ikke på tilfredsstillende måte kan trenge frem til begrensede eller snevre deler av formmønsteret eller modellen. Det har vært forsokt å overkomme denne ulempe ved å stampe sanden inn i stoper.ammen eller stopeboksen. Dette gir imidlertid ikke alltid tilfredsstillende resultater og er dessuten meget tidskrevende og således dyrt. Stopestykker fremstilt i vanlige former har derfor ikke tilfredsstillende overflateegen-skaper .

De vanlige stopeformer fremstilt fra tidligere kjente sandblandinger krever vanligvis over<*>+0 timer for å torke til en tilstrekkelig styrke til at smeltet metall kan stopes i dem. Dette er selvsagt meget uokonomisk og oker prisen på de ferdige stopestykker.

Det er kjent ved fremstilling av et ildfast materiale å an-vende et fosfat som hovedherdemiddel. Det er dessuten kjent ved fremstilling av en ildfast form for stoping av metaller å an-vende en oppslemning av sand eller andre ildfaste materialer, natriumhexametafosfat og vann, og å stope denne oppslemning rundt en modell for så å la oppslemningen storkne. Natriumhexametafos-fatet settes til oppslemningen for å forbedre dens flytbarhet. Videre er det kjent å blande sand med et overflateaktivt middel, som palmeolje, såpe og kondensasjonsprodukter av ethylenoxyd og fenoler, og en vandig opplosning av en geldannende forbindelse, som natriumalginat, eller et stoff som vil oke oppløsningens viskositet eller fremme geldannelsen hvorved sanden bindes.

Det.er et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en sandblanding som overkommer de tidligere ulemper og mangler, og som torker relativt hurtig til en styrke som. er tilstrekkelig til at formen kan anvendes for stopeformål.

Et annet formålved oppfinnelsen er å fremskaffe en sandblanding med de for nevnte egenskaper-og som har tilfredsstillende flytbarhet for derved å redusere formfremstillingstiden.

Nok et formål ved oppfinnelsen er å fremskaffe en sandblanding av den angitte type som gir bedre stoperesultater enn tidligere og som gjor stampning unodvendig.

Kort sagt fåes ved foreliggende oppfinnelse en god stopesand.

ved å blande sanden ikke bare med det vanlige bindemiddel eller sammenbakningsmiddel, men også med et middel som fremmer torking og herdning av sanden, og med et dispergeringsmiddel som oker sandblandingens flytbarhet.

Oppfinnelsen angår således en sandblanding for stopeformer

og sandkjerner, og sandblandingen er særpreget ved at den inneholder en kombinasjon av de hver for seg kjente komponenter:

a) sement som bindemiddel,

b) 0,5 til 5 vekt%, beregnet på sanden, av minst ett natrium-fosfat som herdningsfremmende middel, og c) dessuten 0,1 til 2 vekt$, beregnet på sanden, av et ikke-ionisk dispergeringsmiddel, fortrinnsvis polyoxyethylenoxyd.

Det har vist seg at visse fosfater, innbefattende fosfater

av kondensasjons- eller poiymerisasjonstypen, når de blandes med stopesand, nedsetter sandens torketid i betraktelig grad og bevirker at formen herder til en tilstrekkelig styrke i lopet av en brokdel av den tid som kreves for en sandblanding uten det an-

vendte fosfat ifolge oppfinnelsen. Det har vist seg at påskynd-elsen av torkingen og herdningen av sanden fremmes spesielt av natrlumhexametafosfat, dinatriumfosfat, og trinatriumfosfat.

Andre fosfater er imidlertid også egnet, og kan angis som folger: a) lineære polyfosfåter, som f.eks. tetranatriumpyrofosfat eller natriumtripolyfosfat,

_b) cykliske polyfosfåter, som f.eks. natriumtrimetafosfat,

natriumhexametafosfat og lignende.

Fosfater som selv ikke er effektive i materialene ifolge oppfinnelsen, gjbres effektive ved å danne addisjonsproduktet av slike fosfater med ett eller flere av de egnede fosfater, f.eks. fosfatene under a) og/eller b).

Med hensyn til sandens flytbarhet har det vist seg at utmerkede resultater fåes hvis sanden blandes med et ikke-ionisk dispergeringsmiddel, fortrinnsvis polyoxyethylenoxyd, i tillegg til de nevnte fosfater. Et slikt dispergeringsmiddel er overflateaktivt og har en dispergerende virkning på et vandig, sement-holdig system.

Utgangssanden som anvendes ved foreliggende oppfinnelse, er fortrinnsvis kvartssand og kan inneholde grafitt og andre tilsetninger foruten sammenbakningsmidlet eller bindemidlet, som kan utgjores av Portlandsement, alurainiumoxydsement eller lignende kjente binde-midler.

Fig. la viser kurver sora angir forholdet mellom strekkfasthet og den naturlige torketid for en stdpeform fremstilt fra sandblandingen i Eksempel 1,

fig. 2a og 2b viser diagrammer som angir forholdet mellom strekkfasthet og den naturlige torketid for en stdpeform fremstilt fra sand blandingen i Eksempel 2, og

fig. 3 viser et diagram som angir forholdet mellom strekkfasthet og den naturlige torketid for en stdpeform fremstilt fra sandblandingen i Eksempel 3.

EKSEMPEL 1

Dette forsok ble utfort med en sand kjent i Japan som

"Hakata No. 4". Sanden inneholder 89,18 vekt$ Si02og 8,42 vekt# A^O^. Sanden ble blandet og knadd med 10 vekt$ sement, beregnet på sanden, og 8 vekt/& vann. Sanden inneholdt også mindre mengder carbon. Den således erholdte blanding sora i det fdlgende er be-tegnet sora sand-utgangsblandingen, svarer stort sett til de konvensjonelle sand bland inger som anvendes til stopeformer. 1. Denne sand-utgangsblanding ble deretter blandet og knadd med 3 vekt$ natriumhexaaretafosfat, beregnet på "Hakata No. 4"-sanden. Fosfatet virker sora et herdningsfremmende middel ved fremstilling av en stdpeform.

Etter formning av formen var densstrekkfasthet 1,67 kg/cm etter en naturlig torking i 3 timer ved værelsetemperatur. Etter 24 timerstorking ved værelsetemperatur var den tilsvarende strekkfasthet 3,6 kg/cm .

I et sammenlignende forsok ble en stdpeform av samme sandblanding tdrket ved 10°C. Strekkfastheten var i dette tilfelle 1,37 kg/cm 2 etter 3 timer og 3,37 kg/cm 2 etter 24 timer.

I det folgende angir tallverdiene i parentes de verdier som fåes ved torking ved 10°G i motsetning til torking ved værelsetemperatur.

2. Sandblandingen fra punkt 1 ble ytterligere blandet med 0,1 vekt#, beregnet på sanden, av polyoxyethylenoxyd, som virker som flytbarhetsforbedrende dispergeringsmiddel. En stbpeform, ble så fremstilt fra den således anrikede sandblanding. Strekkfast-

heten var som folger:

etter tre timer: 1,50 kg/cm 2 (1,00 kg/cm 2), og

etter 24 timer : 2,67 kg/cm 2 (3,47 kg/cm 2), idet tiden ble regnet fra formningen av formen. Signingen like etter blandings-og knaings-operasjonen var 186 mm.

I det annet forsok ble mengden av polyoxyethylenoxyd oket, idet der til sandblandingen fra punkt 1 ble blandet og knadd 0,5 vekt$ polyoxyethylenoxyd. I dette tilfelle var sandblandingens signing 220 mm, mens strekkfastheten av en stopeform fremstilt fra blandingen var som folger: etter 3 timer: 1,65 kg/cm 2 (0,90 kg/cm 2), og etter 24 timer: 3,3'"'kg/cm<2>(2,80 kg/cm<2>).

Virkningen av tilsetningeneav henholdsvis natriumhexameta-fosfatet og dispergeringsmidlet er vist på fig. la og lb og angitt i Tabell 1. De tilsvarende verdier for en kontrollprove bestående av en konvensjonell sandblanding, uten tilsetningeneifolge oppfinnelsen, er også vist på fig. la og lb.

EKSEMPEL II

"Hakata No. 4"-sand av samme type som i Eksempel 1 ble blandet og knadd med 10 vekt# sement beregnet på sandmengden, og 12 vekt$ vann. Materialet ble også blandet med en mindre mangde carbon. Den således erholdte sandblanding er en konvensjonell sandutgangsblanding som vanligvis anvendes ved fremstilling av stopeformer. 1. Sand-utgangsblandingen ble blandet og knadd med 3 vekt$ natriumhexametafosfat som herdningsfremmende middel, beregnet på sanden. En stopeform ble så fremstilt fra sandblandingen.

Pblgende strekkfastheter Me bestemt 3 og 24 timer etter formningen av formen: etter 3 timer : 1,30 kg/cm 2 (0,57 kg/cm 2), og etter 24 timer: 3,30 kg/cm<2>(2,77 kg/cm<2>). 2. Blandingen fra punkt 1 i dette eksempel ble blandet med 0,1 vekt# polyoxyethylenoxyd som dispergeringsmiddel, beregnet på sanden. Sigingen av den således erholdte sandblanding var 1,86 mm, og strekkfastheten til en stopeform fremstilt fra blandingen var som folger: etter 3 timer : 0,9 kg/cm 2 (0,6 kg/cm 2), og etter 24 timer : 3,00 kg/cm<2>(2,60 kg/cm<2>).

I et ytterligere forsok ble mengden av polyoxyethylenoxyd bket til 0,5 vekt#. Dette forte til en signing av 200 mm og fblgende strekkfasthet: etter 3 timer : 0,87 kg/cm<2>(0,87 kg/cm2), og etter 24 timer : 2,80 kg/cm<2>(2,63 kg/cm<2>).

Virkningen av tilsetningen av de herdningsfremmende og dispergerende midler er angitt i Tabell 2 og på fig. 2a og 2b. Figurene inneholder også de tilsvarende verdier som fåes med en sandblanding uten tilsetningeneifolge oppfinnelsen.

EKSEMPEL III

"Hakata No. 4"-sand ble blandet og knadd med 10 vekt# Portlandsement, beregnet på sanden, og 8 vekt# vann. Den således erholdte blanding er en konvensjonell sand-utgangsblanding, 1. Sand-utgangsblandingen ble blandet og knadd med 3 vekt# dinatriumf osf at som herdningsf remmende middel, beregnet på sanden.-Strekkfastheten til en stopeform fremstilt fra sandblandingen var som folger:

etter 3 timer : 0,58 kg/cm o, og

I etter 24 timer : 1,63 kg/cm o.

2. I et annet forsok ble de 3 vekt# dinatriumfosfat erstattet med trinatriumfosfat ved at sandutgangsblandingen i eksempelet ble blandet med 3# trinatriumfosfat som herdningsfremmende middel. Fblgende strekkfasthet ble bestemt:

etter 3 timer : 0,60 kg/cm 2, og

etter 24 timer : 1,33 kg/cm .

Fig. 3 og Tabell 3 viser virkningen av tilsetningene ifolge oppfinnelsen på sandblandinger sammenlignet med konvensjonelle sandblandinger uten tilsetningene ifolge oppfinnelsen.

Skjbnt 3 vekt#, beregnet på sanden, av det herdningsfremmende fosfat ble tilsatt i eksemplene, har forsbk vist at mengden av fosfat som tilsettes kan varieres innen visse grenser. Det har således vist seg at inntil 5 vekt#, beregnet på sanden, av fosfatet kan blandes med sand-utgangsblandingen uten skadelig virkning, idet der fremdeles fåea den bnskede påskynding av herdningen til den nød-vendige styrke. Slike relativt store tilblandinger av. herdningsfremmende middel er egnet hvis formningen av stbpeformen er ankel og ukomplisert og ikke krever lang tid. Når i motsetning til dette formningen av stbpeformen krever en relativt lang tid, kan mengden av herdningsfremmende middel som tilsettes til sand-utgangsblandingen, nedsettes til ca. 0,5 vekt#, beregnet på sanden. Selv ved en slik relativt liten mengde herdningsfremmende fosfat, kan virkningene ifolge oppfinnelsen ventes.

En tilsetning av ca. 0,5-5 vekt#, beregnet på sanden, av

det herdningsfremmende fosfat, gir således resultatene ifolge oppfinnelsen .

Med hensyn til dispergeringsmidlet gir. 0,1 - 2,0 vekt#, beregnet på sanden, utmerkede resultater.

Av ovenstående vil sees at tilsetningen ifolge oppfinnelsen

av de angitte fosfater påskynder herdningen av formene til en tilstrekkelig strekkfasthet i bemerkelsesverdig grad, mens tilsetningen av dispergeringsmidlet forbedrer sandblandingens flytbarhet betraktelig. På denne måte gir den påfolgende stopning av metaller forbedrede resultater, og tiden for fremstillingen av formen og herdningen av denne nedsettes drastisk.

Det har vist seg at tilsetningen ifolge oppfinnelsen bevirker dannelsen av et stort antall bitte små luftblærer inne i sandform-strukturen, hvilket forer til en form med meget lav vekt. Dannelsen av disse bobler nedsetter også mengden av sand som kreves for fremstilling av formen. Sammenlignende forsok har således vist at inntil 20ft sand kan spares ved oppfinnelsen, i motsetning til former fremstilt fra konvensjonelle sandmaterialer.

Oppfinnelsen er derfor meget nyttig og forer til en nedset-telse av fremstillingsomkostningene for former og reduserer også prisen på stopestykker fremstilt deri.

Claims (2)

1. Sandblanding for stopeformer og sandkjerner, karakterisert ved at den inneholder en kombi nasjon av de hver for seg kjente komponenter: a) sement som bindemiddel, b) 0,5 til 5 vekt$, beregnet på sanden, av minst ett natrium-fosfat som herdningsfremmende middel, og c) dessuten 0,1 til 2 vekt$, beregnet på sanden, av et ikke-ionisk dispergeringsmiddel, fortrinnsvis polyoxyethylenoxyd.

2. Sandblanding ifolge krav 1, karakterisert ved at natriumfosfatet er natriumhexametafosfat, dinatriumfosfat, trinatriumfosfat, tetranatriumpyrofosfat, natriumtripolyfosfat, cyklisk natriumtrimetafosfat, cyklisk natriumhexametafosfat eller blandinger derav.