NO142203B - Fremgangsmaate ved utslagning av silikatbundet formmasse fra en stoepegodsholdig form - Google Patents

Description

Ved fremstilling av former og kjerner for støping av metal-liske materialer, som støpejern, støpestål, lettmetaller eller bronser etc., anvendes ofte en formmasse inneholdende sand og et silikatbindemiddel, som regel vannglass. Silikatet kan herdes bl.a. ved hjelp av en,organisk ester, f.eks. triacetin, som blandes inn i formmassen, eller med carbondioxyd som ledes gjennom frem-stilte kjerner eller former. Herdingen foregår ved utfelling av siliciumdioxydgel som binder sandkornene sammen, og utføres vanligvis ved værelsetemperatur. Ved anvendelse av esterherding blandes som regel sand og ester først, hvorefter silikatet til-

føres til blandingen av sand og ester. Straks efter tilførselen av silikatet formes formmassen. Modellen kan vanligvis fjernes efter 15-30 minutter, mens det er mulig å utføre støpingen først efter noen timer.

Et generelt erkjent problem med silikatbundne formmasser er deres dårlige knusningsegenskaper som nødvendiggjør en besværlig mekanisk utslagning av den herdede formmasse, f.eks. med en vibrator og til og med en slegge, for å frilegge den støpte del. Utslagningen er et tungt manuelt arbeide i et støvete og larmfylt miljø. Formrestene som består av silikatbundne sandklumper med varierende størrelse, og armeringsjern transporteres bort for å dumpes på avfallstippen, eller de underkastes regenerering i et eget anlegg.

Det er kjent at knusningsegenskapene til silikatbundne formmasser kan forbedres ved til -formmassen å tilsette forskjellige organiske materialer, som sukker, dextrin, stivelse, tremel og kullpulver. Den forbedring av knusningsegenskapene som kan fås ved tilsetning av de nevnte materialer, løser imidlertid langtfra utslagningsproblemet. Det er også ved anvendelse av disse til-setninger nødvendig å tilgripe mekaniske metoder.

Det er fra vest-tysk utlegningsskrift nr. 1936337 kjent

å fjerne keramiske kjerner fra støpegods. Dette utføres ved opp-løsning av det keramiske materiale som sådant, dvs. av formmasse-materialet som sådant. For dette kreves bl.a. sterke alkaliske oppløsninger med høy temperatur, lang behandlingstid og høyt trykk.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg mulig ved utslagning av en silikatbunden formmasse å unngå besværlige mekaniske metoder og således dermed forbundne ulemper. Utslagningen av formmassen og frileggingen av et støpegods med høy kvalitet kan derved radikalt lettes. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen byr dessuten på den fordel at den med enkle metoder gjør det mulig å regenerere den anvendte formmasse slik at denne igjen kan anvendes for tilvirkning av nye former og kjerner.

Oppfinnelsen angår nærmere bestemt en fremgangsmåte ved utslagning av silikatbundet formmasse fra en støpegodsholdig form,

og fremgangsmåten er særpreget ved at den støpegodsholdige form utsettes for innvirkning av en alkalisk vandig oppløsning for å oppløse silikatbindemidlet og frigjøre korn av formmassen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse oppløses således binde-midlet under frigjøring av formmassepartiklene, slik at det er mulig igjen å anvende disse, mens ifølge det ovennevnte vest-tyske utlegningsskrift selve formmassepartiklene oppløses.

Den støpegodsholdige form kan bl.a. utsettes for innvirkning

av en alkalisk vandig oppløsning ved å senkes ned i et bad av oppløsningen eller ved å overhelles eller besprøytes med den alkaliske vandige oppløsning. Overhelling og besprøytning med-

fører i en rekke tilfeller fordeler sammenlignet med nedsenkning fordi det ved hjelp av disse metoder kan oppnås en suksessiv borttransportering av nedbrutt formmasse fra formens overflate, slik at den underliggende formmasse blir mer effektivt tilgjengelig for den alkaliske vandige oppløsning. Sprøytemetoden kan være verdifull

spesielt ved utslagning av kjerner da borttransportering av sand vanligvis er vanskeligere for kjerner. Et egnet trykk på den vandige oppløsning ved påsprøytning kan være 1-50 atm. Hvis det samtidig er ønsket å frilegge en metallisk, ren overflate på støpe-godset, kan det være nødvendig å anvende et høyere trykk, f.eks. 50-300 atm. Av økonomiske grunner bør den vandige oppløsning, efter at den er blitt anvendt for overhelling eller besprøytning av den støpegodsholdige form og efter at den er blitt skilt fra den frigjorte sand, resirkuleres til utslagningsutstyret for å anvendes for overhelling eller besprøytning av nye støpegods-holdige former.

Formen av silikatbundet formmasse kan være fremstilt på vanlig måte. Således kan formmassen være fremstilt av kvartssand, kromittsand, olivinsand eller en annen innen støperiindustrien anvendt sand. Som bindemiddel for sanden foretrekkes vannglass, men også andre vannoppløselige silikater kan anvendes. Den silikatmengde som tilsettes ved fremstillingen av formmassen, er fortrinnsvis 0,5-5% av sandens vekt. Silikatet tilsettes som regel i form av en vandig oppløsning. I den ovenfor angitte silikatmengde er vannet ikke medregnet. Herdingen kan finne sted på vanlig måte, idet herding med carbondioxyd og med en organisk ester er av spesiell betydning, men også herding med andre materialer enn en organisk ester og som er blitt blandet inn i formmassen, som syrer, sement, dikalsiumsilikat og siliciumdioxyd, kan anvendes. Estere som ofte anvendes som herdemidler, er blandinger av diacetin (glyceryldiacetat) Og triacetin (glyceryltriacetat) eller blandinger av diacetin og ethyldiglycoldiacetat i forskjellige vektforhold avhengig av de ønskede herdetider. De nevnte estere kan også an-vedes hver for seg. Også andre estere kan anvendes, bl.a. acetater av glycol. Den estermengde som tilsettes til sanden ved fremstillingen av formmassen, er fortrinnsvis 0,05-2% av sandens vekt. Ved fremstilling av en form for herding med en ester kan blandingen av bestanddelene utføres f.eks. i et kontinuerlig skrueblandeapparat, idet som tidligere nevnt sand og ester vanligvis blandes før silikatet tilsettes. Formen kan fremstilles bl.a. ved at formmassen efter at silikatet er blitt tilsatt, får renne ned over modellen som fortrinnsvis vibreres eller stampes. Efter at formen har herdet i 15-30 minutter kan modellen fjernes. Formens over- og underdel settes derefter sammen efter ytterligere noen timers herding. Støpingen utføres vanligvis tidligst efter 6 timer. Utstøpingen kan foretas f.eks. fra en støpeøse med bunnuttømning. Eventuelt anvendte kjerner kan om ønsket fremstilles på tilsvarende måte. Efter at støpegodset er blitt avkjølt, behandles den støpegodsholdige form med den alkaliske vandige oppløsning i overensstemmelse med den foreliggende fremgangsmåte.

Den alkaliske vandige oppløsning kan fremstilles ved opp-løsning av natriumhydroxyd, kaliumhydroxyd og/eller et annet alkalimetallhydroxyd og/eller ammoniakk i vann. Også andre materialer enn de nevnte som gir vandige oppløsninger med en tilstrekkelig alkalinitet, kan selvfølgelig anvendes. Den vandige oppløsnings pH er fortrinnsvis minst 12, og helst minst 13. Ved anvendelse av alkalimetallhydroxyd for å oppnå alkaliniteten bør alkali-hydroxydmengden være minst 0,4%, fortrinnsvis 0,4-20%, og helst 0,4-10%, av den samlede vekt av hydroxyd og vann. Ved anvendelse

av ammoniakk foretrekkes en mengde på 10-30% av den samlede vekt

av ammoniakk og vann.

En økning av den vandige oppløsnings temperatur forbedrer

.sammenfal1 ingen sterkt. Spesielt hvis det forekommer problemer med å bryte ned en formmasse som ligger nær inntil støpegodset og derfor er blitt utsatt for mest varme, kan det være av vesent-

lig betydning å øke den vandige oppløsnings temperatur. Hvis slike problemer forekommer, anbefales det også å anvende et høyt innhold av alkalimetallhydroxyd i den vandige oppløsning. Den vandige oppløsnings temperatur er fortrinnsvis minst 40°C, og fortrinnsvis høyst 100°C, helst 50-80°C. Behandlingen utføres vanligvis ved atmosfæretrykk i en av tid av 1 minutt - 1 time.

Efter at støpegodsdelene er blitt frigjort fra formmassen,

gjøres de rene med vann, f.eks. ved spyling eller skylling.

Den nedbrutte formmasse i form av sand som er forurenset med alkalimetallhydroxyd, kan efter rengjøring utført ved gjen-tatt skylling med vann og påfølgende tørking, anvendes for fremstilling av ny formmasse, dvs.at formmassen igjen kan anvendes. Ved anvendelse av et esterherdemiddel innblandes som beskrevet ovenfor først esteren og derefter vannglass eller et annet silikatbindemiddel i den rengjorte formmasse. Denne er derefter klar for fremstilling av nye former.

Eksempel 1

En formmasse ble fremstilt av kvartssand med en gjennom-snittlig kornstørrelse på 0,25 mm. Sanden ble først blandet med 0,4 vekt% (regnet på sanden) av et esterherdemiddel bestående av en blanding av like deler diacetin og triacetin og derefter med 4 vekt% (regnet på sanden) vannglass som inneholdt 40 vekt% silikat og 60 vekt% vann. Efter fremstilling av en blokkform og istøping av støpestål på vanlig måte ble den støpegodsholdige form avkjølt inntil støpegodset hadde en temperatur på 200-500°C. Den støpegodsholdige form ble derefter senket ned i et 55-60°C varmt bad bestående av en 3%-ig natriumhydroxydoppløsning.

Efter ca. 5 minutter var formmassen brutt ned og støpegodset frilagt.

Eksempel 2

En støpegodsholdig form ble fremstilt som beskrevet i eksempel 1. Den ble derefter overhelt med en 55-60°C varm 3%-ig natriumhydroxydoppløsning. Efter noen minutter var formmassen brutt ned og støpegodset frilagt.

Eksempel 3

En flaskeform ble fremstilt av den samme formmasse som beskrevet i eksempel 1. Den støpegodsholdige form ble senket ned i et alkalisk bad av samme type som beskrevet i eksempel 1. Også i dette tilfelle ble formmassen brutt ned og støpegodset hurtig frilagt. På grunn av at den for støpemetall utsatte formmasse be-fant seg i en flaske, tok imidlertid nedbrytningen og frileggingen noe lenger tid enn for en blokkform.

En støpegodsholdig flaskeform ble fremstilt som beskrevet i eksempel 3. Den støpegodsholdige form ble besprøytet med en alkalisk vandig oppløsning av samme type som beskrevet i eksempel 1 og med et trykk på ca. 5 atm. Også i dette tilfelle ble formmassen brutt ned og støpegodset hurtig frilagt.

Eksempel 5

Formmasse som var blitt brutt ned som beskrevet i eksemplene 1-4, fikk risle ned i en beholder som var fylt med vann og hvortil vann kontinuerlig ble tilført via en sprinkleranordning i kassens bunn. På grunn av denne vanntilførsel oppsto det turbulens i vannet og en kontinuerlig gjennomstrømning av vann. Vannet forlot beholderen via et randavløp. Sanden ble derved vasket mens den passerte gjennom vannet. Formmassens finstoffandel forlot beholderen via randavløpet. Behandlingen ble slik utført at vannets pH ble holdt på under 10. Efter at vaskingen var avsluttet, ble sanden fjernet fra beholderen og tørket i et sandtørkeanlegg. Den på denne måte regenererte sand ble blandet for fornyet anvendelse, først med 0,4 vekt% (regnet på sanden) av et esterherdemiddel bestående av like deler diacetin og triacetin og derefter med 4 vekt% (regnet på sanden) vannglass som inneholdt 40 vekt% silikat og 60 vekt% vann. Formmassen ble påført på en modell og fikk herde i 20 minutter, hvorefter modellen ble tatt ut. Efter en herdetid på 8 timer ble støpingen foretatt, og ved oppslagning viste godset seg å ha gode overflater, og det forekom ingen tilbøyelighet til inntrengning.

Den foreliggende fremgangsmåte er anvendbar for utslagning og regenerering av silikatbundne formmasser for alle slags støpe-gods, som støpejern, støpestål, lettmetaller og bronser etc. Spesielt store fordeler oppnås ved den foreliggende fremgangsmåte når den anvendes for støpestål.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved utslagning av silikatbundet formmasse fra en støpegodsholdig form, karakterisert ved at den støpegodsholdige form utsettes for innvirkning av en alkalisk vandig oppløsning for å oppløse silikatbindemidlet og frigjøre korn av formmassen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den utslåtte formmasse vaskes med vann og tørkes for å gjøre formmassen anvendbar på ny, dvs. anvendbar for fremstilling av nye former og kjerner.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at vaskingen foretas inntil vaskevannet får en pH av høyst 10.