PL191649B1 - Sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych oraz urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych - Google Patents

Abstract

1. Sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polegający na tym, że do rdzennicy lub formy wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, po czym ogrzewa się ją mikrofalami, a następnie otwiera i wyjmuje się rdzeń lub formę, znamienny tym, że do zimnej dielektrycznej rdzennicy lub formy (2) wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, następnie rdzeń lub formę (3) ogrzewa się objętościowo mikrofalami w czasie od 15 s do 180 s w temperaturze od 393 K do 433 K i jednocześnie mikrofalami inicjuje się i przyspiesza polimeryzację żywicy, po czym wyłącza się mikrofale i wyjmuje się rdzeń lub formę (3), przy czym dostarczona moc mikrofalowa o częstotliwości od 600 MHz do 4000 MHz wynosi od 1 W do 10 W na 1 cm3 objętości utwardzanego rdzenia lub formy (3). 2. Urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych wyposażone w układ wprowadzania mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza oraz w rdzennicę lub formę umieszczoną wewnątrz komory metalowej połączonej z generatorem mikrofalowym, znamienne tym, że ma komorę metalową (1), którą stanowi mikrofalowy rezonator wielomodowy wyposażony w dławik mikrofalowy z umieszczoną wewnątrz dielektryczną rdzennicą lub formą (2), przy czym komora metalowa (1) jest połączona poprzez co najmniej jeden odcinek falowodu.....

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych oraz urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych, przy czym na rdzenie lub formy stosuje się piasek kwarcowy a jako spoiwa w technologii, tak zwanej, gorącej rdzennicy stosuje się żywice termoutwardzalne, a w szczególności żywice mocznikowo-formaldehydowe, formaldehydowe i inne.

Znany ze stosowania sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polega na tym, że do nagrzanej do temperatury 453-553 K metalowej rdzennicy lub formy wprowadza się przez nadmuchiwanie, wstrzeliwanie lub ręcznie mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza. Następnie utwardzany rdzeń lub formę wraz z metalową rdzennicą lub formą przetrzymuje się w temperaturze 453-553 K w czasie 15 s do 300 s. Ciepło dostarczane do metalowej rdzennicy lub formy utwardza znajdującą się w nich masę termoutwardzalną. Czas nagrzewania zależy od kształtu, wielkości rdzenia lub formy jak również rodzaju żywicy. Po czym otwiera się formę lub rdzennicę i wyjmuje się gorący rdzeń lub formę. Rdzennice nagrzewa się elektrycznie lub za pomocą palników gazowych, co wymaga ciągłego dostarczania ciepła podczas pracy urządzeń, tak aby podtrzymać stałą temperaturę rdzennicy lub formy, wymaganą dla szybkiego utwardzenia rdzeni lub form. Proces utwardzania rdzenia lub formy, szczególnie jego wewnętrznych części, trwa także po wyjęciu go z rdzennicy lub formy na skutek egzotermicznej reakcji chemicznej utwardzacza i żywicy.

Znane ze stosowania urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych ma rdzennicę lub formę wykonaną z żeliwa lub staliwa, rzadziej ze stopów metali nieżelaznych. Na zewnątrz rdzennicy lub formy są osadzone grzejniki do jej nagrzewania, przy czym stosuje się zarówno grzejniki elektryczne jak i palniki gazowe. Od góry rdzennica lub forma jest połączona z układem wprowadzania mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza.

Z opisu patentowego USA nr 3429359 znany jest sposób i urządzenie do utwardzania rdzeni, w którym rdzennica wykonana z materiału transparentnego dla mikrofal szczelnie wypełnia metalową obudowę. Do rdzennicy i utwardzanego wewnątrz niej rdzenia, doprowadzana jest jednym kanałem energia mikrofalowa. Natomiast sposób polega na tym, że do rdzennicy pod ciśnieniem wprowadza się mieszaninę piasku i żywic termoutwardzalnych, po czym mieszaninę podgrzewa się mikrofalami. Sposób charakteryzuje się niejednorodnością grzania utwardzanego materiału w wyniku czego powstają w materiale obszary przegrzane i niedogrzane.

Z patentu europejskiego nr EP0028267 znane jest urządzenie do suszenia form i rdzeni z wykorzystaniem mikrofal, w którym suszony umieszczony jest w komorze połączonej z układem pomp próżniowych.

Przedmiotem wynalazku jest sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polegający na tym, że do rdzennicy lub formy wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, po czym ogrzewa się ją mikrofalami, a następnie otwiera i wyjmuje się rdzeń lub formę.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych, które wyposażone jest w układ wprowadzania mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza oraz w rdzennicę lub formę umieszczoną wewnątrz komory metalowej połączonej z generatorem mikrofalowym.

Istota sposobu polega na tym, że do zimnej dielektrycznej rdzennicy lub formy wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, następnie rdzeń lub formę ogrzewa się objętościowo mikrofalami w czasie od 15 s do 180 s w temperaturze od 393 K do 433 K i jednocześnie mikrofalami inicjuje się i przyspiesza polimeryzację żywicy, po czym wyłącza się mikrofale i wyjmuje się rdzeń lub formę, przy czym dostarczona moc mikrofalowa o częstotliwości od 600 MHz do 4000 MHz wynosi od 1 W do 10 W na 1cm objętości utwardzanego rdzenia lub formy.

Istota urządzenia polega na tym, że ma komorę metalową, którą stanowi mikrofalowy rezonator wielomodowy wyposażony w dławik mikrofalowy z umieszczoną wewnątrz dielektryczną rdzennicą lub formą, przy czym komora metalowa jest połączona poprzez co najmniej jeden odcinek falowodu z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi.

Korzystnie, komora metalowa jest połączona poprzez co najmniej dwa odcinki linii współosiowej z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi.

Korzystnym jest również to, że komora metalowa połączona jest bezpośrednio z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi, przy czym antena promieniująca mikrofale jest usytuowana wewnątrz komory metalowej.

Rdzennica wykonana z materiału dielektrycznego, nagrzewana jest do niższych temperatur od mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza w wyniku zjawiska przewodnictwa cieplnego. Ponadto w trakcie procesu nagrzewania, mikrofale przenikają całą objętość mieszaniny piasku kwarPL 191 649 B1 cowego, żywicy i utwardzacza, dzięki czemu proces utwardzania rdzenia lub formy przebiega w całej objętości z dużą jednorodnością grzania utwardzanego materiału.

Przedmiot wynalazku objaśniono w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych wyposażone w cztery generatory mikrofalowe połączone z komorą metalową za pomocą falowodu, fig. 2 - urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych wyposażone w dwa generatory mikrofalowe połączone z komorą metalową odcinkami linii współśrodkowej, a fig. 3 - urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych wyposażone w cztery generatory mikrofalowe połączone bezpośrednio z komorą metalową.

P r z y k ł a d 1. Sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polegający na tym, że do zimnej dielektrycznej rdzennicy 2 znajdującej się na zewnątrz komory metalowej 1 wprowadza się mieszaniną piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, po czym dielektryczną rdzennicę 2 umieszcza się wewnątrz komory metalowej 1 a rdzeń 3 ogrzewa się objętościowo mikrofalami w czasie 15 s w temperaturze 433 K. Jednocześnie mikrofalami inicjuje się i przyspiesza polimeryzację żywicy. Następnie wyłącza się mikrofale i wyjmuje się rdzeń 3. Dostarczona moc mikrofalowa o częstotliwości 600 MHz wynosi 10 W na 1cm³ objętości utwardzanego rdzenia.

P r z y k ł a d 2. Sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polegający na tym, że do umieszczonej wewnątrz komory metalowej 1 zimnej dielektrycznej formy 2 wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza. Następnie dielektryczną formę 3 ogrzewa się objętościowo mikrofalami w czasie 180 s w temperaturze 393 K i jednocześnie mikrofalami inicjuje się i przyspiesza polimeryzację żywicy, po czym wyłącza się mikrofale i wyjmuje się formę 3. Dostarczona moc mikrofa₃ lowa o częstotliwości 4000 MHz wynosi 1 W na 1cm³ objętości utwardzanej formy 3.

Przykład 3. Urządzenie do utwardzania rdzeni odlewniczych ma wewnątrz komory metalowej 1 stanowiącej wielomodowy rezonator mikrofalowy umieszczoną dielektryczną rdzennicę 2 wykonaną z ceramiki alundowej złożoną z dwóch rozkładanych części. Na ściankach komory metalowej 1 umieszczono cztery generatory mikrofalowe 4 których wyjścia połączone są z obszarem wewnątrz komory metalowej 1 za pośrednictwem odcinków falowodów. W dielektrycznej rdzennicy 2 znajduje się wnęka o kształcie i wymiarach odpowiadających utwardzanemu rdzeniowi 3 do której wstrzeliwany jest piasek z żywicą i utwardzaczem za pomocą układu wstrzeliwującego 5. Energia mikrofalowa z generatorów mikrofalowych 4 wprowadzana za pośrednictwem odcinków falowodowych do komory metalowej 1 pochłaniana jest przez żywicę i utwardzacz znajdujące się wraz z piaskiem wewnątrz dielektrycznej rdzennicy 2. Na skutek nagrzewania mikrofalami następuje wiązanie ziaren piasku przez utwardzaną żywicę a rdzeń 3 po utwardzeniu przyjmuje kształt wnęki dielektrycznej rdzennicy 2. Po utwardzeniu wyłączane są generatory mikrofalowe 4 i po rozsunięciu dwóch części komory metalowej 1 otwierana jest dielektryczna rdzennica 2 celem usunięcia z niej utwardzonego rdzenia 3.

P r z y k ł a d 4. Urządzenie do utwardzania form odlewniczych wykonane jak w przykładzie trzecim z tą różnicą, że wyjścia dwóch generatorów mikrofalowych 4 połączone są z obszarem wewnątrz komory metalowej 1za pośrednictwem linii współosiowych. Urządzenie to nie jest wyposażone w układ wprowadzania piasku, żywicy i utwardzacza, zaś wewnątrz komory metalowej 1 została umieszczona uprzednio napełniona forma odlewnicza 2.

P r z y k ł a d 5. Urządzenie do utwardzania rdzeni odlewniczych wykonane jak w przykładzie trzecim z tą różnicą, że wyjścia czterech generatorów mikrofalowych 4 połączone są bezpośrednio z komorą metalową 1, przy czym cztery anteny promieniujące mikrofale 6 są usytuowane wewnątrz komory metalowej 1.

Wykaz oznaczeń:

1. komora metalowa,

2. dielektryczna rdzennica lub forma,

3. utwardzany rdzeń lub forma,

4. generator mikrofalowy,

5. układ wprowadzania mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza,

6. antena promieniująca mikrofale

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób utwardzania rdzeni lub form odlewniczych polegający na tym, że do rdzennicy lub formy wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, po czym ogrzewa się ją

   PL 191 649 B1 mikrofalami, a następnie otwiera i wyjmuje się rdzeń lub formę, znamienny tym, że do zimnej dielektrycznej rdzennicy lub formy (2) wprowadza się mieszaninę piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza, następnie rdzeń lub formę (3) ogrzewa się objętościowo mikrofalami w czasie od 15 s do 180 s w temperaturze od 393 K do 433 K i jednocześnie mikrofalami inicjuje się i przyspiesza polimeryzację żywicy, po czym wyłącza się mikrofale i wyjmuje się rdzeń lub formę (3), przy czym dostarczona moc mikrofalowa o częstotliwości od 600 MHz do 4000 MHz wynosi od 1 W do 10 W na 1 cm³ objętości utwardzanego rdzenia lub formy (3).
2. 2. Urządzenie do utwardzania rdzeni lub form odlewniczych wyposażone w układ wprowadzania mieszaniny piasku kwarcowego, żywicy i utwardzacza oraz w rdzennicę lub formę umieszczoną wewnątrz komory metalowej połączonej z generatorem mikrofalowym, znamienne tym, że ma komorę metalową (1), którą stanowi mikrofalowy rezonator wielomodowy wyposażony w dławik mikrofalowy z umieszczoną wewnątrz dielektryczną rdzennicą lub formą (2), przy czym komora metalowa (1) jest połączona poprzez co najmniej jeden odcinek falowodu z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi (4).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że komora metalowa (1) jest połączona poprzez co najmniej dwa odcinki linii współosiowej z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi (4).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że komora metalowa (1) jest połączona bezpośrednio z co najmniej dwoma generatorami mikrofalowymi (4), przy czym antena promieniująca mikrofale (6) jest usytuowana wewnątrz komory metalowej (1).