PL89460B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa formierska i rdzeniowa ze spoiwem termoplastycznym oraz spo¬ sób utwardzania form i rdzeni z masy ze spoiwem termoplastycznym. Masa wedlug wynalazku znajdu¬ je zastosowanie przy sporzadzaniu form i rdzeni od¬ lewniczych dla wytwarzania odlewów z zeliwa, sta¬ liwa lub metali niezelaznych. Wynalazek umozliwia wykonanie znanymi sposobami form i rdzeni o do¬ wolnej wielkosci. Rdzenie wykonuje sie jako pelne lub wewnatrz puste czyli tak zwane skorupowe.

Znane sa szybko utwardzalne masy formierskie i rdzeniowe sporzadzane na bazie piasku kwarco¬ wego ze spoiwem w postaci szkla wodnego, które utwardza sie za pomoca przedmuchiwania bezwod¬ nikiem kwasu weglowego.

Natomiast formy i rdzenie wykonywane z masy z dodatkiem zywicy syntetycznej utwardzane sa po¬ przez przedmuchiwanie gazowym katalizatorem na przyklad chlorowodorem lub mgla cieklego katali¬ zatora na przyklad trójetyloamina.

Znana jest równiez z patentu PRL nr 74 479 masa formierska i rdzeniowa oraz sposób jej utwardzania, zawierajaca piasek kwarcowy w ilosci 84—99% wa¬ gowych, spoiwo w postaci stezonego roztworu poli¬ styrenu w ilosci 0,8—8% wagowych oraz dodatek nafty i adsorbentów w ilosci do 8% wagowych. Spo¬ sób utwardzania tej masy polega na przedmuchiwa¬ niu jej dowolnym nietoksycznym gazem pod cisnie¬ niem 0,2—6 atmosfer w czasie powyzej 5 sekund w temperaturze otoczenia. 2 Przeprowadzone dalsze badania wykazaly, ze wyz¬ sze efekty techniczno ekonomiczne posiada masa for¬ mierska i rdzeniowa stanowiaca przedmiot - wyna¬ lazku i utwardzana sposobem wedlug wynalazku.

Masa. formierska i rdzeniowa wedlug wynalazku oparta jest na bazie dowolnego piasku formierskie¬ go na przyklad kwarcowego i zawiera w swym skla¬ dzie jako spoiwo substancje wiazace w postaci ta¬ kich tworzyw jak: polioctan winylu, polimetakrylan metalu, polietylen, celuloza, wzglednie ich pochod¬ ne lub mieszaniny tych materialów oraz organiczne ? rozpuszczalniki, którymi sa weglowodory alifatyczne lub aromatyczne, alkohole, chlorowcopochodne weg¬ lowodorów, estry, ketony i tym podobne, charakte¬ ryzujace sie duza preznoscia par w temperaturze otoczenia, oraz zdolnoscia rozpuszczania wyzej wy¬ mienionych materialów wiazacych. Substancje wia¬ zaca i rozpuszczalnik dodaje sie do piasku w postaci rozpuszczonej jako gotowe spoiwo o stezeniu od —90% wagowych.

Obok piasku, substancji wiazacych i rozpuszczal¬ nika, masa wedlug wynalazku zawiera równiez ad¬ sorbenty, na przyklad zeolity, wegiel aktywny, zel krzemionkowy, lub/i absorbenty na przyklad glikol, wyzsze alkohole tluszczowe i tym podobne, w ilosci do 7,75% wagowych oraz korzystnie maksymalnie 0,8% wagowych materialów pylistych o duzej po¬ wierzchni wlasciwej takich jak pyl weglowy, tlenki metali, pyl aluminiowy i tym podobne i/lu!b iszklo wodne. 89 46089 460 Spoiwo dodaje sie w ilosci 0,8—7,75% wagowych, przy czym masa moze zawierac 0,1—7% wagowych rozpuszczalnika i 0,1—7,0% substancji wiazacych.

Sklad masy w granicznych wartosciach procento¬ wych zawartosci wagowej poszczególnych skladni¬ ków w masie wedlug wynalazku wynosi: piasek formierski — 77,5—99% wagowych rozpuszczalnik — 0,1—7% wagowych substancja wiazaca — 0,1—7% wagowych adsorbenty i/lub absorbenty — do 7,75% wagowych materialy pyliste — do 0,8% wagowych szklo wodne — do 1% wagowych Rozpuszczalnik sluzy do rozprowadzenia substan¬ cji wiazacej na ziarnach piasku, a nastepnie po je¬ go usunieciu tworza sie mostki pomiedzy ziarnami piasku przy pomocy substancji wiazacej.

Adsorbenty i/lub absorbenty dzieki swoim wlas¬ nosciom powierzchniowoczynnym sluza do wy¬ chwycenia nadmiaru rozpuszczalnika i dzieki temu skracaja czas wiazania masy oraz pozwalaja regu¬ lowac czas utwardzania rdzenia lub formy.

Materialy pyliste dodawane do masy zmieniaja potencjal na granicy faz piasek — spoiwo, dzieki czemu spoiwo w postaci cieklej w wiekszym stop¬ niu zwilza ziarenka piasku, co powoduje wzrost ilosci mostków wiazacych miedzy ziarnami piasku i dzieki temu wzrost wytrzymalosci masy.

Szklo wodne dodawane w postaci roztworu wod¬ nego, najkorzystniej o gestosci 1,35 • 104N/m3, podnosi wytrzymalosc cieplna rdzenia.

Do sporzadzania form i rdzeni z masy wedlug wynalazku stosuje sie piasek dowolnego typu na przyklad kwarcowy, oliwinowy, cyrkonowy i tym podobne o sredniej ziarnistosci, korzystnie piasek klasy 2Ka — 0,20(0,32)0,16 — M — 75>1350 o zawar¬ tosci lepiszcza maksimum 0,5%.

Spoiwo dodawane do masy posiada lepkosc mie¬ rzona kubkiem Forda o 0 4 mm=3—8 minut.

Do piasku moze byc takze dodawany osobno ma¬ terial wiazacy w postaci stalej o duzym stopniu roz¬ drobnienia i rozpuszczalnik w postaci cieklej.

Adsorbenty i materialy pyliste dodawane sa do masy w postaci stalej o duzym stopniu rozdrobnie- ' nia. Absorbenty natomiast dodawane sa do masy w postaci cieklej. • Po wymieszaniu skladników masy w mieszarce dowolnego typu w czasie okolo 2 minut, formy i rdzenie wykonuje sie recznie wzglednie przy uzy¬ ciu strzelarki lub nadmuchiwarki.

Sposób utwardzania masy wedlug wynalazku po¬ lega na usunieciu z niej nadmiaru lotnego rozpusz¬ czalnika przez wytworzenie róznicy cisnienia, na przyklad przedmuchujac mase dowolnym nieto¬ ksycznym gazem, korzystnie powietrzem lub jego skladowymi nadcisnieniem do 6-105N/m2lub usuwa¬ jac lotny rozpuszczalnik przez odciagniecie go pod próznia 0,05'105—105N/m2, wzglednie stosujac jedno¬ czesnie przedmuchiwanie gazem i odciaganie pod próznia w temperaturze otoczenia w czasie powy¬ zej 5 sekund.

Wytworzenie róznicy cisnien umozliwia rdzennica wyposazona w dwie komory powietrzne zaopatrzo¬ ne w korki odpowietrzajace umozliwiajaca przeplyw gazu przez caly przekrój rdzenia i usuniecie w ten sposób lotnego rozpuszczalnika.

Czas usuwania lotnego rozpuszczalnika z masy konieczny do jej calkowitego zestalenia zalezny jest od wielkosci rdzenia lub formy oraz od stopnia skomplikowania ich ksztaltów.

Masa wedlug wynalazku posiada nastepujace wlasnosci technologiczne: wytrzymalosc na zginanie wytrzymalosc na rozciaga¬ nie przepuszczalnosc 45 60 — 6-106N/m2 — 2,5-106N/m2 — ponad l,5-10_6m4/N5 Masa i sposób jej utwardzania znajduje zastoso¬ wanie zarówno w produkcji jednostkowej jak i ma¬ sowej rdzeni i form odlewniczych.

Rdzenie i formy mozna wykonywac zarówno w oprzyrzadowaniu z metalu, drewna, jak i z tworzyw sztucznych. Z masy tej wytwarza sie rdzenie o do¬ wolnej wielkosci, a najkorzystniej o ciezarze od 5 do 100 kg.

Rdzenie, sposobem wedlug wynalazku, wytwarza sie jako pelne lub wewnatrz puste (skorupowe), przy czym nie utwardzona masa z wnetrza rdzenia moze byc wykorzystana w dalszym procesie produkcji rdzeni. Wykonane rdzenie zalewa sie zeliwem, sta¬ liwem lub metalami niezelaznymi. Rdzenie wyko¬ nane wedlug wynalazku po zalaniu metalem ulega- ja calkowitemu przepaleniu lacznie ze znakami rdze¬ niowymi (tzw. rdzennikami).

Stwierdzono, ze masa z wybitych rdzeni wykona¬ nych wedlug wynalazku wplywa dodatnio, odswie¬ zajaco na mase formierska syntetyczna, bentonito- wa, itp.

Substancje wiazace wchodzace w sklad masy wed¬ lug wynalazku skracaja czas wiazania masy, pod¬ nosza jej wytrzymalosc na zginanie i rozciaganie.

Dodatek szkla wodnego podnosi wytrzymalosc ter- 40 miczna rdzenia, dzidki czemu rdzenie te moga byc zalewane na przyklad staliwem o wysokiej tempera¬ turze zalewania.

Mase wedlug wynalazku wykonuje sie przyklado¬ wo w nastepujacy sposób: Przyklad I Do 100 kg piasku oliwinowego wymieszanego z 1 kg zeolitu X dodaje sie w postaci sproszkowanej 2 kg 50 polistyrenu i 0,5 kg polioctanu winylu. Po wymiesza¬ niu dodaje sie okolo 6 kg octanu etylu i miesza sie w mieszarce kraznikawej ponownie w czasie okolo 2 minuty. Z tak przygotowanej masy wykonuje sie rdzenie w strzelarce, które nastepnie utwardza sie 55 przez odciagniecie lotnego rozpuszczalnika tj. octa¬ nu etylu pod próznia 0,5 • 105 N/m2. Odzyskany w ten sposób rozpuszczalnik, po skropleniu przez jego ochlodzenie jest uzywany ponownie do produkcji.

Przyklad II Do 100 kg piasku kwarcowego podgrzanego do temperatury okolo 100°C dodaje sie 1 kg sproszko¬ wanego polioctanu winylu energicznie mieszajac w 65 celu powleczenia ziaren piasku stopionym poliocta-89 460 nem winylu. Nastepnie, po ochlodzeniu, powleczony piasek miesza sie ponownie w mieszarce skrzydel¬ kowej z dodatkiem 3 kg trójchloroetylenu, w czasie okolo 3 minut.

Z tak przygotowanej masy wykonuje sie forme, która nastepnie utwardza sie przez odciagniecie z masy lotnego rozpuszczalnika, stosujac z jednej strony formy próznie 0,8'105N/m2, a z drugiej strony nadcisnienie 3 •105N/m2.

Przyklad III Do 100 kg piasku cyrkonowego wymieszanego z 1 kg tlenku magnezu dodaje sie 6 kg 25% roztworu poli¬ styrenu w octanie etylu i miesza sie w mieszarce kraznikowej ponownie przez 2 minuty. Z tak przy¬ gotowanej masy wykonuje sie rdzenie na przyklad przy uzyciu nadmuchiwarki, które nastepnie utwar¬ dza sie przez przedmuchanie rdzenia azotem pod cisnieniem 6*105N/m2. Wykonane rdzenie pokrywa sie pokryciem alkoholowym.

Przyklady skladu masy wedlug wynalazku: Przyklad I piasek cyrkonowy nafta %roztwór polimetakrylanu metylu w trójchloroetylenie Przyklad II piasek kwarcowy polioctan winylu octan etylu Przyklad III piasek kwarcowy tlenek magnezu % roztwór polistyrenu i polioctanu winylu (3:1) w octanie etylu Przyklad IV piasek kwarcowy powleczony rozdrobnionym polioctanem winylu zeolit X czterochlorek wegla Przyklad V piasek oliwinowy % roztwór polistyrenu i etylocelulozy (5:1) w-trój¬ chloroetylenie 93% wagowych 2% wagowych % wagowych 95% wagowych 0,8% wagowych 4,2% wagowych 92,5% wagowych 0,5% wagowych 7% wagowych 98% wagowych 2% wagowych 95% wagowych 0,5% wagowych 4,5 wagowych 30 40 45 50 55 Przyklad VI piasek cyrkonowy zel krzemionkowy % roztwór polistyrenu i polietylenu (10:1) w acetonie Przyklad VII piasek kwarcowy szklo wodne % roztwór polistyrenu w trójchloroetylenie 90% wagowych 4% wagowych 6% wagowych 94% wagowych 1% wagowych % wagowych

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Masa formierska i rdzeniowa ze spoiwem ter¬ moplastycznym sporzadzona na bazie dowolnego pias¬ ku formierskiego zawierajaca polistyren i absorben- ty i/lub adsorbenty, znamienna tym, ze zawiera do¬ datkowo spoiwo w postaci roztworu polioctanu wi¬ nylu lub/i polimetakrylanu metylu lub/i polietylenu lub/i celulozy wzglednie ich pochodnych w ilosci 0,8—7,75% wagowych, a takze materialy pyliste w ilosci od 0,8% wagowych i/lub szklo wodne w ilosci do 1% wagowych.

2. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze roz¬ puszczalnik stanowia weglowodory alifatyczne lub aromatyczne, chlorowcopochodne weglowodorów, estry, ketony i tym podobne w ilosci 0,1—7% wago¬ wych, korzystnie 4% wagowych.

3. Masa wedlug zastrz 1, znamienna tym, ze za¬ wiera piasek o sredniej ziarnistosci, korzystnie kla¬ sy 2 Ka — 0,20(0,32)0,16 — M — 75 > 1350 oraz ma¬ terialy pyliste o duzej powierzchni wlasciwej takie jak pyl weglowy, tlenki metali, pyl aluminiowy, ko¬ rzystnie w ilosci 0,5% wagowych.

4. Sposób utwardzania form i rdzeni z masy ze spoiwem termoplastycznym polegajacy na usuwaniu nadmiaru lotnego rozpuszczalnika przez wytworze¬ nie róznicy cisnienia w skrzynce formierskiej lub w rdzennicy, wyposazonych w dwie komory po¬ wietrzne, zaopatrzone w korki odpowietrzajace i przepuszczaniu przez forme wzglednie rdzen nie¬ toksycznego gazu, znamienny tym, ze lotny rozpusz¬ czalnik usuwa sie pod próznia lub stosujac jedno¬ czesnie przedmuchiwanie gazem i odciaganie pod próznia.

5. Sposób Wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze nadmiar lotnego rozpuszczalnika usuwa sie pod próznia 0,05-105 — 105N/im2 w temperaturze oto¬ czenia w czasie powyzej 5 sekund.