PL91758B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dwuwarstowych form odlewniczych dla dokladnych odlewów metalowych przy zastosowaniu trwalych modeli, przy czym pierwsza warstwa sklada sie z masy ceramicznej ze spoiwem z czesciowo hydrolizowanego krzemianu etylu, utwardzacza i materialów ognioodpornych, a druga warstwa sklada sie z ognioodpornego wypelnienia szamotowego ze spoiwem z krzemianu alkalicznego utwardzanego dwutlenkiem wegla. 2 opisu patentowego RFN PS 1146621 zneny jest sposób wytwarzania form odlewniczych dla dokladnego odlewania metali przy zastosowaniu trwalych modeli. Przy tym jako material dla wykonania formy sluzy masa, którs sklcda sie ze spoiwa, materialu ognioodpornego i utwardzacza w postaci soli amonowych. Wypelnienie jest wykonane ze zwyklego piasku odlewniczego, szkla wodnego jako spoiwa i utwardzane jest za pomoca C02. Przy zastosowaniu tego sposobu wykonuje sie najpierw forme wstepna, a przestrzen pomiedzy forma wstepna i modelem wypelnia sie po uzyskaniu formy wstepnej materialem ognioodpornym.Niekorzystna cecha tego sposobu jest duzy naklad pracy i czasu potrzebnego dla wykonania formy wstepnej oraz zjawisko zamykania malych pecherzyków powietrza przy wypelnianiu przestrzeni pomiedzy modelem i forma wstepna, które osadzaja sie na powierzchni modelu i powoduja powstawanie bledów na powierzchni odlewów. Ponadto powstaje niebezpieczenstwo, szczególnie przy duzych rozmiarach modeli, nie calkowitego wypelnienia przestrzeni pomiedzy modelem i fooia wstepna. To zjawisko wystepuje szczeknie pr^zy plaskich modelach z mala wysokosciawypelnienia. \ __**.Dla uniknieciai tych~wad podany'jest w opisie patentowym JlFN OS 1965446 trzystopniowy spoM^wedlug f którego najpierw powleka sie model cienka warstwa materialu drobnoziarnistego, te jeszcze wilgotna wStawe ' posypuje sie gruboziarnistym materialem, nastepnie naklada sie na otrzymany powleczony 'mflgtl form* wstepna, której wymiary sa we wszystkich czesciach wieksze od powleczonego modelu. Ten sposób usuwlwyzej wyszczególnione wady, ale tylko czesciowo: ponadto jest on bardzo pracpochlonny.2 91 758 Proponowano równiez zastosowanie amin jako utwardzaczy dla spoiwa z czesciowo hydrolizowanego krzemianu etylu (CA 69, Vol. 71, Nr 4, ref. 15412e). Próbowano takze nalozenia mas nadajacych sie do natryskiwania na ceramiczna warstwe majaca sie stykac z odlewem metalowym i nastepnie posypywanie jej piaskiem. Jednak okazalo sie, ze takie nadajace sie do natryskiwania masy nie nadaja sie do uzycia przy wykonywaniu warstw ceramicznych dla modeli z pionowymi albo stromo opadajacymi scianami zewnetrznymi.Z powodu wzglednie niskiej lepkosci tych mas splywaja one po stromych plaszczyznach scian. Mozna podwyzszyc lepkosc mas przez podwyzszenie udzialu, wysoce ognioodpornych tworzyw. Ale w ten sposób zagadnienie nie jest rozwiazane. Jeszcze i wówczas naniesione warstwy sciekaja.Wypelnienie szamotem jest równiez podane w sposobie wedlug opisu patentowego RFN PS 1146261; tam jednak jest to wypelnienie juz twarde, gdy na model nanosi sie mase ceramiczna.Dodanie srodków przeciw sedymentacji wprowadzonych do ceramicznych mas formierskich dla wytwarzania form odlewniczych, jest równiez znane na przyklad z opisu patentowego RFN OS 2151050. Jednak tam jest opisany sposób bardzo dokladnego odlewania, przy którym otrzymane modele moga byc uzyte tylko jeden raz. Zastosowanie tylko srodków przeciw sedymentacji nie umozliwia jeszcze wytworzenia duzych form odlewniczych z dokladnym odtworzeniem ksztaltu modelu.Natryskiwanie masy ceramicznej na modele jest znane równiez na przyklad z opisu patentowego RFN AS 1.032.898. Jednak natryskuje sie tylko male modele, które równiez sa wytwarzane sposobem bardzo dokladnego odlewania. Nie ma mozliwosci bezposredniego przeniesienia tego sposobu na wytwarzanie wiekszych form odlewniczych z przyczyn dopiero co podanych.Zadaniem wynalazku jest stworzenie sposobu umozliwiajacego wytwarzanie form odlewniczych dla odlewów metalowych z wiernym i dokladnym odtworzeniem wymiarów i struktury powierzchni odpowiedniego modelu. Równoczesnie nalezalo rozwiazac zadanie wytwarzania w prosty sposób form odlewniczych z duza dokladnoscia wymiarów równiez przy uzyciu duzych modeli na przyklad plyt albo modeli posiadajacych na przyklad pionowe lub stromo opadajace sciany.Sposoby przytoczone w wyzej podanym stanie techniki nie mogly przyczynic sie do rozwiazania tego ladania, poniewaz nie mozna bylo przy ich zastosowaniu wytworzyc duzych form odlewniczych z duza dokladnoscia wymiarów. Ponadto nie mozna zastosowac tych metod w prosty sposób. Dla wykonania tego zadania wynaleziono sposób wytwarzania dwuwarstwowych form odlewniczych dla dokladnych odlewów metalowych przy zastosowaniu trwalych modeli, który nadaje sie szczególnie do odlewania czesci o duzych rozmiarach.Wedlug wynalazku sposób wytwarzania dwuwarstwowych form odlewniczych dla dokladnych odlewów metalowych, przy zastosowaniu trwalych modeli, zwlaszcza dla odlewania czesci o duzych rozmiarach, przy czym pierwsza warstwa formy sklada sie z masy ceramicznej zawierajacej spoiwo z czesciowo hydrolizowanego krzemianu etylu, utwardzacz i material ognioodporny a druga warstwa sklada sie z szamotowego wypelnienia ze spoiwem z krzemianu alkalicznego utwardzonego dwutlenkiem wegla, polega na tym, ze do masy ceramicznej pierwszej warstwy dodaje sie srodki przeciw sedymentacji, rozpuszczalnik o temperaturze wrzenia powyzej 120°C i aminy jako utwardzacze i natryskuje sie ja bezposrednio na model warstwe o grubosci do 10 mm, po czym jeszcze przed jej stwardnieniem pokrywa sie ja wypelnieniem z masy szamotowej, Mase ceramiczna pierwszej warstwy mozna natryskiwac dwoma lub kilkoma warstewkami, przy czym, przed natryskiwaniem nastepnej warstewki, obsypuje sie uprzednio naniesiona warstewke ziarnistym materialem ognioodpornym o grubosci ziaren 0,12—1,0 mm.Dopiero, gdy masa ceramiczna posiada jako spoiwo hydrolizowany krzemian etylu i gdy zostaje ona utwardzona amina jako srodkiem utwardzajacym i gdy ponadto masa posiada srodki przeciw sedymentacji, nie wystepuje jakiekolwiek sciekanie masy po stromych scianach. Sztywna forme, przy grubosci warstwy masy ceramicznej do 10 mm, uzyskuje sie tylko wtedy, gdy wypelnienie zostaje naniesione na jeszcze nie stwardniala pierwsza warstwe.Natryskiwania dokonuje sie metodami znanymi z techniki natryskiwania wzglednie tynkowania albo innymi podobnymi znanymi metodami, przy których nanosi sie warstwe pod cisnieniem.Jako spoiwo stosuje sie czesciowo skondensowany krzemian alkilowy zawierajacy grupy wodorotlenowe Moze ono byc czesciowo zastapione przez czesciowo skondensowane alkoholany glinu, cyrkonu lub tytanu, albo mieszanke tych zwiazków.Jako czesciowo skondensowany krzemian alkilowy zawierajacy grupy wodorotlenowe rozumie sie zwiazek zawierajacy przecietnie do 10 ugrupowan Si02, który zawiera statycznie rozdzielone grupy esterowe albo wodorotlenowe. Takie zwiazki mozna uzyskac przez czesciowa hydrolize krzemianu etylu. Reszty alkilowe krzemianów-alkilowych, wedlug wynalazku zawieraja korzystnie od 1 do 8 atomów wegla.W sposobie wedlug wynalazku korzystne sa zwlaszcza takie produkty, w których zawartosc Si02 wynosi91758 3 8-35, a korzystnie 18-25 procent wagowych. Te zwiazki znane sa w dotychczasowym stanie techniki lich wytwarzanie nie jest przedmiotem niniejszego wynalazku.Spoiwo rozpuszczone w chemicznie obojetnym organicznym rozpuszczalniku dodaje sie do masy ceramicznej. Jako rozpuszczalnik stosuje sie wysokowrzace alkohole o temperaturach wrzenia, powyzej 120°C, jak na przyklad eter etylenoglikolowoetylowy (etoksyglikol etylenowy). W ten sposób zapobiega sie zbyt szybkiemu twardnieniu przez wysuszenie natrysnietej masy.Rozpuszczalniki stosuje sie w stosunku do spoiwa w ilosci 5-50r korzystnie 20-30% wagowych.Jako drobnoziarniste materialy ognioodporne dla celów wedlug Wynalazku stosuje sie znane ognioodporne tlenki albo krzemiany, jak na przyklad produkty elektrycznego wytapiania na bazie tlenku glinu, tlenku krzemu, tlenku cyrkonu, mullitu albo innych materialów, jak na przyklad krzemianu cyrkonu, sylimanitu, piasków zawierajacych chrom albo piasku kwarcowego, stosowanych oddzielnie lub w postaci mieszaniny.Dotychczas stosowalo sie zazwyczaj dla warstwy majacej stykac sie z plynnym metalem materialy 0 grubosci ziarna miedzy 0 i'C)07 mm, przy czym dla unikniecia rys na warstwie ognioodpornej posypywano jeszcze miekka warstwe suchym materialem ognioodpornym o grubosci ziarna pomiedzy 0,12 i 1 mm.Przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku okazalo sie niespodziewanie ze dla wytworzenia warstwy ognioodpornej mozna zastosowac mieszaniny drobnoziarniste i gruboziarniste jezeli masa zawiera srodki przeciw sedymentacji. Wbrew oczekiwaniom nie wystepuje w takich przypadkach ani w maszynach do nanoszenia masy ani w naniesionej masie rozdzielanie materialu ognioodpornego i plynnego spoiwa. Okazalo sie równiezy ze przy tym korzystnym sposobie zastosowania wynalazku nie jest potrzebne dodatkowe posypywanie piaskiem jeszcze miekkiej warstwy.W masie ceramicznej, wedlug wynalazku, uzywa sie jako ognioodpornych materialów mieszanek drobnoziarnistych frakcji grubosci ziaren wedlug krzywych uziarnienia Fullera „Feuerfestekunde", F. Harders i S. Kinow, naklad Springera, Baden, Getynga, Heidelberg, 1960, strony od 78).Jako srodki przeciw sedymentacji stosuje sie materialy, które sa znane z techniki malowania jako srodki tiksotropowe albo zageszczajace. Korzystne jest zastosowanie materialów na bazie montmorylonitu, na przyklad z organicznym rozpuszczalnikiem, takich jak mieszanka ksylenu i etanolu, specznialego betonitu albo organicznych pochodnych montmorylonitu; kwasu krzemowego z oleju skalnego; maczki azbestowej; estru celulozy, jak na przyklad etylocelulozy albo eteru celulozy; produkty zywiczne na bazie utwardzonego oleju rycynowego; talku, miki albo mieszaniny tych materialów o podobnej strukturze.Ilosc srodków przeciw sedymentacji, która nalezy zastosowac moze zawierac sie w duzej rozpietosci granic w zaleznosci od grubosci wzglednie rodzaju i ilosci zastosowanego materialu ognioodpornego jak równiez i spoiwa.Stosunek ilosci plynnego spoiwa do ilosci suchego materialu ognioodpornego do ilosci srodków przeciw sedymentacji zostaje celowo tak ustalony, ze masa ceramiczna posiada z jednej strony konsystencje nadajaca sie do natryskiwania wzglednie nakladania, zas z drugiej strony przyczepia sie do stromych scian modelu i nie splywa.Odpowiednie sa na przyklad mieszaniny, w których Stosunek ilosci spoiwa plus srodków przeciw sedymentacji do ilosci spoiwa plus srodków przeciw sedymentacji do ilosci materialu ognioodpornego wynosi 1 : 4 do 1 : 6.Mozliwe sa odchylenia od tych stosunków ilosciowych poniewaz najlepsze wlasciwosci plynnosci i wiazania zastosowanej wedlug wynalazku masy ceramicznej zaleza nie tylko od rodzaju i ilosci zastosowanego spoiwa jak równiez srodków przeciw sedymentacji, lecz równiez od wlasciwosci specyficznej powierzchni zastosowanych ziaren materialu ognioodpornego.Plynna masa, wedlug wynalazku tezeje po nalozeniu. Tezenie nastepuje na skutek procesu chemicznego przy zastosowaniu aminy pierwszego, drugiego lub trzeciego rzedu, wdanym przypadku w postaci ich roztworów, na przyklad w alkoholu lub w wodzie..Korzystnym utwardzaczem jest trójetanolamina. Utwardzacz dodaje sie do plynnej masy ceramicznej na krótko przed jej uzyciem. Korzystnie mozna równiez tak postepowac, ze najpierw natryskuje sie na model wzglednie cienka warstewke masy ceramicznej, na przyklad za pomoca pistoletu natryskowego i bezposrednio po tym obsypuje sie jeszcze miekka mase ziarnistym materialem ognioodpornym, na przyklad prazonym kaolinem lub roztapialnym mulitem. Jezeli zachodzi potrzeba nanosi sie w ten sposób druga warstewke lub kilka dalszych warstewek az do uzyskania pozadanej calkowitej grubosci warstwy* W ten sposób mozna ha przyklad wykonac formy skorupowe o grubosci scianki 1 cm lub wiekszej. Po naniesieniu ostatniej warstewki zaopatruje sie ja jeszcze w stanie miekkim wypelnieniem szamotowym. Dokonuje sie tego znanym sposobem, kcrzystnie przez ubijanie masy z piasku kwarcowego zwiazanego szklem wodnym albo z szamotu. Utwardzenia tak otrzymanej formy podtrzymujacej dokonuje sie kwasem weglowym. Po stezeniu ceramicznej warstwy model moze byc4 92 758 usuniety a cala forma moze byc dodatkowo utwardzona dzialaniem ciepla. Mozna tego dokonac suszeniem za pomoca powietrza lub w piecu przez opalenie plomieniem gazowym albo przez zapalenie palnego materia fu, na przyklad acetonu, którym forma zostala oblana.Formy odlewnicze wykonane sposobem wedlug wynalazku moga byc korzystnie zastosowane dla .wytwarzania odlewów ze stali, zelaza miedzi, glinu, cynku i innych albo ze stopów, którym stawia sie wysokie wymagania odnosnie dokladnosci wymiarów i jakosci powierzchni zewnetrznych. Nadaja sie one szczególnie do wytwarzania odlewów posiadajacych specjalne ksztalty powierzchni, na przyklad zeberka, mazerowania, wytloczenia na wzór lica skóry, jak równiez do wytwarzania odlewów o duzych rozmierach.Przedmiot wynalazku jest objasniony na przykladach.Przyklad I. 694 g czesciowo hydroljzowanego krzemianu etylu o zawartosci 20% wagowych Si02 zostalo zamieszane z 56 g pasty o nastepujacym skladzie: 10 czesci wagowych dwumetylo-dwuoktadecylo-montmorilonitu amoniowego, 80 czesci wagowych benzyny 10 czesci wagowych elektroneutralnych srodków zwilzajacych, zawiesinowych wzglednie dyspergujacych powstalych na bazie soli z dlugolancuchowych poliaminoamidów oraz wielkoczasteczkowego kwasnego estru.Jako utwardzacz dodano 35 ml 50% wodnego roztworu trójetanoloaminy Te mieszanine rozmieszano z nastepujacymi materialami zaroodpornymi do postaci masy cieklej, a nastepnie naniesiono na uprzednio przygotowana powloke modelu urzadzeniem rozpryskowym, znanym w technice tynkowania: 2,6 kg maczki cyrkonowo-sil ikatowej (wielkosc ziarna: 0-0,7 mm) 0,4g zmielonego mulitu stopionego elektrycznie (wielkosc ziarna 0,12-0,25 mm), 0,6 kg zmielonego mulitu stopionego elektrycznie (wielkosc ziarna: 0,24—0,5 mm), 1,1 kg zmielonego mulitu stopionego elektrycznie (wielkosc ziarna: 0,5—1 mm).Na jeszcze miekka warstwe .grubosci okolo 1 cm, zostala narzucona ziarnista szamota, zawierajaca 8% wagowych szkla wodnego jako srodka wiazacego do uzyskania warstwy o grubosci okolo 10 cm i utwardzono kwasem weglowym. Warstwa szamotowa moze byc ewentualnie uzbrojone pretami stalowymi. Po zwiazaniu warstwy formujacej oraz usunieciu powloki z modelu uformowana polówke formy zalano acetonem i zapalono.Po wypaleniu polówek form zostaly one zaopatrzone w górna czesc. Gotowa forme zalano stala otrzymujac odlew odznaczajacy sie duza dokladnoscia oraz gladkoscia powierzchni.Przyklad II. 30 czesci wagowych czesciowo hydrolizowanego krzemianu etylu (zawartosc Si02 , %), który zawieral 7,5% wagowych takiej samej pasty wytworzonej na bazie montmorylonitowej jak w przykladzie I, 65 czesci wagowych dokladnie rozdrobnionego wyprazonego kaolinu (grubosc ziarn: 0-0,07 mm) oraz 1,5 czesci wagowych 50% wodnego roztworu trójetanolaminy rozmieszano do masy cieklej która napryskano przygotowana powloke modelu za pomoca pistoletu natryskowego. Zaraz potem zesypano ziarnistym prazonym kaolinem (grubosc ziarna: 0,12-1 mm). Niezwlocznie napryskano dalsza warstwe tak ze calkowita grubosc warstwy wynosila 2—3 mm. Na jeszcze miekka warstwe rozsypano ziarnista szamote zawierajaca 80% wagowych szkla wodnego jako srodka wiazacego do uzyskania grubosc! warstwy wynoszacej okolo 10 cm, a nastepnie utwardzono kwasem weglowym. Po zwiazaniu warstwy formujacej i usunieciu polówki modelu powstala forme odparowano dalej jak podano w przykladzie I.Gotowa forme zalano stopem glinowd-krzemowym otrzymujac odlew o duzej dokladnosci oraz bardzo gladkiej powierzchni.Przyklad III. Zamieszano razem 20 czesci wagowych czesciowo hydrolizowanego krzem«anu etylu jak w przykladzie I (zawartosc Si02 20% wagowych, który zawieral 7,5% takiej samej pasty wytworzonej na bazie montmorylonitowej jak w przykladzie I, 50 czesci wagowych maczki cyrkonowo-silikatowej (wielkosc ziarna: 0-0,07 mm), 30 czesci wagowych stopionego mulitu (wielkosc ziarna: 0,12-0,25 mm). 1,0 czesci wagowych 50% roztworu wodnego trójetanoloaminy, a nastepnie napryskano na powloke modelu. Pierwsza warstwe posypano stopionym mulitem o uziarnieniu 0,5-1 mm. Po napryskaniu drugiej warstwy postepowano jak opisano w przykladzie II. Polówki form, po wypaleniu zlozono razem, a nastepnie ogrzewano w piecu w temperaturze 900°C. Nastepnie zalano forme dostepna w handlu stala chromowo-molibdenowa. Otrzymano odlew pod kazdym wzgledem bezbrakowy o bardzo gladkiej powierzchni.Przyklad IV. Zmieszano do cieklej masy 10 czesci wagowych cztero-n-butylanu cyrkonu, 7,5% wagowych pasty na bazie montmorylonitowej jak w przykladzie I, 10 czesci wagowych tlenku cyrkonu, otrzymanego elektrotermicznie o uziarnieniu 0-0,06 mm i 10 czesci wagowych tlenku cyrkonu, uzyskanego na drodze elektrotermicznej (o uziarnieniu 0,06-mm - 0,12 mm), a nastepnie natryskano na polówke modalu.Natychmiast po natryskaniu obsypano takim samym tlenkiem cyrkonu o granulacji 0,25-0,5 mm.Po wyschnieciu pierwotnej warstwy nanoszac mase ciekla zgodnie z przykladem I, otrzymano skorupe o grubosci okolo 1 cm. Po skrzepnieciu skorupy pozwolono jej wyschnac i po okolo 0,5 godziny usunieto polówke modelu. Polówki form zlozono nastepnie zlaczono z odpowiednia górna czescia i wyprazono917B8 6 w temperaturze 1000°C. Po wyprazeniu, forme wstawiono do skrzynki formierskie) a przestrzen pomiedzy forma i scianka skrzynki wypelniono opilkami stalowymi*Forma otrzymana wedlug tego przykladu, zostala zalana stala chromowo krzemowa.,dajac odlew bezbrakowy o bardzo gladkiej powierzchni. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania dwuwarstwowych form odlewniczych dla dokladnych odlewów metalowych przy zastosowaniu trwalych modeli, zwlaszcza dla odlewania czesci o duzych rozmiarach, przy czym pierwsza warstwa sklada sie z masy ceramicznej ze spoiwem z czesciowo hydrolizowanego krzemianu etylu, utwardzacza i materia ru ognioodpornego, a druga warstwa sklada sie z szamotowego wypelnienia ze spoiwem z krzemianu alkalicznego utwardzanego dwutlenkiem wegla, znamienny tym, ze do masy ceramicznej pierwszej warstwy dodaje sie srodki przeciw sedymentaqi. rozpuszczalnik o temperaturze wrzenia powyzej 120°C i aminy jako utwardzacze, i natryskuje sie ja bezposrednio na model warstwa o grubosci az do okolo 10 mm, po czym przed jej stwardnieniem pokrywa sie ja wypelnieniem z masy szamotowej
2. 2. Sposób, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze natryskuje sie mase ceramiczna pierwszej warstwy dwoma lub kilkoma warstewkami, przy czym przed natryskiwaniem nastepnej warstewki obsypuje sie uprzednio naniesiona warstewke ziarnistym materialem ognioodpornym o grubosci ziaren 0,12—1,0 mm, PL