RS67952B1 - Sistem neorganskih veziva i postupak za proizvodnju predmeta od crnih metala - Google Patents

Description

[0001] Opis

[0003] Oblast tehnike

[0005] Predmetni pronalazak se odnosi na kompoziciju za upotrebu kao jezgro u odlivku od crnih metala i na postupak za proizvodnju predmeta od crnih metala korišćenjem jezgra.

[0007] Stanje tehnike

[0009] U postupku gravitacionog livenja, rastopljeni metal (ili metalna legura) se sipa u prethodno formiranu šupljinu kalupa koja definiše spoljašnji oblik odlivka, pri čemu rastopljeni metal ispunjava šupljinu kalupa pod dejstvom sile gravitacije. Oblik šupljih delova ili unutrašnjih šupljina u odlivku može da bude definisan jezgrom za jednokratnu upotrebu. Jezgra mogu da budu vezana organskim smolama, vezivima u obliku praha, mineralima gline ili vodenim staklom, pri čemu se ovo drugo često naziva tečnim neorganskim vezivom. Danas vezivanje peščanih jezgara i kalupa organskim vezivima, na primer organskim smolama uopšte, nije poželjan postupak, jer su proizvodi razlaganja organskih veziva često toksični, i kompozicije oslobađaju toksične pare prilikom očvršćavanja ili tokom livenja, što predstavlja rizik za radnike u livnici i ima druge negativne uticaje na životnu sredinu, a njihova sanacija može da bude skupa. Još jedan problem sa mnogim postojećim sistemima veziva za jezgra je kvalitet završne površine odlivene komponente. Dugo vreme livenja i teški uslovi često dovode do oštećenja površine odlivka, kao što je adhezija peska, kao i do raspadanja samih jezgara i prodiranja metala u njih.

[0010] [0003] SAD patent br.4,316,744 otkriva visoke udele silikatnih livačkih veziva od peska koja sadrže vodeni rastvor natrijum, kalijum ili litijum silikata i uključuju amorfni silicijum dioksid. Jezgrene i kalupne kompozicije, kao što je opisano u US 4,316,744 se vezuju na hladnom i pomoću ugljendioksida ili odgovarajućeg sredstva za očvršćavanje koje oslobađa kiselinu. Nedostatak takvih kalupnih kompozicija, a posebno postupka očvršćavanja vezivnih sistema pomoću ugljen-dioksida, jeste to što produvavanje oblikovane kompozicije ugljen-dioksidom rezultuje čvrstoćom koja je uvek niža nego kod primene tehnologije toplog očvršćavanja u zagrejanom metalnom jezgreniku uz produvavanje peščanih jezgara zagrejanim vazduhom. Stoga je cilj ovog pronalaska da se obezbedi livačka kalupna kompozicija koja je posebno pogodna za oblikovanje jezgara visoke čvrstoće u takozvanom zagrejanom jezgreniku u kome kalupljeni materijal jednostavno može da očvrsne produvavanjem zagrejanim vazduhom.

[0011] US2015/306658 opisuje kalupne smeše koje sadrže najmanje jedan aluminijum oksid i vezivo na bazi vodenog stakla. US7770629 opisuje kalupne smeše za izradu livačkih kalupa za obradu metala, pri čemu kalupne smeše sadrže vezivo na bazi vodenog stakla. CN111889616 opisuje sredstvo za očvršćavanje za livenje, koje sadrži, između ostalog, alkalni metal. US4505750 opisuje dodavanje hidrofobnog, organofilnog, vodom kvasivog vlaknastog materijala livačkom pesku kako bi se povećala tečljivost peska i omogućila proizvodnja kalupa ili jezgara od livačkog peska koji zadržavaju oštre ivice kalupa, inhibiraju defekte usled širenja i obezbeđuju vernije preslikavanje kontura modela. Poželjan hidrofobni, organofilni, vodom kvasivi vlaknasti materijal se priprema od sirovog pamuka iz kojeg nisu uklonjena ulja.

[0012] US2010224756 A1 se odnosi na materijal kalupne smeše za izradu livačkih kalupa za obradu metala, na postupak za proizvodnju livačkih kalupa, na livačke kalupe dobijene ovim postupkom i na njihovu upotrebu. Za proizvodnju livačkih kalupa koriste se vatrostalna livačka matrica i vezivo na bazi vodenog stakla. Vezivo je pomešano sa određenom količinom čestičnog metalnog oksida koji je izabran iz grupe silicijum-dioksida, aluminijum-oksida, titanijum-oksida i cink-oksida, pri čemu se posebna prednost daje korišćenju sintetičkog amorfnog silicijum-dioksida. Materijal kalupne smeše sadrži ugljeni hidrat kao dodatni bitni sastojak. Dodavanje ugljenih hidrata omogućava poboljšanje mehaničke čvrstoće livačkih kalupa i kvaliteta površine odlivaka.

[0013] Stoga je cilj predmetnog pronalaska da ublaži ili poboljša gore navedene probleme.

[0014] Obim predmetnog pronalaska je definisan nezavisnim zahtevima 1 i 4, a dalji primeri izvođenja pronalaska su navedeni u zavisnim zahtevima 2 i 3.

[0016] Izlaganje suštine pronalaska

[0018] Kompozicija

[0020] Prema prvom aspektu pronalaska, obezbeđena je kompozicija za izradu jezgra za upotrebu u postupku livenja metala. Kompozicija sadrži čestični vatrostalni materijal. Kompozicija sadrži 0,5 tež.% do 5 tež.% neorganskog veziva koje sadrži jedno ili više od natrijum silikata, kalijum silikata, litijum silikata, ili njihovu kombinaciju. Kompozicija sadrži 0,1 tež.% do 2 tež.% pucolanskog aditiva koji sadrži jedno ili više od silikatne prašine, kvarcnog stakla, pirogene silike i mikrosilike. Kompozicija takođe sadrži 0,1 do 1,5 tež.% sredstva za formiranje sjajnog ugljenika. Težinski procenti su izraženi u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala.

[0021] Kako se ovde koristi, termin „sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika“ odnosi se na livačke aditive koji formiraju sjajni ugljenik pod uticajem uslova livenja. Aditivi obično sadrže organska jedinjenja koja isparavaju pod uslovima na dodirnoj površini kalupa i metala, čime se formira sjajni ugljenik.

[0023] Sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika

[0025] U ovom pronalasku, sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika je jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika. Kompozicija je namenjena za izradu jezgra za upotrebu u postupku livenja crnih metala. U jednom primeru izvođenja, kompozicija može da bude namenjena za izradu jezgra u postupku livenja obojenih metala na visokoj temperaturi, kao što je livenje bakra i njegovih legura. U ovom kontekstu, visoka temperatura znači iznad približno 1000 °C.

[0026] Pronalazači su otkrili da jezgra napravljena od kompozicije prema prvom aspektu imaju dovoljnu čvrstoću da izdrže sile koje se javljaju tokom postupka livenja, imaju odličnu istresivost jezgara i omogućavaju da se eliminišu ili svedu na najmanju meru površinski defekti metalnog odlivka. Kao dodatna prednost, kompozicija prema prvom aspektu može da se koristi bez potrebe za nanošenjem premaza na jezgro pre njegove upotrebe u postupku kalupovanja ili livenja.

[0028] Sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika

[0030] U nizu primera izvođenja, sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da bude jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika sa sadržajem sjajnog ugljenika od najmanje 15%. Kompozicija može da bude namenjena za izradu jezgra za upotrebu u postupku livenja crnih metala. U alternativnom primeru izvođenja, kompozicija može da bude namenjena za izradu jezgra u postupku livenja obojenih metala na visokoj temperaturi, kao što je livenje bakra i njegovih legura. U ovom kontekstu, visoka temperatura znači iznad približno 1000 °C.

[0031] Jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika sadrži gilsonit. U nekim primerima izvođenja, jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može imati sadržaj sjajnog ugljenika od najmanje 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 22%, 24%, 25%, 26%, 28% ili 30%.

[0032] Jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika čini 0,1 do 1,5 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala. U nekim primerima izvođenja, jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da čini 0,2 do 1,4 tež.%, 0,3 do 1,3 tež.%, 0,4 do 1,2 tež.%, 0,5 do 1,1 tež.%, 0,6 do 1,0 tež.%, 0,7 do 0,9 tež.%, 0,8 tež.% ili opseg formiran od njihovih kombinacija.

[0033] Pronalazači su otkrili da je za livenje crnih metala povoljno kada sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika sadrži između 10 i 80 tež.% smole koja sadrži ugljenik, kao što je gilsonit (na bazi ukupne težine sredstva za formiranje sjajnog ugljenika). Utvrđeno je da prisustvo ove smole u količini između 0,05 do 0,5 tež.%, 0,1 do 0,4 tež.%, 0,2 do 0,4 tež.% na bazi težine čestičnog vatrostalnog materijala omogućava postizanje visokokvalitetne površine odlivaka. Posebno je utvrđeno da prisustvo ovog sredstva za formiranje sjajnog ugljenika u kompoziciji značajno poboljšava svojstva istresanja jezgara nakon postupka livenja. Iznenađujuće je utvrđeno da se peščana jezgra mogu koristiti bez premaza za livenje u GJS i GJV (livenje gvožđa). Postignuta je površina livenja bez defekata.

[0034] Pronalazači ovog pronalaska su takođe otkrili da za odlivke od bakra i legura bakra prisustvo gilsonita predstavlja prednost, jer rezultuje jezgrima sa odličnom čvrstoćom na hladnoću i odličnim svojstvima istresanja jezgara, posebno u odsustvu premaza na jezgrima pre livenja.

[0035] U daljoj seriji primera izvođenja, sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da bude slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika sa sadržajem sjajnog ugljenika manjim od 15%. Kompozicija može da bude namenjena za izradu jezgra za upotrebu u postupku livenja obojenih metala. Npr. kompozicija može da bude namenjena za izradu jezgra u postupku livenja obojenih metala na niskoj temperaturi. U ovom kontekstu, niska temperatura označava temperaturu ispod 1000 °C, ili opciono, ispod 900 °C ili ispod 800 °C.

[0036] Slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da sadrži jedno ili više od: sortiranog uglja, ugljene prašine i morskog uglja. U nekim primerima izvođenja, slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da ima sadržaj sjajnog ugljenika manji od 14%, manji od 13%, manji od 12%, manji od 11%, manji od 10%, manji od 9% ili manji od 8%.

[0037] Slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da čini 0,1 do 1,5 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala. U nekim primerima izvođenja, slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika može da čini 0,2 do 1,4 tež.%, 0,3 do 1,3 tež.%, 0,4 do 1,2 tež.%, 0,5 do 1,1 tež.%, 0,6 do 1,0 tež.%, 0,7 do 0,9 tež.%, 0,8 tež.% ili opseg formiran od njihovih kombinacija.

[0038] Kompozicija posebno pogodna za livenje aluminijuma može da sadrži od 5 do 40 tež.% sortiranog uglja, a poželjno od 5 do 30 tež.%, ili 5 do 20 tež.%. Navedeni sortirani ugalj može imati medijanu veličine čestica D50 između 20 µm 500 µm, 40 µm i 200 µm, ili 50 µm i 100 µm. Iznenađujuće, već male količine sortiranog uglja u kompoziciji rezultuju poboljšanim kvalitetom površine livenja u poređenju sa kompozicijom bez sortiranog uglja. Vrsta sortiranog uglja koja je posebno pogodna za kompoziciju prema pronalasku karakteriše se sa 30% do 45% isparljivih materija, 20% do 30% vlage i 8 do 12% sjajnog ugljenika.

[0039] Pronalazači ovog pronalaska su iznenađujuće otkrili da prisustvo sredstva za formiranje sjajnog ugljenika, posebno ugljene prašine i/ili prirodne smole koja sadrži ugljenik u maloj količini, omogućava proizvodnju jezgara koja garantuju glatku površinu livenja bez peska, posebno pri livenju obojenih materijala, npr. aluminijuma. Pronalazači su otkrili da će upotreba male količine sortiranog uglja sa niskom koncentracijom sjajnog ugljenika dati veoma glatku površinu livenja bez peska, posebno za aluminijumske odlivke.

[0040] Kompozicija u kojoj je sjajni ugljenik izabran od prirodne smole koja sadrži ugljenik, kao što je gilsonit, daće posebno dobre rezultate za proizvodnju jezgara.

[0041] U daljem nizu primera izvođenja, mogu da se koriste dva ili više različitih sredstava za formiranje sjajnog ugljenika. Na primer, kompozicija može da sadrži mešavinu jakog i slabog sredstva za formiranje sjajnog ugljenika. Mešavina jakog i slabog sredstva za formiranje sjajnog ugljenika može da bude u bilo kom odnosu, npr.10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10 ili na bilo kojoj tački između. Mešavina može da bude konfigurisana tako da se dobije željeni sadržaj sjajnog ugljenika u ukupnoj kompoziciji.

[0043] Čestični vatrostalni materijal

[0045] Čestični vatrostalni materijal može da sadrži prirodni vatrostalni materijal, sintetički vatrostalni materijal ili njihovu kombinaciju. Čestični vatrostalni materijal može da sadrži pesak. Pesak može da bude izabran iz grupe koja sadrži kvarcni pesak, cirkonijum-silikatni pesak, hromitni pesak, boksitni pesak, olivinski pesak ili keramičke perle.

[0046] Pesak može da bude bilo koja vrsta peska pogodna za upotrebu u vatrostalnim primenama, kao što je kvarcni pesak. U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal može da sadrži jedan ili više konvencionalnih vatrostalnih materijala, kao što su oksidi, karbidi, nitridi itd. silicijuma, aluminijuma, magnezijuma, kalcijuma i cirkonijuma i drugih elemenata. Pogodni vatrostalni materijali uključuju, ali nisu ograničeni na, kvarc, olivin, hromit, cirkon i aluminijum oksid. U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal sadrži sferne čestice i/ili cenosfere, kao što je leteći pepeo. U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal sadrži smešu peska i sfernih čestica i/ili cenosfera, kao što je smeša peska i letećeg pepela.

[0047] Čestični vatrostalni materijal može da sadrži nov čestični vatrostalni materijal, kao i reciklirani materijal.

[0048] [0027] U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal ima prečnik čestica D50 od najmanje 20 µm, najmanje 50 µm, najmanje 100 µm, najmanje 250 µm ili najmanje 500 µm. U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal ima prečnik čestica D50 ne veći od 2 mm, ne veći od 1 mm ili ne veći od 500 µm. U nekim primerima izvođenja, čestični vatrostalni materijal ima prečnik čestica D50 od 20 µm do 2 mm, od 50 µm do 2 mm ili od 50 µm do 1 mm. Vrednost D50 znači da 50% čestica ima veličinu ispod i do određenog prečnika kada se analizira prosejavanjem, koje se za pesak poželjno vrši aparatom za prosejavanje prema DIN EN 933.

[0050] Neorgansko vezivo

[0052] Neorgansko vezivo sadrži jedno ili više od natrijum silikata, kalijum silikata, litijum silikata ili njihove kombinacije. Neorgansko vezivo čini od 0,5 tež.% do 5 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala. Neorgansko vezivo može da čini od 1 do 4,5 tež.%, od 1,5 do 4 tež.%, od 2 do 3,5 tež.% ili 3 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala, ili opseg formiran od njihovih kombinacija.

[0053] U nekim primerima izvođenja, najmanje jedan silikat alkalnog metala sadrži natrijum silikat. U nekim primerima izvođenja, najmanje jedan silikat alkalnog metala sadrži kalijum silikat. U jednoj seriji primera izvođenja, najmanje jedan silikat alkalnog metala sadrži natrijum silikat i kalijum silikat.

[0054] Silikat alkalnog metala može biti u vodenom rastvoru. Vodeni rastvor može da ima sadržaj čvrstih materija između 30 i 50 tež.%. U nekim primerima izvođenja, sadržaj čvrstih materija može da bude od 32 do 48 tež.%, od 34 do 46 tež.%, od 35 do 45 tež.%, od 36 do 44 tež.% ili od 38 do 42%. Sadržaj čvrstih materija može da bude približno 40 tež.%.

[0055] Neorgansko vezivo može da bude vezivo koje očvršćava na toploti. Neorgansko vezivo može se očvrsnuti na temperaturama od 50 do 250 °C, npr. u zagrejanom metalnom jezgreniku.

[0056] Komercijalno dostupno vezivo sadrži smešu litijum i natrijum silikata sa težinskim odnosom 2,1 i sadržajem čvrste materije između 40% i 45%, viskozitetom mPa.s (20 °C) 256 i gustinom između 1,45 i 1,55 g/cm<3>(20 °C). Još jedno komercijalno dostupno vodeno staklo je, na primer, čisti natrijum silikat sa sledećim specifikacijama: sadržaj čvrstih materija između 41% i 47%, težinski odnos između 2,2 i 2,4 i gustina između 1,45 i 1,55 g/cm<3>(20 °C).

[0058] Pucolanski aditivi

[0060] Pucolanski aditiv čini 0,1 tež.% do 2 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala. Pucolanski aditiv može da čini 0,2 do 1,9 tež.%, 0,3 do 1,8 tež.%, 0,4 do 1,7 tež.%, 0,5 do 1,6 tež.%, 0,6 do 1,5 tež.%, 0,7 do 1,4 tež.%, 0,8 do 1,3 tež.%, 0,9 do 1,2 tež.%, 1,0 do 1,1 tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala ili opseg formiran od njihovih kombinacija.

[0061] Pucolanski aditiv sadrži silikatnu prašinu i/ili kvarcno staklo i/ili pirogenu siliku i/ili mikrosiliku. Silikatna prašina je veoma fini amorfni silicijum, koji se naziva i kondenzovana silikatna prašina, mikrosilika ili silicijumska prašina. U nekim primerima izvođenja, pucolanski aditiv sadrži 20-90 tež.% silikatne prašine.

[0062] Nasipna gustina komercijalno dostupne silikatne prašine koja se ovde koristi, može da varira između oko 120 kg/m<3>u nezgusnutom stanju do oko 800 kg/m<3>u zgusnutom ili sabijenom stanju, i sa specifičnom težinom od 2,1 do 2,4 i površinom (BET) od 5 do 30 m<2>/g. Silikatna prašina može da ima veličinu čestica D90 od 0,1 µm do 1 µm. Vrednost D90 znači da 90% čestica ima veličinu ispod i do određene veličine čestica. Silikatna prašina ima tipičnu prosečnu veličinu čestica, poželjno od 0,10 do 1,0 µm, poželjnije između 0,10 i 0,5 µm, a najpoželjnije između 0,10 i 0,30 µm, međutim, analiza veličine čestica često pokazuje prisustvo velikog broja aglomeriranih čestica sa prosečnom veličinom između 10 i 100 µm. Neke aglomerate je teško razbiti zbog jakih veza koje se stvaraju tokom topljenja silicijuma, pa se rezultati konvencionalnih merenja veličine često značajno razlikuju od stvarne raspodele veličine čestica. Moderni laserski analizatori veličine čestica sa ugrađenim ultrazvukom, koji se koriste sa specijalnim disperzantima, korišćeni su za precizno merenje gore navedenih veličina čestica.

[0063] Pogodno kvarcno staklo sadržano u aditivu kompozicije prema pronalasku moglo bi da bude poželjno kvarcno staklo sa prosečnom veličinom čestica između 10 i 90 µm, poželjnije između 20 i 70 µm, a još poželjnije između 30 i 50 µm. Kompozicija može da sadrži male količine pirogene silike, poželjno sa veličinom čestica D50 od 0,1 - 20 µm, poželjnije između 0,1 i 15 µm, najpoželjnije između 0,15 i 12 µm.

[0064] U nizu primera izvođenja, kompozicija dalje sadrži pucolanski punilac izabran iz grupe od jednog ili više od aluminijum silikata, sinterovanog mulita, silicijum dioksida, organo-modifikovanog silicijum dioksida i letećeg pepela. Sve gore navedene supstance su visoko reaktivni pucolani. Na primer, posebno su pogodne perle aluminijum silikata sa poželjnom prosečnom veličinom čestica između 10-120 µm, poželjnije između 20 i 100 µm, a najpoželjnije između 25 i 80 µm. Još jedan komercijalno dostupan proizvod je sinterovana keramička čvrsta masa koja sadrži do 75% mulita. Mulit je silikatni mineral. Još jedan punilac je supstanca dostupna kao organo-modifikovani silicijum dioksid; čija je površina modifikovana epoksidnim silanom.

[0066] Surfaktanti

[0067] Neorgansko vezivo može da sadrži površinski aktivno sredstvo, poželjno anjonski surfaktant. U nekim primerima izvođenja, surfaktant je natrijum etil heksil sulfat. U nekim primerima izvođenja, druge vrste surfaktanta, npr. katjonski, nejonski ili amfoterni surfaktanti, mogu da budu uključene u neorgansko vezivo kako je ovde korišćeno. Površinski aktivno sredstvo smanjuje površinski napon tečnog veziva i time poboljšava tečljivost kompozicije. Tečljivost kompozicije je važan aspekt koji doprinosi tačnosti oblikovanja kalupa i/ili jezgara. Iako je kompozicija generalno pogodna za pripremu livačkih kalupa i jezgara, kompozicija je posebno pogodna za proizvodnju livačkih jezgara.

[0068] Posebno pogodan kao surfaktant je na primer anjonski surfaktant sa udelom ove vrste u tečnoj fazi poželjno između 0,05 i 2,0 tež.%, još poželjnije između 0,10 i 1,0 tež.%, najpoželjnije između 0,20 i 0,6 tež.%.

[0070] Ostalo

[0072] Poželjno, kompozicija sadrži od 0 do 0,5 tež.% glina/ minerala gline na bazi težine peska, još poželjnije između 0 i 0,4 tež.%, najpoželjnije između 0 i 0,3 tež.%. Odnosno, kompozicija može da sadrži samo primese gline, a inače je potpuno bez minerala gline.

[0073] Kompozicija može da sadrži vodoodbojno sredstvo, npr. silicijumsko organsko vodoodbojno sredstvo. Vodoodbojno sredstvo može da poboljša otpornost kompozicije na vlagu i da poboljša mehaničku čvrstoću jezgara proizvedenih od kompozicije.

[0075] Jezgra

[0077] Kao sledeći primer izvođenja ovog pronalaska, obezbeđeno je jezgro za upotrebu u postupku kalupovanja ili livenja metala koje sadrži kompoziciju prema prvom aspektu pronalaska.

[0079] Postupak

[0081] Prema drugom aspektu pronalaska, obezbeđen je postupak za proizvodnju predmeta od crnih metala livenjem metala. Postupak sadrži mešanje kompozicije kao što je prethodno opisano da bi se formirala smeša. Postupak sadrži kalupovanje i očvršćavanje smeše da bi se proizvelo jezgro u obliku unutrašnje šupljine predmeta. Postupak sadrži sklapanje jezgra sa kalupom za livenje metala, tako da kalup i jezgro zajedno definišu livnu šupljinu. Postupak sadrži dovođenje rastopljenog metala u kalupnu šupljinu dok se kalupna šupljina kalupa ne ispuni. Postupak sadrži hlađenje i očvršćavanje rastopljenog metala da bi se formirao predmet.

[0082] Postupak sadrži mešanje kompozicije kao što je prethodno opisano, koja sadrži jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika. Postupak sadrži ulivanje rastopljenog metala temperature od najmanje 1000 °C u kalupnu šupljinu sve dok se kalupna šupljina ne ispuni. U nekim primerima izvođenja, metal se može ulivati na temperaturi od najmanje 1050 °C, 1100 °C, 1150 °C, 1200 °C, 1250 °C, 1300 °C, 1350 °C, 1400 °C, 1450 °C ili 1500 °C. U ovom pronalasku, postupak je namenjen za proizvodnju predmeta od crnih metala livenjem crnih metala. Na primer, postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od gvožđa, uključujući sivi liv, vermikularni liv, nodularni liv, od čelika i njegovih legura. U sledećoj seriji primera izvođenja, postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od obojenih metala livenjem obojenih metala. Na primer, postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od bakra i legura bakra, uključujući mesing i bronzu.

[0083] U sledećoj seriji primera izvođenja, postupak može da sadrži mešanje kompozicije kao što je prethodno opisano, koja sadrži slabo sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika. Postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od obojenih metala livenjem obojenih metala. Postupak može da sadrži ulivanje metala temperature niže od 1200 °C. Na primer, postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od bakra i legura bakra, uključujući mesing i bronzu. U sledećoj seriji primera izvođenja, postupak može da sadrži ulivanje metala temperature niže od 800 °C. Postupak može da bude namenjen za proizvodnju predmeta od obojenih metala, kao što su aluminijum, cink, kalaj ili drugi obojeni metali i njihove legure.

[0084] [0046] Korak kalupovanja i očvršćavanja smeše može da uključuje sušenje smeše. Korak kalupovanja i očvršćavanja smeše može da uključuje sabijanje smeše u kalup za jezgro. Korak kalupovanja i očvršćavanja smeše može da se izvede pomoću aparata za ispucavanje jezgra. Korak kalupovanja i očvršćavanja smeše za proizvodnju jezgra uključuje proizvodnju jezgra aditivnom proizvodnjom ili postupkom 3D štampanja. Postupak može da sadrži uvođenje kompozicije u kalup i termičko očvršćavanje kompozicije na temperaturi od 50 °C do 250 °C, poželjno u trajanju od 30 sekundi do 5 minuta. Termičko očvršćavanje može se sprovesti produvavanjem livačke kalupne kompozicije vrućim vazduhom. Tehnologija zagrejanog jezgrenika, ovde takođe nazvana tehnologijom toplog jezgrenika ili zagrejanog metalnog jezgrenika, posebno je pogodna za pripremu livačkih jezgara od kompozicije. U zavisnosti od zahteva i primene jezgara, vrednosti čvrstoće jezgra mogu lako da se podese. Vrednosti čvrstoće na savijanje između 200 i 1500 N/cm<2>dobijaju se tehnologijom zagrejanog jezgrenika. Ovaj postupak zagrejanog jezgrenika obično uključuje proizvodnju jezgara od peska, sintetičkih minerala i praškastih aditiva i tečnog veziva u mašini za ispucavanje jezgra i očvršćavanje jezgara u zagrejanom metalnom jezgreniku. Ovaj proces omogućava proizvodnju jezgara visoke ili veoma visoke složenosti, jer je tečljivost kompozicije, a samim tim i tačnost oblikovanja, veoma visoka. Ovo omogućava proizvodnju jezgara sa relativno visokom oštrinom ivica. Prednosti ovog postupka su u tome što se jezgra lako odvajaju od kalupa i imaju izrazito precizne dimenzije, finu površinu, definisane ivice, a jezgra se lako raspadaju nakon postupka livenja. Postupak može da uključuje proizvodnju jezgara od kompozicije u mašini za ispucavanje jezgra i očvršćavanje jezgara u zagrejanom metalnom jezgreniku produvavanjem vrućim vazduhom.

[0085] Postupak može dalje da sadrži vađenje predmeta koji sadrži jezgro iz kalupa. Postupak može da sadrži vađenje jezgra iz unutrašnje šupljine, npr. istresanjem, ispiranjem vodom, peskarenjem ili sačmarenjem itd.

[0087] Kratak opis slika nacrta

[0089]

[0091] Slika 1 je grafikon karakteristika tečljivosti kompozicija iz tabele 1;

[0092] Slika 2 je grafikon čvrstoća na savijanje jezgara formiranih od kompozicija iz tabele 1;

[0093] Slika 3 je grafikon karakteristika tečljivosti kompozicija iz tabele 2;

[0094] Slika 4 je grafikon čvrstoća na savijanje jezgara formiranih od kompozicija iz tabele 2;

[0095] Slika 5 je grafikon čvrstoća na savijanje jezgara formiranih od kompozicija iz tabele 3; i Slika 6 je grafikon koji prikazuje termogravimetrijsku analizu četiri sredstva za formiranje sjajnog ugljenika.

[0097] Primeri

[0099] Eksperiment 1 - Početne referentne kompozicije za livenje crnih metala

[0101] Serija jezgara je proizvedena od kvarcnog peska tipa H33 pomešanog sa vezivima i aditivima u tabeli 1 ispod. Mešanje je izvršeno Hobart mešalicom tokom 1 minuta, a zatim ponovljeno još jedan minut.

[0102] [0050] Za testiranje karakteristika tečljivosti kompozicija i merenje funkcije tečenja kompozicija korišćen je Brukfildov uređaj za ispitivanje protoka praha. Uzorak svake kompozicije se ubacuje u ćeliju u Brukfildovom PFT uređaju, a zatim se na prah primenjuje vertikalna sila da bi se sabio (najveći glavni napon konsolidacije). Nakon toga, na sabijeni prah se primenjuje rotaciona sila dok se održava isti najveći glavni napon konsolidacije kako bi se odredila sila potrebna za pokretanje tečenja praha (jednoosna pritisna čvrstoća). Postupak se ponavlja u različitim opsezima napona konsolidacije, a funkcija protoka se konstruiše grafičkim prikazom jednoosne pritisne čvrstoće u odnosu na napon konsolidacije, kao što je prikazano na slici 1, i time se određuje unutrašnji otpor protoku kompozicije. Tipično, poželjna je veća tečljivost, kako bi se smanjili problemi sa rukovanjem i transportom praha i kako bi se izbegli defekti pri livenju. Nije primećena očigledna razlika između primera 1 do 4 i 6, pri čemu je samo primer 5 pokazao značajno nižu tečljivost zbog uključivanja industrijske čađi u kompoziciju.

[0103] Transferzalne šipke su proizvedene pomoću laboratorijske mašine Laempe tipa L1, koja je razvijena za proizvodnju ispitivanih jezgara u zagrejanim i nezagrejanim alatima, korišćenjem procesa očvršćavanja gasom kao što je CO<2>, hladnog jezgrenika i toplog jezgrenika. Smeša peska se automatski ubrizgava u jezgrenik, koji je stegnut između bočnih presa i može da se zagreva na različitim temperaturama. Oslobađanje vazduha pod visokim pritiskom uduvava pesak iz bunkera za skladištenje peska u jezgrenik velikom brzinom. Ukupno proteklo vreme ispucavanja je podešeno na 1 s, a pritisak ispucavanja je 4 bara (400 kPa). Svi uzorci su produvavani zagrejanim vazduhom tokom 120 s na 120 °C. Temperatura jezgrenika je podešena na 140 °C.

[0104] Čvrstoća na savijanje uzoraka merena je pomoću uređaja za merenje čvrstoće Tinius Olsen H5K-T, računarski kontrolisanog pomoću Q-mat softvera za ispitivanje savijanja u 3 tačke, a rezultati su grafički prikazani na slici 2. Najniža čvrstoća je dobijena korišćenjem industrijske čađi kao sredstva za poboljšanje istresivosti i iznosila je između 50 i 60 N/cm<2>- ova jezgra su bila veoma krhka.

[0105] Primeri 1-6 su referentni primeri.

[0107] Tabela 1 Kompozici 6

[0108] Vezivo<a, b>%

[0109] M23NL<1>,5

[0110] Voda ,0

[0111]

DSK40<2>5

[0113] Ukupni aditi %

[0114] Microsit H1

[0115]

[0118] <a>podebljane vrednosti su u tež.% u odnosu na težinu čestičnog materijala;<b>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog veziva;<c>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog aditiva

[0119] <1>Natrijum silikat M23NL (BASF, Monheim, Nemačka)

[0120] <2>DSK 40 (2-etilheksil sulfat natrijum), 0,5% (anjonski surfaktant, Brenntag, Enschede, Holandija)<3>H10 - Microsit H10 leteći pepeo (BauMineral GmbH, Herten, Nemačka)

[0121] <4>Grafit FP70/75 (IMCD Benelux BV, Rotterdam, Holandija)

[0122] <5>Amorfni grafit (Grafitbergbau Kaiserberg, St Stefan ob Loben, Austrija)

[0123] <6>Koksno brašno M (Müco Mücher & Enstipp GmbH, Essen, Nemačka)

[0124] <7>Petrol-koksno brašno (Müco Mücher & Enstipp GmbH, Essen, Nemačka)

[0125] <8>Industrijska čađ (IMCD Benelux BV, Rotterdam, Holandija)

[0126] <9>Silikatna prašina A (COFERMIN Chemicals GmbH & Co., Essen, Nemačka)

[0127] <10>EFA Fuller HP, leteći pepeo (Krahn Chemie, Zaandam, Holandija)

[0129] [0054] Gore navedena jezgra su ispitana u probnom livenju korišćenjem nodularnog liva sa temperaturom izlivanja od 1355 °C. Nakon postupka livenja, ostaci jezgra su uklonjeni i kvalitativno izmereni, a rezultati su navedeni u tabeli 1 iznad. Uklanjanje jezgara nakon probnog livenja bilo je najlakše za jezgra koja sadrže industrijsku čađ. Nešto manja istresivost je utvrđena kod primera 4 i primera 6. Unutrašnja površina odlivaka je ispitana. Bilo je jasno da u svim slučajevima nema značajne razlike između različitih unutrašnjih površina i u svim slučajevima površina je bila relativno hrapava sa zrncima peska koja su se lepila za površinu.

[0131] Eksperiment 2 - dalja istraživanja crnih metala

[0133] Primer 6 iznad je izabran za dalji razvoj i poboljšanje. Mešavine peska na bazi kvarcnog peska tipa H33 pomešane su sa vezivima i aditivima u tabeli 2 ispod. U kontekstu ovog pronalaska gilsonit bi se smatrao aditivom, ali je sadržaj gilsonita u tabeli 2 naveden odvojeno radi lakšeg poređenja i pojednostavljenja postupka ispitivanja. Ukupan sadržaj aditiva može da se izračuna sabiranjem koncentracije aditiva i koncentracije gilsonita, pošto su obe izražene u tež.% u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala.

[0134] Merenja tečljivosti su izvršena kao u eksperimentu 1 iznad, a rezultati su grafički prikazani kao na slici 3. Utvrđeno je da sve kompozicije odlikuje dobra tečljivost, pri čemu je kod nižeg sadržaja gilsonita tečljivost veća. Nakon toga, jezgra su proizvedena pod istim uslovima i ispitivanje čvrstoće na savijanje je sprovedeno kao u eksperimentu 1 iznad, a rezultati su grafički prikazani na slici 4. Povećanje koncentracije gilsonita pokazalo je približno linearno smanjenje čvrstoće na savijanje jezgara. Težina uzorka za sve transferzalne šipke bila je između 693 g i 700 g, što pokazuje da sadržaj gilsonita nema značajan uticaj na nivoe zbijanja.

[0135] Probno livenje sa nodularnim livom je sprovedeno na 1380 °C. Nakon toga, odlivci su ohlađeni na sobnu temperaturu pre nego što je uklonjen ostatak jezgra. Utvrđeno je da jezgra sa prisustvom male količine gilsonita (sredstva za poboljšanje istresivosti) pokazuju poboljšana svojstva istresivosti u poređenju sa onima bez gilsonita, a svojstva istresivosti su se povećavala sa povećanjem koncentracije gilsonita, kao što je prikazano u tabeli 2 ispod. Nakon uklanjanja ostataka jezgra, bilo je jasno da se adhezija peska smanjuje sa višim nivoima gilsonita i da su posmatranja unutrašnje površine odlivka pokazala da se glatkoća površine povećava sa višim nivoima gilsonita. Upotreba nivoa koncentracije gilsonita od 0,6 tež.% ili više rezultovala je stvaranjem žila u odlivku; s tim da što je veća koncentracija, veća je osetljivost na žile. Nakon peskarenja, bilo je jasno da unutrašnja površina odlivka kod jezgara bez gilsonita, ima beličasti sjaj. To nije bio slučaj kada je gilsonit bio prisutan, bez obzira na nivo koncentracije. Primer 7 je referentni primer.

[0136] Primeri 7-12 su primeri prema pronalasku.

[0137] Tabela 2

[0139]

[0142] <a>podebljane vrednosti su u tež.% u odnosu na težinu čestičnog materijala;<b>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog veziva;<c>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog aditiva

[0143] <1>Natrijum silikat M23NL (BASF, Monheim, Nemačka)

[0144] <2>DSK 40 (2-etilheksil sulfat natrijum), 0,5% (anjonski surfaktant, Brenntag, Enschede, Holandija)<4>Grafit FP70/75 (IMCD Benelux BV, Rotterdam, Holandija)

[0145] <9>Silikatna prašina A (COFERMIN Chemicals GmbH & Co., Essen, Nemačka)

[0146] <10>EFA Fuller HP, leteći pepeo (Krahn Chemie, Zaandam, Holandija)

[0147] <11>Prirodna smola koja sadrži ugljenik, American Gilsonite Company, Utah, SAD

[0148] Pronalazači ovog pronalaska su otkrili da su jaka sredstva za formiranje sjajnog ugljenika (LCF) posebno poželjna za upotrebu u livenju crnih metala. Veruje se da visoke temperature zahtevaju veći sadržaj sjajnog ugljenika u ukupnoj kompoziciji kako bi se postigla željena poboljšanja kvaliteta površine i smanjili defekti livenja. Korišćenjem jakog LCF, ovo poboljšanje se postiže bez značajnog uticaja na tečljivost kompozicije ili čvrstoću jezgara formiranih od nje. Bez želje za vezivanjem za neku određenu teoriju, iako veći sadržaj slabog LCF može da obezbedi ekvivalentan sadržaj sjajnog ugljenika i tako teoretski pruži slično poboljšanje kvaliteta livenja, smanjenje tečljivosti i čvrstoće jezgra dovodi do smanjenja kvaliteta livenja, što poništava sva teorijska poboljšanja. Veruje se da se ukupni sadržaj sjajnog ugljenika u kompoziciji može pažljivo odabrati korišćenjem mešavine LCF, uključujući opciono mešavinu jakih i slabih LCF, kako bi se postigli optimalni uslovi livenja bez uticaja na obradivost ili čvrstoću jezgra.

[0150] Eksperiment 3 - kompozicije za livenje obojenih metala

[0152] Sprovedeni su testovi kako bi se ispitala pogodnost sredstava za formiranje sjajnog ugljenika za upotrebu u postupcima livenja obojenih metala. Serija jezgara je pripremljena korišćenjem peska i jedinjenja u tabeli 3 ispod. Primeri 13 do 15 su referentni primeri.

[0154] Tabela 3

[0156]

[0157]

[0160] <a>podebljane vrednosti su u tež.% u odnosu na težinu čestičnog materijala;<b>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog veziva;<c>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog aditiva

[0161] <1>Natrijum silikat M23NL (BASF, Monheim, Nemačka)

[0162] <2>DSK 40 (2-etilheksil sulfat natrijum), 0,5% (anjonski surfaktant, Brenntag, Enschede, Holandija)<4>Grafit FP70/75 (IMCD Benelux BV, Rotterdam, Holandija)

[0163] <9>Silikatna prašina A (COFERMIN Chemicals GmbH & Co., Essen, Nemačka)

[0164] <10>EFA Fuller HP, leteći pepeo (Krahn Chemie, Zaandam, Holandija)

[0165] <11>Prirodna smola koja sadrži ugljenik, American Gilsonite Company, Utah, SAD

[0167] Tečljivost je testirana kao u eksperimentu 1. Sve kompozicije su imale veoma slične profile i nisu pokazivale očigledne razlike u tečljivosti, i odlikovala ih je dobra tečljivost. Niz transferzalnih šipki je formiran korišćenjem kompozicija, očvrsnut, a čvrstoće su testirane kao u eksperimentu 1. Rezultati su grafički prikazani i nalaze se na slici 5. Prisustvo male količine trikalcijum fosfata dovelo je do značajnog smanjenja čvrstoće na savijanje, a niske koncentracije gilsonita nisu imale značajan uticaj na vrednosti čvrstoće.

[0168] Jezgra formirana od kompozicija u tabeli 3 testirana su u probnom livenju korišćenjem aluminijuma sa temperaturom izlivanja od 745 °C. Veća uvećanja su pokazala, u slučaju primera 15 i 16, koji su sadržali malu količinu gilsonita, male gasne defekte na unutrašnjoj površini aluminijumskih odlivaka. Međutim, došlo je do ozbiljne deformacije aluminijumskog materijala za livenje u primerima 15 i 16, pri čemu je veća koncentracija gilsonita pokazala veću deformaciju. Upotreba gilsonita za livenje aluminijuma nije smatrana izvodljivom.

[0169] Primeri 13-16 su referentni primeri.

[0171] Tabela 4

[0172]

[0174] <a>podebljane vrednosti su u tež.% u odnosu na težinu čestičnog materijala;<b>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog veziva;<c>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog aditiva

[0175] <2>DSK 40 (2-etilheksil sulfat natrijum), 0,5% (anjonski surfaktant, Brenntag, Enschede, Holandija)<4>Grafit FP70/75 (IMCD Benelux BV, Rotterdam, Holandija)

[0176] <9>Silikatna prašina A (COFERMIN Chemicals GmbH & Co., Essen, Nemačka)

[0177] <12>Rastvor natrijum silikata Crystal 0230 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0178] <13>Rastvor natrijum silikata ZSE874 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0179] <14>Kasil 1841 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0180] <15>Cerabeads AFS 200 (Ziegler & Co, Wunsiedel, Nemačka)

[0181] <17>Sortirani ugalj GC-190 (James Durrance Sons Ltd, UK)

[0182] <18>Sortirani ugalj GC-145 (James Durrance Sons Ltd, UK)

[0184] Serija jezgara za upotrebu sa trajnim kalupom za livenje aluminijuma pripremljena je prema tabeli 4 ispod. Jezgra su testirana u probnom livenju koristeći aluminijum sa temperaturom izlivanja od približno 730 °C. Nakon očvršćavanja u trajnom kalupu, odlivci su čuvani 30 minuta u prethodno zagrejanoj peći na 500 °C. Nakon očvršćavanja, jezgro iz primera 17 (bez sredstva za formiranje sjajnog ugljenika: sortirani ugalj) pokazalo je veću adheziju peska. Upotreba sortiranog uglja-145 dovela je do većeg kvaliteta površine u poređenju sa sortiranim ugljem-190. Primeri 17 do 20 su referentni primeri. Bez želje za vezivanjem za neku određenu teoriju, veruje se da su sredstva za formiranje sjajnog ugljenika, kao što je gilsonit, previše jaka da bi bila efikasna za upotrebu u livenju obojenih metala i/ili livenju na nižim temperaturama.

[0185] Primeri 17-20 su referentni.

[0187] Eksperiment 4 - istraživanja sredstava za formiranje sjajnog ugljenika

[0189] Termogravimetrijska analiza je sprovedena za četiri sredstva za formiranje sjajnog ugljenika: gilsonit, sortirani ugalj-190, ultra-fini sortirani ugalj-240 i ugljeni pesak. Analiza je sprovedena na temperaturi od 20-1000 °C pri brzini zagrevanja od 10 °C/min, sa izuzetkom gilsonita, koji je testiran pri brzini zagrevanja od 5 °C/min. Kao što je prikazano na slici 6, iako su sva četiri sredstva za formiranje sjajnog ugljenika počela da gube masu od približno 400 °C, uzorak gilsonita je gubio masu mnogo brže od ostala tri sredstva za formiranje sjajnog ugljenika.

[0190] Tabela 5 prikazuje spisak sredstava za formiranje sjajnog ugljenika i tipičan sadržaj sjajnog ugljenika u njima.

[0192] Tabela 5

[0193]

gljenika

[0195] Bez želje za vezivanjem za neku određenu teoriju, pronalazači veruju da brzina kojom sredstva za formiranje sjajnog ugljenika mogu da ispare pod uslovima livenja značajno utiče na aktivnost sredstva za formiranje sjajnog ugljenika (LCF) u smanjenju površinskih defekata u odlivku. Za niže temperature, kao što je slučaj kod aluminijuma i drugih postupaka livenja obojenih metala, iznenađujuće je utvrđeno da su slaba sredstva za formiranje sjajnog ugljenika efikasnija. Za više temperature, kao što su one koje se koriste u postupcima livenja crnih metala, upotreba jakih sredstava za formiranje sjajnog ugljenika iznenađujuće je efikasna. Kako se ovde koristi, termini jak i slab odražavaju i isparljivost LCF i ukupni sadržaj sjajnog ugljenika u aditivu. Eksperimenti sprovedeni sa alternativnim izvorima ugljenika, kao što je grafit, pokazali su se daleko manje efikasnim od LCF. Najefikasniji LCF za bilo koji konkretni postupak livenja predstavlja ravnotežu između jačine efekta LCF, temperature livenja odlivka i potrebe da se gubitak čvrstoće jezgra svede na minimum kroz nivoe dodavanja LCF.

[0197] Eksperiment 6 Livačke kalupne kompozicije i izrada jezgra

[0199] Različita jezgra su proizvedena pod sledećim uslovima: pesak, tečno vezivo i aditivi kao što je navedeno u tabeli 6a ispod, pomešani su komercijalno dostupnim šaržnim mikserom (Hobart) veličine šarže od 20 litara, pri čemu su aditiv i tečno vezivo dodavani paralelno sa vremenom mešanja od 2 puta 1 minut.

[0200] Primer 21 je referentni primer, dok su primeri 22 i 23 primeri prema pronalasku.

[0202] Tabela 6a

[0203]

[0206] <a>podebljane vrednosti su u tež.% u odnosu na težinu čestičnog materijala;<b>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog veziva;<c>vrednosti za pojedinačna jedinjenja navedena u nastavku su u tež.% u odnosu na težinu ukupnog aditiva

[0207] <2>DSK 40 (2-etilheksil sulfat natrijum), 0,5% (anjonski surfaktant, Brenntag, Enschede, Holandija)<11>Prirodna smola koja sadrži ugljenik, American Gilsonite Company, Utah, SAD

[0208] <12>Rastvor natrijum silikata Crystal 0230 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0209] <13>Rastvor natrijum silikata ZSE874 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0210] <14>Kasil 1841 (PQ Corporation, Eijsden, Holandija)

[0211] <15>Cerabeads AFS 200 (Ziegler & Co, Wunsiedel, Nemačka)

[0212] <17>Sortirani ugalj GC-190 (James Durrance Sons Ltd, UK)

[0213] <19>silicijumski organski vodoodbojni materijal (Wacker Chemie AG, Stuttgart, Nemačka)

[0214] <20>Kvarcno staklo 325 (Imerys Fused Minerals Greeneville Inc., Greeneville, SAD)

[0215] <21>Pucolanski punilac - aluminijum-silikat (Stauss-Perlite GmbH, Poelten, Austrija)

[0216] <22>QQS 26 (D50 veličina čestica 0,26 mm) (Volff und Muller Kuarzsande GmbH. Nemačka):

[0217] <23>F32 (D50 veličina čestica 0,24 mm) (Quarzwerke GmbH, Frechen, Nemačka);

[0218] <24>HB32 (D50 veličina čestica 0,30 mm) (Quarzwerke GmbH, Frechen, Nemačka);

[0220] Smeše su uvedene u mašine za ispucavanje jezgara kao što je navedeno u tabeli 6b ispod, a jezgra su proizvedena pod uslovima navedenim u njoj.

[0221] Primer 21 - Nakon skladištenja jezgara 24 sata na temperaturi vazduha od 20 °C pri relativnoj vlažnosti od 40%, izvršen je test čvrstoće. Jezgra su imala čvrstoću na hladnoću od oko 400 N/cm<2>mereno prema eksperimentu 1 iznad. Probno livenje je sprovedeno sa legurom AlSi<7>Cu<4>Mg<0,5>. Temperatura izlivanja je bila 760 °C, a ukupna količina aluminijuma za svako probno livenje je bila 39 kg. Unutrašnja površina uzorka odlivka je pokazala čistu površinu bez prianjanja peska. Na jezgra nije nanesen premaz.

[0223] Tabela 6b

[0225]

[0226]

[0228] Primer 22 - Nakon skladištenja jezgara 1 sat na temperaturi vazduha od 20 °C pri relativnoj vlažnosti od 50%, izvršen je test čvrstoće. Jezgra su imala čvrstoću u toplom i hladnom stanju od 350 N/cm<2>mereno kao u eksperimentu 1. Na jezgra nije nanesen premaz. Probna livenja su sprovedena sa legurom CC491. Temperatura izlivanja je bila 1150 °C, a ukupna količina legure za svako probno livenje je bila 20 kg. Unutrašnja površina uzorka odlivka je pokazala čistu površinu bez prianjanja peska.

[0229] Primer 23 - Nakon skladištenja jezgara 24 sata na temperaturi vazduha od 20 °C pri relativnoj vlažnosti od 50% izvršen je test čvrstoće. Jezgra su imala čvrstoću od 500 N/cm<2>mereno kao u eksperimentu 1. Na jezgra nije nanesen premaz. Probna livenja su sprovedena sa nodularnim livenim gvožđem GJS600. Temperatura livenja je bila 1450 °C, a ukupna količina legure je bila 160 kg za svako probno livenje. Sa jezgrima proizvedenim kao što je gore opisano dobijene su glatke i bez peska površine kućišta diferencijala kao ispitivanog uzorka.

Claims (4)

1. Patentni zahtevi

1. Kompozicija za izradu jezgra za upotrebu u postupku livenja crnih metala, pri čemu kompozicija sadrži:

čestični vatrostalni materijal;

0,5 tež.% do 5 tež.% neorganskog veziva koje sadrži jedan ili više od natrijum silikata, kalijum silikata, litijum silikata, ili njihovu kombinaciju;

0,1 tež.% do 2 tež.% pucolanskog aditiva, koji sadrži jedno ili više od silikatne prašine, kvarcnog stakla, pirogene silike i mikrosilike; i

0,1 do 1,5 tež.% jakog sredstva za formiranje sjajnog ugljenika koje ima sadržaj sjajnog ugljenika od najmanje 15%, gde jako sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika sadrži gilsonit, pri čemu je navedeno sredstvo za formiranje sjajnog ugljenika aditiv za livenje koji sadrži organska jedinjenja koja isparavaju pod dejstvom uslova livenja, čime se formira sjajni ugljenik;

pri čemu su navedeni težinski procenti izraženi u odnosu na težinu čestičnog vatrostalnog materijala.

2. Kompozicija prema zahtevu 1, gde čestični vatrostalni materijal sadrži pesak.

3. Jezgro formirano od kompozicije prema bilo kom od prethodnih zahteva.

4. Postupak za proizvodnju predmeta od crnih metala livenjem crnih metala, pri čemu postupak sadrži:

(i) mešanje kompozicije prema bilo kom od prethodnih zahteva da bi se formirala smeša; (ii) kalupovanje i očvršćavanje smeše da bi se proizvelo jezgro u obliku unutrašnje šupljine predmeta;

(iii) sklapanje jezgra sa kalupom za livenje metala, tako da kalup i jezgro zajedno definišu livnu šupljinu;

(iv) ulivanje rastopljenog metala u kalupnu šupljinu dok se kalupna šupljina ne ispuni, na temperaturi od najmanje 1000 °C;

(v) hlađenje i očvršćavanje rastopljenog metala kako bi se formirao predmet.