FI78247C

FI78247C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV FORMAR OCH KAERNOR SOM ANVAENDS VID GJUTNING AV METALLER.

Info

Publication number: FI78247C
Application number: FI875405A
Authority: FI
Inventors: Harri Sahari
Original assignee: Harri Sahari
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-07-10
Also published as: IT1227505B; IT8822873A0; FI78247B; FI875405A0

Description

78247 1 Menetelmä metallien valamisessa käytettävien muottien ja keernojen valmistamiseksi Förfarande för framställning av former och kärnor som används vld gjutnlng av metaller 578247 1 Method for the manufacture of molds and cores for casting metals

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä metallien valamisessa käytettävien muottien ja keernojen valmistamiseksi, jossa muotit ja keemat valmistetaan rakeisesta kaavausmaterlaalista sekä kaavaus-10 materiaallrakeet toisiinsa sitovasta sideaineesta.The present invention relates to a process for the production of molds and cores for casting metals, in which the molds and cores are made of a granular molding material and the molding of the molding material to a binder.

Metallien valamisessa käytettävien muottien ja keernojen valmistamiseksi tunnetaan ennestään sellaisia menetelmiä, joissa kaavaushiekkarakeet sidotaan toisiinsa orgaanisilla ja/tal epäorgaanisilla sideaineilla, joiden 15 kovettuminen tapahtuu kaavausmassassa pääasiassa kemiallisen reaktion ansiosta. Tällaisen kemiallisen reaktion reaktlotuloksena syntyy kemiallinen yhdiste, joka sitoo kaavausmassan rakeet toisiinsa. Näiden tunnettujen menetelmien huomattavana haittapuolena on yleisesti se, että muottien ja keernojen purettavuus valun jälkeen ei ole tyydyttävä ja se on 20 jopa hankala suorittaa.For the production of molds and cores for casting metals, methods are already known in which the forming sand grains are bonded to one another with organic and / or inorganic binders, the curing of which takes place in the forming mass mainly due to a chemical reaction. As a result of such a chemical reaction, a chemical compound is formed which binds the granules of the formula mass together. A significant disadvantage of these known methods in general is that the disassembly of molds and cores after casting is unsatisfactory and even difficult to perform.

Näissä edellä kuvatuissa menetelmissä käytetään usein orgaanisia side-ainekomponentteja, jotka jäävät sideaineeseen kaavausmassaan yhtyneenä ja jotka valun aikana tai sen jälkeen muodostavat pyrolyysikaasuja.These methods described above often use organic binder components which remain in the binder in association with the molding compound and which form pyrolysis gases during or after casting.

25 Nämä pyrolyysikaasut puolestaan ovat erittäin haitallisia, sillä ne saattavat olla työntekijöiden terveydelle vaarallisia ja aiheuttaa ympäristöongelmia. Lisäksi pyrolyysikaasut aiheuttavat valukappaleisiin kaasuhuokolsuutta. Näissä ennestään tunnetuissa menetelmissä sideaineen kovettumisessa tapahtuvan kemiallisen reaktion tuloksena syntyvät yhdls-30 teet rajoittavat lisäksi oleellisesti kaavausmateriaalirakelden uudelleenkäyttöä sekä nostavat kaavausmaterlaalin regeneroinnln kustannuksia. Tämä johtuu siitä, että kemiallisen reaktion tuloksena syntyvät yhdisteet ovat luonteeltaan pysyviä ja sideainesldoksen purkaminen vaatii erittäin paljon energiaa, mikäli kaavausmateriaali halutaan uudelleen 35 käytettäväksi välttävästikään puhtaina rakelna. Valun purkaminen ja kaavaushlekan regenerointi vaatii lisäksi mekaanisia työvaiheita, joissa syntyy runsaasti pölyä ja jätettä, jotka aiheuttavat työterveysongelmia, 2 78247 Ί ympäristöongelmia, suuria investointikustannuksia päästöjen vähentämiseksi sekä jätteiden hävittämiskustannuksia. Mm. edellä mainittujen pyrolyyslkaasujen, pölyn ja jätteen johdosta on valimoihin rakennettava tehokkaat ja kalliit ilmastointi- ja suodatusjärjestelmät.25 These pyrolysis gases, on the other hand, are very harmful, as they can be dangerous to the health of workers and cause environmental problems. In addition, pyrolysis gases cause gas porosity in the castings. In addition, the compounds resulting from the chemical reaction in the curing of the binder in these prior art methods substantially limit the reuse of the molding material skeleton and increase the cost of regeneration of the molding material. This is because the compounds resulting from the chemical reaction are stable in nature and the decomposition of the binder deposit requires a great deal of energy if the formulation material is to be reused as a sufficiently pure granule. Dismantling of casting and regeneration of planing waste also requires mechanical work steps, which generate a lot of dust and waste, which causes occupational health problems, 2 78247 Ί environmental problems, high investment costs to reduce emissions and waste disposal costs. Efficient and expensive air conditioning and filtration systems must be built in foundries due to, among other things, the above-mentioned pyrolysis gases, dust and waste.

55

Ennestään tunnetaan lisäksi sellaisia valumuottien ja keernojen valmistusmenetelmiä, joissa sideaineena käytetään myös epäorgaanisia veteen liukenevia suoloja. Näissä menetelmissä sideaineen kovettuminen tapahtuu kuitenkin kemiallisen reaktion välityksellä. Eräs tällainen menetelmä on 10 aikaisemmin esitetty esim. US-patentissa 4 399 858. Tällaisten menetelmien huomattavana heikkoutena on se, että kaavausmateriaallrakeita toisiinsa sitovilla reaktiotuotteilla on alhainen sulamispiste. Tästä on puolestaan seurauksena se, että kaavausmateriaallrakeet irtoavat ja kulkeutuvat sulan metallivirran mukana etenkin silloin, kun valetaan kor-15 kean sulamislämpötilan omaavia seoksia.In addition, methods for the production of molds and cores are also known, in which inorganic water-soluble salts are also used as binders. In these methods, however, the curing of the binder takes place through a chemical reaction. One such method has been previously disclosed, e.g., in U.S. Patent 4,399,858. A significant disadvantage of such methods is that the reaction products that bind the granules of the formulation material together have a low melting point. This, in turn, results in the granules of the molding material coming off and migrating with the molten metal stream, especially when alloys with a high melting point are cast.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan olennainen parannus tekniikan tason mukaisiin menetelmiin nähden sekä lisäksi välttää tekniikan tason menetelmiin liittyvät haittapuolet. Tämän toteutta-20 mlseksl on keksinnölle tunnusomaista, että kaavausmassan sideaineena käytetään korkean, yleensä valulämpötllaa korkeamman sulamispisteen omaavaa veteen liukenevaa epäorgaanista suolaa, joka veteen liuenneena sideaineliuoksena sekoitetaan raemalseen kaavausmaterlaaliin ja joka kaavaustapahtuma8sa kiteytetään vesiliuoksestaan fysikaalisesti siten, 25 että sideaine muodostaa kaavausmateriaallrakeiden välille kaavausmate-riaalirakeet toisiinsa sitovan kiinteän sillan ja jonka suolan kemialliset ominaisuudet säilyvät kaavauetapahtumassa ja valutapahtumassa muuttumattomina ja joka on valutapahtuman jälkeen liuotettavissa veteen tai sideaineen ei-kylläiseen vesiliuokseen muotin osien purkamiseksi.It is an object of the present invention to provide a substantial improvement over the prior art methods and further to avoid the disadvantages associated with the prior art methods. This is characterized in that the invention is characterized in that a water-soluble inorganic salt having a high melting point, generally with a higher melting point, is used as the binder of the formulation mass. a binding solid bridge whose salt retains its chemical properties unchanged during the casting and casting process and which is soluble after the casting process in water or an unsaturated aqueous solution of the binder to disassemble the mold parts.

3030

Keksinnön mukaisessa menetelmässä muotit ja keernat valmistetaan näin ollen sitomalla kaavausmateriaallrakeet yhteen veteen liukenevalla epäorgaanisella suolalla, jonka sulamispiste on yleensä metallien valu-lämpötilan yläpuolella. Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan 35 tekniikan tasoon nähden useita merkittäviä etuja, joista voidaan tuoda esiin mm. seuraavat.In the process of the invention, the molds and cores are thus made by bonding the granules of the molding material together with a water-soluble inorganic salt, the melting point of which is generally above the casting temperature of the metals. The method according to the invention achieves several significant advantages over the prior art, of which e.g. following.

3 78247 ^ Keksinnön mukaisessa menetelmässä el kaavauksen aikana synny työntekijöiden terveydelle vaarallisia päästöjä, koska sideaineen kovettuminen tapahtuu ilman kemiallista reaktiota, eikä prosessissa tarvita katälyssä t tor ikaasuja.In the method according to the invention, emissions dangerous to the health of workers are generated during the el-design, because the hardening of the binder takes place without a chemical reaction, and the process does not require t tor gases.

55

Valun aikana tai sen jälkeen metallin jähmettyessä ja jäähtyessä ei synny ympäristölle, työntekijöiden terveydelle tai valun laadulle haitallisia pyrolyyslkaasuja.During or after casting, the solidification and cooling of the metal does not produce pyrolysis gases which are harmful to the environment, the health of workers or the quality of the casting.

10 Valun jähmetyttyä voidaan muotin ja keernojen purkaminen suorittaa yksinkertaisesti liuottamalla sideaine pois vedellä tai sideaineen ei-kylläieellä vesiliuoksella.Once the casting has solidified, disassembly of the mold and cores can be accomplished simply by dissolving the binder away with water or an unsaturated aqueous solution of the binder.

Kaavauksessa ja keernan teossa käytetty kaavausmaterlaali voidaan hel- 15 posti regeneroida märkäteitse uudelleenkäyttöä varten.The molding material used in the molding and core making can be easily regenerated in the wet process for reuse.

Seuraavaksi keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin tuomalla keksinnön mukaisen menetelmän eri vaiheet erikseen esille.The invention will now be described in more detail by highlighting the various steps of the method according to the invention.

20 a) Keksinnön mukaisessa menetelmässä sideaineena käytetään korkean sulamispisteen omaavaa epäorgaanista yhdistettä, erityisesti epäorgaanista suolaa, joka on veteen liukeneva. Sideaineen eräänä olennaisena piirteenä on se, että sen sulamispiste on niin korkea, ettei se yleensä sula valulämpötlloissakaan.A) In the process according to the invention, an inorganic compound having a high melting point, in particular an inorganic salt which is soluble in water, is used as binder. An essential feature of the binder is that its melting point is so high that it generally does not melt even at casting temperatures.

25 b) Sideaine on lisäksi ominaisuuksiltaan sellainen, että se ei reagoi kaavauksen ja valun aikana toteutuvissa lämpötiloissa kaavausmate-rlaallrakelden päämlneraalien kanssa kemiallisesti, eikä näin ollen muodosta veteen liukenemattomia yhdisteitä.B) In addition, the binder has such properties that it does not react chemically with the main minerals of the molding material at the temperatures realized during molding and casting, and thus does not form water-insoluble compounds.

30 c) Kohtien a) ja b) mukaisesta sideaineesta tehdään ensin vesiliuos, joka sekoitetaan kaavausmateriaallrakelsiin.30 c) The binder according to a) and b) is first made into an aqueous solution, which is mixed with the formulation material gel.

d) Sideainelluoksen pintajännityksen ansiosta sidealnelluoe muodostaa 35 kaavausmateriaalirakeiden kosketuskohtiin nesteen kerääntymisen ansiosta nesteslllan.d) Due to the surface tension of the binder solution, the binder solution forms a liquid on the contact points of the granules of the molding material 35 due to the accumulation of liquid.

* 78247 1 e) Sideaineliuoksella on korkea viskositeetti ja se omaa suuren adheesion kaavausmaterlaallrakeiden päämlneraaliin, mikä aiheuttaa sen, että kaavausmateriaalirakeet "liimautuvat" toisiinsa pitäen kaavaus-masean koossa ja muotoilukelpoisena, vaikka itse sideaine on vielä 5 liuoksen muodossa.* 78247 1 e) The binder solution has a high viscosity and high adhesion to the main material of the molding granules, which causes the molding granules to "stick" together, keeping the molding size and formability, even though the binder itself is still in the form of a solution.

f) Kun muotissa tai keernassa olevasta kaavausmassasta sideaineliuoksen liuottimena käytetty vesi poistetaan, muodostuu kohdassa d) esitetyn nestesillan tilalle kiinteä sidealnesllta, joka kiinnittää 10 kaavausmateriaalirakeet lujasti toisiinsa. Edellä mainitun "kiinteän" sldealnesillan fysikaalinen olomuoto on osaksi kiteinen osaksi amorfinen. Edellä mainittu sldeaineliuoksen liuottimen poistaminen kaavausmassasta voidaan suorittaa esim. haihduttamalla, höyrystämällä tai kiehuttamalla.f) When the water used as a solvent for the binder solution is removed from the molding compound in the mold or core, instead of the liquid bridge shown in d), a solid bonding vessel is formed which firmly adheres the granules of the molding material to each other. The physical state of the above-mentioned "solid" bridgehead bridge is partly crystalline and partly amorphous. The above-mentioned removal of the solvent solution from the formulation mass can be carried out, for example, by evaporation, evaporation or boiling.

15 g) Koska sideaine omaa edellä mainituissa kohdissa a) ja b) esitetyt ominaisuudet, se el valutapahtumassa vallitsevissa lämpötiloissa sula, hajoa eikä pala, minkä ansiosta valun yhteydessä el synny pyrolyysikaasuja, jotka muutoin aiheuttaisivat keemoissa ja muotin 20 osissa paineen nousua ja edelleen sen seurauksena valukappaleissa kaasuhuokoisuutta. Yleisesti ottaen kaasuhuokoisuus on merkittävä epäkohta nykyisissä menetelmissä.15 g) Because the binder has the properties described in a) and b) above, it melts, decomposes and does not burn at the temperatures prevailing during the casting process, which during the casting el produces pyrolysis gases which would otherwise cause pressure in the chemistry and mold parts 20 and further gas porosity in castings. In general, gas porosity is a major drawback of current methods.

h) Valun purkaminen suoritetaan liuottamalla vesiliukoinen sideaine 25 pois vedellä kaavausmaterlaallrakeiden yhtymäkohdista ja rakeiden pinnoilta.h) The decomposition is carried out by dissolving the water-soluble binder 25 away with water from the junctions of the granulation granules and the surfaces of the granules.

i) Kaavausmateriaalirakeet voidaan välittömästi käyttää uudelleen pesun ja kuivauksen jälkeen. Kuivaus voidaan suorittaa esim. pelkäs- 30 tään sentrlfugoimalla.i) The granules of the formulation material can be reused immediately after washing and drying. Drying can be performed, for example, by centrifugation alone.

j) Menetelmässä käytetyn liuotetun sideaineen määrä on noin 0,5...20 paino-% kaavausaineen kokonaismäärästä. Edullisimmin on liuotetun sideaineen määrä 1...5 paino-% kaavausaineesta.j) The amount of dissolved binder used in the process is about 0.5 to 20% by weight of the total amount of the formulating agent. Most preferably, the amount of dissolved binder is 1 to 5% by weight of the formulating agent.

35 k) Keksinnön mukaisen menetelmän eräs olennainen ja erittäin merkityksellinen piirre on se, että menetelmässä käytettävän sideaineen ja 5 78247 1 kaavausraemateriaalln muodostama yhdistelmä valitaan siten, että ne eivät korkeassa valulämpötilassakaan reagoi kemiallisesti keskenään siten, että muodostuisi veteen liukenematon reaktlotulos.35 k) An essential and very important feature of the process according to the invention is that the combination of binder used in the process and 5 78247 l of molding grain material is chosen so that they do not react chemically with each other even at high casting temperatures to form a water-insoluble reaction result.

5 1) Kohdan k) mukaisena sideaineen ja kaavausraemateriaalln yhdistelmänä voidaan käyttää esim. seuraavia yhdistelmiä: 1) Sideaineena natriumaluminaatti NaAlO^ eli Na20 . Al^O^ ja kaavausraematerlaalina korundirakelta eli alumiinioksidia Al^O^.5) As the combination of the binder and the molding material according to k), for example, the following combinations can be used: 1) Sodium aluminate NaAlO 2, i.e. Na 2 O, as the binder. Al ^ O ^ and as a patterning grain material from a corundum rake, i.e. alumina Al ^ O ^.

10 Sideaineen moolisuhde voi tietyissä rajoissa vaihdella, mutta edullisesti se on esim. 1:1.The molar ratio of binder may vary within certain limits, but is preferably e.g. 1: 1.

2) Sideaineena natriummetasilikaatti eli vesilasi Na^iO^ eli2) As a binder, sodium metasilicate or water glass Na 2 O 2

Na^O . S102 ja kaavausraematerlaalina kvartsirakeet eli piidioksidi, 15 Si02. Myös tässä tapauksessa voi sideaineen moolisuhde vaihdella, mutta edullisesti voidaan käyttää moolisuhdetta 1:1.Na ^ O. S102 and quartz granules, i.e. SiO2, as the patterning grain material. Also in this case, the molar ratio of binder can vary, but preferably a molar ratio of 1: 1 can be used.

3) Sideaineen ja kaavausraemateriaalln yhdistelmänä voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa yhdistelmää, jossa sideaine ja kaavausrae- 20 materiaali noudattavat edellä esitettyjen kohtien a), b) ja k) mukaisia periaatteita. Kohdissa 1) ja 2) esitetyt sldealne-kaavaus-raemateriaaliyhdletelmät ovat vain edullisia esimerkkejä mahdollisista vaihtoehdoista.3) Any suitable combination can be used as a combination of a binder and a molding granule material, wherein the binder and the molding granule material follow the principles of a), b) and k) above. The sldealne-formulation-grain material combinations presented in 1) and 2) are only preferred examples of possible alternatives.

25 Seuraavaksl esitetään esimerkki siltä, miten valumuotti tai keerna valmistetaan keksinnön mukaista menetelmää hyväksikäyttämällä.The following is an example of how a mold or core is made using the method of the invention.

Esimerkki 30 Ensin valmistetaan tarvittava kaavausmassa sekoittamalla kaavausmaterlaa-lirakeet ja sldealnelluos toisiinsa 20...120°C lämpötilassa siten, että sldealnelluos tahrii kaavausmateriaallrakeiden pinnan kauttaaltaan. Kun kaavausmassa on sekoitettu, suoritetaan muotin kaavaus ja keernan valmistus edelleenkin 20.,,120°C:n lämpötilassa tavanomaiseen tapaan.Example 30 First, the required molding compound is prepared by mixing the molding granules and the sanding solution at a temperature of 20 to 120 ° C so that the sanding solution contaminates the entire surface of the molding granules. After the molding compound is mixed, the molding of the mold and the manufacture of the core are still carried out at a temperature of 20 to 120 ° C in the usual manner.

35 Kaavaus voidaan näin ollen suorittaa: 1) käsin sullomalla tai käsin kaavaamalla 78247 1 2) hlekkaslngolla kaavaamalla 3) keernatykillä ampumalla 4) tärlstämällä ja/tal puristamalla 5) jollain muulla tunnetulla menetelmällä 5 jolloin saadaan aikaan löysästi koossa pysyvä muotti tai keerna.35 The shaping can thus be performed: 1) by hand sealing or by hand shaping 78247 1 2) by beading 3) by gun gun firing 4) by vibrating and / or compressing 5) by any other known method 5 to obtain a loosely assembled mold or core.

Edellä kuvatulla tavalla aikaansaatu "tuore" muotti tai keerna saatetaan haluttuun käsittelylujuuteen kuivaamalla se osittain tai kokonaan.The "fresh" mold or core obtained as described above is brought to the desired processing strength by drying it partially or completely.

10 Kuivaus voidaan suorittaa esim. seuraavllla vaihtoehtoisilla tavoilla: 1) Muotin ja keernan kuivaus voidaan suorittaa konventionaalisessa lämmltysuunlssa esim. 130..,200°C:n lämpötilassa 15 2) Sideaineen kiteyttäminen vesiliuoksestaan voidaan saada aikaan si ten, että muotti ja/tal keerna saatetaan suunnaltaan valhtelevaan sähkö- ja/tal magneettikenttään, jolloin kaavausmassan lämpiämi-nen tapahtuu sähköisesti tai magneettisesti polaroltunelden molekyylien tai atomiryhmittymlen kasvavan liike-energian valkutuk- 20 sesta. Tämä voidaan toteuttaa esim. lämmittämällä valmistettavaa muottia tai keernaa mikroaaltouunissa eli suurjaksouunissa, jolloin kaavausmassan sisältämien vesidipolien liikkeen ansiosta kaavaus-massa lämpiää sisäisesti ja kovettuu kaikista osistaan samanaikaisesti. Toisaalta muotti tai keerna voidaan kuivata myös kuumennus- 25 laitteessa, jossa se saatetaan induktiivisen tai kapasitilvlsen kentän suunnanvalhteluiden alaiseksi. Myös tällaisessa laitteessa kaavausmassan sisältämät vesidipolit joutuvat liikkeeseen, minkä ansiosta kaavausmassa lämpiää sisäisesti ja kovettuu kaikista osistaan samanaikaisesti, kuten mikroaaltouunissakin.10 Drying can be carried out, for example, in the following alternative ways: 1) Drying of the mold and core can be carried out in a conventional heating oven, e.g. at a temperature of 130, 200 ° C 2) Crystallization of the binder from its aqueous solution can be achieved by forming the mold and / or core is subjected to an alternating electric and / or magnetic field, whereby the heating of the formula mass takes place electrically or magnetically from the bleaching of the increasing kinetic energy of the molecules or atomic clusters. This can be achieved, for example, by heating the mold or core to be manufactured in a microwave oven, i.e. a large-cycle oven, whereby due to the movement of the water dipoles contained in the molding compound, the molding compound heats up internally and hardens all its parts at the same time. On the other hand, the mold or core can also be dried in a heating device, where it is subjected to inductive or capacitive field direction fluctuations. Also in such a device, the water dipoles contained in the molding compound are moved, as a result of which the molding compound heats up internally and hardens all its parts at the same time, as in a microwave oven.

30 3) Jollain edellä esitetyn kohdan 1) tai 2) mukaisella tavalla lämmitetty muotti tai keerna voidaan sideaineen liuottimen eli veden poistamistarkoituksessa asettaa halutussa lämpötilassa, esim.3) A mold or core heated in one of the ways 1) or 2) above can be set at the desired temperature for the purpose of removing the solvent of the binder, i.e. water, e.g.

50...150°C, osittaiseen tyhjiöön, jolloin sideaineen ja kaavaus- 35 materiaalin lämpöenergiaa hyväksikäyttäen sideaineen liuotin, eli vesi, haihdutetaan tai kiehutetaan pois muotista tai keernaeta, jolloin sideaine muuttuu kiteiseen ja/tal amorfiseen olomuotoon 7 78247 1 fysikaalisen ilmiön ansiosta säilyttäen kemiallisen koostumuksensa entisellään.50 to 150 ° C, to a partial vacuum, in which the solvent of the binder, i.e. water, is evaporated or boiled out of a mold or core, utilizing the thermal energy of the binder and the forming material, whereby the binder changes to a crystalline and / or amorphous state 7 78247 1 chemical composition as before.

4) Muotin tai keernan kuivaaminen voidaan suorittaa myös käyttämällä 5 jotain kohtien 1) tai 2) mukaista muotin tai keernan lämmittämistä sekä kohdan 3) mukaista osittaista tyhjiötä samanaikaisesti, jolloin kaavausmassaa ei tarvitse esilämmittää.4) The drying of the mold or core can also be carried out by using 5 the heating of the mold or core according to 1) or 2) and a partial vacuum according to 3) at the same time, in which case the molding compound does not need to be preheated.

Edellä kuvatulla tavalla valmistettu kiinteä muotti tai keerna peitos-10 tetaan eli päällystetään jollain sellaisella aineella, joka hylkii sulaa metallia. Peitosteena käytetään ainetta, jossa liuotinaineena tai peitosteen fysikaalisen seoksen nestemäisenä komponenttina käytetään sellaista nestettä, joka ei liuota keernan tai muotin sideainetta. Liuotinaineena tai nestemäisenä komponenttina el näin ollen saada käyt-15 tää vettä. Natriumalumlnaattia tai natrlummetaslllkkaattia sideaineena käytettäessä voidaan peitosteen liuotinaineena käyttää esim. väkevää (absoluuttista) etyylialkoholia tai asetonia. Peitosteen liuotinaine ja mahdollinen keernan tai muotin sideaineen liuottimen loppuosa poistetaan muotista tai keernasta tämän jälkeen jollain vastaavalla tavalla, 20 jota käytetään muotin ja keernan kuivaamisessa.The solid mold or core prepared as described above is coated, i.e. coated with a substance that repels molten metal. A coating is used in which a liquid which does not dissolve the core or mold binder is used as a solvent or as a liquid component of the physical mixture of the coating. Thus, water can be used as a solvent or liquid component. When sodium aluminate or sodium methoxide is used as a binder, for example, concentrated (absolute) ethyl alcohol or acetone can be used as a solvent for the coating. The coating solvent and any remaining solvent for the core or mold binder are then removed from the mold or core by some similar means used to dry the mold and core.

Tämän jälkeen suoritetaan valumuottien ja keernojen kokoaminen valutapah-tumaa varten, mikä kokoaminen voidaan suorittaa yleisesti käytössä olevilla menetelmillä.Assembly of the molds and cores for the casting operation is then performed, which assembly can be performed by commonly used methods.

2525

Mikäli valumuottia käytetään sellaisen kappaleen valamiseen, joka sisältää ohuita seinämiä tai vastaavia, voidaan muotti keemolneen lämmittää ennen valua metallin tai metalliseoksen juoksevuuden parantamiseksi. Muotin esllämmltys voidaan suorittaa esim. 50...500°C:n lämpötilaan side-30 aineen siltä kärsimättä.If a casting mold is used to cast a body containing thin walls or the like, the mold may be chemically heated prior to casting to improve the flowability of the metal or alloy. The preheating of the mold can be performed, for example, at a temperature of 50 to 500 ° C without suffering from the binder-30.

Toisaalta voidaan kokilllvaikutuksen aikaansaamiseksi valumuotti keernoi-neen jäähdyttää esim. 0...-150°C:en lämpötilaan, mikä el myöskään vaikuta haitallisesti sideaineeseen. Jäähdytys voidaan suorittaa esim.On the other hand, in order to obtain the mold effect, the mold can be cooled to a temperature of, for example, 0 ...-150 ° C, which does not adversely affect the binder. Cooling can be performed e.g.

35 sellaisella kylmällä kaasulla, kuten ilma, typpi tai argon, joka el reagoi sideaineen kanssa kemiallisesti siten, että reaktlotuloksena syntyisi veteen liukenematon reaktiotuloe.35 with a cold gas such as air, nitrogen or argon which chemically reacts with the binder to form a water-insoluble reaction product.

8 78247 1 Valumuotti keernoineen voidaan valaa joko normaalisti valimoatmosfääris-sä tai alipaineen alaisena halutussa tyhjiössä. Halutusta valun laadusta ja/tal valettavasta metalliseoksesta riippuen voidaan valumuotti keernoineen myös täyttää sopivalla inerttlkaasulla, kuten typellä tai argonilla, 5 jolloin estetään aktiivisten kaasujen reagointi sulan metallin kanssa.8 78247 1 A mold with cores can be cast either normally in a foundry atmosphere or under reduced pressure in a desired vacuum. Depending on the desired casting quality and / or the alloy to be cast, the mold with its core can also be filled with a suitable inert gas, such as nitrogen or argon, to prevent the active gases from reacting with the molten metal.

Edellä kuvatulla tavalla valmistetussa muotissa ja keernassa on kaavaus-rakeiden välissä runsaasti tilaa, mikä auttaa tarvittavien kaasujen liikkumista muottien tai keernojen sisällä, mikä tarkoittaa sitä, että val-10 miin muotin ja keernan materiaalin kaasujen läpäisykyky on erittäin hyvä. Kaasun läpäisykyky saadaan maksimiinsa silloin, kun kaavausmate-riaalin raekoko on mahdollisimman suuri ja kun kaavausmateriaallrakeet ovat tasakokoisia. Keernan tai muotin lujuus on tästä huolimatta riittävän suuri. Tavanomaisilla menetelmillä valmistetuissa muoteissa ja keer-15 noissa ei yleensä käytetä tasakokoisia rakeita, koska muotit ja keernat eivät tällöin pysyisi koossa.The mold and core prepared as described above have plenty of space between the molding granules, which helps the necessary gases to move inside the molds or cores, which means that the gas permeability of the finished mold and core material is very good. The gas permeability is maximized when the grain size of the molding material is as large as possible and when the granules of the molding material are uniform in size. Nevertheless, the strength of the core or mold is high enough. Molds and Keer-15 made by conventional methods generally do not use uniform sized granules because the molds and cores would then not stay together.

Kun valettu metalli tai metalliseos on kiteytynyt, voidaan muottien ja keernojen purkaminen suorittaa yksinkertaisesti liuottamalla kaavaus-20 materiaalin sideaine pois vedellä, koska käytetty sideaine on vesiliukoista. Sideaineen liuottaminen voidaan suorittaa esim. vesisuihkulla, veelhöyrysuihkulla tai upottamalla kappale veteen.Once the cast metal or alloy has crystallized, the disassembly of the molds and cores can be accomplished simply by dissolving the binder of the formula-20 material away with water because the binder used is water-soluble. The dissolution of the binder can be carried out, for example, by a water jet, a water vapor jet or by immersing the body in water.

Kun muotti tai keema on purettu edellä kuvatulla tavalla, erotetaan 25 vesiliuosseoksesta kaavausmateriaallrakeet pesun ja kuivauskäsittelyn jälkeen uudelleen käytettäväksi. Vesl-sideaineliuos käy purkamiseen riippuen lämpötilasta, kunnes liuoksen sidealnepitoisuus on kohonnut 30...50 paino-%:lin. Peitosteesta syntyvä liete voidaan poistaa purkulluoksesta suodattamalla. Sideaine voidaan erottaa purkulluoksesta kylmänä klteyt-30 tämällä tai haihduttamalla liuos kuiviin. Sideainelluos on voimakkaasti emäksistä, mutta se ei kuitenkaan ole vesistöjä rehevöittävää, jolloin siltä el aiheudu ympäristöhaittoja. Rautametallit eivät ruostu slde-alnelluoksen vaikutuksesta, sillä sideainelluos passivoi rautamelllen pinnan.After disassembly of the mold or boil as described above, the granules of the formulation material are separated from the aqueous solution mixture after washing and drying treatment for reuse. The Vesl binder solution is discharged, depending on the temperature, until the binder content of the solution has increased by 30 to 50% by weight. The sludge from the coating can be removed from the discharge solution by filtration. The binder can be separated from the discharge solution in the cold by cooling or evaporating the solution to dryness. The binder solution is strongly alkaline, but it does not eutrophicate water bodies, which causes environmental damage. Ferrous metals do not rust under the influence of the slde alloy solution, as the binder solution passivates the surface of the iron mildew.

3535

Edellä on keksinnön mukaista menetelmää selostettu esimerkin avulla, johon keksintöä ei kuitenkaan ole yksinomaan rajoitettu. Keksintöä voidaan muun- 9 78247 1 neliä ohessa seuraavien patenttivaatimusten määrittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The method according to the invention has been described above by way of example, to which, however, the invention is not exclusively limited. The invention may be modified within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

5 10 15 20 25 30 355 10 15 20 25 30 35

Claims

1. A process for making molds and cores for use in the casting of metals, in which the molds and cores are made from granular molding material and binder which binds the granules of molding material to each other, characterized in that a water-soluble binder is used as a binder. inorganic site having a high melting point, which is generally higher than the casting temperature, which is mixed with the granular molding material in the form of a 1 wet dissolved blend solution, and as the molding is physically crystallized from the aqueous solution in a side-blended manner to blend the blend of the molding material which binds the grains of the molding material to each other and the chemical properties of which the mold is retained unchanged in the molding and casting and which after casting can be dissolved in the wett or in an unsaturated aqueous solution of binder to disassemble the mold parts.

1 Patent claim

2. A process according to claim 1, characterized in that the combination agent formed by the blending agent and the molding material is selected in a sideways manner, so that the blending agent and the main minerals in the molding material do not react chemically with each other at the molding and casting temperatures.

3. A process according to claim 1 or 2, characterized in that the combined bond of binder and molding material is chosen in a sideways manner, using as a binder natural sodium aluminate (Νβ2θ · Αΐ2θ ^, with the molar ratio substantially 1: 1, and corundum as molding material.

4. A process according to claim 1 or 2, characterized in that the combined bond of binder and molding material is chosen in the side way, using as the binder sodium voxel leachate (Na2O * SiC> 2), with the molar ratio substantially 1: 1, and quartz material as molding material. 35

5. A process according to any preceding claim, characterized in that the crystallization of the blend from the aqueous solution