造型材料混合物和鑄造鋁的冒口制造技術

本發明專利技術涉及用于制造鋁鑄造的冒口的放熱的造型材料混合物，它至少包含：耐火基礎造型材料；粘合劑；基于所述造型材料混合物，比例為５至１８重量％的可氧化金屬；基于將所述可氧化金屬完全氧化所需的氧化劑的量，比例為１０至５０重量％的氧化劑；和基于所述可氧化金屬的量，比例為１５至５０重量％的用于氧化所述可氧化金屬的點火劑。由所述放熱的造型材料混合物制造的冒口即使在低溫時也可以可靠地點火并且其特征在于低的放熱。因此它特別適用于鑄造鋁。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于制造鑄造鋁的冒口的放熱的造型材料混合物，由所述造型材料混合物制造的冒口及其用于鑄造鋁的用途。
技術介紹
在鑄造車間制造金屬鑄件的時候，將液態金屬注入鑄型的模腔中。在固化的時候所注入的金屬體積減小。因此在鑄型中或其上有規則地使用所謂的冒口來補償所述鑄件固化時的體積不足和避免鑄件中形成縮孔。所述冒口與鑄件和/或容易被危及到的鑄件區域連接并且通常布置在所述模腔之上和/或側面上。它包含與所述鑄型的模腔連接并首先接收液態金屬的補償腔。稍后，模腔中的金屬固化時，所述液態金屬從補償腔輸出，從而補償鑄件的體積不足。在制造金屬鑄件時，首先制造其形狀基本上對應待制造的金屬鑄件的模型。在所述模型上安置輸入元件和冒口。隨后在型箱中用型砂包圍所述模型。壓縮所述型砂并隨后硬化。在硬化之后將鑄型從型箱中取出。所述鑄型具有模腔，或者，在所述鑄型由多個部件構成的情況下具有模腔的一部分，它基本上對應待制造的金屬鑄件的負型(Negativform)。 根據需要將所述鑄型裝配之后，在鑄型的型腔注入液態金屬。在此過程中，所述冒口的補償腔也至少部分填充了液態金屬。由冒口的補償體積調節的給料體積之后可用于提供鑄件的給料。流入的液態金屬將空氣從型腔或補償腔擠出。空氣通過鑄型內的開口或通過鑄型的多孔部分，例如通過冒口的壁而排出。冒口因此優選具有充分的多孔性，以便一方面可以在注入液態金屬時從冒口中擠出空氣和使得金屬能夠流入冒口，另一方面金屬在鑄型的型腔內冷卻和固化時可以使仍為液態的金屬從冒口的補償腔流入到鑄型的型腔，而不在冒口的補償腔內產生負壓。為了使金屬可以從補償腔流回到型腔，包含在冒口的補償腔內的金屬必須比鑄型的型腔內的金屬遲一些固化。金屬的固化通過液態金屬產生的熱量損失來測定。為了使包含在補償腔內的金屬比型腔內的金屬遲一些固化，包含在補償腔內的液態金屬必須產生比型腔內金屬更小的熱量損失。熱量損失主要由釋放熱的模型的表面積與體積的比例來確定。在給定的體積下， 液態金屬首先在具有較大表面積的模型上固化。因此冒口的補償腔或所用的給料體積構造得盡可能緊湊。另外，經由包圍液態金屬的材料的隔熱作用調節熱量損失，也就是鑄型或冒口的材料。因此，冒口優選由具有足夠強的隔熱作用的材料構成，以便金屬在補償腔內充分長的時間內保持液態。冒口為此可以由具有比鑄型的材料更強的隔熱作用的材料制成，使得包含在冒口補償腔內的液態金屬的熱量損失低于包含在鑄型的型腔內的金屬的熱量損失。這類材料可以例如是包含鋁硅酸鹽微型空球的耐火材料。這類材料通過封閉在微型空球內的氣體起到強隔熱作用。減少包含在冒口補償腔內液態金屬的熱量損失另一可能性是，將所述冒口設計為放熱冒口。為此由造型材料混合物制成冒口，所述造型材料混合物除了包含耐火材料和粘合劑之外還包含可燃的金屬例如鋁砂(Aluminiumgrieii)和適合的氧化劑例如硝酸鈉。在與熱的液態金屬接觸時點燃混合物并將金屬氧化時釋放的熱發散到包含在補償腔內的液態金屬上。對于放熱的冒口，可以因此選擇非常小的補償腔和/或給料體積。適合的冒口必須這樣選擇，即在給料期間不抽空所述冒口，也就是說給料體積足夠大，即使在給料過程結束的時候還能提供充足的液態金屬進行給料。太小的給料體積導致形成所謂的初級縮孔(PrimSrlunker )。但所述冒口還必須這樣選擇，使得給料體積的液態金屬比鑄型的型腔內金屬遲一些固化。如果補償腔內金屬早于型腔內金屬固化，則不會再有金屬從補償腔進入型腔，不能再對鑄件給料。這導致形成所謂次級縮孔 (Sekundarlunker)。液態金屬的固化可以近似地經由鑄件或給料體積模量來描述。模量在此應理解為體積與放出熱量的表面積的比例。可以通過等式T = K ·Μ2由模量M估計固化時間T。K在此是所用鑄造材料的特征常數。在第一近似法(Naherung )中，具有相同模量的物體以同樣的速度固化。所考察的物體的模量加倍，則固化時間是四倍。金屬固化期間，液態金屬從冒口的補償腔被吸入到鑄型的型腔。由此減少了體積和補償體積中殘留的液態金屬的表面積，并因此減少了其模量。如果實現冒口補償腔內金屬比鑄型的型腔內金屬更遲固化，則給料之后殘留在冒口內的給料殘余物的模量必須大于鑄件的模量或從冒口給料的鑄件區域的模量。對于自然冒口，也就是設計作為在鑄型內簡單空腔的冒口，其中通過鑄型的材料形成補償腔的壁，冒口的可抽空性為約15%。即，最初注入到補償腔內的給料體積的15% 可用于提供鑄件的給料。所述給料體積因此可變得大于鑄件的體積或從冒口給料的鑄件區域的體積。在應用隔熱冒口時，在給定的給料體積下，由于熱量排出較少因此模量增加，或者在鑄件預先給定的模量下，可以減少給料體積。因此隔熱冒口與自然冒口相比可以實現較高的可抽空性。隔熱冒口的可抽空性大多數選擇在最初提供的給料體積的約25%的范圍內。放熱冒口在給定的體積下具有明顯更高的模量，因為通過冒口的放熱在大范圍內補償了包含在補償腔中的液態金屬的熱量損失。放熱冒口可以實現最初提供的給料體積約 65%的非常高的可抽空性。在EP 0 888 199 Bl中描述了可具有放熱特性或隔熱特性的冒口，且所述特性是通過冷芯盒方法(Cold-Box-Verfahren)獲得的。為此在冒口鑄型中注入給料混合物。所述給料混合物包含可氧化的金屬和氧化劑或隔熱耐火材料或這些材料的混合物以及有效粘合量的化學反應性冷芯盒粘合劑。使所述給料混合物模制(造型)成未硬化的冒口，隨后與蒸汽狀硬化催化劑接觸。之后可以將已經硬化的冒口從鑄型中取出。作為隔熱耐火材料可以應用空心的鋁硅酸鹽微球。通過應用這類由鋁硅酸鹽制成的微球，所述冒口獲得低的熱導性并由此獲得非常突出的隔熱作用。另外，所述冒口的重量非常小，從而一方面容易操作和運輸，另一方面在例如模型傾斜時不易從模型中掉出。在EP 0 913 215 Bl中描述了用于制造冒口和鑄型的其他裝料元件和供給元件的方法。為此使用組合物，它包含氧化鋁含量低于38重量％的空心的鋁硅酸鹽微球、用于冷芯盒硬化的粘合劑和任選填充劑，所述填充物不是纖維狀的，通過在型箱內鼓風將該組合物模制成未硬化的模制產物。將這種未硬化的模制產物與適合的催化劑接觸，使模制產物硬化。硬化的模制產物可以隨后從型箱中取出。用這種方法得到的冒口還具有突出的隔熱作用和較小的重量。從WO 00/73236 A2已知放熱的給料物質，它包含鋁和鎂、至少一種氧化劑、含SW2 的填充劑和作為粘合劑的堿性硅酸鹽。另外，所述給料物質包含約2. 5至20重量％的反應性氧化招，其比表面為至少約0.5m2/g且平均粒徑(D5tl)為約0.5至8μπι。所述給料物質在實踐中不含含氟助熔劑。通過利用這類給料物質制造冒口，可以明顯抑制所謂的“空燃 (Hohlbrand) ”，該“空燃(Hohlbrand) ”可能是由于含SiO2的填充劑與堿性化合物的玻璃化產生的。為了可以避免金屬澆鑄時在鑄件中形成縮孔，放熱冒口必須在與液態的熱金屬接觸時可靠地點燃，并隨后在控制下均勻地燒盡。這對用于鑄鐵或鑄鋼的冒口來說，同樣可靠地受到控制。鑄鐵或鑄鋼期間的溫度在約1300和1600°C之間的范圍，使得液態金屬足夠熱，從而點燃冒口。此外，用于制造冒口的造型材料混合物可以添加足夠大量的可氧本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種制造用于鑄造鋁的冒口的放熱造型材料混合物，至少包含：－耐火基礎造型材料；－粘合劑；－基于所述造型材料混合物，比例為５至１８重量％的可氧化金屬；－基于將所述可氧化金屬完全氧化所需的氧化劑的量，比例為１０至５０重量％的氧化劑；和－基于所述可氧化的金屬的量，比例為１５至５０重量％的用于氧化所述可氧化金屬的點火劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安德烈·格哈茨，
申請(專利權)人：亞世科化學補縮系統有限公司，
類型：發明
國別省市：DE