[發(fā)明專利]包含用于減少鑄造缺陷的添加劑的鑄型材料混合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880023559.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN110494234B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 英格麗德·恩斯特;克里斯蒂安·普里貝;米夏埃爾·里希特斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ASK化學(xué)品股份有限公司
• 主分類號(hào): B22C1/00
• 分類號(hào): B22C1/00;B22C1/02;B22C1/16;B22C1/18;B22C1/22;B22C3/00;B22C9/02;B22C9/10
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李海霞

本發(fā)明涉及用于金屬鑄造的模具或型芯的鑄型材料混合物，其包括至少一種耐火鑄型基礎(chǔ)材料、粘結(jié)劑和基于油膏的添加劑。本發(fā)明還涉及一種組分體系、一種用于利用鑄型材料混合物或組分體系分別制造模具和型芯的方法以及根據(jù)該方法制造的模具和型芯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于金屬鑄造的模具或型芯的鑄型材料混合物，其包括至少一種耐火鑄型基礎(chǔ)材料、粘結(jié)劑和基于油膏的添加劑。本發(fā)明還涉及一種包括耐火鑄型基礎(chǔ)材料、粘結(jié)劑和油膏的組分體系、一種用于分別利用鑄型材料混合物或組分體系制造模具和型芯的方法、以及根據(jù)該方法制造的模具和型芯。

背景技術(shù)

鑄造模具基本上由模具或者模具和型芯構(gòu)成，型芯為待生產(chǎn)的鑄件的陰模。在此，模具和型芯通常由耐火鑄型基礎(chǔ)材料、例如石英砂和合適的粘結(jié)劑構(gòu)成，該粘結(jié)劑在從鑄型工具中取出模具時(shí)為鑄造模具提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度。耐火鑄型基礎(chǔ)材料優(yōu)選以自由流動(dòng)的形式存在，使得鑄型基礎(chǔ)材料能夠在與粘結(jié)劑混合之后倒入到合適的空心模具中、壓實(shí)并隨后固化。

在鑄造時(shí)，模具形成用于鑄件的外壁，型芯用于在鑄件內(nèi)形成空腔。在此，并不絕對(duì)必需的是：模具和型芯由相同材料構(gòu)成。因此，例如在硬模鑄造時(shí)，借助于金屬的永久模具對(duì)鑄件的外部鑄型。由不同組成的鑄型材料混合物且根據(jù)不同方法制造的模具和型芯的組合也是可行的。

為簡(jiǎn)單起見，在下文中僅提及型芯，該敘述同樣也適用于基于相同鑄型材料混合物的且根據(jù)相同方法制造的模具，反之亦然。(多個(gè))模具和可能的型芯組合成型芯包，然后用液態(tài)金屬，如鐵、鋼、鋁、青銅或其他有色金屬澆鑄。

隨后，液態(tài)金屬填充空腔，從而形成期望的鑄件。液態(tài)金屬尤其例如在鐵鑄造(鑄造溫度在大約1300℃至1500℃之間)或鋼鑄造(鑄造溫度在大約1500℃至1700℃之間)時(shí)的高溫，導(dǎo)致有機(jī)粘合劑的分解并且加熱型芯。

隨溫度升高，石英砂由于熱膨脹而膨脹，直至在573℃時(shí)進(jìn)行從α?xí)r石英到β英石英的晶型變化，即所謂的石英相變(Qaurzsprung)，這發(fā)生突然的體積增加。石英砂的進(jìn)一步晶型變化發(fā)生在1470在、從β4石英到(α)-方石英，這同樣伴隨體積增加。當(dāng)然，這種晶型變化不僅取決于相變溫度，而且還明顯地取決于其他參數(shù)，例如粒度或溫度-時(shí)間梯度。

這種體積變化引起熔融金屬-砂的界面附近的砂的微觀結(jié)構(gòu)中的機(jī)械應(yīng)力，這會(huì)在模具/型芯中導(dǎo)致裂紋，裂紋使得熔融金屬進(jìn)入模具/型芯中進(jìn)而在鑄件表面處產(chǎn)生脈紋。

脈紋是不規(guī)則的、細(xì)絲狀的、薄金屬隆起，尤其在鑄件的角或角落和邊緣處難以將其去除。在使用化學(xué)增強(qiáng)鑄型材料的情況下，脈紋更容易在鑄造部件的內(nèi)輪廓(型芯)處產(chǎn)生，并且穿過裂紋在液態(tài)金屬能夠滲入的鑄型部件表面處形成。這些脈紋是不期望的并且必須費(fèi)力且費(fèi)時(shí)地將其去除，這與增加的成本相關(guān)。在具有窄的穿通部的關(guān)鍵應(yīng)用中，脈紋可能封閉這些穿通部。在這些部位，很難檢測(cè)到脈紋并且通常無法將其去除。

其他類型的砂，所謂的特種砂，例如鉻礦砂、橄欖石砂、耐火粘土砂、鋁土礦砂或者特制的砂，同樣可用于制造模具和型芯。

這些砂在20℃至1700℃之間不呈現(xiàn)相變，具有更低的熱膨脹且趨向于產(chǎn)生更小的脈紋缺陷。然而，它們也貴得多。公知的是，在砂混合物中使用砂添加劑以避免或減少脈紋缺陷。現(xiàn)有技術(shù)中已知四種不同類型的抗脈紋形成添加劑，這些抗脈紋形成添加劑的作用方式彼此不同：

第一種類型是如下的抗脈紋形成添加劑，這些抗脈紋形成添加劑與純砂混合物相比，通過其自身低的熱膨脹減少了石英砂-添加劑混合物的熱膨脹。這些添加劑也稱為砂替代物，并且基于鑄型材料混合物以10至100重量％添加。屬于此類的，包括例如硅酸鋁，像莫來石珠或所謂的微球。