用于浇铸和清洁浇铸金属部件的铸造混合物制造技术

一种用于制造用于模铸浇铸金属部件的模具的铸造混合物，其包含铸造用砂、非水性粘合剂和包含氧化钙的清洁剂。在从模具中取出后，通过电解清洁浇铸部件去除保留在浇铸部件上的残留铸造混合物。

Casting mixture for casting and cleaning casting metal parts

A casting mixture used in making molds for casting metal parts, comprising casting sand, non-aqueous adhesives, and detergents containing calcium oxide. After being removed from the mold, the residual casting mixture retained on the casting member is removed by electrolytic cleaning casting parts.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用作用于形成模具的铸造混合物的材料组合物和用于改进从由铸造浇铸制备的金属部件去除剩余或残留的铸造混合物的相关方法。技术背景本专利技术涉及：(a)铸造混合物，其由干燥的粒状耐火材料(通常为砂)、粘合剂、任选的添加剂和清洁剂组成，以及(b)用于在由所述铸造混合物形成的模具中模铸的金属部件模铸和/或电解清洁的方法。制造金属部件的常用制备方法是铸造浇铸。金属浇铸是在由常规铸造混合物形成的模具或容器中浇铸，所述常规铸造混合物由粒状铸造砂和固化的粘合剂组成。粒状砂获得所需的模具的形状，固化的粘合剂使所述粒状砂得以保持模具的形状。所述模具包括限定模具腔体的壳体。所述模具可任选地包括位于所述模具腔体内的一个或多个芯体以限定在浇铸金属部件中的空心元件或通道，所述壳体和芯体限定了浇铸物的形状。将液体金属倒入模具腔体中并通过冷却固化以形成所述浇铸物。随后从模具中移出固体浇铸物。一些粘合剂可包含粘合剂材料，所述粘合剂材料已经过处理以将耐火材料保持或粘合在刚性粘合剂基质中。其它粘合剂可包含粘合剂材料和相容性悬浮剂，其与粘合剂材料反应或以其他方式合作以将铸造砂保持或粘合在刚性粘合剂基质中。粘合剂的一种类型包括作为粘合剂材料的树脂并可使用合适的催化剂作为悬浮剂。树脂固化以形成固化的树脂基质。通常用作粘合剂材料的树脂包括(但不限于)脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)和天然或合成胶。本文中，形成固化的树脂基质的粘合剂称为“树脂粘合剂”。树脂粘合剂可单独使用树脂(即树脂粘合剂不包括悬浮剂)或可包括树脂和作为悬浮剂的催化剂。所述树脂可以是在加热时固化或交联的热固性树脂或热固化的树脂，或所述树脂可需要存在催化剂以诱导树脂的固化或交联。当形成铸造混合物时，处理树脂以固化所述树脂。具体树脂使用不同类型的处理以形成基质。“热箱(hot-box)”、“冷箱(cold-box)”和“无烘烤(no-bake)”是不同处理类型的例子。热箱处理利用热固性树脂粘合剂预加热铸造混合物。通常将铸造混合物加热至约35-300摄氏度的温度以固化所述树脂。在热箱处理中使用的树脂可包括呋喃树脂和糠醇。通常，所述树脂在潜在的酸固化催化剂的存在下固化。冷箱处理利用将蒸气或气体催化剂通过铸造混合物来诱导树脂固化。使用的树脂通常为酚氨基甲酸酯。将气态叔胺固化催化剂通过成形的砂和树脂混合物以固化所述混合物。催化剂可是TEA(四乙胺)和DMEA(二甲基乙胺)。砂和树脂混合物可以一种模式成形并允许固化并变为自支撑以形成模具。无烘烤处理利用直接加入树脂的催化剂在环境温度下固化树脂而不需要烘烤。使用的树脂通常为酚氨基甲酸酯。悬浮剂包括在成形前与混合有砂和树脂的液体固化催化剂反应的溶剂。在溶剂中混合后，铸造混合物通常固化30分钟至几小时。本文中，不使用树脂的粘合剂称为“非树脂粘合剂”。非树脂粘合剂的一些类型利用水或一些其它液体(例如植物油、海洋石油或其它本领域已知液体)作为悬浮剂将粘合材料粘合在一起。本文中利用水或其它液体作为悬浮剂的无树脂粘合剂称为“液体固化的粘合剂”。在本文中，利用水作为悬浮剂的液体固化的粘合剂称为“水性粘合剂”，而本文中不利用水作为悬浮剂的粘合剂称为“非水性粘合剂”。例如，热固化或催化固化的树脂粘合剂是非水性粘合剂。一些类型的水性粘合剂包含粘土(例如膨润土或高岭土)或作为粘合剂材料的其它固体矿物剂。将砂、矿物剂和水一起混合。混合后有足够的水和时间使粘合剂材料与水化合并形成砂浆。所述砂浆干燥并变为刚性的，从而将砂保持在砂浆基质中。一些水性粘合剂使用氧化钙，CaO，作为前体粘合剂材料。氧化钙与水悬浮剂反应以形成氢氧化钙砂浆。氧化钙与水化合并且粘合剂固化后在铸造混合物中实际上没有氧化钙。一些类型的粘合剂包括通过加热固化的非树脂粘合剂材料。在本文中，这样的粘合剂称为热固化非树脂粘合剂。一种热固化的非树脂粘合剂包含无机粘土组分，例如硅酸铝、膨润土或蒙脱石作为粘合剂材料。在一些实施方式中，将粘土加热以形成粘土粘合剂基质，其将砂保持在粘土基质中。其它类型的非树脂粘合剂还包括硅酸钠作为粘合剂材料。在本文中，铸造混合物中的粘合剂被称为“固化粘合剂”，在所述铸造混合物中所述粘合剂材料已被处理以形成粘合剂基质。固化粘合剂包括固化的树脂粘合剂(其中已通过加热或催化剂反应固化所述树脂以形成树脂粘合剂基质)、固化的液体固化粘合剂(其中将粘合剂材料与液体混合并反应以形成固化的粘合剂基质)以及热固化的粘合剂(其中已将粘合剂材料加热以形成固化的粘合剂基质)。铸造混合物也可任选地包括一种或多种其它材料以改善浇铸物表面的精整，模具的干燥强度、耐火性和“缓冲性”(模具中空隙的产生使得当将金属倒入模具时模具能够膨胀)，或在精整的模具中提供其它所需性质。通常，可在铸造混合物中加入最多至5％的还原剂，例如煤粉、沥青、木馏油和燃料油，以防止润湿(液体金属粘着于砂颗粒，从而在浇铸物表面上留有砂颗粒)、改善表面精整、降低金属扩散和粘砂(burn-on)缺陷。这些添加剂通过在模具腔体的表面上形成气体，防止液体金属粘附在砂上来获得这些性能。通常，可将最多至3％的“缓冲材料”，例如木粉、锯屑、壳粉、泥炭和稻草加入到铸造混合物中以在浇铸高温金属时减少疤痕、热剪切和热裂纹浇铸缺陷。当倒入金属时这些材料被烧掉，从而在模具中形成允许模具膨胀的空隙。通常，可在铸造混合物中使用最多至2％谷物粘合剂(cerealbinders)，例如糊精、淀粉、亚硫酸盐稠浆(sulphitelye)和糖蜜以增加干燥强度(固化后模具的强度)并改善表面精整。谷物粘合剂还改善了崩散性(collapsibility)并减少落砂时间，因为它们在倒入金属时烧除。通常，可在铸造混合物中使用最多至2％的氧化铁粉末以防止模具开裂和金属渗透，显著改善了耐火性。二氧化硅粉(精细二氧化硅)和锆石粉也可改善耐火性。本文中，加入铸造混合物以改善浇铸表面的精整、模具的干燥强度、耐火性和/或缓冲的材料被称为“添加剂”。浇铸后，通常通过浇铸物的机械搅动、丸粒喷砂(shotblasting)或其它机械清洁方法来去除仍然粘附于浇铸件表面的砂和粘合剂。或者，可将浇铸物浸入熔融浴中。从浇铸物上清除的使用过的砂具有经济价值。使用过的铸造砂例如用作制备混凝土中的细集料。通常在浇铸物的机械清洁或从熔融浴中移出浇铸物后，一些砂和粘合剂仍然粘附于浇铸表面上。这些剩余铸造混合物的去除通常是困难且耗时的。Hathaway的美国专利申请公布20050087323和20050087321各自公开了一种铸造混合物，其包含砂、树脂粘合剂和报道称有助于从浇铸表面上去除铸造混合物的崩解添加剂。将浇铸物从模具移出后对其进行电解清洁。崩解添加剂在电解清洁期间有助于去除粘附于浇铸表面上的剩余的铸造混合物。崩解添加剂是盐，其优选是无机盐且可溶于水。所述混合物的优选实施方式包含崩解添加剂，所述崩解添加剂具有相对高的熔点(高于300摄氏度，其比常用浇铸金属，例如铁、钢、钛或铝的熔点低得多)。崩解添加剂的具体例子在'323公布文本的第22段给出。崩解添加剂盐的优选阴离子包括碳酸根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、氢氧根和卤离子。某些优选的盐包括钠、钾、钙、铵或镁的阳离子，并包括盐，例如：碳酸钠、碳酸氢钠、氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造混合物，其用于制造用于浇铸部件的模具的至少一部分，所述铸造混合物包含粒状耐火材料，粘合剂和清洁剂，所述清洁剂包含氧化钙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 US 62/013,832;2014.08.29 US 62/043,9251.一种铸造混合物，其用于制造用于浇铸部件的模具的至少一部分，所述铸造混合物包含粒状耐火材料，粘合剂和清洁剂，所述清洁剂包含氧化钙。2.如权利要求1所述的铸造混合物，其中所述粘合剂已经过处理以将耐火材料和清洁剂粘合在刚性粘合剂基质中。3.如权利要求2所述的铸造混合物，其中所述铸造混合物形成模具的壳体。4.如权利要求2所述的铸造混合物，其中所述铸造混合物形成模具的芯体。5.如权利要求2所述的铸造混合物，其中所述铸造混合物的冷抗拉强度不低于420磅/平方英寸。6.如权利要求2所述的铸造混合物，其中所述铸造混合物的烧失量不大于百分之二点九零(2.9％)。7.如权利要求2所述的铸造混合物，其包含添加剂。8.如权利要求2所述的铸造混合物，其中所述粘合剂包含悬浮剂。9.如权利要求1所述的铸造混合物，其包含添加剂。10.如权利要求1所述的铸造混合物，其中所述耐火材料选自下组：合成砂、岸沙、二氧化硅、橄榄石、铬铁矿、锆石、耐火粘土和它们的混合物。11.如权利要求1所述的铸造混合物，其中所述粘合剂选自下组：树脂粘合剂、非树脂粘合剂、液体固化的粘合剂和加热固化的粘合剂。12.如权利要求1-11中任一项所述的铸造混合物，其中所述粘合剂是树脂粘合剂。13.如权利要求12所述的铸造混合物，其中所述树脂粘合剂包含可催化剂固化的树脂。14.如权利要求1-11中任一项所述的铸造混合物，其中所述氧化钙是精细研磨的或粉末状的氧化钙。15.如权利要求1-10中任一项所述的铸造混合物，其中所述粘合剂是包含可热固化树脂的树脂粘合剂。16.如权利要求15所述的铸造混合物，其中所述树脂粘合剂包含催化剂。17.如权利要求1或2所述的铸造混合物，其中所述耐火材料与粘合剂一起组成了所述铸造混合物的第一部分，并且以铸造混合物的第一部分的重量或体积计，所述氧化钙为约1/2％(百分之零点五)至约5％(百分之五)。18.如权利要求17所述的铸造混合物，其中所述粘合剂是树脂粘合剂。19.一种用于形成金属部件的方法，该方法包括以下步骤：将熔融金属倒入到模具中，其中所述模具至少部分由铸造混合物形成，所述铸造混合物包含粒状耐火材料、粘合剂和清洁剂，所述清洁剂包含氧化钙，所述粘合剂已被处理以将所述耐火材料和清洁剂粘合在刚性粘合剂基质中；在模具中冷却所述熔融金属以形成固体；以及从所述模具中移出所述固体。20.如权利要求19所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述固体与所述模具物理分离以暴露金属部件，其中残留铸造混合物保留在所述金属部件的表面上；用电解质润湿所述金属部件的表面；以及使电流流过所述电解质。21.如权利要求19所述的方法，其中所述铸造混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·小霍夫曼，R·A·老霍夫曼，
申请(专利权)人：伯克斯研究有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US