[发明专利]铸造用模制品的生产

说明书

本发明涉及铸造用模具的生产方法，特别是壳模(mask mold)、砂型芯(sand core)及它们的部件的生产方法，以及适用于该方法的组合物和设备。

在铸造技术中，耐热模具可以特别地由颗粒状耐火材料进行生产，并需要粘结剂。

铸造目的所用的模具通常为壳模，它可以用壳型铸造法(Croning process)(以其发明者Johannes Croning命名)来进行生产。通常，壳模由两半组成，当将这两半放置到一起时即形成与模型轮廓相应的模具材料壳。壳模及其部件优选为使用加热造型设备由砂和合成树脂的混合物生产得到。所述混合物被引入到空心模型中，该空心模型的内部空腔确定了待生产的模具或待生产的模具部件的全部表面轮廓。由于在制模过程中热的作用，合成树脂粘结剂固化形成自支承的壳状模具，其优选为低厚度的，该模具界定了待铸造产品的外部轮廓。在之后的浇铸过程，该模具可以例如由颗粒材料回填。

为了生产出铸造产品内部的空腔，需要能够被放置在铸造模具内且其外部形状与待铸造产品的内部轮廓相适应的型芯(core)。从而，型芯能够为模具的成分。浇铸完成后，型芯可以再从铸造产品中被移除(溶出)。

与壳模类似，型芯常常由颗粒状耐火材料和粘结剂来生产。例如，在射芯过程中，掺有粘结剂的砂(被称为型芯砂)可以在界定的压力和界定的温度下被引入到型芯盒(core box)(通常由模具的两个部件或半模组成的设备，在使用时密封至少一个被称为模具空腔的内部空腔，其中，该内部空腔具有待制造型芯的形状)中。粘结剂固化后，成品型芯(其基于其组成通常被称为砂型芯)可以从型芯盒移除和用于其目标应用。

由于在生产金属铸造产品中，不允许液态金属和模具之间发生化学反应，壳模和型芯通常必须用非常高品质的材料制成，例如，由纯硅砂制成。材料的颗粒尺寸优选经选择以使得铸造产品的表面不会太粗糙。

通常，使用有机粘结剂，例如，液体酚醛树脂(phenolic resion)、呋喃树脂和氨基树脂(或它们的组合)作为粘结剂。通过加入硬化剂例如硬脂酸铵，粘结剂与合适的颗粒状耐火材料的混合物在200℃-270℃的温度能够在很短时间内固化。然而，近来，无机粘结剂被越来越多地使用。这种类型的粘结剂特别可能是，水玻璃、硫酸镁、磷酸钠、粘土、蒙脱土、海绿石、高岭土、气凝胶、水泥或石膏粉饰(gypsum plaster)。另外，页矿物特别是页硅酸盐一般也适合于用作无机粘结剂。

然而，无论是使用有机粘结剂还是使用无机粘结剂，都常常出现问题。即颗粒状耐火材料和粘结剂的混合物常常会粘附到前文所述的内部空腔的壁上。随着时间流逝，形成越来越厚的结块材料并从而导致模制品的不精确，这随后在最终的铸造产品中反映出来。

已知这种粘附材料或结块材料能够通过“速贴(Quickpad)”来避免。速贴(Quickpad)是能够例如基于特弗隆(Teflon)层的抗粘附的粘着剂。这必须手工粘至内部空腔然后再移除，当效果减弱再更换，这伴随着相对高的支出。此外，这种速贴(Quickpad)的应用很有限，因为在内部空腔的一些区域会有很复杂的轮廓从而会使其不能使用。再则，速贴(Quickpad)的热稳定性很有限，从而使得其不适合在热固化过程中使用。

作为速贴(Quickpad)的替代，已知的是可以使用一次性脱模剂，尤其是基于蜡的一次性脱模剂。这种脱模剂在内部空腔的壁上形成液体膜。然而，它们在一些关键区域经常会保持无效，因为颗粒状耐火材料和粘结剂的混合物在进入空心模型和芯模(core mold)时，常常处于高压下，因此脱模剂被机械地洗去。

本发明的目的是提供改良的生产用于铸造目的的模具特别是壳模和型芯的工业解决方案，在该解决方案中，没有发生前文所述的问题。

该目的通过具有权利要求1所述特征的生产铸造用模具的方法、包括权利要求8的特征的用途以及具有权利要求24的特征的设备达到。本发明的方法的优选实施方案由从属权利要求2-7限定。本发明的用途和本发明的设备的优选实施方案记载在从属权利要求9-23以及25-28中。在下文中，一些优选的特征可能只在本发明的前述主题之一的描述中做了详细解释。然而，相应的解释仍然打算被应用于本发明的所有主题中。所有权利要求的措辞在此引入本发明说明书作为参考。

本发明的方法用来生产铸造用模具，尤其优选壳模、型芯(特别是砂型芯)及它们的部件。从而，本发明的方法既能用来生产界定待铸造产品外部轮廓的模具，也可以用来生产能够用于产生空腔的模具(型芯)。