[发明专利]盐基型芯、其制造方法和用途

说明书

本发明涉及盐基型芯、制造盐基型芯的方法以及这种型芯在金属浇铸零件的制造中、优选在金属型铸造技术中作为型腔的空间占据器（Hohlraumplatzhalter）的用途浇铸，其能够完全而容易地从工件去除而不留下固体残余物。

为了在用熔体填充模具时保留工件中预设的空腔，对于在模具中由金属浇铸工件时使用的、型芯有很高的要求。所述型芯必须能够易于制造、形状稳定和轮廓精密，并且用于制造它所使用的原料以及溶解它的溶剂不应损伤浇铸质量，不应增加环境负担，而且它们不应引起健康风险。

如果对工件中空腔的表面和轮廓精密度有特殊的要求，则型芯表面必须特别光滑且轮廓精密，并且型芯必须完全溶解在合适的溶剂中且能够容易地从工件的型腔中完全去除且不留下固体残余物。含有不可溶的组分例如石英砂的型芯残余物会导致待精整处理的表面上的损伤，或者例如如果型芯残余物导致柴油机组的共轨系统中入射喷嘴堵塞，会造成机组停止运转。

因此，本发明的目的是制造具有孔隙率小、表面品质良好和强度尽可能高的盐基型芯，其在浇铸后能够容易且完全地从工件中去除。

本发明的另一个目的在于通过尽可能简单且低成本的成型方法、优选通过所谓的干压工艺来制造这样的型芯。

迄今为止，根据现有技术，还没有获得以所谓的干压工艺制造而没有随后的烧结-或重结晶工艺能承受在用熔融液态金属环绕浇铸时出现的极端的热度和机械应力的盐基型芯。换句话说，迄今为止在现有技术中还没有借助于所谓的干压工艺制造出这样的盐基型芯，其一方面必须具有高强度，而另一方面可在铸造成型后易于从模具中去除，以及在浇铸件中留下尽可能好的、光滑的表面性质。

根据本发明，所述目的按照主权利要求以及按照根据权利要求22的方法得以实现。本发明的有利的实施方案描述在从属权利要求中。

根据本发明的型芯可由盐、粘合剂和任选的助剂如填料、添加剂、润湿剂和催化剂一起混合组成。这些型芯优选被计划用于在金属型铸造工艺中由非铁金属如铝、黄铜或铜铸造的工件。根据本发明的型芯由用水可由工件空腔无残余物地去除的材料组成，出于环境保护原因，水作为优选的溶剂。

根据本发明的型芯具有这样的优点，即它们由在适当处理时，不管是在制造过程中还是在浇铸过程中，都不会表现出增加环境负担的气体解离反应的材料（＝型芯材料）组成。由于在浇铸时没有生成有机粘合剂的裂解产物，因此通过可以避免如由于生成型芯气体而出现的缩孔、气孔等铸造缺陷的方法，铸件的品质得以提高。在从工件去除型芯时，没有产生需要特别清除的残余物。根据材料的组成，所述材料可通过合适的方法从液相中，例如盐通过喷雾干燥或蒸发来重新获得。

可以以传统的机械压力或液压通过压缩来处理型芯材料的所有组合物。型芯几何形状的复杂性决定了制造参数以及型芯生产工具和压力机的造型和结构布局。

作为用于根据本发明的型芯的型芯材料合适的是碱金属-和碱土金属元素的盐如尤其是氯化钠、氯化钾和氯化镁，碱金属-和碱土金属元素的硫酸盐和硝酸盐如尤其是硫酸钾、硫酸镁，以及铵盐如尤其是硫酸铵。优选这些型芯材料的水溶性代表物。这些材料可单独地或作为混合物使用，只要它们相互不反应并且不会因此负面影响所希望的性能，因为在型芯生产时，型芯材料不应发生负面影响其无残余物除去的材料转化。通常，分解点或熔点高于液态金属熔体温度的所有易溶性盐都适合使用。可将型芯材料，可与沙相比，容易而简单地分成所希望的粒度大小或粒度尺寸。通过选择的粒度大小分布和选择的压缩度，尤其影响型芯的表面性质。粒度大小越小，表面越光滑。通常，寻求尽可能大的压缩度，这可通过混合不同的盐以及任选的具有不同分布曲线的添加材料（例如通过混合物中的双峰或三峰粒度分布）来实现。

根据本发明，取决于型芯材料、希望的表面品质和待浇铸的工件的轮廓精密度，优选0.01mm至2mm范围的粒度大小。取决于所希望的压缩度，以不同的比例混合0.01 mm至0.29 mm、0.3 mm至1.3 mm和/或1.31 mm至2.0 mm的粒度大小级份。

通过水作为溶剂也能完全或无残余物除去的填料可如此多地代替部分盐，只要它们不负面影响密度和强度。根据本发明已证实，最多30重量%的盐可被适合的填料代替。填料的粒度大小适宜于与盐的粒度大小和/或粒度大小分布一致。