PL247653B1

PL247653B1 - Method for manufacturing gating system channels in casting molds, particularly sand molds

Info

Publication number: PL247653B1
Application number: PL449808A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Piotrowski; Paweł Bednarczyk; Michał Ptasznik; Jerzy Stanisław Zych; Marcin MYSZKA; Marcin Myszka; Tomasz Snopkiewicz
Original assignee: Krakodlew Spolka Akcyjna
Priority date: 2024-09-12
Filing date: 2024-09-12
Publication date: 2025-08-18
Also published as: PL449808A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania kanałów układów wlewowych form odlewniczych, w szczególności piaskowych, polegający na tym, że układ wlewowy formy odlewniczej buduje się przy użyciu kształtek rurowych o odpowiednim przekroju i długości oraz w ilości dostosowanej do wielkości formy odlewniczej, układając je w formie odlewniczej podczas jej wykonywania w taki sposób, by tworzyły kanał wlewu głównego znamienny tym, że każdą kształtkę rurową wykonuje się z tej samej lub pokrewnej masy formierskiej, jak ta, z której wykonywana jest forma odlewnicza ze szczególnym uwzględnieniem podobieństwa chemicznego w zakresie systemów wiążących, przy czym zawartość spoiwa wynosi od 56% do 64% wagowych, a wewnętrzna powierzchnia robocza kształtki rurowej wyposażona jest w co najmniej dwuwarstwową powłokę odporną na wysoką temperaturę i działanie metalu, korzystnie zawierającą mączkę cyrkonową w ilości od 60% do 70% wagowych i mającą lepkość określaną czasem wypływu z kubka Forda o wartości od 17 do 20s, którą nanosi się na powierzchnię roboczą po całkowitym utwardzeniu masy formierskiej, a której grubość po wysuszeniu wynosi od 0,7 do 1,2 mm.The subject of the application is a method of manufacturing channels of the sprue systems of casting moulds, in particular sand moulds, consisting in that the sprue system of the casting mould is built using pipe fittings of appropriate cross-section and length and in a quantity adapted to the size of the casting mould, arranging them in the casting mould during its production in such a way that they form a main sprue channel, characterized in that each pipe fitting is made of the same or related moulding sand as the one from which the casting mould is produced, with particular attention paid to the chemical similarity in the scope of binding systems, wherein the binder content is from 56% to 64% by weight, and the inner working surface of the pipe fitting is equipped with at least a two-layer coating resistant to high temperature and metal action, preferably containing zirconium powder in an amount from 60% to 70% by weight and having a viscosity determined by the Ford cup flow time of from 17 to 20 s, which is applied to the working surface after complete hardening of the molding mass, and the thickness of which after drying is from 0.7 to 1.2 mm.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kanałów układów wlewowych form odlewniczych, w szczególności piaskowych.The subject of the invention is a method of manufacturing channels for pouring systems of casting molds, in particular sand molds.

Współczesne technologie wytwarzania form odlewniczych z użyciem mas z żywicami organicznymi wykorzystują proces regeneracji osnowy dla jej wielokrotnego użycia i obniżenia kosztów. Po zalaniu formy i wybiciu z niej zakrzepniętego i wystudzonego odlewu kształtki układów wlewowych, niezależne z jakiego materiału są wykonane, ulegają destrukcji a produkty tego procesu w całości przechodzą w trakcie wybijania do masy formierskiej. Przed regeneracją takiej masy należy mechanicznie odseparować obce materiałowo resztki kształtek układu wlewowego od masy formierskiej.Modern technologies for manufacturing foundry molds using organic resin-based sands utilize a matrix regeneration process for repeated use and cost reduction. After pouring the mold and knocking out the solidified and cooled casting, the gating system shapes, regardless of their material, are destroyed, and the products of this process are completely transferred to the molding sand during knocking out. Before regenerating such sand, any foreign material remnants of the gating system shapes must be mechanically separated from the molding sand.

Dotychczas w układach wlewowych w formach piaskowych wytwarzanych z mas ze spoiwami chemicznymi stosuje się kształtki rurowe oraz złączki o przekroju kołowym, najczęściej ceramiczne lub wykonane z mieszaniny celulozy z żywicą melaminowo-mocznikowo-formaldehydową i mikrosferami, czyli aluminosilikatami. Jeden z materiałów celulozowych używany do wykonywania kształtek układów wlewowych jest chroniony polskim patentem PL 225 852 B1. Charakteryzuje się on niższą emisyjnością szkodliwych gazów podczas zalewania formy.To date, gating systems in sand molds made from chemically bindered sands have used circular pipe fittings and connectors, most often ceramic or made from a mixture of cellulose with melamine-urea-formaldehyde resin and microspheres, i.e., aluminosilicates. One of the cellulose materials used to make gating system fittings is protected by Polish patent PL 225 852 B1. It is characterized by lower emissions of harmful gases during mold pouring.

Stosowanie wyrobów z ceramiki na kształtki układów wlewowych jest kłopotliwe z kilku powodów. Przede wszystkim utrudnia recykling masy z uwagi na konieczność ich odseparowania od masy przed procesem jej regeneracji. Ponadto trudna jest ich obróbka mechaniczna, co ma miejsce przy dopasowaniu kształtek do wymiarów formy - kształtki trzeba wtedy skracać, przycinać, szlifować i dopasowywać. Tego rodzaju kształtki generują również dodatkowe koszty wykonania odlewu związane z ich zakupem oraz opłatami środowiskowymi przy ich utylizacji.Using ceramic products as gating system shapes is problematic for several reasons. Primarily, it complicates sand recycling due to the need to separate them from the sand before the regeneration process. Furthermore, mechanical processing is difficult, which occurs when fitting the shapes to the mold dimensions – the shapes must then be shortened, cut, ground, and adjusted. These types of shapes also generate additional casting costs related to their purchase and environmental fees associated with their disposal.

Natomiast kształtki i złączki wykonywane z mieszaniny celulozy z żywicą i mikrosferami, są uciążliwe, gdyż zawierają w swoim składzie materiały wytwarzające szkodliwą dla środowiska mieszaninę gazów, powstającą podczas kontaktu z ciekłym metalem, czyli w warunkach, w jakich są używane. Wszystkie odmiany materiałów na kształtki i złączki układów wlewowych bazujące na osnowie celulozy charakteryzują się dużą higroskopijnością. Prowadzi to do wchłaniania wilgoci z powietrza podczas składowania w magazynie oraz wchłaniania wilgoci z mas formierskich po wykonaniu formy. Skutkuje to zwiększoną skłonnością do wydzielania się z nich gazów, w tym pary wodnej podczas zalewania form ciekłym metalem i prowadzi wprost do wprowadzania składników gazu, najczęściej wodoru do ciekłego metalu. Opisany proces może powodować powstawanie w odlewach wad pochodzenia gazowego.However, moldings and connectors made from a mixture of cellulose, resin, and microspheres are problematic because they contain materials that generate an environmentally harmful gas mixture upon contact with molten metal, i.e., under the conditions in which they are used. All varieties of moldings and connectors for gating systems based on a cellulose matrix are characterized by high hygroscopicity. This leads to the absorption of moisture from the air during storage and the absorption of moisture from the molding sands after the mold is made. This results in an increased tendency for gases, including water vapor, to be released from the sands during the pouring of the molds with molten metal, and leads directly to the introduction of gaseous components, most often hydrogen, into the molten metal. This process can cause gas-related defects in castings.

Na europejski i amerykański rynek odlewów żeliwnych w 2011 r. został wprowadzony system kształtek HOLLOTEX EG Runner. Wyeliminował on konieczność usuwania fragmentów zużytych ogniotrwałych rurek z obiegu masy formierskiej poddawanej recyklingowi, ponieważ materiał na kształtki układów wlewowych składa się głównie z celulozy, składników mineralnych i włókien węglowych zapewniających spoiwo. W pierwszej wersji wykonania był dedykowany głównie do odlewania żeliwa, nie był stosowany do staliwa, gdyż nie wytrzymywał działania wysokich temperatur odlewania stosowanej w odlewaniu stali. Obecnie dostępne są kształtki o średnicy 50 i 70 mm, brakuje natomiast oferty do form wielkogabarytowych, w których stosuje się kształtki o średnicy 80 i 100 mm.The HOLLOTEX EG Runner fitting system was introduced to the European and American iron casting markets in 2011. It eliminated the need to remove fragments of used refractory tubes from the recycled molding sand cycle, as the material for gating fittings consists primarily of cellulose, minerals, and carbon fibers, which provide a binder. Initially, it was designed primarily for cast iron casting and was not used for cast steel because it could not withstand the high casting temperatures used in steel casting. Currently, fittings are available in 50 and 70 mm diameters, but there is no offer for large-scale molds, which use fittings in 80 and 100 mm diameters.

Reasumując, cechą charakterystyczną stosowanych kształtek stanowiących elementy układów wlewowych dla form wykonywanych ręcznie, form wytwarzanych z mas ze spoiwami chemicznymi jest duża uciążliwość z usuwaniem i utylizacją resztek kształtek ceramicznych wymieszanych z masą kierowaną do regeneracji oraz stosunkowo wysokie koszty w rachunku ciągnionym: zakup kształtek, koszty separacji z masy, wywóz i utylizacja resztek ceramicznych. Z kolei cechą charakterystyczną kształtek wykonywanych na osnowie celulozy jest ich umiarkowana odporność na działanie wysokiej temperatury metalu, skłonność do wchłaniania wilgoci z powietrza podczas ich magazynowania i wchłaniania ciekłych składników masy formierskiej wiązanej spoiwami chemicznymi, zawierającymi wodę, alkohole rozcieńczające żywice, kwasy jako utwardzacze, itp. Wilgoć z kształtek przechodzi do metalu w trakcie zalewania formy i wielu wypadkach może prowadzić do powstawania wad pochodzenia gazowego. Ponadto, kształtki celulozowe, z uwagi na konstrukcyjną wytrzymałość są oferowane jedynie do wielkości średnicy otworu 70 mm.In summary, a characteristic feature of molds used as gating systems for hand-made molds, molds made from molds with chemical binders, is the significant difficulty in removing and disposing of ceramic mold residues mixed with the molding sand sent for regeneration, as well as the relatively high costs involved in the overall calculation: purchasing the molds, separating them from the sand, and transporting and disposing of the ceramic residues. A characteristic feature of molds made with a cellulose base is their moderate resistance to high metal temperatures, their tendency to absorb moisture from the air during storage, and their ability to absorb liquid components of the molding sand bound with chemical binders, including water, alcohols used to dilute resins, acids used as hardeners, etc. Moisture from the molds transfers to the metal during mold pouring and can often lead to gaseous defects. Furthermore, due to their structural strength, cellulose molds are only available with a bore diameter of 70 mm.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji kształtek stosowanych jako elementy układów wlewowych, szczególnie wlewów głównych i sposobu ich wykonywania z masy formierskiej opartej o ten sam system wiążący czyli spoiwo, utwardzacz, katalizator, który jest wykorzystywany do wytwarzania masy dla form z opisanymi kształtkami. W dotychczasowej praktyce form wielkogabarytowych dominują masy furanowe jako tworzywo na formy średnio- i wielkogabarytowe dla żeliwa. W takim przypadku korzystnym byłoby, gdyby również kształtki wynalazku były wykonane z masy furanowej.The aim of the invention is to develop a design for moldings used as elements of gating systems, particularly main sprues, and a method for making them from a molding sand based on the same binding system (i.e., binder, hardener, and catalyst) used to produce the sand for molds with the described shapes. In the current practice of large-scale molding, furan sands dominate as the material for medium- and large-scale molds for cast iron. In such a case, it would be advantageous if the moldings of the invention were also made from furan sand.

Sposób wytwarzania kanałów układów wlewowych form odlewniczych polega na tym, że układ wlewowy formy odlewniczej buduje się przy użyciu kształtek rurowych o odpowiednim przekroju i długości oraz w ilości dostosowanej do wielkości formy odlewniczej, układając je w formie odlewniczej podczas jej wykonywania w taki sposób, by tworzyły kanał wlewu głównego. Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że każdą kształtkę rurową wykonuje się z tej samej lub pokrewnej masy formierskiej jak ta, z której wykonywana jest forma odlewnicza ze szczególnym uwzględnieniem podobieństwa chemicznego w zakresie systemów wiążących, przy czym zawartość spoiwa wynosi od 56 do 64% wagowych. Wewnętrzna powierzchnia robocza kształtki rurowej wyposażona jest w co najmniej dwuwarstwową powłokę odporną na wysoką temperaturę i działanie metalu, korzystnie zawierającą mączkę cyrkonową w ilości od 60 do 70% wagowych i mającą lepkość określaną czasem wypływu z kubka Forda o wartości od 17 do 20 s, którą nanosi się na powierzchnię roboczą po całkowitym utwardzeniu masy formierskiej, a której grubość po wysuszeniu wynosi od 0,7 do 1,2 mm.The method for manufacturing foundry mold sprue system channels involves constructing the foundry mold sprue system using pipe fittings of appropriate cross-section and length, in quantities appropriate to the mold size, and arranging them in the mold during production to form the main sprue channel. The essence of the invention is that each pipe fitting is made from the same or a related molding sand as the mold, with particular attention paid to chemical similarity in the binder systems, with the binder content ranging from 56 to 64% by weight. The inner working surface of the pipe fitting is provided with at least a two-layer coating resistant to high temperature and metal action, preferably containing zirconium powder in an amount of 60 to 70% by weight and having a viscosity determined by the Ford cup flow time of 17 to 20 s, which is applied to the working surface after the molding sand has completely hardened, and the thickness of which after drying is from 0.7 to 1.2 mm.

Korzystnie masa formierska zawiera osnowę z piasku kwarcowego i regeneratu, do której dodaje się żywicę furanową oraz utwardzacz.Preferably, the molding sand contains a matrix of quartz sand and reclaimed material, to which furan resin and a hardener are added.

W korzystnym wykonaniu żywica furanowa charakteryzuje się podwyższoną zawartością alkoholu furfuryl owego, która wynosi od 90 do 96% wagowych. Korzystnie kształtki rurowe formuje się w rdzennicy wielownękowej. Korzystnym jest, że przed nasypaniem masy do rdzennicy wielownękowej powierzchnię rdzennicy odtwarzającą wewnętrzną/roboczą część kształtki rurowej umieszcza się włókninę ze szkła mineralnego o gramaturze od 45 do 55 g/m².In a preferred embodiment, the furan resin is characterized by an increased furfuryl alcohol content, ranging from 90 to 96% by weight. Preferably, the pipe fittings are formed in a multi-cavity core box. It is advantageous to place a mineral glass nonwoven fabric with a basis weight of 45 to 55 g/ ^m2 on the core box surface reproducing the inner/working part of the pipe fitting before pouring the mass into the multi-cavity core box.

Korzystnie wymiary i przekrój kształtki rurowej powiązane są z wielkością układu wlewowego i odlewu.Preferably, the dimensions and cross-section of the pipe fitting are related to the size of the gating system and the casting.

Korzystnie otwór wewnętrzny kształtki rurowej ma przekrój kołowy.Preferably, the internal hole of the pipe fitting has a circular cross-section.

Stosowanie kształtek układu wlewowego wykonanych z tego samego lub bardzo bliskiego składem materiału daje szereg korzyści, do których zaliczyć należy: materiał z kształtek nie wymaga oddzielania od masy wybitej z formy, miesza się z nią i przekazywany jest do regeneracji, eliminuje się z procesu technologicznego w sposób znaczący lub całkowicie stosowanie kształtek ceramicznych i konieczność ich separacji z masy wybitej, unika się stosowania kształtek celulozowych, które mogą być źródłem zagazowania metalu. Ponadto proces przygotowania kształtek przeprowadzany jest w macierzystej odlewni, a kształtki wykonuje się w tej samej technologii, którą stosuje się do wykonywania rdzeni w danej odlewni. Stosowanie kształtek wykonywanych wg wynalazku prowadzi do uproszczenia technologii, obniżki kosztów produkcji oraz upraszcza logistykę materiałową.Using gating system shapes made from the same or very similar material composition offers a number of benefits, including: the material from the shapes does not require separation from the knockout mass; it is mixed with it and transferred for regeneration; the use of ceramic shapes and the need for their separation from the knockout mass are significantly or completely eliminated from the technological process; and the use of cellulose shapes, which can be a source of metal gasification, is avoided. Furthermore, the process of preparing the shapes is carried out in the parent foundry, and the shapes are manufactured using the same technology used to make cores in the foundry. Using shapes manufactured according to the invention leads to simplified technology, reduced production costs, and simplified material logistics.

Rozwiązanie według wynalazku zostało zilustrowane poniższymi przykładami wykonania.The solution according to the invention is illustrated by the following embodiment examples.

Przykład IExample I

Odlew wlewnicy A050 o masie 5300 kg brutto wykonywany jest w formie o wymiarach A x B x (Hd + Hg) 1440 x 1440 (500 + 3200). Układ wlewowy odtwarzany był zwykle przy użyciu 10 kształtek ceramicznych i składał się z wlewu głównego o średnicy 80 mm i wysokości 3000 mm, dwóch komór filtrujących, 4 wlewów doprowadzających w postaci poziomych kanałów o średnicy 60 mm i długości 12 mm każdy. Dzięki technologii z zastosowaniem kształtek z masy furanowej wyeliminowano kształtki ceramiczne używane do wytworzenia kanału wlewu głównego. Zastosowano 9 szt. kształtek o długości 300 mm i średnicy otworu fi 80 mm. Kształtki o kształcie tulei z jednym kołnierzem i o wymiarach: otworu wewnętrznego - 80 mm, średnicy zewnętrznej - fi 120 mm i długości całkowitej roboczej 300 mm zostały wykonane w rdzennicy wielownękowej.The A050 ingot mold casting, weighing 5300 kg gross, is made in a mold with dimensions A x B x (Hd + Hg) 1440 x 1440 (500 + 3200). The gating system was typically recreated using 10 ceramic shapes and consisted of a main sprue with a diameter of 80 mm and a height of 3000 mm, two filter chambers, and four horizontal feed gates each with a diameter of 60 mm and a length of 12 mm. The technology using furan molds eliminated the ceramic molds used to create the main sprue channel. Nine molds, each 300 mm long and with a bore diameter of 80 mm, were used. The sleeve-shaped molds with a single flange and dimensions: inner bore - 80 mm, outer diameter - 120 mm, and total working length of 300 mm were made in a multi-cavity core box.

Do wykonania kształtki rurowej zastosowano masę furanową o następującym składzie procentowym: - osnowa - świeży piasek kwarcowy: 60%, - regenerat 40% o ziarnistości frakcji głównej 0,4, 0,32, 0,20 mm, do którego dodano 1,0% żywicy furanowej o podwyższonej zawartości alkoholu furfurylowego (AF: 90-96%) oraz utwardzacza w postaci kwasu p-toluenosulfonowego, zawierającego maksymalnie 5% H2SO4 w ilości 40% w stosunku do ilości spoiwa.To produce the pipe fitting, a furan mass with the following percentage composition was used: - matrix - fresh quartz sand: 60%, - regenerate 40% with the grain size of the main fraction 0.4, 0.32, 0.20 mm, to which 1.0% of furan resin with an increased content of furfuryl alcohol (AF: 90-96%) and a hardener in the form of p-toluenesulfonic acid, containing a maximum of 5% H2SO4 in an amount of 40% in relation to the amount of binder were added.

Masę wymieszano w mieszarce do wytwarzania masy rdzeniowej. Przed nasypaniem masy do rdzennicy na powierzchni rdzennicy odtwarzającej wewnętrzną/roboczą część kształtki została umieszczona włóknina ze szkła mineralnego o gramaturze 50 g/m². Po takim przygotowaniu rdzennica została napełniona masą rdzeniową i zagęszczona metodą wibracji. Rdzennicę z masą umieszczano na stole wibracyjnym o częstotliwości 45 Hz. Kształtkę rurową wstępnie utwardzono przez 1 h, a na stępnie całkowicie po 24 h. Tak przygotowaną kształtkę poddano procesowi nanoszenia powłoki ochronnej na wewnętrze powierzchni roboczej. Powłokę cyrkonową o lepkości mierzonej czasem wypływu z kubka Forda - 16 s naniesiono na stanowisku do powlekania rdzeni powłokami metodą polewania. Powłoka ochronna utworzona przez włókninę i ciekłą masę ceramiczną uzyskała budowę powłoki hybrydowej o zwiększonej odporności na działanie ciekłego metalu.The mass was mixed in a mixer for producing the core sand. Before pouring the mass into the core box, a 50 g/ ^m² mineral glass nonwoven fabric was placed on the surface of the core box, which recreates the inner/working part of the pipe. After this preparation, the core box was filled with the core sand and compacted using vibration. The core box with the sand was placed on a vibrating table with a frequency of 45 Hz. The pipe fitting was pre-cured for 1 hour and then fully cured after 24 hours. The prepared fitting was then subjected to the process of applying a protective coating to the inner working surface. A zirconium coating with a viscosity measured by the Ford cup flow time of 16 s was applied at the core coating station using the flow coating method. The protective coating formed by the nonwoven fabric and the liquid ceramic mass formed a hybrid coating with increased resistance to liquid metal.

Po wyschnięciu powłoki naniesiono drugą warstwę tej samej powłoki, co pozwoliło osiągnąć jej grubość w stanie po wysuszeniu około 0,75 mm. W taki sam sposób przygotowano kolejne kształtki rurowe niezbędne do wykonania kanału wlewu głównego o długości 3000 mm. Kształtki rurowe, podobnie jak i kształtki z innych materiałów mają kształt elementów samocentrujących się podczas budowania układu wlewowego o określonej długości. Jedna końcówka kształtki ma gniazdo centrujące czyli tzw. kielich, a drugi koniec na zamek centrujący.After the coating dried, a second layer of the same coating was applied, achieving a dry thickness of approximately 0.75 mm. The subsequent pipe fittings required to construct the 3000 mm long main sprue channel were prepared in the same manner. Pipe fittings, like fittings made of other materials, are designed to self-center during the construction of a gating system of a specified length. One end of the fitting has a centering socket, or cup, while the other end has a centering lock.

Tak przygotowane kształtki rurowe zostały ułożone w formie podczas jej wykonywania na stanowisku formowania pod mieszarkonasypywarką. Do wytworzenia formy wykorzystano masę furanową z tym samym systemem wiążącym tj. żywica i utwardzacz, który był zastosowany do wytwarzania kształtek rurowych. Wykorzystano 11 kształtek do zbudowania kanału wlewu głównego. Po wykonaniu formy wg stosowanej technologii, jej złożeniu i obciążeniu skierowano ją na pole zalewania. Formę zalano żeliwem szarym tzw. wlewnicowym o temperaturze zalewania 1310°C. Po wystygnięciu odlewu w okresie 42 h został on wybity z formy. Kształtki wykonane wg wynalazku, z tej samej masy co forma uległy zupełnemu rozsypaniu się podczas wybijania odlewu, a masa użyta do ich wytworzenia przeszła do masy kierowanej do regeneracji.The pipe fittings prepared this way were placed in the mold during its production at the molding station under the mixer-filler. A furan sand with the same binding system (resin and hardener) used for the pipe fittings was used to create the mold. Eleven pipe fittings were used to construct the main sprue channel. After the mold was manufactured according to the applicable technology, assembled, and loaded, it was directed to the pouring area. The mold was filled with gray cast iron, known as "ingot iron," with a pouring temperature of 1310°C. After the casting cooled for 42 hours, it was knocked out of the mold. The pipe fittings, made according to the invention and made from the same sand as the mold, completely disintegrated during the knockout process, and the sand used to create them was transferred to the sand for regeneration.

Przykład IIExample II

Odlew wlewnicy R23 o masie 34,3 ton wykonywany jest w skrzyni formierskiej, a układ wlewowy zawiera dwa wlewy główne o średnicach fi 100 mm każdy i całkowitej wysokości wynoszącej 4500 mm. Wlewy główne zostały zbudowane z kształtek z masy furanowej rdzeniowej wg wynalazku, które to kształtki miały wymiary: średnicy wewnętrznej - fi 100 mm, średnicy zewnętrznej fi - 140 mm i wysokości H = 400 mm. Do wykonania każdej kształtki rurowej zastosowano masę furanową o składzie procentowym:The 34.3-ton R23 ingot mold casting is made in a molding box, and the gating system includes two main sprues with diameters of 100 mm each and a total height of 4500 mm. The main sprues were constructed from furan core moldings according to the invention, with dimensions of: inner diameter - 100 mm, outer diameter - 140 mm, and height H = 400 mm. Each pipe molding was made from a furan molding compound with a percentage composition of:

- osnowa - świeży piasek kwarcowy: 60%,- matrix - fresh quartz sand: 60%,

- regenerat 40% o ziarnistości frakcja główna 0,4, 0,32, 0,20 mm, do którego dodano 1,0% żywicy furanowej o podwyższonej zawartości alkoholu furfurylowego (AF: 90-96%) oraz utwardzacza kwas p-toluenosulfonowy, zawierający maksymalnie 5% H2SO4 w ilości 40% w stosunku do ilości spoiwa.- 40% regenerate with a main fraction grain size of 0.4, 0.32, 0.20 mm, to which 1.0% of furan resin with an increased content of furfuryl alcohol (AF: 90-96%) and p-toluenesulfonic acid hardener were added, containing a maximum of 5% H2SO4 in an amount of 40% in relation to the amount of binder.

Masę wymieszano w mieszarce do wytwarzania masy rdzeniowej. Przygotowaniu rdzennica została napełniona masą rdzeniową i zagęszczona metodą wibracji. Rdzennicę wypełnioną masą umieszczano na stole wibracyjnym o częstotliwości 45 Hz i zagęszczano wibracyjnie przez 30 s. Kształtkę rurową wstępnie utwardzono w okresie 1 h i całkowicie po 24 h. Tak przygotowaną kształtkę poddano procesowi nanoszenia powłoki ochronnej na wewnętrze powierzchni roboczej. Zastosowano powłokę alkoholową cyrkonowa Protecta PCM2-VK1 o składzie: osnowa - mączka cyrkonowa 60-70%, krzemionka koloidalna 5-8% masowych, rozcieńczalnik w postaci alkoholu izopropylowego w ilości - 20-25% nadającej lepkość określaną w Kubku Forda około 18 s i niewielkiej ilości bentonitu 1-2%. Po wyschnięciu powłoki naniesiono drugą warstwę tej samej powłoki, co pozwoliło osiągnąć jej grubość w stanie po wysuszeniu około 1,00 mm. W taki sam sposób przygotowano kilkanaście kształtek rurowych niezbędnych do wykonania kanału wlewu głównego o długości 4500 mm. Kształtki rurowe, podobnie jak i kształtki z innych materiałów mają kształt elementów samocentrujących się podczas budowania układu wlewowego o określonej długości. Jedna końcówka kształtki ma gniazdo centrujące tak zwany kielich, a drugi koniec na zamek centrujący.The mass was mixed in a mixer for producing core sand. The prepared core box was filled with the core sand and vibrated. The filled core box was placed on a vibrating table at a frequency of 45 Hz and vibrated for 30 seconds. The pipe fitting was pre-cured for 1 hour and fully cured after 24 hours. The prepared fitting was then subjected to the process of applying a protective coating to the internal working surface. A zirconium alcohol coating, Protecta PCM2-VK1, was applied, consisting of: 60-70% zirconium powder as a matrix, 5-8% colloidal silica as a diluent, 20-25% isopropyl alcohol, which provided a Ford Cup viscosity of approximately 18 s, and a small amount of bentonite as a diluent. After the coating dried, a second layer of the same coating was applied, achieving a dry thickness of approximately 1.00 mm. Several pipe fittings were prepared in the same manner to construct the 4,500 mm long main sprue channel. Pipe fittings, like fittings made of other materials, are designed to self-center during the construction of a gating system of a specific length. One end of the fitting has a centering socket, known as a socket, while the other end has a centering lock.

Tak przygotowane kształtki rurowe, podobnie jak w przykładzie I zostały ułożone w formie podczas jej wykonywania na stanowisku formowania pod mieszarkonasypywarką. Do wytworzenia formy wykorzystano masę furanową z tym samym systemem wiążącym (żywica + utwardzacz), który był zastosowany do wytwarzania kształtek rurowych. Wykorzystano po 12 kształtek na każdy z wlewów głównych, razem 24 do zbudowania kanału podwójnego wlewu głównego. Po wykonaniu formy wg stosowanej technologii, jej złożeniu i obciążeniu skierowano ją na pole zalewania. Formę zalano żeliwem szarym tzw. wlewnikowym o temperaturze zalewania 1260°C. Po wystygnięciu odlewu w okresie 120 h został on wybity z formy. Jakość odlewu nie odbiegała od tej jakości, jaką standardowo uzyskuje się w technologii z kształtkami ceramicznymi. Kształtki wykonane wg wynalazku, z tej samej masy co forma uległy zupełnemu rozsypaniu się podczas wybijania odlewu a masa użyta do ich wytworzenia przeszła do masy kierowanej do regeneracji.The prepared pipe fittings, similarly to Example I, were placed in the mold during its production at the molding station under the mixer-filler. A furan mass with the same binding system (resin + hardener) used for the pipe fittings was used to create the mold. Twelve fittings were used for each main sprue, 24 in total to construct the double main sprue channel. After the mold was manufactured according to the applied technology, assembled, and loaded, it was directed to the pouring area. The mold was poured with gray cast iron, so-called "spruce iron," with a pouring temperature of 1260°C. After the casting cooled for 120 hours, it was knocked out of the mold. The quality of the casting was comparable to that typically achieved with ceramic fittings. The shapes made according to the invention, from the same mass as the mould, completely fell apart during the casting, and the mass used to produce them passed into the mass sent for regeneration.

Claims

Patent claims

1. A method of manufacturing channels of sprue systems of casting moulds, in particular sand moulds, consisting in that the sprue system of the casting mould is built using pipe fittings of appropriate cross-section and length and in a quantity adapted to the size of the casting mould, arranging them in the casting mould during its production in such a way that they form a main sprue channel, characterized in that each pipe fitting is made of the same or related moulding sand as the one from which the casting mould is produced, with particular attention paid to chemical similarity in the scope of binding systems, wherein the binder content is from 56 to 64% by weight, and the inner working surface of the pipe fitting is provided with at least a two-layer coating resistant to high temperature and metal action, preferably containing zirconium powder in an amount from 60 to 70% by weight and having a viscosity determined by the Ford cup flow time of from 17 to 20 s, which is applied to the working surface after complete curing. hardening of the molding sand, whose thickness after drying is from 0.7 to 1.2 mm.

2. The method according to claim 1, characterized in that the molding sand contains a matrix of quartz sand and reclaimed material, to which a furan resin and a hardener are added.

3. The method according to claim 3, characterized in that the furan resin is characterized by an increased content of furfuryl alcohol, which is from 90 to 96% by weight.

4. The method according to claim 1, characterized in that the pipe fittings are formed in a multi-cavity core box.

5. A method according to claim 4, characterized in that before pouring the mass into the multi-cavity core box, a mineral glass non-woven fabric with a basis weight of 45 to 55 g/m ² is placed on the surface of the core box reproducing the internal/working part of the pipe fitting.

6. The method according to claim 1, characterized in that the dimensions and cross-section of the pipe fitting are related to the size of the gating system and the casting.

7. The method according to claim 1, characterized in that the internal hole of the pipe fitting has a circular cross-section.