RS59702B1 - Metod za livenje odlivaka - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na postupak za za livenje odlivaka, u kome se rastopljeni metal izliva u kalup koji zatvara šupljinu koja formira odlivak koji se proizvodi, a kalup je izdubljeni kalup koji se sastoji od jednog ili više delova ili jezgara kalupa. Kalupi za livenje ili jezgra za livenje formirani su od materijala za livenje koji se sastoji od jezgre peska, veziva i, po izboru, jednog ili više aditiva za podešavanje određenih svojstava materijala za livenje.

[0002] U konvencionalnim metodama ove vrste obično se daje kalup za livenje koji formira odlivak, čija su jezgra i delovi za oblikovanje proizvedeni u odvojenim operacijama. Kalup za livenje može biti sastavljen kao takozvani "osnovni paket" koji se sastoji od više jezgara za livenje. Na isti način moguće je koristiti kalupe za livenje koji su, na primer, sastavljeni od samo dve polovine kalupa, u kojime se formira šupljina kalupa koja formira odlivak, gde i ovde mogu biti jezgre kalupa da bi se u njima stvorila udubljenja, šupljine, kandelabra i kalupi.

[0003] Tipični primeri odlivaka koji su proizvedeni postupkom prema pronalasku su radilice i cilindarske glave. Za veće i visoko opterećene motore izrađeni su od livenog gvožđa livenjem u pesku.

[0004] Kao materijal za livenje u kalupima koji su predviđeni za livenje koji imaju formirani spoljni kraj kalupa za livenje, u slučaju livenja gvožđa, obično se koristi kvarcni pesak koji je pomešan sa bentonitom, sjajno formiranim ugljenikom i vodom. Nasuprot tome, jezgra za livenje koja imaju unutrašnje šupljine i kanale za livenje obično se formiraju od komercijalno dostupnih jezgara, koja su napunjena organskim ili neorganskim vezivom, na primer sa sintetičkom smolom ili vodenim staklom sa kojima se pomešaju.

[0005] Bez obzira na prirodu peska i veziva jezgra, osnovni princip u proizvodnji peščanih kalupa gore pomenutog tipa je da se nakon formiranja vezivo očvršćuje odgovarajućom termičkom ili hemijskom obradom, tako da se zrna jezgra peska zbližuju i posle određenog vremenskog perioda, zagarantovana je stabilnost u dimenzijama odgovarajućeg oblikovanog dela ili jezgre.

[0006] Naročito kada se prilikom livenja gvožđa izlivaju velike zapremine, pritisak na kalup posle izlivanja unutrašnjeg pritiska istopljenog metala može biti veoma visok. Da bi se prilagodilo ovom pritisku i sigurno izbeglo pucanje kalupa, moraju se koristiti ili debelozidni kalupi velikog obima ili potporne konstrukcije koje podupiru kalup sa njegove spoljne strane.

[0007] Jedna od mogućnosti takve potporne konstrukcije je kućište koje je formirano preko kalupa. Kućište je obično formirano na način da omotač koji okružuje kalup na njegovim obodnim stranama, ali sa njegove gornje strane, ima dovoljno veliki otvor da dopušta izlivanje otopine u kalup. Kućište je dimenzionirano tako da nakon punjenja, barem u odlučujućem za oslonac dela kalupa između unutrašnjih površina kućišta i spoljnih površina kalupa, ostaje prostor za punjenje. Ovaj prostor za punjenje ispunjava se materijalom za punjenje koji slobodno teče, tako da je na kućištu osiguran oslonac velikog dela površine odgovarajućeg površinskog dela. Da bi se postiglo što ujednačenije moguće punjenje prostora za punjenje, koristi se podjednako lepljivi oblik kontakta kalupa sa punilom i odgovarajuće ujednačen oslonac krhkog materijala za livenje, za punjenje obično sitnozrni, slobodno tečni materijali za punjenje, kao što su pesak ili čelični šljunak, koji ima visoku vrednost gustine nasipanja. Nakon punjenja, sadržaj se dodatno sabija. Ovde je cilj proizvesti vrlo kompaktan materijal za punjenje koji osigurava direktan prenos nosivih sila iz kućišta u kalup za livenje kao što je kod neistegljivog monolita.

[0008] Rastopljeni metal se sipa u kalup za livenje na visokoj temperaturi, tako da se delovi i jezgre kalupa za livenje iz kojih se sklapa takođe snažno zagreju. Kao rezultat toga, kalup počinje da zrači toplotu. Ako temperatura kalupa pređe određenu minimalnu temperaturu, vezivo materijala za oblikovanje počinje da isparava i sagoreva, oslobađajući dalju toplotu. Vezivo gubi dejstvo. Kao rezultat ovog raspadanja veziva, vezivanje zrna materijala za oblikovanje se gubi, a kalup ili njegovi delovi i jezgra od materijala za oblikovanje razbijaju se na pojedinačne komade.

[0009] Takođe je iz prakse poznato da se ovaj efekat može koristiti za uklanjanje odlivaka iz odgovarajućeg kalupa za livenje. Tako se na primer, u dokumentima EP 0 546 210 B2, WO 01/08836 A1 i EP 0 612 276 B2 otkrivaju metode toplotne obrade delova u livenju u kojima kalup za livenje sa livenim delovima neprekidno ulazi u peć za obradu toplotom koja se koristi u postupku livenja. Pri prolasku kroz peć kalup za livenje i odlivak podvrgavaju se temperaturi koja dovoljno dugo traje, pri kojoj će se uspostaviti uslov livenja koji je zahtevan procesom termičke obrade. U isto vreme, temperatura termičke obrade je izabrana tako da se vezivo materijala za livenje raspada. Tada vezivo automatski ispada iz odlivka, koji se sastoji od odlomaka u delu kalupa, koji je još uvek zaglavljen u peći za termičku obradu u peskovitom koritu. Tamo su se zadržali tokom određenog perioda kako bi nastavili raspad fragmenata odlivaka i jezgara. Drobljenje otpadajućih fragmenata kalupnog materijala može biti potpomognuto činjenicom da je sloj peska fluidan zbog duvanja vrućeg gasa Dovoljno iseckani komadi na kraju dovode se do preliva u kojem se sakuplja i usitnjeni pesak, tako da se može koristiti za proizvodnju novih kalupa za livenje i jezgara.

[0010] Poznati postupak uklanjanja i obrade kalupa za livenje koji je potreban za livenje dokazao se u praksi u livenju delova za motore sa unutrašnjim sagorevanjem koji su izrađeni od aluminijuma u velikim količinama. Međutim, potrebna je peć velike dužine i rukovanja kalupima i odlivcima, što se pokazalo da je skupo u slučaju velikog broja ili kalupa koji zahtevaju dodatni oslonac u obliku kućišta koje je opisano gore. Ovo se posebno odnosi na takve odlivke od livenog gvožđa koji se proizvode u malim i srednjim količinama.

[0011] U skladu s tim, cilj ovog pronalaska je da se obezbedi metoda koja omogućava da se obezbedi proizvodnja odlivaka sa optimizovanom energetskom efikasnošću i na naročito ekonomičan način.

[0012] Pronalazak je rešio ovaj problem primenom metode koja je navedena u zahtevu 1.

[0013] Pogodne realizacije ovog pronalaska su navedene u zavisnim patentnim zahtevima i dole su objašnjene kao opšti pronalazački koncept.

[0014] Ovaj pronalazak pruža postupak za livenje odlivaka, pri čemu se rastopljeni metal izliva u kalup koji zatvara šupljinu koja formira odlivak koji treba da se formira. Kalup je formiran kao izdubljeni kalup koji se sastavlja iz jednog ili više delova jezgara kalupa. Svaki od ovih delova kalupa je načinjen od materijala za livenje koji se sastoji od jezgra sa peskom, veziva i, po izboru, jednog ili više aditiva za podešavanje određenih svojstava materijala za livenje.

[0015] Postupak prema pronalasku sadrži sledeće korake:

• obezbeđivanje kalupa;

• zatvoreni kalupa u kućištu radi formiranja prostora za punjenje između najmanje jednog dela unutrašnje površine kućišta i pripadajućeg dela spoljne površine kalupa;

• punjenje komore za punjenje slobodnim točenjem;

• Uvlačenjem rastopljenog metala u kalup za livenje,

• Pri tome kalup započinje, zajedno sa izlivanjem rastopljenog metala, da zrači toplotu koja nastaje usled unosa toplote izazvane vrućim topljenim metalom, i

• U kojoj, kao rezultat unosa toplote koju poseduje rastopljeni metal, vezivni materijal za livenje počinje da isparava i sagoreva, tako da gubi efekat i kalup za livenje se raspada na fragmente.

[0016] Prema pronalasku, materijal za punjenje koji se puni u prostoru za punjenje sada ima tako malu zapreminsku gustinu da protok gasa može teći kroz pakovanje proizvoda za punjenje koji se od njega formira iz materijala za punjenje nakon što je tamo obezbedjen prostor za punjenje. Štaviše, u postupku prema pronalasku prilikom punjenja prostora za punjenje, materijal za punjenje ima minimalnu temperaturu od najmanje 500 ° C, počevši od toga da se temperatura materijala za punjenje formira procesnom toplotom koja je generisana toplotom koju zrači kalup za livenje i toplotom koja se oslobađa tokom sagorevanja veziva i može se podići iznad granične temperature od 700 ° C.

[0017] Postupak prema pronalasku je, dakle, zasnovan na ideji upotrebe materijala za punjenje u smislu akumulatora toplote i kaljenja i formiranja ovog akumulatora toplote na takav način da se raspadanje vezivnih materijala za oblikovanje, od kojih su napravljeni delovi kalupa i jezgre kalupa, već u velikoj meri dešava tokom boravka u kućištu usled uticaja temperature.

[0018] Na taj način se postiže da su delovi napravljeni od livenog materijala i jezgre kalupa za livenje do sada podeljeni na fragmente, da ovi fragmenti otpadaju u toku livenja, a odlivak nakon uklanjanja kućišta, barem u oblasti njegovih spoljašnjih površina, u velikoj meri ne sadrži lepljive delove ili jezgro.

[0019] U isto vreme, jezgra koja lome kanale ili šupljine u unutrašnjosti odlivka takođe se u ovom trenutku raspadaju, tako da se pesak iz jezgra i fragmenti oblikovanog materijala ovih jezgara automatski izvlače iz odlivka već u kućištu ili na način poznat po sebi, na primer mehaničkim postupcima kao što je trešenje ili ispiranje pogodnom tečnošću, mogu se ukloniti iz odlivka.

[0020] Rešenje prema pronalasku u ispunjenom prostoru koji se formira između odlivka i kućišta za punjenje je bez protoka, tako da u potpunosti ispunjava prostor za punjenje kada su na delu spoljnih površina kalupa, Hehlungen i slično.

[0021] Ključno je da prema pronalasku materijal za punjenje ima zapreminsku gustinu koja je toliko niska da se kroz njega još uvek može provesti protok gasa čak i nakon što se ispuni prostor za punjenje i opciono izvrši kompresija materijala za punjenje koji se puni u prostor za punjenje. Prema pronalasku, prema tome, za razliku od gore pomenutog stanja tehnike, u prostoru za punjenje se ne formira izrazito kompresovano pakovanje, koje zaista obezbeđuje optimalno popunjavanje kalupa, ali je u velikoj meri nepropusno za gas. Umesto toga, materijal za punjenje prema pronalasku treba da bude izabran tako da bude propusan za protok gasa koji, na primer, nastaje kao rezultat toplotne konvekcije. To se događa kada se kalup zagreva rastopljenim metalom koji se u njega uliva a isparavajuće vezivne komponente materijala za livenje u delovima i jezgru kalupa počinju da isparavaju i počinju da sagorevaju oslobađajući toplotu.

[0022] Ako ovde govorimo o vezivu koje isparava i sagoreva, to onda znači da postoje komponente veziva, koje postaju isparavajuće zbog dovoda toplote i zapaljive su. To ne isključuje da ostale komponente veziva ostaju u čvrstom ili drugom obliku, na primer kao pojava pukotina u kalupu i tamo se takođe optimalno raspadaju pod uticajem toplote.

[0023] Predmetni pronalazak treba da obezbedi slobodan protok materijala za punjenje sa protokom gasa tako da stvara ne samo mogućnost da dođe do isparavanja veziva iz kalupa u području samog medija za sagorevanje i na taj način dodatno zagreva sadržaj, već dodatno omogućava snabdevanje kiseonikom, i sagorevanja nosača veziva. Na taj se način proizvod zagreva do temperature koja je toliko visoka da vezne komponente kalupa i jezgra, koje dolaze u kontakt sa proizvodom i izlaze iz kalupa za livenje, sagorevaju zahvaljujući rastopljenom metalu i tada prolaze kroz rastopljeni metal pri čemu se oslobađa toplota sagorevanjem veziva, ili se termički razgrađuju najmanje tako da više nemaju štetni uticaj na životnu sredinu ili se odvajaju kao izduvni gasovi iz kućišta tako da se prečišćavanje ovih izduvnih gasova može sprovesti.

[0024] Predkaljeni proizvod prema pronalasku je poželjno da se unese u prostor za punjenje u kratkom vremenskom intervalu pre izlivanja rastopljenog metala, kako bi se minimizirali gubici temperature.

[0025] Nakon što je u komori za punjenje dostignuta dovoljna koncentracija zapaljivih gasova materijala za livenje, sagorevanje počinje kontaktom sa zagrejanim proizvodom. Sagorevanje veziva koje potiče iz kalupa za livenje traje i sadržaj se održava na visokoj temperaturi što je duže moguće. Ovaj proces se nastavlja sve dok iz kalupa za livenje ne izađu samo tako male količine veziva da u kućištu ne nastaje zapaljiva atmosfera. Međutim, vrući medijum zadržava na način skladištenja toplote temperaturu iznad granične temperature na kojoj dolazi do sagorevanja veziva. Shodno tome, kalup za livenje ostaje bar isto na ovoj temperaturi, tako da se ostaci veziva koji ostaju u kalupu za livenje termički razgrađuju.

[0026] Kalupi čiji se delovi i jezgra sastoje od materijala za oblikovanje koji je vezan organskim vezivom su naročito pogodni za postupak prema pronalasku. Na primer, u ovu svrhu su pogodna komercijalno dostupna veziva ili veziva koja deluju sa rastvaračem, čije delovanje se pokreće hemijskom reakcijom. Odgovarajući vezivni sistemi se danas koriste u takozvanom "postupku hladne kutije".

[0027] U praksi je granična temperatura 700 ° C, posebno kada se koristi otopina od livenog gvožđa. Na temperaturama iznad 700 ° C posebno organsko vezivo sagoreva sigurno. U isto vreme, drugi zagađivači koji potiču iz kalupa oksidiraju ili su na drugi način bezopasni na ovim temperaturama. Isto se odnosi i na proizvode krekiranja koji se formiraju u kalupu za livenje kao posledica temperaturnog raspadanja veziva i koji se takođe razgradjuju sigurno na tako visokim temperaturama.

[0028] Na inventivan način, materijal za punjenje je prethodno zagrejan do određene temperature u prostoru za punjenje, postiže se da se materijal za punjenje zagreva usled isporučene procesne toplote do temperature veće od granične temperature. Ovde su pokazani praktični eksperimenti da je za punjenje u prostor za punjenje dovoljna minimalna temperatura od 500 ° C.

[0029] Zajedno sa odvajanjem, sagorevanjem i raspadanjem veziva, delovi i jezgra kalupa raspršuju se u labave komade koji se mogu odložiti nakon uklanjanja kućišta i poslati na preradu ili, po mogućnosti, već između izbacivanja rastopljenog metala i uklanjanje kućišta, mogu se ukloniti iz kućišta. U tu svrhu kalup se može postaviti na sito i prikupiti pomoću sitnih fragmenata kalupa sa dna sita.. Praktično, otvori kašike za sito su dizajnirani tako da se fragmenti kalupa i sadržaj provlače kroz sito, sakupljaju, obrađuju i odvajaju jedan od drugog nakon pripreme. To ima prednost u tome što nijedan rastvorni materijal za punjenje nije prisutan u kućištu, kada se kućište ukloni.

[0030] Kućište kalupa za livenje može biti okruženo kalupom koji ima razmak dovoljan za formiranje prostora za punjenje, koji se sastoji od termički izolacionog i dovoljno dimenzionalno stabilnog omotača materijala, koji deluje kao sita, perforirana noseća ploča na koju je postavljen kalup, a takođe i termički formiranog izolacionog poklopca, koji se postavlja nakon punjenja kalupa. Da bi se omogućilo kontrolisano pražnjenje izduvnih gasova koji se formiraju u prostoru za punjenje, dodatno se može predvideti otvor za izduvne gasove.

[0031] Takođe, u postupku prema pronalasku, materijal za punjenje koji se puni u prostoru za punjenje može da se sakupi da bi se stvorio slobodan prostor između kalupa i kućišta, kroz koji je zagarantovana i sigurna, poziciono tačna kohezija kalupa ako je kalup napravljen od različitih materijala za kalupe i formira se kao kompozit od više paketa jezgara za kalupe i jezgra. Kao što je već pomenuto, zahvaljujući maloj zapreminskoj gustini, čak i sa tako sabijenim materijalom za punjenje, protočnost je obezbeđena strujanjem gasa.

[0032] Efikasnost ovog pronalaska postignuta uništavanjem kalupa i jezgara kalupa može se povećati ne samo sadržajem, već je i sam kalup dizajniran tako da kroz njega postoji protok gasa. U tu svrhu, kanali se mogu namerno uvesti u kalup za livenje, kroz koje struje vrući izduvni gas koji se formira u prostoru za punjenje ili prema tome prethodno zagrejani gas koji sadrži kiseonik. Na ovaj način, brzo isparavanje, sagorevanje i drugo termičko raspadanje vezivnog materijala u kalupu je takođe izvršeno unutar kalupa. Tako se dodatno ubrzava raspad kalupa.

[0033] Namenski kanali uvedeni u kalup za livenje mogu se takođe koristiti za ubrzavanje hlađenja određenih zona na ili u odlivku ili za izbegavanje takvog ubrzanog hlađenja da bi se postigla određena svojstva odlivka u odgovarajućoj zoni.

[0034] U slučaju materijala za punjenje prema pronalasku, nakon sabijanja prednaprezanje se prenosi zrncima materijala za punjenje koja se dodiruju. Da bi se izbegla inventivno tražena gasna propustljivost sadržaja, da bi se sprečilo da se zrna punjenja nekontrolisano kreću, kućište se može opremiti na njegovoj unutrašnjoj površini koja je povezana sa kalupom, sa teksturiranom površinom na kojoj su zrna koja se nalaze na njoj barem delimično oslonjena.

[0035] Sadržaj treba istovremeno da ima nisku pogodnost za čuvanje toplote, tako da se proizvod brzo zagreva i može da se drži na temperaturi iznad granične temperature što je duže moguće.

[0036] Optimalno za potrebe pronalaska pogodno punjenje tako kombinuje malu gustinu sipanja sa niskim specifičnim toplotnim kapacitetom materijala od koga se prave predmeti koji čine sadržaj procesa proizvodnje.

[0037] Praktična ispitivanja su ovde pokazala da je proizvod u kome je proizvod P masene gustine Sd i specifične toplotne snage cp materijala od koga se proizvodi, najviše 1 kJ / dm<3>K (P = Sd x cp <1 kJ / dm<3>K), gde, ako je proizvod P = Sd x cp najviše 0,5 kJ / dm<3>K, on je posebno pogodan.

[0038] Bez obzira da li će se desiti sabijanje, granule ili drugi zrnasti materijali za masu koja se sipa, pokazali su se dobrim za proizvodnju. Ovakvi rasuti materijali sa nasipnom gustinom od max. 4 kg / dm<3>, posebno manje od 1 kg / dm<3>ili čak manje od 0,5 kg / dm<3>, posebno su pogodni za potrebe pronalaska.

[0039] Ako se koriste zrnasti, tečni i protočni materijali za punjenje, pokazalo se u praktičnim eksperimentima da je prosečni prečnik zrna 1,5-100 mm, uz optimalnu upotrebu sadržaja čija je veličina čestica u opsegu 1,5 - 40 mm.

[0040] Ovo pokazuje punjenje koje je napravljeno od materijala sa specifičnom toplotnom snagom od max 1 kJ / kgK, u idealnom slučaju manje od 0,5 kJ / kgK, koje je pokazalo optimalno stanje grejanja i skladištenja toplote kod ovog pronalaska.

[0041] Kao proizvod, u principu su pogodni svi termički stabilni rasuti materijali, koji ispunjavaju gore navedene uslove i dovoljno su otporni na temperaturu. U tu svrhu su naročito pogodni nemetalni rasuti materijali, poput granula keramičkih materijala. One mogu biti nepravilnog oblika, sferne ili imaju šupljine da bi se postigla dobra gasifikacija materijala za punjenje koji je ispunjen u prostoru za punjenje, a istovremeno imaju nisko svojstvo skladištenja toplote. Takođe se sadržaj može sastojati od prstenastih ili poligonalnih elemenata koji se međusobno dodiruju samo u tački dodira, tako da između njih ostaje dovoljno prostora da se obezbedi dobar protok.

[0042] Da bi se sprečilo da protok gasa koji sadrži kiseonik opciono dovodi u kućište kroz dovod gasa ne izaziva hlađenje sadržaja, gasni tok se može zagrejati do temperature iznad sobne temperature pre nego što uđe u prostor za punjenje. Optimalno je da temperatura protoka gasa bude bar na nivou minimalne temperature medijuma. Za zagrevanje struje gasa, na primer, može da se koristi vrući izduvni gas, koji se oduzima od kućišta. U tu svrhu se može koristiti poznati izmenjivač toplote. Ako je predviđeno dno sita, preko kojeg fragmenti kalupa za livenje mogu eventualno da prođu iz kućišta zajedno sa sadržajem, tok gasa koji sadrži kiseonik takođe može da prođe kroz ovo dno sita. To ne samo da ima prednost uvođenja u većim razmerama, već i uzrokuje da se dovedeni tok gasa zagreva u dodiru sa vrućim, greje se iz kućišta usled fragmentiranja materijala za oblikovanje i tako se podgreva isto kao što se zagreva topli materijal za punjenje.

[0043] Alternativno ili dodatno, takođe je moguće pomešati delimični tok izduvnih gasova sa protokom gasa koji sadrži kiseonik i reciklirati dobijenu mešavinu vrućeg gasa u prostoru za punjenje. U tu svrhu može biti korisno da se gasni tok koji sadrži kiseonik provodi u prostor za punjenje i da se sastoji od 10 do 90 % zapremine izduvnih gasova.

[0044] Na primer, u oba prostora za punjenje dovodi se gasni tok koji sadrži kiseonik ali i u prostoru za punjenje može biti i spoljni vazduh.

[0045] Tok gasa koji sadrži kiseonik koji se dovodi u prostor za punjenje može se usisati u prostor za punjenje preko odgovarajuće formiranog dotoka kao rezultat protoka koji je izazvan toplotnom konvekcijom u prostoru za punjenje. Alternativno, normalno je i predvideti uvođenje protoka gasa pomoću ventilatora ili slično sa određenim pritiskom u prostoru za punjenje.

[0046] Opcionalno regulisanje protoka gasa koji se uvodi u prostor za punjenje može se izvršiti kao funkcija zapremine protoka izduvnih gasova koji izlazi iz kućišta, kako bi se izbeglo stvaranje nadpritiska u atmosferi koji prevladava u prostoru za punjenje. U tu svrhu, odgovarajući dovod gasa može biti opremljen mehanizmom koji podešava protok dovodnog vazduh u zavisnosti od brzine protoka. Pogodna za ovu svrhu je, na primer, mehanizam sa klapnom koji se postavlja tako da bude opterećen pritiskom protoka gasa koji prolazi kroz njega i na taj način reguliše protok i time dovod vazduha za sagorevanje, zavisno od protivtega na klapni.

[0047] Slično tome, moguće je izvršiti merenje izduvnih gasova na izlazu izduvnih gasova i regulisati protok gasa koji sadrži kiseonik, kao funkciju rezultata ovog merenja, kako bi se obezbedilo potpuno sagorevanje veziva i drugih gasova koji eventualno ostaju u kalupu za livenje a došli su iz prostora za punjenje.

[0048] Minimiziranje emisije zagađivača može se postići i postupkom prema pronalasku, tako što je kućište opremljeno katalizatorskim uređajem za raspadanje zagađujućih materija koje se nalaze u proizvodima sagorevanja veziva.

[0049] Izliveni deo nakon uklanjanja iz kalupa prema pronalasku može da bude podvrgnut termičkoj obradi posle raspadanja kalupa za livenje, u kome se hladi na kontrolisan način, u skladu sa specifičnom krivuljom hlađenja, na način koji je poznat sam po sebi da bi se dobilo određeno stanje odlivka.

[0050] Naravno, u slučaju postupka prema pronalasku, mnoštvo kalupa za livenje može biti smešteno istovremeno u kućištu i ovi kalupi za livenje mogu se puniti rastopljenim metalom paralelno ili u usko hronološkom rasporedu.

[0051] U principu, postupak prema pronalasku je pogodan za bilo koju vrstu metalnih livenih materijala, čija obrada proizvodi dovoljno visoku procesnu toplotu. Postupak prema pronalasku je naročito pogodan za proizvodnju delova od livenog gvožđa, jer se zbog visoke temperature istopljenog livenog gvožđa posebno pouzdano postižu temperature predviđene za sagorevanje veziva prema pronalasku. Specifično, GJL-, GJS- i GJV- materijali od livenog gvožđa i liveni čelik mogu se preraditi u skladu sa pronalaskom.

[0052] Ako je ovde pomenuto da se kalup koji se koristi u skladu sa pronalaskom sastoji od oblikovanih delova ili jezgra, koji su formirani od materijala za oblikovanje, to prirodno uključuje mogućnost, unutar takvog kalupa, pojave delova, kao što su jastuci, nosači i slično, koji su napravljeni od drugih materijala. Važno je samo da kalup sadrži toliko zapremine materijala za formiranje da dolazi tokom izlivanja odgovarajućeg istopljenog metala do isparavanje veziva, koje zatim sagoreva u punjenju i zagreva sadržaj do te mere da obezbeđuje potpunu razgradnju veziva i da održava temperaturu iznad granične temperature dovoljne dugo za uglavnom potpunu razgradnju vezivnog materijala koji služi za oblikovanje.

[0053] Čišćenje izlaza iz kućišta obezbeđeno prema struji izduvnih gasova može se, prema pronalasku, izvršiti sagorevanjem zapaljivih materija koji su još uvek prisutni u izduvnim gasovima u sistemu sagorevanja izduvnog vazduha. Zauzvrat, toplota koja se oslobađa može se koristiti za zagrevanje struje gasa koji sadrži kiseonik, koji se dovodi u kućište.

[0054] Ako se odlivci proizvode u skladu sa pronalaskom sa nekoliko kalupa za livenje prema ovom pronalasku paralelno, tako da može biti korisno kada su kalupi zajedno sa kućištima koja su im dodeljena budu u tunelu ili na sličnom mestu, a tada se izduvni gasovi koji se formiraju uklanjaju pomoću zajedničke izduvne cevi.

[0055] Postupak prema pronalasku je posebno pogodan za proizvodnju livenja radilica, cilindra i glava motora za motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Naročito, kada su predmetne komponente namenjene komercijalnim vozilima, one i odgovarajući kalupi potrebni za njihovu proizvodnju imaju relativno veliku zapreminu, u kojoj prednosti inventivnog pristupa imaju posebno značajne efekte, kako je predloženo prema pronalasku.

[0056] Fragmenti jezgra peska dobijeni u skladu sa pronalaskom, kada izlaze iz kućišta, obično su još toliko vrući da se mogu usitniti u uobičajenoj drobilici bez dodatnog unošenja toplote. Ako su fragmenti jezgrenog peska prisutni kao smeša sa sadržajem, razdvajanje se vrši nakon mlevenja. To je vrlo jednostavno, jer je veličina zrna jezgre peska dobijenog mljevenjem mnogo manja od veličine zrna materijala za punjenje. Drobilica može biti dizajnirana tako da izaziva mehaničko predkondicioniranje jezgrenog peska. Takav preduslov može da se sastoji, na primer, u tome što se površinska hrapavost zrna peska povećava dodirom jezgre peska sa zrncima proizvoda i tako se naknadnom preradom u oblikovanom delu ili jezgri poboljšava prijanjanje veziva na jezgri peska.

[0057] Regenerisani pesak koji je dobijen nakon pripreme može se na konvencionalan način pomešati sa novim peskom.

[0058] Pronalazak će biti objašnjen detaljnije u vezi sa crtežima koji ilustruju predmetni pronalazak. Njihove brojke prikazuju shematski:

Sl. 1 je dijagram toka koji ilustruje postupak pronalaska;

Slika 2-8 prikazuje termoreaktor u različitim fazama primene postupka prema pronalasku, svaki slučaj u preseku duž njegove uzdužne ose;

Slika 9 prikazuje termoreaktor otvoren za uklanjanje odlivaka u pogledu koji odgovara Slikama 2-8;

Slika 10 prikazuje uređaj za hlađenje odlivka;

Slika 11 prikazuje gotovi odlivak;

Slika 12 prikazuje posudu za sakupljanje termoreaktora u pogledu koji odgovara slikama 2 do 8; Sl. 13 prikazuje drobilicu za regeneraciju peska u jezgri u cuprav koji je poprečan od njegovu uzdužnu osu;

Slika 14 prikazuje kalup za livenje u pogledu koji odgovara slikama 2-8;

Sl. 15 je napunjen rezervoar sa sadržajem koji je dat na slikama 2 - 8, odgovarajući pogled.

[0059] Na slici 1 je prikazan crtež sklopa koji rezultira izvođenjem predmetnog pronalaska. Počinje sa livenjem u kalupima i jezgrama napravljenim od livenog materijala, koji se sastoji od novog, prethodno neiskorišćenog jezgra peska, na primer kao kvarcni pesak i uobičajeno vezivo, kao što je komercijalno dostupno vezivo za hladnu kutiju, se mešaju. Isto tako, koristi se novi materijal za punjenje, na primer, keramičke granule sa srednjom veličinom zrna od 1,5 do 25 mm, što je prvo za upotrebu do zahtevane minimalne temperature, to jest 500 ° C, mora se zagrevati pre upotrebe. Pored toga, ovi početni materijali mogu se ponovo koristiti u proizvodnji, kao što je objašnjeno u daljem tekstu.

[0060] Termoreaktor T prikazan na slikama 2-8 u različitim fazama postupka prema pronalasku ima ploču 1 na kojoj je postavljen kalup za livenje 2 koji je pripremljen za izlivanje otopine za liveno gvožđe. Kalup za livenje 2 namenjen je proizvodnji za livenje odlivaka G, koji je u ovom primeru kućište cilindra za motor komercijalnih vozila.

[0061] Kalup 2 je konvencionalno sastavljen kao osnovni paket većeg broja spoljnih jezgara ili delova kalupa koji su raspoređeni sa spoljne strane ili unutrašnjih jezgara za livenje koja su raspoređena iznutra. Pored toga, kalup za livenje 2 može sadržavati komponente koje su napravljene od čelika ili drugih materijala koji su neuništivi. Oni uključuju, na primer, kalupe za hlađenje i slično, koji su smešteni u kalupu 2, da bi se postiglo usmereno očvršćavanje odlivka G ubrzanim očvršćavanjem svakog odlivka dovodeći ga u kontakt sa rashlađenim rastvorom.

[0062] Kalup 2 ima šupljinu kalupa 3 koja je nasuprot prostora U, u koju se otopljeno liveno gvožđe izliva tako da formira odlivak G. Otopljeno gvožđe teče kroz sistem kapije u šupljinu kalupa 3, što ovde nije jasno prikazano.

[0063] Jezgra i kalupi za oblikovanje 2 se pripremaju na konvencionalan način u postupku hladne kutije koja je od konvencionalnog materijala za livenje, koji predstavlja mešavinu komercijalno dostupnog peska, jednako komercijalno dostupnog organskog veziva i opciono dodatih aditiva, koji služe za, na primer, da se postigne bolje vlaženje zrna jezgre peska sa vezivom. Od materijala za oblikovanje formiraju se jezgra i kalupi za oblikovanje 2. Nakon toga, dobijena jezgra i kalupi se pune reakcionim gasom da se vezivo očvrsne hemijskom reakcijom i na taj način se jezgrima i kalupu daju potrebna dimenzijska stabilnost.

[0064] Ploča sita 1 je urezana na ivici perifernog ivičnog ramena 4 sabirnog kontejnera 5. U periferni deo ivičnog ramena 4, ugrađen je zaptivni element 6.

[0065] Nakon što je kalup 2 pozicioniran na ploču sita 1, kućište 7, koje takođe pripada termoreaktoru T, se postavlja na perifernu ivicu 4 sabirnog kontejnera 5. Kućište 7 je napravljeno u obliku kapuljače i obuhvata kalup 2 sa njegovim spoljnim obodnim površinama 8. U ovom slučaju je opseg prostora omeđen kućištem 7 što je više u odnosu na obod kalupa 2, tako da je nakon postavljanja kućišta 7 na dno sita 1 između spoljne periferne površine kalupa 2 i unutrašnje površine 9 kućišta 7 došlo do formiranja prostora 10 za punjenje. S njihovim pripadajućim kontejnerom 5, ivica kućišta leži na zaptivnom elementu 6, tako da je ovde zagarantovano čvrsto zaptivanje prostora 10 za punjenje u odnosu na okolinu U. Kućište je napravljeno od termički izolacionog materijala, koji se može sastojati od više slojeva, od kojih jedan sloj obezbeđuje potrebnu dimenzionalnu stabilnost kućišta 7, a drugi toplotnu izolaciju. Sa njegove gornje strane, kućište 7 ograničava veliki otvor 11, kroz koji se liveni kalup 2 može napuniti otopinom livenog gvožđa, a prostor za punjenje 10 materijalom za punjenje F (slika 3).

[0066] Za punjenje prostora za punjenje 10 proizvodom F koji je formiran kao zrnasta granula i temperiran na temperaturu od T min od najmanje 500 ° C, kontejner za skladištenje V je postavljen iznad otvora 11, odakle se vrući materijal za punjenje F ubacuje u prostor za punjenje 10 preko distributivnog sistema 12 (slika 4).

[0067] Kada je postupak punjenja dovršen, ispunjeni prostor 10 mesta za punjenje može se po potrebi formirati da bude kompaktan. Nakon toga se na otvor 11 postavlja poklopac 13 koji takođe ima otvor 14 kroz koji se otopina livenog gvožđa može puniti u kalup 2 (Sl.5).

[0068] Livenje istopljenog gvožđa zatim se vrši u kalupu za livenje 2 (slika 6)

[0069] U međuvremenu, spoljni vazduh koji sadrži kiseonik može da uđe u prostor za punjenje 10 preko dovoda gasa 15 koji je izveden u donjem delu ivice kućišta 7. Isto tako, ambijentalni vazduh, koji prolazi kroz ulaz 16 u sabirnu posudu 5, usisava se kroz sito 1 na dnu u prostor za punjenje 10 (slika 7).

[0070] Namerno uništavanje kalupa za livenje 2 i početak topljenja livenog gvožđa povezano je sa rasipanjem liva G i odvija se u dve faze.

[0071] U prvoj fazi rastvarač sadržan u vezivu isparava. Ispareni rastvarač koji napušta kalup za livenje 2 dostiže koncentraciju u prostoru za punjenje 10 pri čemu se spontano zapali i sagoreva. Kao rezultat tako oslobođene toplote, granulirani proizvod F doveden na temperaturu Tmin od približno 500 ° C zagreva se preko granične temperature T praga od 700 ° C sve dok njegova temperatura ne dostigne maksimalnu temperaturu T max od oko 900 ° C.

[0072] Ako koncentracija vezivnih sastojaka koji isparavaju iz kalupa za livenje 2 više nije dovoljna za nezavisno sagorevanje, proizvod koji se zagreva na ovaj način preuzima funkciju akumulatora toplote, pri čemu se temperatura kalupa 2 i u komori za punjenje 10 održava na nivou iznad temperaturne granice od 700 ° C. Na taj način se zaustavlja sagorevanje komponente veziva i ostalih potencijalnih zagađivača pri napuštanju kalupa za livenje 2 sve dok veziva ne ispare iz kalupa za livenje 2. Tada eventualno još uvek nastale pare iz supstanci kalupa 2 oksidiraju na preovladavajućim visokim temperaturama u komori za punjenje 10 ili na bilo koji drugi način postaju bezopasne.

[0073] Takođe dolazi do potpunog sagorevanja gasova iz kalupa 2, koji sadrže kiseonik, stvorenih iz vazdušnih gasova struja S1, S2, koje prolaze kroz dovod gasa 15 i dno sita 1 u prostor za punjenje 10 kućišta 7.

[0074] Pošto je zapreminska gustina materijala za punjenje F tako niska da je obezbeđena dobra propusnost gasa u paketu materijala za punjenje koji je prisutan u komori za punjenje 10 čak i nakon sabijanja je dobro mešanje nastalih gasova iz kalupa 2 sa kiseonikom za garantovane tokove gasa koji obezbeđuju sagorevanje S1, S2. U isto vreme, količina proizvoda u prostoru za punjenje 10 dolazi u kalup za livenje 2 na njegovim obodnim površinama i na taj način sprečava lom odlivka od gvožđa.

[0075] Prolazak gasova koji izlaze iz kalupa za livenje 2 kroz materijal za punjenje F uzrokuje dobro mešanje sa isporučenim protokom gasa S1, S2, duže vreme zadržavanja i dobru reaktivnost. Kalup za livenje 2 se na taj način zagreva i sagorevanjem vezivnog materijala i toplinom koju metal uliva u kalup za livenje 2, kao i prethodno zagrejanim punjenjem F. Kao rezultat toga, vezni delovi i jezgre kohezionog vezivnog sistema kalupa 2 gotovo su potpuno uništeni. Kalupi i jezgre se zatim raspadaju na fragmente B ili pojedinačna zrnca peska.

[0076] Fragmenti B i rastresiti pijesak padaju kroz dno sita 1 u ležištu 5 i tamo se skupljaju. U zavisnosti od napretka uništavanja kalupa za livenje 2, dno sita 1 može se otvoriti na takav način da sadržaj F takođe uđe u sabirni kontejner 5 (slika 8)

[0077] Za optimalno sagorevanje izduvnih gasova iz kalupa 2 i za regeneraciju peska jezgre koji se već nalazi u kućištu, temperature materijala za punjenje F i gasa koji teče u komori za punjenje 10 optimalno su podešene u svakom slučaju iznad 700 ° C. Uslovi u termoreaktoru T predviđeni su tako da proces regeneracije i tretman izduvnih gasova ne zavise od raspoloživosti sistema. Određene i podešene veličine su početna temperatura punila F, gasovi koji sadrže kiseonik S1, S2 i koji ulaze kroz dovod gasa 15 i ulaz 16 i sam kalup za livenje 2.

[0078] Proces raspadanja kalupa za livenje 2 i vreme očvršćavanja otopine livenog gvožđa, koja je izlivena u kalupu za livenje 2, prilagođavaju se jedan drugom tako da je odlivak G dovoljno očvrsnuo u trenutku kada započne raspadanje kalupa za livenje 2.

[0079] Nakon što se kalup za livenje 2 potpuno raspadne, sabirni kontejner 5 se odvaja od dna sita 1 s mešavinom materijala za livenje, proizvoda koji se nalazi u njemu, a kućište 7 je takođe uklonjeno sa dna sita 1. Liv G sa većim stepenom peska je sada slobodno dostupan i može se kontrolisati hlađenjem u prostoru sličnom tunelu 17 koji je predviđen za ovu svrhu (slika 10). Zbog procesa, odlivak G ima visoku temperaturu tokom trajanja procesa, u kome austenitna transformacija još nije završena i brzo hlađenje dovelo bi do zaostalih napona, a time i do pukotina. Iz tog razloga, odlivak G se hladi u tunelu za hlađenje 17 polako prema krivuljama usijanja tokom žarenja radi otklanjanja stresa. Dovedeni vazduh za hlađenje dimenzioniran je tako da se način hlađenja određuje specifično za svaki proizvod.

[0080] Još uvek vruća mešavina sadržaja F, jezgra peska i fragmenata B koja se nalazi u posudi za sakupljanje 5 prenosi se udrobilicu 18, na primer, može biti u obliku rotacione cevi, intenzivno se meša i dodaje joj se dovoljno oksidacionog vazduha, tako da eventualno još uvek postojeći ostaci veziva naknadno sagoreju. U ovoj fazi procesa, materijal za punjenje F se takođe može odvojiti od jezgrenog peska i oba se mogu dodatno odvojeno hladiti. Takva naknadna regeneracija osigurava sigurno održavanje potpunog sagorevanja vezivnog sistema i dodatno ga pripremiti mehaničkim trenjem, površinom jezgre peska za dobro prijanjanje veziva za ponovnu upotrebu kao jezgrasti pesak.

[0081] Dobijeni jezgrasti pesak se hladi do blizu sobne temperature i, nakon frakcioniranja, reciklira u livene kalupe ili jezgre za upotrebu u novom kalupu za livenje 2.

[0082] Sadržaj F je, međutim, ohlađen do predviđene startne temperature Tmin i u cirkulacionom krugu obnovljen za ponovno punjenje komore za punjenje 10 u rezervoaru V.

[0083] Količina gasa za sagorevanje koja se provodi u prostor za punjenje 10 kao tokovi gasa S1, S2 reguliše se pomoću mehanički podesivih poklopaca ili klizača pomoću kojih se mogu podesiti poprečni preseci otvora za dovod 15 i pristup 16. Odgovarajuće podešavanje se prvo može odrediti stehiometrijski potrebnom količinom vazduha za sagorevanje sistema veziva, a zatim fino podesiti merenjima CO, NO x i O2na izlazu izduvnog sistema 19 koji se formira ovde kroz otvor 14 poklopca 13, koji je utisnut u poklopac 13 i pojavljujući se više u komori za punjenje 10, izduvni gasovi se izbacuju iz kućišta 7.

[0084] Kao što je vidljivo sa slike 16, u komori za punjenje 10 neposredno nakon isparavanja rastvarača iz sistema veziva kalupa 2 i drugih isparenja iz kalupa 2 postignuta je visoka koncentracija zagađivača koja je predstavljena krivom zagađivanja K i koja bi sagorevala nezavisno čak i na sobnim temperaturama. Granica K, kod koje je dostignuta koncentracija zagađivača na sobnoj temperaturi, koja je zapaljiva, prikazana je na Slici 16 linijom tačka crta. Zbog visoke minimalne temperature Tmin od 500 ° C, koja preovlađuje u prostoru za punjenje 10 kroz vrući materijal za punjenje F, koji je tamo uveden, dolazi do sagorevanja gasova koji ulaze u prostor za punjenje 10 iz kalupa za livenje 2, međutim, ovo sagorevanje započinje na znatno nižoj koncentraciji (videti Sl.16).

[0085] Zbog sagorevanja granulata u fazi 1, granule se zagrevaju, a njegov sadržaj T nakon kratkog vremena prelazi graničnu temperaturu T granice od 700 ° C, za organske materije za koje se zna da neovisno oksidiraju sa dovoljnim udelom kiseonika i tako sagorevaju. Kretanje temperature T punjenja prikazano je na slici 16 kao isprekidana linija.

[0086] Ova faza ("faza 1") intenzivnog sagorevanja veziva koje isparava iz kalupa za livenje 2 ne prestaje sve dok se koncentracija zagađivača K zapaljivih gasova koji prolazi kroz komoru za punjenje 10 iz kalupa za livenje 2 ne smanji tako mnogo da na sobnoj temperaturi više ne dolazi do sagorevanja.

[0087] Zbog visoke temperature proizvoda veće od 700 ° C, kao što je gore opisano, ova oksidacija ili sagorevanje se nastavlja u narednoj fazi 2, oslobođena toplota je dovoljna za dodatno povećanje temperature materijala za punjenje 10 do maksimalne temperature T maks je postignuto. Na ovoj temperaturi materijal za punjenje 10 ostaje sve dok proces raspadanja kalupa za livenje 2 nIJe toliko napredovao do te granice da se ne dogodi značajna eksplozija, kalup za livenje 2 se raspada na male komade i ostatak kalupa pada u posudu 5. Međutim, dok se u komori za punjenje 10 odvija proces sagorevanja, još uvek postoji toliko toplote da materijal za punjenje F ostaje tokom dužeg vremenskog perioda u području temperature čija je gornja granica temperatura T maks, a čija je donja granica temperatura T.

[0088] Prema pronalasku se prema tome određuje izbor temperature na kojoj se materijal za punjenje unosi u prostor za punjenje 10, vreme u kojem je prekoračena granična temperatura T od 700 ° C, pod uslovom da je to ranije postignuto niskim koncentracijama zagađivača K proces sagorevanja u prostoru za punjenje 10 više se ne odvija pouzdano sa potrebnim intenzitetom. Nakon toga se, tada visoko zagrejani materijal za punjenje F, obezbeđuje da dolazi do raspadanja i zaostalih gasova sagorevanja koji još uvek isparavaju iz kalupa za livenje 2, čak i ako bi koncentracija zapaljivih gasova koji su prisutni u komori za punjenje bila preniska na temperaturi ispod granične temperature T.

[0089] Može se dokazati da je pomoću isparavanja zapaljivih materija koje se nalaze u kalupu za livenje 2 velika hemijske energije na raspolaganju za spaljivanje da bi se mogle postići temperature proizvoda preko 1000 ° C. U ovom slučaju, međutim, hlađenje odlivka je znatno odloženo, tako da će biti potrebno duže vreme boravka u kalupu. Sada se takođe može odrediti početna temperaturam pri kojoj se materijal za punjenje F ubacuje u prostor za punjenje 10. Isto tako, prekomerno povećanje temperature može se sprečiti povećanjem protoka gasa za hlađenje vazduha S1, S2, koji tada tada deluje.

[0090] Prilikom odabira materijala za punjenje F, koji je, na primer, keramičko telo za punjenje, osigurava se da pojedinačna zrnca materijala za punjenje F imaju visoku čvrstoću na pritisak kako bi apsorbovali sile pritiska tokom livenja i kako bi se obezbedilo da gubici zbog abrazije budu što je moguće niži u procesu cirkulacije. Drugi kriterijum za izbor je nizak toplotni kapacitet u kombinaciji sa gustinom materijala za punjenje F da bi se postigao porast temperature iznad 700 ° C što je brže moguće pri izlasku iz faze 1. Zbog oksidacije koja se javlja u sirovini, prilagođenog dovoda vazduha za sagorevanje i relativno niske temperature, u velikoj meri se izbegava stvaranje azotnog oksida.

[0091] Prema pronalasku, budući da odlazni izduvni gasovi uglavnom zagrevaju proizvod punjenja već u prvoj fazi, temperaturni profil postoji unutar punjenja, što obezbeđuje čisto sagorevanje.Vazduh za sagorevanje usled toga dolazi u komoru za punjenje 10, konvekcija toplote se prostire u vertikalnom smeru prema gore i dolazi do izbacivanja zagađivača iz kalupa 2 usled snažnog stvaranja pare u prvoj fazi u horizontalnom smeru u pakovanju proizvoda.

Ukrštanjem gasnih tokova unutar proizvoda F obezbeđuje se dobro mešanje.

[0092] U oblasti iznad kalupa za livenje 2, gasni tokovi se zatim ispravljaju i mogu dovoljno da izgore u najtoplijem području izduvnog otvora u komori za sagorevanje između poklopca 13 i punjenja F pre izlaska iz izduvne cevi 19 iznad izduvne cevi.

[0093] U proračunu za ovaj primer, zasnovanom na parametrima i materijalnim vrednostima koje su date u Tabeli 1 za postupak prema pronalasku, određuju se toplotna energija Qa koja se oslobođa hlađenjem rastvora i sagorevanjem veziva, kao i toplotna energija Qb koja je potrebna za zagrevanje punjenja i zagrevanje jezgre peska u livenom kalupu.

[0094] Pretpostavlja se da se otopina od livenog gvožđa izliva u kalup za livenje kao istopljena, gde su kalupi i jezgra načinjeni u konvencionalnom postupku hladne kutije od materijala za livenje koji se sastoji od konvencionalnog peska u jezgri, to jest kvarcnog peska sa uobičajenim vezivom.

[0095] Da bi se proces pojednostavio, takođe se pretpostavlja da metal za livenje odaje toplotu kalupu za livenje i materijalu za punjenje nakon livenja i da je hemijska energija svojstvena vezivnom materijalu takođe potpuno dostupna za zagrevanje materijala za punjenje u obliku toplote za sagorevanje.

[0096] Toplota topljenja Hfus koja se koristi za očvršćavanje otopine zatim se izračunava prema formuli

Hfus = Motopine x Δhfus x 1/1000 MJ/kJ

Tako i u ovom primeru

Hfus = 170 kg x 96 kJ/kg x 1/1000 MJ/kJ = 16,3 MJ.

[0097] Toplotna energija oslobođena tokom hlađenja iz otopine Qa1 se zatim izračunava prema formuli

Qal = cp x ΔT x m x 1/1000 MJ/kJ - Hfus

u ovom primeru je

ΔT = (Tl - T2) = (850K - 1500K) = -650K pa je

Qal = 950 J/kgK x -650K x 170kg x 1/1000 MJ/kJ - 16,3MJ

Qal = -121 MJ.

[0098] U odgovarajućem proračunu dobijena je toplotna energija zbog sagorevanja veziva sadržanog u materijalu za livenje, Qa2 u skladu sa formulom

Qa2 = hi x Mveziva X (-1)

Pa je

Qa2 = 30MJ/kg x 4kg x (-1) = -120 MJ.

[0099] Zbir oslobođene toplote Qa = Qa1 Qa2 je tada -241 MJ.

[0100] Toplotna energija Qb1 potrebna za zagrevanje jezgre peska u livenom kalupu od temperature T1 do temperature T2 izračunava se prema formuli

Qb1 = cp jezgra peska % (T2 - Tl) x Mjezgra peska

Pa je

Qb1 = 835 J/kgK x (800K - 20K) x 255 kg = 166 [MJ].

[0101] Isto tako, toplotna energija Qb2 potrebna za zagrevanje jezgre kalupa od temperature T1 do temperature T2 izračunava se prema formuli

Qb2 = cppunjenja x (T2 - T1) x mpunjenja

Pa je

Qb2 = 754 J/kgK x (800K - 500K) x 125kg = 28 [MJ].

[0102] Potreba za toplotom Qb = Qb1 Q b2 koja služi za zagrevanje jezgre peska u kalupu za livenje, koji je u početku još uvek na sobnoj temperaturi od 20 ° C, a proizvod koji se u kalup ubacuje je , na početku topljenja sa temperaturom T1 od 500 ° C, do krajnje temperature T2 od 800 ° C, tada je

Qb = 166 MJ 28 MJ = 194 MJ.

[0103] Prema parametrima koji su dati u Tabeli 1, kao rezultat unosa toplote kroz otopinu i sagorevanja veziva koje izlazi iz kalupa za livenje, dostupan je višak energije od 47 MJ za zagrevanje materijala za punjenje F i nadoknadu tolerancija i gubitaka.

[0104] U Tabeli 1 prikazano je određivanje energetske ravnoteže koja se može postići kada se rastopi sivo liveno gvožđe i pokazuje da je prisutan značajan višak kapaciteta toplotne energije kada se koriste konvencionalni liveni materijali koji su zasnovani na konvencionalnom sistemu veziva i upotrebe kvarcnog peska. U ovoj analizi zanemareni su isporučeni gasovi koji sadrže kiseonik S1, S2, pošto je njihov uticaj energetski vrlo nizak.

[0105] U Tabeli 2, dati su zapreminska gustina Sd, specifični toplotni kapacitet cp i proizvod P = Sd x cp za različite komade šljake, koji su u principu bili pogodni za upotrebu kao sadržaj u pogledu svoje temperaturne otpornosti. Ispada da, na primer, čelični šljunak ima značajno niži specifični toplotni kapacitet cp od keramičkog granulata ovde pomenutog tipa, ali ima izrazito visoku zapreminsku gustinu da bi se obezbedila gasna propustljivost materijala za punjenje koji se nalazi oko kalupa za livenje u skladu sa pronalaskom.

[0106] Referentni brojevi

1. sito ploča

2. kalup

3. Šupljina kalupa

4. obodni rameni isečci

5. sabirni rezervoar

6. zaptivni element

7. Kućište (kućište)

8. Periferna površina kalupa 2

9. Unutrašnja površina kućišta 7

10. Prostor za punjenje

11. otvaranje kućišta

12. distributivni sistem

13. poklopac

14. otvaranje poklopca 13

15. ulaz gasa

16. Priključak

17. Tunel za hlađenje

18. Drobilica

19. izduvni izlaz

B. fragmenti

F. punjenje livenja

G. liveni delovi

S1, S2. gasni tokovi koji sadrže kiseonik

T. termoreaktor

U. okruženje

V. rezervoar

Tabela 1

Tabela 2

Claims (14)

Zahtevi

1. Postupak za livenje livenih delova (G), u kome se rastopljeni metal izliva u kalup za livenje koji zatvara šupljinu (3) koja formira liveni deo koji treba da se proizvede, pri čemu je kalup za livenje (2), konstruisan kao izdubljeni kalup, sastoji se od jednog ili više delova ili jezgara kalupa za livenje koji su formirani od materijala kalupa koji se sastoji od jezgre peska, veziva i, po izboru, jednog ili više aditiva za podešavanje određenih svojstava kalupnog materijala, podrazumeva sledeće radne korake:

• nabavka kalupa za livenje (2);

• kućište kalupa za livenje (2) u kućištu (7) koji obezbeđuje prostor za punjenje (10) između najmanje jednog dela unutrašnje površine (9) kućišta (7) i pripadajućeg dela spoljne površine (8) odlivka kalup (2);

• punjenje prostora za punjenje (10) slobodno tečnim materijalom za punjenje (F);

• izlivanje rastopljenog metala u kalup za livenje (2),

• pri čemu, kao posledica izlivanja rastopljenog metala, kalup za livenje (2) počinje da zrači toplota, što je posledica unosa toplote izazvane vrućim topljenim metalom, i • pri čemu, kao posledica unosa toplote izazvane istopljenim metalom, vezivo materijala u kalupu počinje da isparava i sagoreva, tako da gubi efekat i kalup za livenje (2) se raspada na fragmente (B);

karakteriše se time što materijal za punjenje (F) koji je uliven u prostor za punjenje (10) ima tako malu zapreminsku gustinu da pakovanje materijala za punjenje koje formira materijal za punjenje (F) nakon punjenja prostora za punjenje (10) može biti pod uticajem protoka gasa (S 1, S2) i da pri punjenju prostora za punjenje (10) materijal za punjenje (F) ima minimalnu temperaturu (Tmin) na najmanje 500 ° C polazeći od početne temperature materijala za punjenje (F ) temperatura raste kao rezultat procesne toplote koja se stvara toplotom zračenja iz kalupa za livenje (2) i toplotom koja se oslobađa tokom sagorevanja veziva, do iznad granične temperature (Tgran) pri kojoj vezivo isparava iz kalupa za livenje (2) i kada dođe u kontakt sa materijalom za punjenje (F) se zapali i počne sagorevati.

2. Postupak prema zahtevu 1, karakteriše se time što proizvod P zapreminske gustine Sd i specifičnog toplotnog kapaciteta cp iznosi najviše 1 kJ / dm<3>K.

3. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što nasipna gustina Sd iznosi najviše 4 kg / dm<3>.

4. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što materijal za punjenje (F) ima specifičan toplotni kapacitet cp od maks. 1 kJ / kgK.

5. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što je materijal za punjenje (F) formiran od granula sa prosečnim prečnikom od 1,5 do 100 mm.

6. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što granična temperatura (Tgran) iznosi 700 ° C.

7. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što kućište ima dovod gasa (15) i odvod izduvnih gasova (19) i da se materijal za punjenje (F), koji se nalazi u prostoru za punjenje, bar ponekad i na određenim presecima, teče kroz protok gasa koji sadrži kiseonik (S1, S2).

8. Postupak prema zahtevu 6, karakteriše se time što se protok gasa (S1, S2) zagreva do temperature iznad sobne temperature.

9. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 6 do 8, karakteriše se time što se protok gasa (S1, S2) reguliše u zavisnosti od protoka zapremine izduvnih gasova koji dolaze iz izlaza izduvnih gasova (19).

10. Postupak prema jednom od zahteva 6 do 9, karakteriše se time što se merenje izduvnih gasova vrši na izlazu izduvnih gasova (19) i da se protok gasa (S1, S2) reguliše u zavisnosti od rezultata ovog merenja.

11. Postupak prema jednom od zahteva 6 do 10, karakteriše se time što se delimični protok gasova za izgaranje koji izlazi iz izlaza izduvnih gasova meša sa protokom gasa koji sadrži kiseonik (S1, S2) i tako dobijena smeša se dovodi se u kućište (7).

12. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što je kućište (7) opremljeno katalitičkim konvertorom za razgradnju toksičnih supstanci koje se nalaze u proizvodima sagorevanja veziva.

13. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što je kalup za livenje (2) postavljen na osnovu sita (1) i da su fragmenti (B) livenog kalupa (2) i materijal za punjenje (F) ) provuku zajedno kroz sito (1), sakupljaju se i obrađuju zajedno i odvajaju se jedan od drugog nakon obrade.

14. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, karakteriše se time što nakon raspada kalupa za livenje (2), liveni deo (G) prolazi kroz termičku obradu tokom koje se kontrolirano hladi u skladu sa određenom krivom hlađenja.