[发明专利]造型材料混合物和铸造铝的冒口

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造铸造铝的冒口的放热的造型材料混合物，由所述造型材料混合物制造的冒口及其用于铸造铝的用途。

背景技术

在铸造车间制造金属铸件的时候，将液态金属注入铸型的模腔中。在固化的时候所注入的金属体积减小。因此在铸型中或其上有规则地使用所谓的冒口来补偿所述铸件固化时的体积不足和避免铸件中形成缩孔。所述冒口与铸件和/或容易被危及到的铸件区域连接并且通常布置在所述模腔之上和/或侧面上。它包含与所述铸型的模腔连接并首先接收液态金属的补偿腔。稍后，模腔中的金属固化时，所述液态金属从补偿腔输出，从而补偿铸件的体积不足。

在制造金属铸件时，首先制造其形状基本上对应待制造的金属铸件的模型。在所述模型上安置输入元件和冒口。随后在型箱中用型砂包围所述模型。压缩所述型砂并随后硬化。在硬化之后将铸型从型箱中取出。所述铸型具有模腔，或者，在所述铸型由多个部件构成的情况下具有模腔的一部分，它基本上对应待制造的金属铸件的负型(Negativform)。根据需要将所述铸型装配之后，在铸型的型腔注入液态金属。在此过程中，所述冒口的补偿腔也至少部分填充了液态金属。由冒口的补偿体积调节的给料体积之后可用于提供铸件的给料。流入的液态金属将空气从型腔或补偿腔挤出。空气通过铸型内的开口或通过铸型的多孔部分，例如通过冒口的壁而排出。冒口因此优选具有充分的多孔性，以便一方面可以在注入液态金属时从冒口中挤出空气和使得金属能够流入冒口，另一方面金属在铸型的型腔内冷却和固化时可以使仍为液态的金属从冒口的补偿腔流入到铸型的型腔，而不在冒口的补偿腔内产生负压。

为了使金属可以从补偿腔流回到型腔，包含在冒口的补偿腔内的金属必须比铸型的型腔内的金属迟一些固化。金属的固化通过液态金属产生的热量损失来测定。为了使包含在补偿腔内的金属比型腔内的金属迟一些固化，包含在补偿腔内的液态金属必须产生比型腔内金属更小的热量损失。

热量损失主要由释放热的模型的表面积与体积的比例来确定。在给定的体积下，液态金属首先在具有较大表面积的模型上固化。因此冒口的补偿腔或所用的给料体积构造得尽可能紧凑。

另外，经由包围液态金属的材料的隔热作用调节热量损失，也就是铸型或冒口的材料。因此，冒口优选由具有足够强的隔热作用的材料构成，以便金属在补偿腔内充分长的时间内保持液态。冒口为此可以由具有比铸型的材料更强的隔热作用的材料制成，使得包含在冒口补偿腔内的液态金属的热量损失低于包含在铸型的型腔内的金属的热量损失。这类材料可以例如是包含铝硅酸盐微型空球的耐火材料。这类材料通过封闭在微型空球内的气体起到强隔热作用。减少包含在冒口补偿腔内液态金属的热量损失另一可能性是，将所述冒口设计为放热冒口。为此由造型材料混合物制成冒口，所述造型材料混合物除了包含耐火材料和粘合剂之外还包含可燃的金属例如铝砂(Aluminiumgrieβ)和适合的氧化剂例如硝酸钠。在与热的液态金属接触时点燃混合物并将金属氧化时释放的热发散到包含在补偿腔内的液态金属上。对于放热的冒口，可以因此选择非常小的补偿腔和/或给料体积。

适合的冒口必须这样选择，即在给料期间不抽空所述冒口，也就是说给料体积足够大，即使在给料过程结束的时候还能提供充足的液态金属进行给料。太小的给料体积导致形成所谓的初级缩孔但所述冒口还必须这样选择，使得给料体积的液态金属比铸型的型腔内金属迟一些固化。如果补偿腔内金属早于型腔内金属固化，则不会再有金属从补偿腔进入型腔，不能再对铸件给料。这导致形成所谓次级缩孔

液态金属的固化可以近似地经由铸件或给料体积模量来描述。模量在此应理解为体积与放出热量的表面积的比例。可以通过等式T＝K·M²由模量M估计固化时间T。K在此是所用铸造材料的特征常数。在第一近似法中，具有相同模量的物体以同样的速度固化。所考察的物体的模量加倍，则固化时间是四倍。

金属固化期间，液态金属从冒口的补偿腔被吸入到铸型的型腔。由此减少了体积和补偿体积中残留的液态金属的表面积，并因此减少了其模量。如果实现冒口补偿腔内金属比铸型的型腔内金属更迟固化，则给料之后残留在冒口内的给料残余物的模量必须大于铸件的模量或从冒口给料的铸件区域的模量。

对于自然冒口，也就是设计作为在铸型内简单空腔的冒口，其中通过铸型的材料形成补偿腔的壁，冒口的可抽空性为约15％。即，最初注入到补偿腔内的给料体积的15％可用于提供铸件的给料。所述给料体积因此可变得大于铸件的体积或从冒口给料的铸件区域的体积。