DK173647B1 - Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank - Google Patents
Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank Download PDFInfo
- Publication number
- DK173647B1 DK173647B1 DK64098A DK64098A DK173647B1 DK 173647 B1 DK173647 B1 DK 173647B1 DK 64098 A DK64098 A DK 64098A DK 64098 A DK64098 A DK 64098A DK 173647 B1 DK173647 B1 DK 173647B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- water glass
- particles
- water
- metal
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
- B22C1/186—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
- B22C1/188—Alkali metal silicates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
i DK 173647 B1in DK 173647 B1
Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et sintret emne. Opfindelsen angår også sådanne emner samt anvendelsen heraf som en kerne eller en form til jern- og metalstøgning eller plaststøbning.The invention relates to a process for producing a sintered blank. The invention also relates to such articles as well as their use as a core or mold for iron and metal raising or plastic molding.
5 Emner indeholdende partikler knyttet sammen af et bindemiddel anvendes inden for mange tekniske områder.5 Topics containing particles bonded together by a binder are used in many technical fields.
Navnlig ved støbning af metal- eller plastgenstande har sådanne emner fundet anvendelse som forme eller kerner. Sædvanligvis anvendes der partikler i form af kvarts-10 sand og bindemiddel i form af vandglas.In particular, when casting metal or plastic articles, such items have found use as molds or cores. Usually, particles in the form of quartz sand and binder in the form of water glass are used.
Vandglas som bindemiddel blev første gang anvendt til at sammenbinde kvartssand i støberier omkring 1920.Water glass as a binder was first used to bond quartz sand in foundries around 1920.
Ved denne fremgangsmåde blandes sand og en vandig opløsning af vandglas, hvorefter denne blanding fyldes 15 i en form og hærdes ved afdampning af vandet. Denne fremgangsmåde blev væsentligt forbedret omkring 1950 med udviklingen af C02-processen. Herved ledes C02~gas gennem den våde blanding af sand og vandglas, med henblik på at hærde bindemidlet. Kerner eller forme 20 opnået ved C02-processen er relativ porøse og styrken er svag.In this process, sand and an aqueous solution of water glass are mixed, after which this mixture is filled into a mold and cured by evaporation of the water. This approach was substantially improved around 1950 with the evolution of the CO 2 process. In this way, CO 2 gas is passed through the wet mixture of sand and water glass, in order to cure the binder. Core or molds 20 obtained by the CO 2 process are relatively porous and the strength is weak.
I slutningen af I960'erne blev der udviklet selvhærdende bindemiddelsystemer. Hærdningen sker ved tilsætning af en organisk ester til den våde blanding 25 af sand og vandglas inden fyldning i en form.In the late I960s, self-curing binder systems were developed. The curing is done by adding an organic ester to the wet mixture of sand and water glass before filling into a mold.
I slutningen af 1970'erne blev der udviklet en tørringshærdningsproces, hvor energi fra varm luft, varm form eller mikrobølger bevirker hærdning af vandglasbindemidlet.In the late 1970s, a drying-curing process was developed, in which energy from hot air, hot mold or microwaves causes curing of the water glass binder.
30 I starten af 1990'erne blev der af nærværende opfinder udviklet en hærdningsfremgangsmåde, hvor der blev gjort brug af indblæsning af varm luft i en 2 DK 173647 B1 ventileret form under anvendelse af en tretrins-tem-peraturcyklus. Se miljøprojekt nr. 189, Miljøstyrelsen.In the early 1990s, a curing process was developed by the present inventor using hot air blowing in a ventilated form using a three stage temperature cycle. See Environmental Project No. 189, Danish Environmental Protection Agency.
Alle de ovenfor nævnte fremgangsmåder, hvori der anvendes vandglas som bindemiddel besidder imidlertid 5 den ulempe, at strømningsegenskaberne af blandingen af sand, vandglas og vand er forholdsvis dårlige under fyldningen af formen. Dette bevirker, at blandingen vil have en tendens til ikke at strømme ud i alle hulrummene af formen. De kendte processer, hvori der 10 anvendes vandglas, er således begrænset til anvendelse i forbindelse med forme, som ikke udviser en detaljeret overflade.However, all of the above-mentioned methods in which water glass is used as a binder have the disadvantage that the flow properties of the mixture of sand, water glass and water are relatively poor during the filling of the mold. This causes the mixture to tend not to flow out into all the cavities of the mold. Thus, the known processes employing water glass are limited to use in conjunction with molds which do not exhibit a detailed surface.
I erkendelse af manglerne ved de kendte fremgangsmåder opfandt nærværende opfinder en fremgangsmåde til 15 fremstilling af partikler belagt med vandglas samt emner der kan fremstilles af sådanne med vandglas belagte partikler. Denne opfindelse er omhandlet af den på prioritetsdagen for nærværende ansøgning endnu ikke offentligt tilgængelige internationale patentansøgning 20 nr. PCT/DK97/00575.In recognition of the shortcomings of the known methods, the present inventor invented a process for the preparation of particles coated with water glass as well as articles which can be made of such particles coated with water glass. This invention is contemplated by the international patent application 20 no. PCT / DK97 / 00575 not yet publicly available on the priority date of the present application.
Emnerne der kan opnås ifølge PCT/DK97/00575 har til mange formål en tilstrækkelig styrke. Eksempelvis egner emnerne sig fortrinligt som forme eller kerner til metal støbning. Imidlertid er det til visse an-25 vendelsesformål ønskeligt at have en højere styrke eller en større modstandsdygtighed over for påvirkning med vand eller damp, også ved højere temperaturer.The items obtainable according to PCT / DK97 / 00575 are of sufficient strength for many purposes. For example, the blanks are ideally suited as molds or cores for metal casting. However, for certain applications, it is desirable to have a higher strength or greater resistance to water or steam impact, even at higher temperatures.
Det er foreslået i JP 4325473 at anvende en vandig opløsning af vandglas som støbe- og sintringshjælpemid-30 del ved fremstillingen af et porøst sintret emne udfra alumina-pulver. Efter simpel blanding af vandigt vandglas og aluminapulver tør-støbes et emne der efterfølgende sintres. Det sintrede porøse emne foreslås anvendt som filter. Der er således ikke mulighed 35 for at forarbejde et grønemne inden den endelige 3 DK 173647 B1 sintring til det færdige emne.It is proposed in JP 4325473 to use an aqueous solution of water glass as a molding and sintering aid in the preparation of a porous sintered blank from alumina powder. After a simple mixture of aqueous water glass and alumina powder, a blank is subsequently dried and sintered. The sintered porous blank is proposed to be used as a filter. Thus, there is no option 35 to process a green before the final 3 DK 173647 B1 sintering to the finished item.
Det er således formålet med nærværende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af et sintret emne der kan udvise stor detaljeringsgrad og 5 som kan forarbejdes inden sintringen. Det er endviddre formålet med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af et emne med en forøget styrke og en større modstandsdygtighed over for vand eller damp.It is thus the object of the present invention to provide a process for producing a sintered blank which can exhibit high degree of detail and which can be processed prior to sintering. It is further the object of the invention to provide a process for producing a workpiece having an increased strength and a greater resistance to water or steam.
10 Dette formål opnås ifølge opfindelsen for en fremgangsmåde til fremstilling af et sintret emne, ved hvilken man tilvejebringer partikler belagt med et lag af vandglas i en form, 15 - hærder partikelmassen til et grønemne, og opvarmer grønemnet til en temperatur på eller over sintringstemperaturen for partiklerne, hvorved der dannes en direkte fysisk forbindelse mellem naboliggende partikler.This object is achieved according to the invention for a method of producing a sintered blank, in which particles are coated with a layer of water glass in a mold, curing the particulate mass to a green, and heating the green to a temperature at or above the sintering temperature of the particles, thereby forming a direct physical connection between neighboring particles.
20 Sintringstemperaturen defineres i nærværende beskrivelse med krav som den temperatur ved hvilken overfladen af partiklerne uden laget af vandglas vil begynde at smelte således, at en sammensmeltning af overfladerne af naboliggende partikler vil opnås. Det 25 foretrækkes at anvende en temperatur som ligger mindst 10°C, navnlig en temperatur som ligger 10-40°C over sintringstemperaturen. Det antages, at en temperatur som ligger mindst 10°C over sintringstemperaturen letter det smeltede metals evne til at trænge gennem 30 laget af vandglas således at overfladen af naboliggende partikler kan sintres sammen.The sintering temperature is defined herein as having the temperature at which the surface of the particles without the layer of water glass will begin to melt such that a fusion of the surfaces of neighboring particles will be achieved. It is preferred to use a temperature of at least 10 ° C, in particular a temperature of 10-40 ° C above the sintering temperature. It is believed that a temperature at least 10 ° C above the sintering temperature facilitates the ability of the molten metal to penetrate through the layer of water glass so that the surface of neighboring particles can be sintered together.
Ved betegnelsen "vandglas" skal der i nærværende beskrivelse med krav forstås lithium-, natrium- eller kaliumsilicater. Lithium-, natrium- eller kaliumkom-35 ponenten (M20, M * Li, Na eller K) kan forekomme i 4 DK 173647 B1 varierende mængder i forhold til silicatkomponenten (Si02). Forholdet Si02/M20 betegnes vægtmodulet. Et vandglas med lavt vægtmodul er let opløselig i vand og stærk basisk på grund af et højt indhold af den basiske 5 komponent M20. Tilsvarende besidder et vandglas med højt vægtmodul, en mindre basisk karakter og en mindre vandopløselighed. Ved nærværende opfindelse foretrækkes det at anvende vandglas med et vægtmodul mellem 0,5 og 4, især mellem 1,8 og 3,5 til belægning af partiklerne.As used herein, the term "water glass" means lithium, sodium or potassium silicates. The lithium, sodium or potassium component (M 2 O, M * Li, Na or K) may be present in varying amounts relative to the silicate component (SiO 2). The ratio SiO2 / M20 is called the weight module. A low weight module water glass is easily soluble in water and strong alkaline due to a high content of the basic 5 component M20. Similarly, a water glass with a high weight module, a less basic character and a lower water solubility. In the present invention, it is preferred to use water glass having a weight modulus between 0.5 and 4, especially between 1.8 and 3.5, for coating the particles.
10 Endvidere foretrækkes det at M = Na. Med mindre andet er angivet i det følgende henvises der ved betegnelsen "vandglas" til vandglas hvor M = Na.Furthermore, it is preferred that M = Na. Unless otherwise stated below, the term "water glass" refers to water glass where M = Na.
Partiklerne, der skal belægges med et lag af vandglas kan være ethvert materiale som vandglas kan 15 binde sig til og som kan sintres.The particles to be coated with a layer of water glass can be any material to which water glass can bind and which can be sintered.
Eksempler på sådanne materialer er metalliske materialer og keramiske materialer. Eksempler på anvendelige metalliske materialer omfatter aluminium, kobber, tin, jern, wolfram, chrom, vanadium, molybdæn 20 og mangan. Eksempler på keramiske materialer er Si02, A1203, Fe304, Fe203, MnO, NiO, ZnO, Zr02 eller Ti02. Materialet som partiklerne omfatter kan endvidere være en blanding af to eller flere af de ovennævnte.Examples of such materials are metallic materials and ceramic materials. Examples of useful metallic materials include aluminum, copper, tin, iron, tungsten, chromium, vanadium, molybdenum 20 and manganese. Examples of ceramic materials are SiO2, Al2 O3, Fe3 O4, Fe2 O3, MnO, NiO, ZnO, ZrO2 or TiO2. Furthermore, the material comprising the particles may be a mixture of two or more of the above.
Størrelsen og størrelsesfordeling af partiklerne 25 er ikke væsentlig for fremstillingen af de belagte partikler. Til brug i form- og kernekasser anvendes i almindelighed partikler med en størrelse på fra 0,05 mm til 2,0 mm, især fra 0,10 til 0,60 mm. Til brug ved afstøbninger hvor der ønskes en høj detaljeringsgrad og 30 en så nøjagtig gengivelse af modellen som muligt, kan der anvendes partikler med en diameter på fra 1 til 100 μπι. De valgte partikler kan have en bred eller en smal partikelstørrelsesfordeling eller partikelmassen kan udgøres af såkaldte dobbeltsigtede partikler (dobbelt-35 sigtet sand), hvori der optræder to toppunkter på 5 DK 173647 B1 kornkurven.The size and size distribution of the particles 25 are not significant for the preparation of the coated particles. For use in mold and core boxes, particles having a size of 0.05 mm to 2.0 mm are generally used, especially from 0.10 to 0.60 mm. For use with castings where a high degree of detail is desired and as accurate a reproduction of the model as possible, particles with a diameter of from 1 to 100 μπι can be used. The particles selected may have a wide or a narrow particle size distribution or the particle mass may be so-called double-sighted particles (double-screened sand), in which two vertices appear on the grain curve.
Emnet der skal sintres kan forud herfor være blevet infiltreret. Det foretrækkes navnlig at emnet inden sintringen er infiltreret med vandglas og/eller 5 med et metal eller en metallegering. Den nævnte infiltrering kan også foregå efter sintringen.The subject to be sintered may have been infiltrated prior to this. In particular, it is preferred that the blank prior to sintering is infiltrated with water glass and / or with a metal or metal alloy. Said infiltration can also take place after the sintering.
I tilfælde af, at emnet er infiltreret med vandglas vælges vandglassen således, at de ønskede oplø-selighedsegenskaber opnås. For vandglas med et vægt-10 modul på indtil ca. 3 er det muligt at opløse dette umiddelbart ved kontakt med vand ved stuetemperatur inden for en overskuelig tidsperiode, medens vandglas med et vægtmodul på over ca. 3,0, f.eks. et vægtmodul på mellem 3,0 og 3,5, er tungtopløseligt i koldt vand.In the event that the item is infiltrated with water glass, the water glass is selected so that the desired solubility properties are obtained. For water glasses with a weight-10 module of up to approx. 3, it is possible to dissolve this immediately upon contact with water at room temperature within a reasonable period of time, while water glass having a weight module greater than approx. 3.0, e.g. a weight module of between 3.0 and 3.5, is heavily soluble in cold water.
15 Sædvanligvis ønskes der et bestandigt emne der ikke opløses eller disintegreres ved høj luftfugtighed, eventuelt kombineret med en temperatur over almindelig stuetemperatur. Følgelig vælges almindeligvis en vandglas med et vægtmodul på mellem 3 og 4, fortrinsvis 20 på mellem 3,0 og 3,5.Generally, a non-dissolving or disintegrating component at high humidity is desired, optionally combined with a temperature above room temperature. Accordingly, a water glass having a weight module of between 3 and 4 is preferably selected, preferably 20 of between 3.0 and 3.5.
Emner der relativt let opløses i vand er eksempelvis infiltreret med en vandglas med et vægtmodul på mellem 1,8 og 3,0.Subjects that are relatively easily dissolved in water are, for example, infiltrated with a water glass with a weight module of between 1.8 and 3.0.
I tilfælde af, at emnet ifølge opfindelsen er 25 infiltreret med metal eller en metallegering kan dette metal eller denne metallegering vælges vilkårligt blandt kendte metaller eller metallegeringer. Det foretrækkes at anvende kobber eller en kobberholdig legering til infiltrering af emnet ifølge opfindelsen.In the event that the article of the invention is infiltrated with metal or a metal alloy, this metal or metal alloy may be selected at random from known metals or metal alloys. It is preferred to use copper or a copper-containing alloy to infiltrate the workpiece of the invention.
30 Især foretrækkes det at anvende en bronze, f.eks. indeholdende ca. 90 vægt% kobber og ca. 10 vægt% tin. Eksempler på anvendelige metaller der enten kan anvendes alene eller i kombination som legeringer er aluminium, antimon, vismuth, cadmium, calcium, cobolt, 35 kobber, guld, jern, bly, magnesium, mangan, kviksølv, 6 DK 173647 B1 nikkel, sølv, thallium, tin og zink.In particular, it is preferred to use a bronze, e.g. containing approx. 90% by weight copper and approx. 10% by weight of tin. Examples of usable metals that can be used either alone or in combination as alloys are aluminum, antimony, bismuth, cadmium, calcium, cobalt, copper, gold, iron, lead, magnesium, manganese, mercury, nickel, silver, thallium, tin and zinc.
Emnet der fremstilles ifølge opfindelsen kan have en vilkårligt ydre form. På grund af, at partiklerne belagt med et lag af vandglas er meget letstrømmende i 5 tør tilstand og lette at stampe ud i alle kaviteter af en form i let fugtig tilstand, kan der dannes emner som afstøbninger af originale modeller med en meget detaljerig overflade. Eksempelvis kan emnet ifølge opfindelse være en positiv eller en negativ afstøbning af en 10 model. En negativ afstøbning kan anvendes som form for fremstillingen af en kopi af den originale model, medens den positive afstøbning i sig selv udgør en hel eller delvis kopi at den originale model.The article made according to the invention may have any outer shape. Because the particles coated with a layer of water glass are very easily flowing in a dry state and easy to stamp out in all cavities of a mold in a slightly moist state, items can be formed as castings of original models with a very detailed surface. For example, the workpiece of the invention may be a positive or a negative cast of a model. A negative cast can be used as a form of making a copy of the original model, while the positive cast itself constitutes a full or partial copy of the original model.
Når emnet ifølge opfindelsen anvendes til jern-15 eller metalstøbning, eller til sprøjtestøbning af plast kan emnet udgøre en form og/eller en kerne. Emnet ifølge opfindelsen kan også anvendes til andre formål, såsom katalysatorer eller bærere for sådanne, granulat-filtre, gnistelektroder, elektroder til elektrolyse med 20 videre.When the workpiece according to the invention is used for iron or metal casting, or for injection molding of plastic, the workpiece may be a mold and / or a core. The subject of the invention may also be used for other purposes, such as catalysts or carriers for such, granular filters, spark electrodes, electrodes for electrolysis and so on.
Partiklerne belagt med et lag af vandglas fremstilles fortrinsvis ved at man (a) tilvejebringer en blanding indeholdende partikler der skal belægges, vand og 0,1 - 5 vægt% vand- 25 glas, beregnet på basis af vægten af partiklerne, hvori vandglasset foreligger i opløst form, (b) omrører blandingen mekanisk, eventuelt under tilførsel af varme fra en ekstern varmekilde og tillader vandet at fordampe herfra indtil mindst 30 så meget af vandet er fordampet fra blandingen, at den ikke længere er klæbende.The particles coated with a layer of water glass are preferably prepared by (a) providing a mixture containing particles to be coated, water and 0.1-5% by weight water glass, calculated on the basis of the weight of the particles in which the water glass is present. dissolved form, (b) mechanically stirring the mixture, optionally with heat being supplied from an external heat source and allowing the water to evaporate from it until at least 30 so much of the water has evaporated from the mixture that it is no longer sticky.
Mængden af vand i blandingen i trin (a) afhænger af flere faktorer, såsom den specifikke overflade, porøsiteten og den elektrostatiske natur af partikler-35 ne, men er fortrinsvis mindst 0,1 vægt%, beregnet på 7 DK 173647 B1 vægten af partikler, der skal belægges. Der vælges typisk en mængde på 1 - 3 vægt% for at sikre en tilstrækkelig fugtning af partiklerne. Mængden af vand overstiger fortrinsvis ikke 5 vægt%, da en tilsætning 5 af vand ud over denne mængde ikke bidrager yderligere til fugtningen af overfladen af partiklerne, der skal belægges.The amount of water in the mixture in step (a) depends on several factors such as the specific surface area, porosity and electrostatic nature of the particles, but is preferably at least 0.1% by weight, based on the weight of particles. to be coated. Typically, an amount of 1-3% by weight is selected to ensure adequate wetting of the particles. Preferably, the amount of water does not exceed 5% by weight, since addition of water beyond this amount does not further contribute to the wetting of the surface of the particles to be coated.
Mængden af vandglas i blandingen omfattende partikler, der skal belægges, vand og vandglas afhænger 10 af faktorer såsom den ønskede tykkelse af belægningen og den specifikke overflade af partiklerne, der skal belægges. Der kan anvendes 0,1 - 5 vægt% vandglas, beregnet på basis af vægten af partiklerne. Det foretrækkes i almindelighed at anvende 1-3 vægt%.The amount of water glass in the mixture comprising particles to be coated, water and water glass depends on factors such as the desired thickness of the coating and the specific surface of the particles to be coated. 0.1-5% by weight water glass can be used, based on the weight of the particles. It is generally preferred to use 1-3% by weight.
15 Blandingen i trin (a) tilvejebringes fortrinsvis ved at man: (al) sammenblander vand og partikler, der skal belægges , (a2) omrører denne blanding således, at vandet for-20 deles jævnt i partikelmassen (a3) tilsætter 0,1-5 vægt% vandglas til denne blanding, og (a4) fortsætter omrøringen til vandglasset er jævnt fordelt og opløst.The mixture of step (a) is preferably provided by: (a1) mixing water and particles to be coated, (a2) stirring this mixture such that the water is evenly distributed in the particle mass (a3) adding 0.1- 5% by weight water glass for this mixture and (a4) stirring until the water glass is evenly distributed and dissolved.
25 I trin (a3) sættes vandglasset fortrinsvis til blandingen i fast form, idet det foretrækkes at anvende partikelformig fast vandglas fremstillet ved forstøvningstørring.Preferably, in step (a3), the water glass is added to the mixture in solid form, preferring to use particulate solid water glass prepared by spray drying.
Det har vist sig hensigtsmæssigt at foretage en 30 omrøring under hele forløbet af fremstillingen af partiklerne belagt med et lag af vandglas. Denne omrøring foregår mekanisk, fortrinsvis under anvendelse af roterende vinger. Omrøringshastigheden er afpasset således, at det sikres, at der ikke dannes hærdede 35 klumper af partikler, der efterfølgende må knuses.It has been found convenient to stir for the entire course of the preparation of the particles coated with a layer of water glass. This stirring takes place mechanically, preferably using rotary blades. The stirring speed is adjusted to ensure that no hardened 35 clumps of particles are subsequently formed which must subsequently be crushed.
8 DK 173647 B18 DK 173647 B1
Da klæbetendensen af blandingen, under fordampningen af vandet herfra, stiger kraftigt, har det vist sig hensigtsmæssigt at anvende en beholder af plast til blandingen, hvortil vandglasset har ringe tendens til 5 at klæbe. Omrøringen foretages fortrinsvis med en sådan intensitet at blandingen varmes op således at vandet fordamper. Om ønsket kan der, for at forøge fordampningshastigheden, tilføres varme fra en ydre kilde og/eller foretages fordampning under vakuum. Om ønsket 10 kan de anvendte partikler være forvarmede inden blandingen med vand og vandglas. Dette er særlig fordelagtigt, hvis det anvendte vandglas er tungt opløselig, dvs. besidder et vægtmodul fra 3,0 til 4,0, hvor det foretrækkes at opvarme partiklerne til en temperatur på 15 indtil 100°C, fortrinsvis 80 - 90°C, inden partiklerne blandes med vand og vandglas.As the adhesive tendency of the mixture, during the evaporation of the water therefrom, rises sharply, it has been found convenient to use a plastic container for the mixture to which the water glass has little tendency to adhere. The stirring is preferably carried out at such an intensity that the mixture is heated so that the water evaporates. If desired, to increase the rate of evaporation, heat may be supplied from an external source and / or evaporation under vacuum. If desired, the particles used may be preheated prior to mixing with water and water glass. This is particularly advantageous if the water glass used is heavily soluble, ie. has a weight module of 3.0 to 4.0, where it is preferred to heat the particles to a temperature of 15 to 100 ° C, preferably 80 to 90 ° C, before mixing the particles with water and glass of water.
Det må påses under blandingen, at der ikke fore-ligger klumper af enten sand eller vandglas inden væsentlig afdampning af vandet tillades. Under af-20 dampningen af vandet fra blandingen stiger viskositeten heraf og blandingen bliver efter en tid klæbrig, hvorved partiklerne får en tendens til dels at klæbe til hinanden, dels at klæbe til det anvendte apparatur. Omrøringen må tilpasses denne klæbetendens, således at 25 der forhindres en for kraftig indbyrdes binding af partiklerne til hinanden. Når vandindholdet i laget af vandglas er faldet til under det laveste niveau, hvor binding er mulig mellem partiklerne, falder viskositeten igen. Omrøringen kan fortsættes til al vandet er 30 fordampet, og de tørre partikler belagt med et lag af vandglas foreligger, men de fugtige og ikke-klæbende belagte partikler kan udtages på et tidligere tidspunkt, hvis dette ønskes. Det har uventet vist sig, at sådanne med vandglas belagte partikler udviser frem-35 ragende strømningsegenskaber, både i tør form og i let 9 DK 173647 B1 fugtig, men ikke klæbende, form.It must be ensured during the mixing that there are no lumps of either sand or water glass before substantial evaporation of the water is allowed. During evaporation of the water from the mixture, the viscosity thereof increases and the mixture becomes sticky after a time, whereby the particles tend to adhere to each other and partly to adhere to the apparatus used. The agitation must be adapted to this adhesive tendency so as to prevent excessive bonding of the particles to each other. When the water content of the water glass layer has dropped below the lowest level where bonding is possible between the particles, the viscosity drops again. Stirring may be continued until all the water has evaporated and the dry particles coated with a layer of water glass are present, but the moist and non-stick coated particles can be removed at an earlier time if desired. Unexpectedly, it has been found that such glass-coated particles exhibit excellent flow properties, both in dry form and in slightly moist, but not adhesive, form.
Det antages, at disse strømningsegenskaber opnås, både som følge af, at belægningen af vandglas er glat og hård, og som følge af at de belagte partikler under 5 tørringen udøver en påvirkning på hverandre således, at de fremkomne belagte partikler har en mere afrundet form i forhold til de ubelagte partikler.It is believed that these flow properties are obtained, both because the coating of water glass is smooth and hard, and because the coated particles during the drying exert an influence on each other such that the resulting coated particles have a more rounded shape relative to the uncoated particles.
Et grønemne kan fremstilles ved at man (c) tilvejebringer partiklerne belagt med vandglas i 10 en form, (d) drager omsorg for at vand til aktivering af vandglas er tilstede i partikelmassen, og (e) hærder de med vandglas belagte partikler i formen til et grønemne ved tilførsel af energi fra en 15 kilde herfor.A green can be made by (c) providing the particles coated with water glass in a mold, (d) ensuring that water for activating water glass is present in the particle mass, and (e) curing the water coated particles in the mold to a greenery when supplying energy from a source of 15 for this.
Partiklerne belagt med vandglas kan tilvejebringes i formen på en vilkårlig valgt måde. Ved en første foretrukken udførelsesform fyldes partiklerne løst i en form, hvorefter formen vibreres let for at opnå en 20 fyldning af alle hulrum af formen, og for at opnå en tæt og homogen pakning. Ved en sådan vibrering, vil de mindre partikler søge ud mod overfladen af partikelmassen og herved øge tætheden af grønemnets overflade.The particles coated with water glass can be provided in the mold in any selected manner. In a first preferred embodiment, the particles are loosely filled into a mold, after which the mold is lightly vibrated to obtain a filling of all voids of the mold and to obtain a dense and homogeneous gasket. In such a vibration, the smaller particles will search out towards the surface of the particle mass and thereby increase the density of the green surface.
Efter vibrering af de løst ifyldte partikler kan der 2 5 eventuelt efter-vibreres under påvirkning af partiklerne med et egnet tryk med for eksempel et lod for at fremme en tættere pakning af partiklerne.After vibration of the loosely filled particles, it may optionally be post-vibrated under the influence of the particles at a suitable pressure with, for example, a solder to promote a closer packing of the particles.
Ved en anden foretrukken udførelsesform tilvejebringes partiklerne belagt med vandglas i formen ved at 30 partiklerne, båret af en luftstrøm, blæses ind i formen. Bæreluftstrømmen undslipper gennem ventiler i formen, og partiklerne vil blive pakket i formen under indflydelse af trykket af luftstrømmen.In another preferred embodiment, the particles coated with water glass are provided in the mold by blowing the particles carried by an air stream into the mold. The carrier air flow escapes through valves in the mold and the particles will be packed in the mold under the influence of the pressure of the air flow.
Ved endnu en foretrukken udførelsesform kan 35 partiklerne belagt med vandglas tilvejebringes i formen 10 DK 173647 B1 ved at partiklerne ekstruderes ind i formen ved en proces betegnet "impact moulding". Ved denne proces stødes partiklerne ind i formen under påvirkning af et stort tryk, der f.eks. kan udøves af pludselig frigivet 5 trykluft.In yet another preferred embodiment, the particles coated with water glass can be provided in the mold by extruding the particles into the mold by a process termed "impact molding". In this process, the particles are molded into the mold under the influence of a large pressure, e.g. can be exerted by the suddenly released 5 compressed air.
Ved endnu en foretrukken fremgangsmåde tilvejebringes let fugtige partikler belagt med et lag af vandglas i en form, idet der drages omsorg for, at de fugtige belagte partiklerne udfylder alle kaviteter af 10 formen, for eksempel ved at stampe partikelmassen eller ved at vibrerer formen med partikelmassen som beskrevet ovenfor. Denne fremgangsmåde har den fordel at den nødvendige mængde vand til aktivering allerede foreligger i partikelmassen.In yet another preferred method, slightly moist particles coated with a layer of water glass are provided in a mold, ensuring that the moist coated particles fill all cavities of the mold, for example, by stamping the particle mass or by vibrating the mold with the particle mass. as described above. This method has the advantage that the required amount of water for activation is already present in the particle mass.
15 Ved tilstedeværelse af vand i partikelmassen og ved tilførsel af energi fra en kilde herfor, vil vandglasset aktiveres således, at der dannes et sammenhængende grønemne. Der må derfor drages omsorg for, at der er vand til aktivering af vandglasset til stede i 2 0 partikelmassen. Dette vand kan f.eks. være til stede som krystalvand, tilføres som vanddamp eller de anvendte partikler kan være opfugtet med en mindre mængde vand inden fyldningen af formen, f.eks. fra 0,1 til 0,7 vægt% vand, fortrinsvis ca. 0,3 vægt%. Energikilden for 25 hærdningen kan for eksempel være en kilde for mikrobølger eller højfrekvente bølger, varm luft, konvektionsvarme eller damp.15 In the presence of water in the particle mass and by supplying energy from a source thereof, the water glass will be activated so as to form a coherent green. Therefore, care must be taken to have water for activating the water glass present in the particle mass. This water can e.g. be present as crystal water, supplied as water vapor or the particles used may be wetted with a small amount of water prior to filling the mold, e.g. from 0.1 to 0.7% by weight of water, preferably approx. 0.3% by weight. For example, the energy source for curing may be a source of microwaves or high frequency waves, hot air, convection heat or steam.
Ved en første foretrukken udførelsesform, ledes damp gennem de tørre partikler belagt med vandglas 30 tilvejebragt i en form for at aktivere vandglaslaget. Herefter tilføres trykluft ved en temperatur på 160 -2 00°C for at bevirke en yderligere opvarmning af de belagte partikler og en begyndende fordampning af vandet. Herefter sænkes temperaturen til 80 - 160°C for 35 at fjerne vandet fra det fremstillede grønemne. Eventu- 11 DK 173647 B1 elt kan der slutteligt anvendes en tryklufttemperatur på O - 80°C for at bevirke afkøling af grønemnet og formen. Under befugtningen af de med vandglas belagte partikler i formen med damp, må det påses, at der 5 opfugtes i det væsentlige homogent i alle områder af formen uden af vandglasset skylles af partiklerne.In a first preferred embodiment, steam is passed through the dry particles coated with water glass 30 provided in a form to activate the water glass layer. Thereafter, compressed air is supplied at a temperature of 160-200 ° C to cause further heating of the coated particles and an initial evaporation of the water. Thereafter, the temperature is lowered to 80 - 160 ° C to remove the water from the prepared greenery. Eventually, a compressed air temperature of 0 - 80 ° C may be used to effect cooling of the green mold and mold. During the wetting of the particles coated with water glass in the mold with vapor, it must be ensured that substantially homogeneous wetting is achieved in all areas of the mold without the water glass being flushed by the particles.
Ved en variant af denne udførelsesform anvendes der partikler belagt med vandglas, som er fugtet med vand, eksempelvis fugtet med indtil 0,7 vægt% vand i 10 stedet for damp til opfugtning af de belagte partikler.In a variant of this embodiment, particles are coated with water glass which are wetted with water, for example wetted with up to 0.7% by weight of water in place of steam for wetting the coated particles.
Trykket af trykluften og varigheden af de forskellige temperaturperioder varierer i afhængighed af mængden af vand anvendt til opfugtning, størrelsen af grønemnet, mængden af anvendt vandglas med videre, og sådanne 15 perioder kan bestemmes af fagmanden på området ved rutineforsøg. En typisk fordeling af længden af de forskellige temperaturer ved fremstilling af et emne på 10 kg, hvor partiklerne er kvartssand med en middel-kornstørrelse på 0,30 mm belagt med en vandglasmængde 2 0 på 0,8 vægt% {modul 2,0) og opfugtet med en vandmængde på 1 vægt% er følgende for et lufttryk på 700 kPa: 10 sekunder trykluft ved en temperatur på 160 - 200°C, 30 sekunder ved en temperatur på 80 - 160°C, og 20 sekunder ved stuetemperatur. Ved ændringen af temperaturen 25 har det vist sig fordelagtigt at opretholde samme tryk for at undgå brud af grønemnet.The pressure of the compressed air and the duration of the different temperature periods vary depending on the amount of water used for wetting, the size of the green net, the amount of water glass used and so on, and such periods can be determined by one of ordinary skill in the art in routine experiments. A typical distribution of the length of the different temperatures in the preparation of a 10 kg blank, the particles being quartz sand with a mean grain size of 0.30 mm coated with a water glass amount 20 of 0.8 wt% (module 2.0) and wetted with a volume of water of 1% by weight is the following for an air pressure of 700 kPa: 10 seconds of compressed air at a temperature of 160 - 200 ° C, 30 seconds at a temperature of 80 - 160 ° C, and 20 seconds at room temperature. In changing the temperature 25, it has proved advantageous to maintain the same pressure to avoid breaking the green.
Ved en anden foretrukken udførelsesform hærdes partiklerne belagt med vandglas ved hjælp af mikrobølger eller højfrekvente bølger. Det nødvendige vand til 30 aktivering af vandglasset kan være til stede som krystalvand i vandglaslaget, kan tilføres ved at anvende fugtige partikler med et vandindhold på eksempelvis 0,1 til 0,7 vægt% eller kan tilvejebringes ved tilførsel af vanddamp. Med hensyn til sidstnævnte 35 mulighed har det vist sig muligt at opnå hærdning af et 12 DK 173647 B1 emne ved at anbringe en form indeholdende partikler belagt med vandglas i en mikrobølgeovn, hvor indfyld-ningsåbningen af formen vender mod et vædet trækpapir.In another preferred embodiment, the particles coated with water glass are cured by microwaves or high frequency waves. The water required to activate the water glass may be present as crystal water in the water glass layer, may be supplied using moist particles having a water content of, for example, 0.1 to 0.7% by weight, or may be provided by the supply of water vapor. With respect to the latter possibility, it has been found possible to achieve curing of a workpiece by placing a mold containing particles coated with water glass in a microwave oven, where the filling opening of the mold faces a wetted drawing paper.
En tredje foretrukken udførelsesform er at anvende 5 forme som tilføres varme ved konvektion, f.eks. ved anbringelse af formene i en ovn, ved anbringelse af formene på en varmeplade eller ved anvendelse af en form med varmekappe. Hvis formen indeholdende en fugtig partikelmasse varmebehandles i en ovn anvendes der 10 fortrinsvis en ovn med luftcirkulation for at sikre en mere ensartet fordeling af varmen og dermed en mere ensartet hærdning af grønemnet. Ovnen er fortrinsvis opvarmet til en temperatur på fra 130°C til 200°C. Varigheden af varmebehandlingen i ovnen afhænger af 15 grønemnets størrelse og godstykkelse.A third preferred embodiment is to use 5 molds which are supplied with heat by convection, e.g. by placing the molds in an oven, by placing the molds on a hot plate, or by using a mold with a heat jacket. If the mold containing a moist particle mass is heat treated in an oven, preferably an oven with air circulation is used to ensure a more uniform distribution of heat and thus a more uniform curing of the green mesh. The oven is preferably heated to a temperature of from 130 ° C to 200 ° C. The duration of the heat treatment in the oven depends on the size and thickness of the green vegetable.
Uanset hvilken af de nævnte tre udførelsesformer, der anvendes til hærdning af et grønemne opnås der et emne omfattende et større antal partikler som er knyttet sammen ved hjælp af laget af vandglas. Det har 20 overraskende vist sig, at det er muligt at fremstille grønemner, som ikke svinder væsentlig under hærdningen, således, at der kan opnås et i det væsentlige fuldstændigt nøjagtigt aftryk af formen. Denne egenskab er særlig fordelagtig, når der skal foretages aftryk af en 25 model med henblik på at fremstille et emne, der kan anvendes som form for fremstillingen af i det væsentlige identiske kopier af modeller.Regardless of which of the three embodiments used for curing a green furnace, a blank is obtained comprising a large number of particles which are joined together by the layer of water glass. Surprisingly, it has been found that it is possible to produce greens which do not fade substantially during curing so that a substantially completely accurate impression of the mold can be obtained. This feature is particularly advantageous when printing a model to produce a blank that can be used as a form of making substantially identical copies of models.
Det er endvidere muligt at fremstille et grønemne, der er et aftryk af en model, hvor aftrykkets størrelse 30 enten er større eller mindre end modellens overflade ved at regulere temperaturen af modellen. Denne egenskab kan med fordel udnyttes, hvis modellen, der skal kopieres er en sliddel, hvor det ønskes at opnå en overstørrelseskopi.Furthermore, it is possible to produce a green blank which is an image of a model in which the size of the image is either larger or smaller than the surface of the model by regulating the temperature of the model. This feature can be advantageously utilized if the model to be copied is a slit where it is desired to obtain an oversized copy.
35 13 DK 173647 B135 13 DK 173647 B1
Det har vist sig, at et grønemne fremstillet af metalpartikler belagt med vandglas, ikke kan lede strøm, hvilket er en indikation af belægningens fuldstændighed omkring partiklerne. Emnet er derimod 5 modtagelig for mikrobølgeenergi.It has been found that a green mold made of metal particles coated with water glass cannot conduct current, which is an indication of the completeness of the coating around the particles. The subject, on the other hand, is 5 susceptible to microwave energy.
Inden grønemnet sintres kan det om ønsket bearbejdes således, at den ønskede udformning og overfladebeskaffenhed opnås.Before sintering the green, it can be machined, if desired, to obtain the desired shape and surface texture.
Efter sintring af et grønemne fremstillet af 10 metalpartikler, er emnet elektrisk ledende og ikke modtagelig for mikrobølgeenergi. Dette indikerer, at der overraskende foregår en gennembrydning af laget af vandglas med metallet, som smelter fra overfladen af metalpartiklerne.After sintering a green made of 10 metal particles, the workpiece is electrically conductive and not susceptible to microwave energy. This indicates that, surprisingly, there is a breakthrough of the layer of water glass with the metal which melts from the surface of the metal particles.
15 Opvarmning til sintringen af grønemnet foregår sædvanligvis i to eller flere temperaturtrin for at undgå for store spændinger i emnet som følge af forskellen i temperatur mellem overfladen og det indre af emnet. Alternativt kan opvarmningen forgå kontinuert.Heating for the sintering of the green usually takes place in two or more temperature steps to avoid excessive stresses in the workpiece due to the difference in temperature between the surface and the interior of the workpiece. Alternatively, the heating may be continuous.
20 Hvis der forekommer for store spændinger i emnet kan det medføre at der sker revnedannelse. Grønemnet undergår således hensigtsmæssigt en foropvarmning for at opnå en så tilstrækkelig høj kernetemperatur at grønemnet ikke revner, hvorefter temperaturen hæves til 25 eller over sintringstemperaturen. Længden af foropvarmningstrinnet afhænger blandt andet af emnets godstykkelse og af de valgte partikler og vil ved passende rutineforsøg kunne bestemmes af fagmanden på området.20 Excessive tension in the workpiece can cause cracking. Thus, the green net undergoes preheating to achieve a sufficiently high core temperature that the green net does not crack, after which the temperature is raised to 25 or above the sintering temperature. The length of the preheating step depends, among other things, on the thickness of the workpiece and on the selected particles and will be determined by the skilled artisan by appropriate routine experiments.
30 Længden af den tid sintringen foregår i afhænger af mange parametre såsom hvor højt temperaturen er hævet over sintringstemperaturen og hvor høj grad af kontakt der ønskes mellem partiklerne. Temperaturen og tiden ved hvilken sintringen skal foregå kan ved 35 14 DK 173647 B1 passende rutineforsøg bestemmes af fagmanden på området .The length of time the sintering takes place depends on many parameters such as how high the temperature is raised above the sintering temperature and how much contact is desired between the particles. The temperature and time at which the sintering is to take place can be determined by appropriate routine experiments by the skilled artisan in the art.
Opvarmningen og sintringen foregår fortrinsvis under en inert eller reducerende atmosfære for at 5 udelukke en mulig oxiderede virkning af luftens oxygen.The heating and sintering is preferably conducted under an inert or reducing atmosphere to exclude a possible oxidized effect of the oxygen of the air.
Grønemnet kan infiltreres før under eller efter sintringen for at øge styrken eller forbedre overfladebeskaffenheden. Grønemnet kan før eller efter sintringen infiltreres ved en fremgangsmåde hvor man 10 - bringer grønemnet eller det sintrede emne i kontakt med en opløsning af vandglas, således at en del af opløsningen optages deri, varmebehandler grønemnet eller det sintrede emne, hvori der er optaget en opløsning af vandglas, 15 således at vandglasset udfældes, og eventuelt gentager de foregående trin til opnåelse af et infiltreret emne.The green can be infiltrated before or after sintering to increase the strength or improve the surface texture. The seed may be infiltrated before or after sintering by a method of contacting the green or sintered workpiece with a solution of water glass, so that part of the solution is absorbed therein, heat treating the green or sintered blank containing a solution. of water glass, so that the water glass precipitates, and optionally repeats the preceding steps to obtain an infiltrated blank.
Opløsningen af vandglas er sædvanligvis en vandig opløsning af vandglas på grund af den ringe sundheds-20 skadelige virkning, men kan være andre organiske eller uorganiske opløsningsmidler, hvori vandglas er opløselig. Da opløsningsmidlet i opløsningen skal fjernes i det efterfølgende trin foretrækkes det at anvende en opløsning med et relativt højt indhold af vandglas. En 25 opløsning indeholdende vandglas og vand i vægtforholdet 1:2 har vist sig egnet. Vandglasset kan have et høj eller et lavt vægtmodul. I tilfælde af, at emnet skal bibringes en lav vandopløselighed har vandglas med et vægtmodul på mellem 3,0 og 4,0, især 3,0 og 3,5 vist 30 sig egnet.The solution of water glass is usually an aqueous solution of water glass because of the poor health-damaging effect, but may be other organic or inorganic solvents in which water glass is soluble. As the solvent in the solution is to be removed in the subsequent step, it is preferred to use a solution having a relatively high content of water glass. A solution containing water glass and water in a 1: 2 weight ratio has proved suitable. The water slide may have a high or low weight module. In the event that the workpiece is to be given a low water solubility, water glass having a weight modulus of between 3.0 and 4.0, especially 3.0 and 3.5, has proved suitable.
Grønemnet eller det sintrede emne kan bringes i kontakt med en opløsning af vandglas på en vilkårlig valgt måde. Eksempelvis kan det sprøjtes eller pensles med opløsningen eller det kan neddyppes i opløsningen.The green or sintered workpiece can be contacted with a solution of water glass in any selected manner. For example, it can be sprayed or brushed with the solution or it can be immersed in the solution.
35 15 DK 173647 B135 15 DK 173647 B1
Grønemnet eller det sintrede emne kan infiltreres delvis eller fuldstændig med opløsningen af vandglas.The green or sintered workpiece can be partially or completely infiltrated with the solution of water glass.
Ved en delvis infiltrering vil opløsningen af vandglas trænge ind i det ydre lag af grønemnet således, at der 5 opnås en forstærket skal omkring emnet. Ved en fuldstændig infiltrering fortrænges al luft i emnet og erstattes af opløsningen af vandglas, således at der opnås et emnet der i hele sin godstykkelse er forstærket . Ved delvis infiltrering kan indtrængningsdyb-10 den eksempelvis reguleres ved den tid i hvilken grønemnet er neddyppet i opløsningen af vandglas. Hvis der ønskes en delvis infiltrering kan emnet neddyppes i opløsningen af vandglas i 1-20 sekunder, fortrinsvis 2-10 sekunder. I tilfælde af at emnet ønskes neddyppet i 15 længere tid i opløsningen af vandglas er det tilrådeligt, at laget af vandglas omkring partiklerne er af en i opløsningsmidlet tungt opløselig vandglas, således at en desintegration undgås.By partial infiltration, the solution of water glass will penetrate into the outer layer of the green so that an enhanced shell is obtained around the blank. By complete infiltration, all air in the blank is displaced and replaced by the solution of water glass, so that a blank is obtained which is reinforced throughout its thickness. For example, by partial infiltration, the depth of penetration can be controlled by the time during which the green net is immersed in the solution of water glass. If partial infiltration is desired, the blank can be immersed in the solution of water glass for 1-20 seconds, preferably 2-10 seconds. In the event that the workpiece is desired to be immersed for a longer time in the solution of water glass, it is advisable that the layer of water glass around the particles be of a solvent-soluble water glass so that disintegration is avoided.
Grønemnet eller det sintrede emne, hvori der er 2 0 optaget en opløsning af vandglas, kan varmebehandles på en vilkårlig måde der sikrer, at vandglasset udfældes i grønemnet. Ved varmebehandlingen fordamper opløsningsmidlet og vandglasset bliver tilbage i emnet, hvor det understøtter strukturen af emnet. Ved varmebehand-25 lingen kan der også ske en frigørelse af eventuelt tilstedeværende krystalvand.The green net or sintered blank containing a solution of water glass can be heat-treated in any manner to ensure that the water glass is deposited in the green glass. In the heat treatment, the solvent evaporates and the water glass remains in the workpiece where it supports the structure of the workpiece. The heat treatment may also release any crystal water present.
Varmebehandlingen foregår sædvanligvis ved en temperatur på fra 100 til 250°C, fortrinsvis ved en temperatur på fra 120 til 180°C. Den valgt temperatur 30 ved hvilken varmebehandlingen foregår afhænger blandt andet af den anvendte vandglas, idet vandglas med forskellige vægtmoduler kan have krystalvand som frigøres ved forskellige temperaturer. Det kan være ønskeligt at varmebehandle ved en højere temperatur end 35 nævnt ovenfor for at frigøre eventuelt tilstedeværende 16 DK 173647 B1 krystalvand.The heat treatment usually takes place at a temperature of from 100 to 250 ° C, preferably at a temperature of from 120 to 180 ° C. The selected temperature 30 at which the heat treatment takes place depends, among other things, on the water glass used, since water glasses with different weight modules can have crystal water which is released at different temperatures. It may be desirable to heat treat at a temperature higher than 35 mentioned above to release any crystal water present.
Ved infiltrering med vandglas af grønemnet inden sintring opnås et emne med forøget styrke. Dette skyldes primært at vandglasset i infiltreringsvæsken 5 aflej res i den porøse struktur af grønemnet. Den øgede styrke bevirker at stabiliteten øges ved den efterfølgende varmebehandling ved sintringen, hvorved det i højere grad sikres, at det sluttelige sintrede emne bevarer grønemnets oprindelige form.By infiltration with water glass of the green before sintering, an item of increased strength is obtained. This is mainly because the water glass in the infiltration fluid 5 is deposited in the porous structure of the green. The increased strength causes the stability to be increased by the subsequent heat treatment during the sintering, thereby ensuring that the final sintered item retains the original shape of the green.
10 En yderligere forøgelse af styrken kan opnås ved at blande opløsningen af vandglas til infiltrering med et metalpulver med en diameter som er mindre end porediameteren af grønemnet. Når grønemnet bringes i kontakt med opløsningen af vandglas med opslæmmede 15 metalpartikler vil metalpartikler og vandglas infiltrere grønemnet og udfældes deri ved den efterfølgende varmebehandling.A further increase in strength can be achieved by mixing the solution of water glass for infiltration with a metal powder having a diameter smaller than the pore diameter of the green mesh. When the green contact is brought into contact with the solution of water glass with suspended metal particles, metal particles and water glass will infiltrate the green glass and precipitate therein in the subsequent heat treatment.
Det kan være ønskeligt at opnå et emne med en ikke-porøs overflade. Dette kan opnås ved at foretage 20 en infiltrering af det sintrede emne med vandglas ved proceduren anført overfor, eventuelt gentaget en eller flere gange. Overfladen af det sintrede og infiltrerede emne er glat og ikke-porøs og kan derfor med fordel anvendes som formværktøj til eksempelvis plastsprøj-25 testøbning.It may be desirable to obtain a blank with a non-porous surface. This can be achieved by infiltrating the sintered blank with water glass by the procedure set forth above, optionally repeated one or more times. The surface of the sintered and infiltrated blank is smooth and non-porous and can therefore advantageously be used as a molding tool for, for example, plastic injection molding.
Ved en anden foretrukken udførelsesform infiltreres grønemnet eller det sintrede emne med et metal eller en metallegering.In another preferred embodiment, the green or sintered workpiece is infiltrated with a metal or metal alloy.
Fortrinsvis infiltreres emnet ved, at man 30 - bringer grønemnet eller det sintrede emne i kontakt med et smeltet metal eller en smeltet metallegering, således at smeltet metal eller metallegering optages i emnet, 35 - afkøler emnet indeholdende smeltet metal eller 17 DK 173647 B1 metallegering til udfældelse af metallet eller metallegeringen, og eventuelt gentager de foregående trin til opnåelse af et infiltreret emne.Preferably, the workpiece is infiltrated by contacting the green metal or sintered workpiece with a molten metal or metal alloy so that molten metal or metal alloy is absorbed into the workpiece, 35 - cooling the workpiece containing molten metal or precipitation of the metal or metal alloy, and optionally repeat the previous steps to obtain an infiltrated item.
5 Sædvanligvis infiltreres grønemnet eller det sintrede emne ved at dette anbringes i en ovn i fysisk kontakt med metallet i fast tilstand. Det foretrækkes at anvende en brikette indeholdende sammenpresset metalpulver. Varmebehandlingen i ovnen følger normalt 10 et to-trins forløb, hvor ovnen i et første trin er foropvarmet til en temperatur under smeltepunktet af metallet til infiltrering for at sikre at kernetemperaturen af emnet er tilstrækkelig høj. I et andet trin opvarmes til metallets eller metallegeringens smelte-15 punkt, hvorved metallet vil flyde ind i grønemnets eller det infiltrerede emnes porer. Varigheden af det første og andet trin afhænger blandt andet af godstykkelse .Usually the green or sintered workpiece is infiltrated by placing it in a furnace in physical contact with the metal in a solid state. It is preferred to use a briquette containing compressed metal powder. The heat treatment in the furnace usually follows a two-stage process, where in the first stage the furnace is preheated to a temperature below the melting point of the metal for infiltration to ensure that the core temperature of the workpiece is sufficiently high. In a second step, the melting point of the metal or metal alloy is heated, whereby the metal will flow into the pores of the green or infiltrated workpiece. The duration of the first and second stages depends, among other things, on the thickness of the goods.
Grønemnet eller det sintrede emne har fortrinsvis 20 i det væsentlige samme temperatur som smeltetemperaturen af metallet eller metallegeringen, eller en højere temperatur under infiltreringen. Herved opnås at metallet eller metallegeringen fuldstændigt infiltrerer grønemnet således, at hele den porøse struktur af 25 grønemnet styrkes. Hvis der kun ønskes en indtrængning i de ydre lag af grønemnet kan kernetemperaturen af grønemnet holdes på en lavere temperatur end smeltetemperaturen af metallet eller metallegeringen til infiltrering.The green or sintered workpiece preferably has substantially the same temperature as the melting temperature of the metal or metal alloy, or a higher temperature during infiltration. This results in the metal or metal alloy completely infiltrating the green so that the entire porous structure of the green is strengthened. If only one penetration into the outer layers of the green mesh is desired, the core temperature of the green mesh can be kept at a lower temperature than the melting temperature of the metal or metal alloy for infiltration.
30 Det kan være nødvendigt at støtte grønemnet under infiltreringen heraf, da vandglas bliver blød ved opvarmning til smeltepunktet for mange metaller eller metallegeringer til infiltrering. Eksempelvis har vandglas et blødgøringspunkt på 640°C for et vægtmodul 35 på 3. Det faktisk smeltepunkt for vandglas er imid- DK 173647 B1 18 lertid over smeltepunktet eller sintringstemperaturen for de fleste metaller eller metallegeringer af interesse. Det er således almindeligvis en forudsætning for et vellykket resultat, at der vælges et metal eller en 5 metallegering til infiltrering med et smeltepunkt under smeltepunktet for den valgt vandglas som partiklerne er belagt med.30 It may be necessary to support the green during infiltration thereof, as water glass becomes soft when heated to the melting point of many metals or metal alloys for infiltration. For example, water glass has a softening point of 640 ° C for a weight module 35 of 3. However, the actual melting point for water glass is, however, above the melting point or sintering temperature of most metals or metal alloys of interest. Thus, it is usually a prerequisite for a successful result that a metal or a metal alloy is selected for infiltration with a melting point below the melting point of the selected water glass with which the particles are coated.
Ved fuldstændig infiltrering af grønemnet med metal eller metallegering anvendes der fortrinsvis et 10 overskud af infiltrerende metal eller metallegering for at sikre den fuldstændige infiltrering. Inden det infiltrerede grønemne afkøles med henblik på udfældelse af metal eller metallegering drages der i almindelighed omsorg for, at overskydende metal/metallegering fjernes 15 fra emnet.In complete infiltration of the green metal or metal alloy, preferably an excess of infiltrating metal or metal alloy is used to ensure complete infiltration. Prior to cooling the infiltrated green for metal or metal alloy precipitation, excess metal / metal alloy is generally removed from the workpiece.
Grønemnet kan infiltreres med metal eller metallegering ved enhver metode kendt af fagmanden på området, eksempelvis som beskrevet i Metals Handbook, 9. udgave, bind 7, side 551-566.The green can be infiltrated with metal or metal alloy by any method known to those skilled in the art, for example as described in Metals Handbook, 9th Edition, Volume 7, pages 551-566.
20 Materialet til infiltrering og til partikler belagt med vandglas kan være valgt således at der opnås en samtidig sintring og infiltrering af emnet således at der kan spares en opvarmning.The material for infiltration and for particles coated with water glass can be selected so as to obtain a simultaneous sintering and infiltration of the workpiece so that a heating can be saved.
I det følgende skal opfindelsen illustreres med 25 eksempler. Eksemplerne må ikke betragtes for begrænsende for beskyttelsesomfanget som defineret i kravene.In the following, the invention is illustrated by 25 examples. The examples must not be considered too restrictive of the scope of protection as defined in the claims.
EKSEMPLEREXAMPLES
Eksempel 1 30 Fremstilling af partikler belagt med vandglas.Example 1 Preparation of particles coated with water glass.
6,0 kg partikler af forskellige materialer og med forskellige partiklerstørrelser blev afvej et og anbragt i en cylindrisk plastbeholder med en diameter på 200 mm og en højde på 190 mm. Plastbeholderen blev forsynet 35 med en omrører omfattende en central akse hvorfra der 19 DK 173647 B1 udstrakte sig fire vinger. Længden af vingerne var 95 mm. Omrøreren blev startet og indstillet til en omdrejningshastighed på 450 omdrejninger per minut.6.0 kg of particles of different materials and of different particle sizes were weighed and placed in a cylindrical plastic container with a diameter of 200 mm and a height of 190 mm. The plastic container was provided with a stirrer comprising a central axis from which four wings extended. The length of the wings was 95 mm. The agitator was started and set at a speed of 450 rpm.
Under omrøring blev der sat 180 ml vand langsomt 5 til partiklerne og der blev blandet i ca. 1 min for at fordele vandet i partiklerne. Herefter blev der til blandingen af partikler og vand sat 180 g fast vandglas med et vægtmodul som angivet i tabel 1 og der blev omrørt til vandglasset var opløst.With stirring, 180 ml of water was slowly added to the particles and mixed for approx. 1 min to distribute the water into the particles. Then, to the mixture of particles and water, 180 g of solid water glass was added with a weight module as shown in Table 1 and stirred until the water glass was dissolved.
10 Omrøringen blev fortsat i ca. 45 minutter, som kunne inddeles i to perioder.Stirring was continued for approx. 45 minutes, which could be divided into two periods.
Periode 1: 0 - 30 minutter efter tilsætning af vandglas opvarmedes blandingen af den mekaniske energi som tilførtes fra omrøreren og vand blev tilladt frit 15 at dampe af;Period 1: 0 - 30 minutes after addition of water glass, the mixture of the mechanical energy supplied from the stirrer was heated and water was allowed to evaporate freely;
Periode 2: 30 - 45 minutter efter tilsætning af vandglas var fordampningen af vandet så fremskreden at vandglasset begyndte at blive klæbrigt og der blev iagttaget en tendens til dannelse af løstsammenhængende 20 agglomerater. Mod slutningen af intervallet aftog klæbrigheden igen for blandingen da mængden af vandet i blandingen faldet til under laveste bindeniveau og agglomeraterne blev slået i stykker af omrøringen. Vandindholdet af blandingen var ca. 0,7 vægt% ved 25 afslutningen af periode.Period 2: 30 - 45 minutes after the addition of water glass, the evaporation of the water was so advanced that the water glass began to become sticky and a tendency to form dissolved 20 agglomerates was observed. Towards the end of the interval, the stickiness decreased again for the mixture as the amount of water in the mixture dropped below the lowest bond level and the agglomerates were broken by stirring. The water content of the mixture was approx. 0.7% by weight at the end of period.
Det opnåede produkt blev i mikroskop iagttaget at have en jævn og glat belægning af vandglas, hvilket blev antaget at være årsagen til den iagttagne let-strømmende egenskab.The obtained product was observed in microscope to have a smooth and smooth coating of water glass, which was believed to be the cause of the observed light-flowing property.
30 20 DK 173647 B130 20 DK 173647 B1
Tabel 1:Table 1:
Forsøg Partikelmateriale Partikelstørrelse Vægtmodul af Mængde vandglas 5 nr. vandglas (vægt*) 1 Jern, HdganSs ABC 50-180/im 3,3 3,0 100.30 2 Bronze (89 væg ti 300-400μηι 2,0 3,0Experiment Particle material Particle size Weight module of Amount of water glass 5 No. water glass (weight *) 1 Iron, HdganSs ABC 50-180 / im 3.3 3.0 100.30 2 Bronze (89 wall ten 300-400μηι 2.0 3.0
Cu, li vægt» Sn) * 3 værktøjsstål ( D2 < 40μπ 2,0 3,0 10 1,55 vægt% C, 11,5 vægt% Cr, 0,75 vægt% Mo, 0,95 vægt% V, balance: Fe.Cu, li weight »Sn) * 3 tool steel (D2 <40µπ 2.0 3.0 10 1.55 wt% C, 11.5 wt% Cr, 0.75 wt% Mo, 0.95 wt% V, balance : Fe.
Eksempel 2Example 2
Sintret emne indeholdenede partikler af iern 15 De vandglasbelagte partikler af jern opnået i eksempel 1, forsøg nr. l, blev fyldt i en form og der blev vibreret. Formen var cylinderformet med en diameter på 50 mm og en højde på 50mm.Sintered blank containing particles of iron 15 The water-glass coated particles of iron obtained in Example 1, Experiment No. 1, were filled into a mold and vibrated. The mold was cylindrical with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm.
Formen fyldt med de vandglasbelagte partikler blev 20 indsat i en ovn ved 150°C i 40 min. Herefter blev formen udtaget og afkølet til stuetemperatur, og det hærdede emne blev udtaget af formen.The mold filled with the water-glass coated particles was inserted into an oven at 150 ° C for 40 minutes. Then, the mold was taken out and cooled to room temperature, and the cured item was taken out of the mold.
Det hærdede emne indeholdende de belagt partikler blev herefter anbragt i en sintringsovn foropvarmet til 25 700°C i en reducerende atmosfære af hydrogen. Sintringsovnen var af gennemløbstypen. Emnet blev holdt ved denne temperatur i 2 0 min under den reducerende atmosfære af hydrogen.The cured blank containing the coated particles was then placed in a sintering oven preheated to 25 700 ° C in a reducing atmosphere of hydrogen. The sintering furnace was of the through type. The blank was kept at this temperature for 20 minutes under the reducing atmosphere of hydrogen.
Herefter blev grønemnet ført videre til en zone 30 med en temeratur på 1120°C og holdt ved denne temperatur i 20 min. Det opnåede sintrede emne blev afkølet til 100°C i løbet af 3 0 min. Vægten af det opnåede sintrede emne var 344 g.Thereafter, the green was passed to a zone 30 with a temperature of 1120 ° C and kept at this temperature for 20 minutes. The obtained sintered blank was cooled to 100 ° C over 30 minutes. The weight of the sintered article obtained was 344 g.
21 DK 173647 B121 DK 173647 B1
En undersøgelse i mikroskop bekræftede, at der var er direkte metallisk forbindelse mellem de enkelte partikler til stede.A microscope study confirmed that there was a direct metallic connection between the individual particles.
5 Eksempel 3Example 3
Fremstilling af sintret emne indeholdende bronzepat ikler.Manufacture of sintered workpiece containing bronze patches.
De vandglasbelagte partikler af bronze opnået i eksempel 1, forsøg nr. 2, blev fyldt i en form og der 10 blev vibreret. Formen var cylinderformet med en diameter på 50 mm og en højde på 42 mm.The bronze water-glass coated particles obtained in Example 1, Experiment # 2, were filled into a mold and vibrated. The mold was cylindrical with a diameter of 50 mm and a height of 42 mm.
Formen fyldt med de vandglasbelagte partikler blev indsat i en ovn ved 150°C i 40 min. Herefter blev formen udtaget og afkølet til stuetemperatur, og det 15 hærdede emne blev udtaget af formen.The mold filled with the water-glass coated particles was inserted into an oven at 150 ° C for 40 minutes. Then the mold was taken out and cooled to room temperature, and the cured item was taken out of the mold.
Det hærdede emne indeholdende de belagt partikler blev herefter anbragt i en batch ovn foropvarmet til 750°C i en inert atmosfære af nitrogen. Emnet blev holdt ved denne temperatur i 30 min. Herefter blev 2 0 temperaturen i løbet af 10 min hævet til 810°C og denne temperatur blev opretholdt i 15 min, hvorved der blev opnået sintring.The cured blank containing the coated particles was then placed in a batch oven preheated to 750 ° C in an inert atmosphere of nitrogen. The blank was kept at this temperature for 30 min. Then, over 10 minutes, the temperature was raised to 810 ° C and this temperature was maintained for 15 minutes, thereby obtaining sintering.
Det sintrede emne blev afkølet til stue temperatur i løbet af 30 min. Vægten af det opnåede sintrede emne 25 var 380 g.The sintered blank was cooled to room temperature over 30 min. The weight of the sintered blank obtained was 380 g.
En undersøgelse i mikroskop bekræftede, at der var er direkte metallisk forbindelse til stede mellem de enkelte partikler.A microscope study confirmed that there was a direct metallic connection between the individual particles.
30 Eksempel 4Example 4
Sintret emne indeholdende partikler af værktøjs- stål.Sintered workpiece containing tool steel particles.
De vandglasbelagte partikler af værktøjsstål opnået i eksempel 1, forsøg nr. 3, blev fyldt i en form 35 og der blev vibreret. Formen var cylinder formet med en 22 DK 173647 B1 diameter på 50 mm og en højde på 42 mm.The water-glass coated tool steel particles obtained in Example 1, Experiment # 3, were filled into a mold 35 and vibrated. The mold was cylinder shaped with a diameter of 50 mm and a height of 42 mm.
Formen fyldt med de vandglasbelagte partikler blev indsat i en ovn ved 150°C i 40 min. Herefter blev formen udtaget og afkølet til stuetemperatur, og det 5 hærdede emne udtaget af formen.The mold filled with the water-glass coated particles was inserted into an oven at 150 ° C for 40 minutes. Then the mold was taken out and cooled to room temperature, and the cured item was taken out of the mold.
Det hærdede emne indeholdende de belagt partikler blev herefter anbragt i en sintringsovn foropvarmet til 300°C i en reducerende atmosfære af hydrogen. Sintringsovnen var af gennemløbs typen. Emnet blev holdt 10 ved denne temperatur i 30 min under den reducerende atmosfære af hydrogen for at afdrive eventuelt tilstedeværende krystal vand. Herefter blev emnet ført til en zone med en temperatur på 700°C, hvilken temperatur blev opretholdt i 30 min.The cured blank containing the coated particles was then placed in a sintering oven preheated to 300 ° C in a reducing atmosphere of hydrogen. The sintering furnace was of the through type. The blank was kept at this temperature for 30 minutes under the reducing atmosphere of hydrogen to drive off any crystal water present. Subsequently, the blank was passed to a zone with a temperature of 700 ° C, which temperature was maintained for 30 minutes.
15 Efterfølgende blev emnet ført til en zone med en temperatur på 1120°C, hvilken temperatur blev opretholdt i 30 min. Det sintrede emne blev herefter afkølet til stuetemperatur i løbet af 30 min.Subsequently, the blank was brought to a zone with a temperature of 1120 ° C, which temperature was maintained for 30 minutes. The sintered blank was then cooled to room temperature over 30 min.
Iagttagelse i lysmikroskop viste en direkte 20 metalliske forbindelse mellem partiklerne. Vægten af emnet var 390 g.Observation by light microscope showed a direct metallic connection between the particles. The weight of the item was 390 g.
Claims (18)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK64098A DK173647B1 (en) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank |
| EP99917804A EP1085953A1 (en) | 1998-05-11 | 1999-05-05 | A process for preparing a sintered article |
| AU35955/99A AU3595599A (en) | 1998-05-11 | 1999-05-05 | A process for preparing a sintered article |
| PCT/DK1999/000249 WO1999058269A1 (en) | 1998-05-11 | 1999-05-05 | A process for preparing a sintered article |
| NO20005644A NO20005644L (en) | 1998-05-11 | 2000-11-08 | A method of making a sintered object |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK64098A DK173647B1 (en) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank |
| DK64098 | 1998-05-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK173647B1 true DK173647B1 (en) | 2001-05-21 |
Family
ID=8095882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK64098A DK173647B1 (en) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1085953A1 (en) |
| AU (1) | AU3595599A (en) |
| DK (1) | DK173647B1 (en) |
| NO (1) | NO20005644L (en) |
| WO (1) | WO1999058269A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2163328A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-17 | Minelco GmbH | Core or foundry sand coated and/or mixed with soluble glass with a water content in the area of >= approx. 0.25 weight % to approx 0.9 weight % |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5234250B2 (en) * | 1974-02-04 | 1977-09-02 | ||
| JPS5211127A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-27 | Masao Yoshizawa | Method of making core |
| SE411306B (en) * | 1976-01-28 | 1979-12-17 | Severinsson Lars M | FORM INTENDED FOR MOLDING OF MOLDABLE MATERIAL AND METHODS OF MANUFACTUREING SUCH SHAPE |
| JPS52102825A (en) * | 1976-02-26 | 1977-08-29 | Otsuka Akira | Self harden molding composition |
| JPS5380326A (en) * | 1976-12-25 | 1978-07-15 | Toyota Motor Co Ltd | Preparation of disintegrable core |
| JPH0824996B2 (en) * | 1989-10-31 | 1996-03-13 | 宇部興産株式会社 | Water-soluble core and method for producing the same |
| JPH0663683A (en) * | 1992-08-18 | 1994-03-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of casting mold |
-
1998
- 1998-05-11 DK DK64098A patent/DK173647B1/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-05-05 AU AU35955/99A patent/AU3595599A/en not_active Abandoned
- 1999-05-05 EP EP99917804A patent/EP1085953A1/en not_active Withdrawn
- 1999-05-05 WO PCT/DK1999/000249 patent/WO1999058269A1/en not_active Application Discontinuation
-
2000
- 2000-11-08 NO NO20005644A patent/NO20005644L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU3595599A (en) | 1999-11-29 |
| WO1999058269A1 (en) | 1999-11-18 |
| NO20005644L (en) | 2001-01-11 |
| EP1085953A1 (en) | 2001-03-28 |
| NO20005644D0 (en) | 2000-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8151860B2 (en) | Porous metal article and method of producing a porous metallic article | |
| CN104903023B (en) | The manufacture method of precoated sand and its manufacture method and casting mold | |
| US3616841A (en) | Method of making an inorganic reticulated foam structure | |
| US5143777A (en) | Ceramic mould material | |
| CN102990006B (en) | A kind of shell for titanium or titanium alloy hot investment casting and preparation method thereof | |
| CN106083186B (en) | Porous ceramics block, metal-base composites and preparation method thereof | |
| NO145004B (en) | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF CELL-SHARED GLASS BULBS | |
| DK173647B1 (en) | Process for producing a sintered blank, such a sintered blank, and use of the blank | |
| DK173646B1 (en) | Infiltrated item made from particles coated with water glass | |
| DE19725210C1 (en) | Method for producing metal sponge | |
| RU2314891C1 (en) | Mold making method for casting with use of investment patterns | |
| US3583468A (en) | Precision metal casting molds | |
| WO1998016267A1 (en) | Bone replacement materials with interconnecting pore system | |
| CN107282857B (en) | MgO-SrZrO3Composite shell, using and preparation method thereof | |
| JP6983098B2 (en) | Aggregate for mold and its manufacturing method | |
| US6248284B1 (en) | Process for preparing particles covered with a layer of water glass and articles comprising such covered particles | |
| RU2346997C2 (en) | Method of fabricating item out of heat resistant composite material | |
| JP2002153941A (en) | Resin coated sand composition for mold | |
| CN107266064A (en) | MgAl2O4‑CaZrO3Composite shell, using and preparation method thereof | |
| JPS6141734A (en) | Manufacture of particle dispersion type composite material | |
| CN1022768C (en) | Multi-hole metal making method | |
| Güler et al. | Production of open cell aluminium metal foam with lost foam technique | |
| TW202245933A (en) | Shelling mold material composition, method for producing shelling mold and shelling mold | |
| JPS59169646A (en) | Expendable pattern for ceramic shell mold for casting and its production | |
| CN112517845A (en) | Preparation method of sand mold for valve casting and sand mold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B1 | Patent granted (law 1993) | ||
| PBP | Patent lapsed |
Country of ref document: DK |