ES2328526T3 - MALE WITH AEROGEL CONTENT FOR THE LIGHT METAL FOUNDATION AND / OR THE FINE FOUNDRY. - Google Patents

Abstract

A mechanically and thermally stable core for the light metal- and/or investment casting, comprises hydrophilic aerogel granulate, sand and binding agent. An independent claim is included for the production of a core comprising: mixing the aerogel granulates with sand and binding agent; bringing the mixture into a negative form of the core; condensing the mixture in the negative form; drying the condensed mixture; and drafting the core in the negative form.

Description

Machos con contenido en aerogel para la fundición de metales ligeros y/o la fundición fina.Males with airgel content for light metal smelting and / or fine casting.

El objeto de la invención es un macho soluble en agua que pueda emplearse en el campo de la fundición de metales livianos y/o de la fundición fina.The object of the invention is a soluble male in water that can be used in the field of metal smelting Lightweight and / or fine cast iron.

Las piezas fundidas hechas de diversos metales o aleaciones metálicas se producen mediante diversos procedimientos de colada. En todos estos procedimientos se emplean por igual modelos "permanentes o duraderos" (de madera, cerámica, material sintético) o modelos perdidos de arena o poliestireno. Si dentro de una pieza fundida deben realizarse cavidades, se utiliza un macho perdido, fundamentalmente hecho de arena. Debido a la elevada carga térmica y mecánica reinante en el proceso de la fundería, dichos machos consisten por lo general en materiales de moldeo químicamente ligados entre si, como polvo cerámico ligado mediante materiales sintéticos o arenas ligadas mediante resinas sintéticas. En este caso los materiales de moldeo consisten en arenas que gracias a (agentes) ligantes están ligados en la forma deseada para el macho con la finalidad de destruir el ligante después de la producción de la pieza fundida y de así retirar el macho. La desventaja del procedimiento conocido para la preparación del macho es que por lo general el retiro del macho de la pieza fundida sólo puede realizarse de manera muy laboriosa, la distribución de las arenas en el macho no es homogénea o existe el riesgo de la formación de puntos de iniciación de fisuración, que entre otras consecuencias desfavorables pueden ser causa de rotura bajo solicitaciones térmicas y mecánicas. Los ligantes utilizados actualmente para las arenas de macho contribuyen a que los machos sean difíciles de retirar de las piezas de trabajo (por cuanto son térmicamente muy estables). En especial para el caso de la fundición de aluminio con elevadas temperaturas de colada se requiere que las temperaturas para la descomposición térmica del ligante sean bajas. Si los puentes de ligante no se destruyen en un grado suficiente tiene esto como consecuencia que los machos presentan una resistencia superior, también después del vaciado en el molde, y son difíciles de separar aún por vibración mecánica o chorros de agua de alta presión. Los chorros de agua de alta presión pueden dañar la pieza de trabajo, o en el caso de machos de formas geométricas complicadas con entrantes y/o recovecos, no siempre pueden conducir a una remoción completa del macho. Esta separación mecánica del macho es especialmente crítica en el caso de las fundiciones de metal liviano, ya que en este caso es fácil que se destruyan las estructuras afiligranadas deseadas de la fundición. Para los machos usuales ligados con resina sintética se aplican en parte sustancias (orgánicas) perjudiciales para el medio ambiente.Castings made of various metals or Metal alloys are produced by various procedures of laundry. In all these procedures they are used equally "permanent or durable" models (wooden, ceramic, synthetic material) or lost models of sand or polystyrene. Yes cavities must be made inside a cast piece, it is used A lost male, essentially made of sand. Due to the high thermal and mechanical load prevailing in the process of foundry, these males usually consist of materials of chemically bonded to each other, as bonded ceramic powder by synthetic materials or sand bound by resins synthetic In this case the molding materials consist of arenas that thanks to (binding agents) are bound in the form desired for the male in order to destroy the binder after the production of the cast piece and thus remove the male. The disadvantage of the known procedure for preparation of the male is that usually the removal of the male from the piece molten can only be done very laboriously, the distribution of the sands in the male is not homogeneous or there is the risk of the formation of cracking initiation points, which among other unfavorable consequences can cause breakage under thermal and mechanical solicitations. The binders used currently for male sands contribute to males are difficult to remove from work pieces (because they are thermally very stable). Especially for the case of cast aluminum with high casting temperatures se requires that temperatures for thermal decomposition of Binder be low. If the binder bridges are not destroyed in a sufficient degree has this as a consequence that males they have superior resistance, also after emptying in the mold, and are difficult to separate even by mechanical vibration or high pressure water jets. High pressure water jets they can damage the workpiece, or in the case of male shapes complicated geometric with starters and / or recesses, not always They can lead to a complete removal of the male. This separation male mechanics is especially critical in the case of light metal foundries, since in this case it is easy to destroy the desired filigree structures of the foundry. For the usual males bound with synthetic resin are applied in part (organic) substances harmful to the environment ambient.

El material básico del molde consiste en una arena adecuada (arena de molde) que se mezcla con un ligante químico o un ligante para materiales de molde, el que seguidamente se endurece nuevamente, por ejemplo mediante un catalizador o endurecedor líquido o sólido o mediante una acción calórica adicional. Como arena se emplea predominantemente arena de cuarzo. Para aplicaciones especiales se recurre también a arena de cromita, de circonio y de olivina. También se emplean materiales básicos de molde basados en tierra refractaria (chamota), magnesita, silimanita y corindón.The basic material of the mold consists of a suitable sand (mold sand) that mixes with a binder chemical or a binder for mold materials, which then hardens again, for example by a catalyst or liquid or solid hardener or by caloric action additional. As sand predominantly quartz sand is used. For special applications, chromite sand is also used, of zirconium and olivine. Basic materials of mold based on refractory earth (chamotte), magnesite, silimanite and corundum.

Los ligantes para las arenas de moldeo pueden ser de naturaleza inorgánica u orgánica, subdividiéndose los ligantes inorgánicos en ligantes inorgánicos naturales y sintéticos. Los ligantes inorgánicos naturales abarcan arcillas como montmorillonita, glauconita, caolinita, illita o attapulgita. Los ligantes inorgánicos sintéticos abarcan entre otros silicato de potasa, cemento y yeso. Los ligantes orgánicos abarcan resinas sintéticas como resinas fenólicas, de urea, de furano, así como silicato de etilo. También se emplean aceites, hidratos de carbono ligantes, líquidos ligantes solubles en agua basados en lejías de sulfito, melazas, aguas residuales del procesamiento de dextrosa, alcanolaminas y alquitranes ligantes (K.E. Höner, "Giesereiwesen (Fundería)", Ullmanns Encyklopädie der techischen Chemie, S. 271-287, Bd. 12, 4. Auflage, Verlag Chemie Weinheim, 1976).Binders for molding sands can be of inorganic or organic nature, subdividing the inorganic binders in natural and synthetic inorganic binders. Natural inorganic binders include clays such as Montmorillonite, glauconite, kaolinite, illite or attapulgite. The synthetic inorganic binders encompass, among others, silicate of Potash, cement and plaster. Organic binders cover resins synthetics such as phenolic, urea, furan resins, as well as ethyl silicate Oils, carbohydrates are also used binders, water soluble binder liquids based on bleach sulfite, molasses, dextrose processing wastewater, alkanolamines and binding tars (K.E. Höner, "Giesereiwesen (Fundería) ", Ullmanns Encyklopädie der techischen Chemie, S. 271-287, Bd. 12, 4. Auflage, Verlag Chemie Weinheim, 1976).

Los procedimientos para la preparación de moldes y machos de colada ligados con arena están suficientemente documentados en la bibliografía técnica correspondiente (C. Henry, R. Showman, G. Wandtke, Giesserei-Praxis Nr. 12, 1999; P. Carey, M. Swartzlander, Sand Binder Systems, Part II - Resin/Sand Interactions, Foundry Management and Technology, 97, 1995; W. Tilch, E. Flemming Formstoffe und Formverfahren, dt. Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig/Stuttgart 1993; Giesserei Jahrbuch, Giesserei-Verlag GmbH Düsseldorf, Band 1, 2000; P. Carey, J. Archibald, Sand Binder Systems, Part X - The Phenolic Urethane Amine ColdBox system, Foundry Management and Technology, 98, 1995; G.S. Cole, R.M. Nowicki, Sand Cores and Their Removal From Aluminium Semipermanent Molded Castings, Trans. Amer. Foundry. Soc. 87, 1979; I. Bindernagel, Formstoffe und Formverfahren in der Giessereitechnik, VDG-Taschenbuch 12; Giesserei-Verlag, Düsseldorf 1983; D. Boenisch, J. Nitsche, W. Patterson, Eigenschaften hartzgebundener Formstoffe, Aluminium 46, (3), 1970).The procedures for the preparation of molds and sand-bound laundry males are sufficiently documented in the corresponding technical literature (C. Henry, R. Showman, G. Wandtke, Giesserei-Praxis Nr. 12, 1999; P. Carey, M. Swartzlander, Sand Binder Systems, Part II - Resin / Sand Interactions, Foundry Management and Technology, 97, nineteen ninety five; W. Tilch, E. Flemming Formstoffe und Formverfahren, dt. Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig / Stuttgart 1993; Giesserei Jahrbuch, Giesserei-Verlag GmbH Düsseldorf, Band 1, 2000; P. Carey, J. Archibald, Sand Binder Systems, Part X - The Phenolic Urethane Amine ColdBox system, Foundry Management and Technology, 98, 1995; G.S. Cole, R.M. Nowicki, Sand Cores and Their Removal From Aluminum Semipermanent Molded Castings, Trans. Amer Foundry Soc. 87, 1979; I. Bindernagel, Formstoffe und Formverfahren in der Giessereitechnik, VDG-Taschenbuch 12; Giesserei-Verlag, Düsseldorf 1983; D. Boenisch, J. Nitsche, W. Patterson, Eigenschaften hartzgebundener Formstoffe, Aluminum 46, (3), 1970).

En especial para la fundición fina de aluminio existe una necesidad de machos mecánica y térmicamente estables, que sean fáciles de remover de la pieza fundida. En este aspecto, el procedimiento de la fundición fina de aleaciones de aluminio conlleva problemas especiales que han de tenerse en cuenta en el desarrollo de un material para machos:Especially for fine aluminum casting there is a need for mechanically and thermally stable males, that are easy to remove from the cast. In this aspect, the Fine casting process of aluminum alloys it involves special problems that must be taken into account in the development of a material for males:

1.- los moldes cerámicos son por lo general de una sola pieza; raramente están hechos de varias partes;1.- ceramic molds are usually of only one piece; they are rarely made of several parts;

2.- el modelo de cera se retira con autoclave de vapor de agua caliente;2.- the wax model is removed with autoclave from hot steam;

3.- el encofrado cerámico de moldeo se quema (calcina) a una temperatura de 80 a 950ºC.3.- the ceramic molding formwork burns (calcine) at a temperature of 80 to 950 ° C.

El documento EP 1 077 097 B1 describe el uso de aerogeles de material sintético/carbono muy poroso, de poros abiertos, obtenibles mediante polimerización de sol-gel, como material de machos en la fundición de moldeo.EP 1 077 097 B1 describes the use of pores of synthetic material / very porous carbon, of pores open, obtainable by polymerization of sol-gel, as male material in the foundry of molding

El documento DE102 16 464 B4 describe materiales de macho para la fundición fina y de moldeo de metales y aleaciones de metales, un procedimiento para su preparación así como su utilización como macho en la fundición fina y de moldeo. En este caso, para las arenas se aplican en especial nuevos componentes ligantes.Document DE102 16 464 B4 describes materials of male for the fine casting and molding of metals and alloys of metals, a procedure for its preparation as well as its use as a male in fine casting and molding. In this In this case, new components are applied especially for sands binders

El objetivo de la presente invención consiste en producir machos para la fundición fina y/o de moldeo, queThe objective of the present invention is to produce males for fine casting and / or molding, which

1.- sean térmicamente estables, es decir, que soporten temperaturas de hasta aproximadamente 900ºC;1.- be thermally stable, that is, withstand temperatures up to about 900 ° C;

2.- sean mecánicamente estables, decir, que no se alteren a las temperaturas de fundería usuales;2.- be mechanically stable, say, no they are altered to the usual foundry temperatures;

3.- sean químicamente inertes frente a los metales o aleaciones metálicas empleados como por ejemplo aluminio, magnesio y titanio;3.- be chemically inert against the metals or metal alloys used such as aluminum, magnesium and titanium;

4.- durante la totalidad del proceso de su producción empleen materiales compatibles con el medio ambiente; y4.- during the entire process of your production use materials compatible with the environment; Y

5.- gracias a sus propiedades puedan retirarse de la pieza fundida dejando la menor cantidad posible de materiales residuales.5.- thanks to their properties they can retire of the casting leaving the least possible amount of materials residual

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En una primera forma de realización se logra el objetivo de la presente mediante un macho mecánica y térmicamente estable para la fundición de metales livianos y/o la fundición fina, en la que el macho contiene gránulos de aerogel hidrófilo, arena y ligante. Conforme a la invención los aerogeles se emplean como sustituto parcial de la
arena.In a first embodiment, the objective of the present is achieved by a mechanically and thermally stable male for the smelting of light metals and / or the fine smelting, in which the male contains hydrophilic airgel granules, sand and binder. According to the invention, aerogels are used as a partial substitute for
sand.

La invención se basa en especial sobre una combinación de arenas de fundería clásicos y gránulos de aerogel hidrófilo. La mezcla inorgánica de arena y gránulos de aerogel se liga por ejemplo con diferentes tipos de silicatos de potasa. Después del secado se vierte agua caliente sobre el macho. Al cabo de un intervalo de tiempo de segundos a minutos se destruye por completo la unión originalmente firme. Los restos del macho pueden retirarse de la pieza fundida sin mayor esfuerzo mecánico. Sin embargo, cabe tener presente que un elevado contenido de silicato de potasa ligante conduce a un incremento exponencial de la duración de la desintegración.The invention is based in particular on a combination of classic foundry sands and airgel granules hydrophilic The inorganic mixture of sand and airgel granules is bind for example with different types of potash silicates. After drying hot water is poured on the male. After from a time interval of seconds to minutes is destroyed by Complete the originally firm union. The remains of the male can withdraw from the cast without major mechanical effort. Without However, it should be borne in mind that a high silicate content binding potash leads to an exponential increase in duration of disintegration

Dentro de los alcances de la invención, los aerogeles abarcan sustancias coloidales que se ligan y secan. Presentan una baja densidad y una elevada porosidad abierta. Consisten en tan sólo aproximadamente uno a quince por ciento de un material sólido, mientras que el resto de su volumen está ocupado por el gas o también por el vacío, circundantes, es decir, presentan una elevada superficie (específica) (de hasta 1.000 m^{2}/g). Los aerogeles inorgánicos son usualmente de por si aerogeles hidrófilos, y se los considera como uno de los materiales más livianos y como uno de los mejores aisladores térmicos.Within the scope of the invention, the Aerogels include colloidal substances that bind and dry. They have a low density and a high open porosity. They consist of only about one to fifteen percent of a solid material, while the rest of its volume is occupied by gas or also by vacuum, surrounding, that is, have a high surface area (specific) (up to 1,000 m 2 / g). Inorganic aerogels are usually in themselves hydrophilic aerogels, and are considered as one of the materials lighter and as one of the best thermal insulators.

Conforme a la invención debería emplearse un aerogel hidrófilo en forma de gránulos como material básico adicional para moldes. Los gránulos de aerogel se obtienen en especial mediante la molienda de monolitos de aerogel. "Hidrófilo" significa "que tiene gran afinidad para el agua", es decir, los gránulos de aerogel empleados muestran una destacada interacción con solventes polares como el agua. Así, los gránulos de aerosol hidrófilos empleados tienen un ángulo de humectación con el agua, inferior a 10º.According to the invention, a hydrophilic airgel in the form of granules as a basic material additional for molds. Airgel granules are obtained in special by grinding airgel monoliths. "Hydrophilic" means "that it has great affinity for the water ", that is, the airgel granules used show a outstanding interaction with polar solvents such as water. So, the Hydrophilic spray granules used have an angle of wetting with water, less than 10º.

Se prefiere especialmente que el granulado de aerogel hidrófilo abarque silicaaerogeles, ya que los metales líquidos no los humedecen ni atacan químicamente. Los silicaaerogeles son químicamente inertes frente a los metales fundidos. Su punto de sinterización es de aproximadamente 1.050ºC. Además, son incombustibles y carecen de toxicidad.It is especially preferred that the granulate of hydrophilic airgel encompasses silicaaerogels, since metals Liquids do not wet them or attack chemically. The Silicaaerogels are chemically inert against metals melted Its sintering point is approximately 1,050 ° C. In addition, they are fireproof and lack toxicity.

Hay diversos tipos de aerogeles, siendo usuales los basados en silicatos (silicaaerogeles). Los aerogeles basados en materiales sintéticos o carbono son significativos en aplicaciones especiales. También se conocen aerogeles basados en óxidos de metales. Conforme a la invención es también posible emplear estos granulados de aerogel cuando gracias a un tratamiento correspondiente la superficie es hidrófila en el sentido de la invención.There are different types of aerogels, being usual those based on silicates (silicaaerogels). The aerogels based in synthetic materials or carbon are significant in special applications Aerogels based on metal oxides. According to the invention it is also possible use these airgel granules when thanks to a treatment corresponding surface is hydrophilic in the direction of the invention.

Es ventajoso que el granulado de aerogel presente una granulometría en el orden de dimensión de la arena, ya que ambos se emplean como material básico para moldes y por ser más sencilla la realización de un óptimo entremezclado de partículas de igual dimensión.It is advantageous that airgel granules present a grain size in the order of dimension of the sand, and that both are used as a basic material for molds and for being more simple the realization of an optimal intermingling of particles of equal dimension

Como arenas pueden emplearse entre otras las arenas de cuarzo nuevas usuales en el comercio en Alemania de la siguiente procedencia y con la siguiente granulometría media expresada en mm:As sands can be used among others the usual new quartz sands in the German trade of the next origin and with the following average grain size expressed in mm:

\bullet?

Dorsten 0,84 mm (Tipo D020), 0,56 mm (D030), 0,39 mm (D040), 0,13 mm (D0110);Dorsten 0.84 mm (Type D020), 0.56 mm (D030), 0.39 mm (D040), 0.13 mm (D0110);

\bullet?

Frechen 0,32 mm (Tipo F31), 0,23 mm (F32), 0,22 mm (F33), 0,20 mm (F34), 0,18 mm (F35), 0,16 mm (F36);Frechen 0.32 mm (Type F31), 0.23 mm (F32), 0.22 mm (F33), 0.20 mm (F34), 0.18 mm (F35), 0.16 mm (F36);

\bullet?

Gambach 0,37 mm (Tipo G30), 0,29 mm (G31), 0,23 mm (G32), 0,21 mm (G33), 0,19 mm (G34);Gambach 0.37 mm (Type G30), 0.29 mm (G31), 0.23 mm (G32), 0.21 mm (G33), 0.19 mm (G34);

\bullet?

Haltern 0,36 mm (Tipo H31), 0,32 mm (H32), 0,26 mm (H33), 0,21 mm (H34), y 0,19 mm (H35).Haltern 0.36 mm (Type H31), 0.32 mm (H32), 0.26 mm (H33), 0.21 mm (H34), and 0.19 mm (H35).

Como alternativa a las arenas de cuarzo empleadas, es también posible emplear arenas de corindón de granulometría similar (0,1 a 0,9 mm).As an alternative to quartz sands used, it is also possible to use corundum sands of similar particle size (0.1 to 0.9 mm).

La proporción de arena puede ser de 83 a 95% en peso, la proporción de ligante y la proporción de granulado de aerogel se añaden de manera correspondiente hasta completar el 100% en peso. En especial, la proporción del ligante representa 2 a 10% en peso. La proporción de granulado de aerogel representa preferentemente 2 a 6% en peso.The proportion of sand can be 83 to 95% in weight, binder ratio and granulate ratio of airgel are added correspondingly until 100% is completed in weigh. In particular, the proportion of the binder represents 2 to 10% in weigh. The proportion of airgel granules represents preferably 2 to 6% by weight.

Las arenas de cuarzo indicadas arriba son arenas nuevas (sin uso anterior); de hecho, en las funderías las mismas se añaden solamente en pequeñas cantidades a las "arenas viejas" (arenas recicladas). Las arenas viejas son arenas que se presentan durante el vaciado de las piezas fundidas de los moldes, y después de un correspondiente enfriamiento y reacondicionamiento se las conduce de regreso al sector donde se preparan los moldes. El reacondicionamiento ha de satisfacer dos objetivos: la limpieza de los granos de arena mediante la separación de los ligantes adheridos y la remoción de componentes pulverulentos.The quartz sands listed above are arenas new (no previous use); in fact, in the funeral homes they are they add only in small quantities to the "old sands" (recycled sands). Old sands are sands that come during the emptying of the castings of the molds, and then of a corresponding cooling and reconditioning the leads back to the sector where the molds are prepared. He reconditioning has to satisfy two objectives: the cleaning of the grains of sand by separating the binders adhered and the removal of powder components.

Durante este proceso se desmenuzan mecánicamente los aglomerados todavía presentes y de esta manera se retiran parcialmente los ligantes que rodean los granos de cuarzo. Durante este proceso la superficie de los granos, originalmente más bien redondeada, experimenta una modificación. Su forma pasa a ser de redonda a fragmentada (angulosa). Esta forma del grano es importante para el proceso de la ligazón del material de molde; de esta manera se garantiza que sólo se emplea una proporción comparativamente pequeña de ligante.During this process they mechanically crumble the agglomerates still present and in this way are removed partially the binders surrounding the quartz grains. During this process the surface of the grains, originally rather rounded, undergo a modification. Its form becomes of round to fragmented (angled). This grain shape is important for the process of binding the mold material; from this way it is guaranteed that only a proportion is used comparatively small binder.

En una forma de realización, como ligante se emplea silicato de potasa y/o producto preliminar aerogel para la ligazón del granulado de aerogel con la arena. La utilización de silicato soluble de potasa, acuoso y viscoso, tiene la ventaja que el mismo puede obtenerse como producto masivo y que es adecuado como ligante para materiales de molde. También es posible la utilización de productos preliminares para la preparación de aerogeles para producir un macho mediante el procedimiento conforme al documento DE 102 16 464 B4. En este caso deberían emplearse en especial productos preliminares de silicaaerogel, como TEOS (tetraetoxisilano) o mezclas de TEOS y formamida con solventes como agua y/o etanol como ligante, por cuanto los silicaaerogeles formados se destruyen fácilmente mediante fluidos muy humectantes.In one embodiment, as a binder, uses potash silicate and / or preliminary airgel product for airgel granulate bond with sand. The use of Soluble Potassium silicate, aqueous and viscous, has the advantage that it can be obtained as a mass product and that is suitable as binder for mold materials. It is also possible to use of preliminary products for the preparation of aerogels for produce a male by the procedure according to document DE 102 16 464 B4. In this case they should be used especially preliminary silicaaerogel products, such as TEOS (tetraethoxysilane) or mixtures of TEOS and formamide with solvents such as water and / or ethanol as a binder, since silicaaerogels formed are easily destroyed by very fluid moisturizers

En otra forma de realización, la mezcla contiene una proporción de arena de 83 a 95% en peso, empleándose en este caso 1 a 20% en peso de arena nueva y 80 a 99% en peso de arena "regenerada" (material de molde reciclado, es decir arena reutilizada limpia).In another embodiment, the mixture contains a proportion of sand of 83 to 95% by weight, used in this case 1 to 20% by weight of new sand and 80 to 99% by weight of sand "regenerated" (recycled mold material, ie sand reused clean).

Conforme a la invención ha demostrado ser conveniente llevar a cabo los pasos siguientes:According to the invention it has proven to be convenient to carry out the following steps:

1.- Mezclado del granulado de aerogel con arena y ligante;1.- Mixed airgel granules with sand and binder;

2.- Introducción de la mezcla en un molde negativo para machos:2.- Introduction of the mixture in a mold negative for males:

3.- Compactación de la mezcla introducida en el molde negativo;3.- Compaction of the mixture introduced in the negative mold;

4.- Secado de la mezcla compactada; y4.- Drying the compacted mixture; Y

5.- Extracción del macho a partir del molde negativo.5.- Extraction of the male from the mold negative.

La compactación se lleva a cabo por ejemplo mediante moldeo del macho por inyección con aire comprimido, sacudidas o vibración, golpeteo y apisonado. Para el secado han demostrado ser especialmente adecuadas las temperaturas de 20ºC a 80ºC. La duración del secado es preferentemente de pocos segundos a minutos.The compaction is carried out for example by molding the male by injection with compressed air, shaking or vibration, pounding and tamping. For drying they have temperatures of 20 ° C to 80 ° C The duration of drying is preferably a few seconds at minutes

Los machos inorgánicos conformes a la invención pueden emplearse en la industria de la fundería, en especial en la fundición de metales livianos y/o para las fundiciones finas, en las que se requieren machos fácilmente extraíbles, en especial en el caso de estructuras de fundición afiligranadas.Inorganic males according to the invention they can be used in the funeral industry, especially in the smelting of light metals and / or for fine smelters, in that easily removable males are required, especially in the case of filigree cast iron structures.

Después del proceso de colada es posible remover el macho mediante un fluido que lo humecte. Esto es especialmente ventajoso por cuanto en este caso el macho se desintegra gracias al fluido que lo humedece, sin que queden residuos.After the casting process it is possible to remove the male by means of a fluid that humidifies it. This is especially advantageous because in this case the male disintegrates thanks to the Moisturizing fluid, with no residue left.

En este caso son especialmente adecuados los fluidos muy humectantes, como el agua. La expresión "humectabilidad" designa la capacidad de los líquidos de distribuirse (extenderse) sobre una superficie, o de mojarla; cuanto mejor sea la humectabilidad, tanto más pequeña es el ángulo de contacto que se presenta en la humectación. Las superficies cuyo ángulo de contacto es igual o inferior a 90º, se consideran también (incompletamente) humedecibles. Cuanto mayor sea la temperatura del fluido humectante, tanto mejor podrán retirarse los machos. Por ello se prefieren especialmente los fluidos con una temperatura de 30 a 100ºC. Aquí se aprovecha el hecho de que los silicaaerogeles se destruyen fácilmente mediante líquidos muy humectantes (por ejemplo, agua hirviente).In this case, the very moisturizing fluids, such as water. The expression "wettability" means the capacity of the liquids of distribute (spread) on a surface, or wet it; how much  the better the wettability, the smaller the angle of contact that occurs in humidification. Surfaces whose contact angle is equal to or less than 90º, they are also considered (incompletely) wettable. The higher the temperature of the moisturizing fluid, the better the males can withdraw. By it is especially preferred fluids with a temperature of 30 to 100 ° C. Here we take advantage of the fact that silicaaerogels they are easily destroyed by very moisturizing liquids (by example, boiling water).

En otra forma de realización es posible destruir el macho mediante fluidos alcohólicos o mediante alcoholes de cadena corta con una longitud de cadena de hasta seis átomos de carbono. Con el objeto de evitar un peligro de incendio, deberían utilizarse mezclas alcohólicas no combustibles.In another embodiment it is possible to destroy the male by alcoholic fluids or by alcohols of short chain with a chain length of up to six atoms of carbon. In order to avoid a fire hazard, they should Use non-combustible alcoholic mixtures.

El objetivo conforme a la invención se logra por ejemplo mezclando arenas de cuarzo o arenas de corindón con granulado de aerogel hidrófilo (por ejemplo, de la Firma Airglass, Suecia) ligándose con silicato de potasa en diversas proporciones. Después del secado es posible emplear la muestra como macho para la fundición de metal liviano y/o para la fundición fina. Una vez enfriada la muestra, es posible retirar el macho mediante un fluido caliente (por ejemplo, agua hirviente). Después de un intervalo de tiempo de segundos o minutos, el macho se desintegra por completo. Los restos del macho pueden retirarse de la pieza fundida sin un trabajo mecánico adicional.The objective according to the invention is achieved by example mixing quartz sands or corundum sands with hydrophilic airgel granules (for example, from the Airglass Firm, Sweden) by binding with potash silicate in various proportions. After drying it is possible to use the sample as a male for light metal casting and / or for fine casting. One time cooled the sample, it is possible to remove the male by means of a fluid hot (for example, boiling water). After an interval of time of seconds or minutes, the male disintegrates completely. The remains of the male can be removed from the cast without a additional mechanical work

Los ejemplos de realización aquí presentados apuntan a una desintegración completa del macho en el caso del añadido de agua hirviente, a una estabilidad térmica (> 1.000ºC) y a una proporción la más pequeña posible de ligante.The embodiments presented here point to a complete disintegration of the male in the case of boiling water added, at thermal stability (> 1,000ºC) and at the smallest possible ratio of binder.

Las resistencias a la flexión, de las arenas de moldeo obtenidas ligadas de gránulos de aerogel-arena de cuarzo-silicato de potasa, son de 1 a 3 MPa, para una densidad de aproximadamente 1,5 g/cm^{3}, es decir, la densidad la determina la arena de cuarzo, y para una superficie especifica en el intervalo de 4 a 6 m^{2}/g, en especial igual a 6 m^{2}/g.The flexural strengths of the sands of molding obtained bound granules of airgel-quartz-silicate sand Potash, are 1 to 3 MPa, for a density of approximately 1.5 g / cm3, that is, the density is determined by the quartz sand, and for a specific surface in the range of 4 to 6 m 2 / g, especially equal to 6 m 2 / g.

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Ejemplos de realizaciónExamples of realization

Ejemplo 1Example one

Se prepara una mezcla de granulado de aerogel-arena de cuarzo con la siguiente composición:A granulate mixture of airgel-quartz sand with the following composition:

\bullet?

3,5% en peso de gránulos de aerosol hidrófilo granulometría con un valor medio aproximado de 220 \mum (Firma Airglass, Suecia);3.5% by weight of granules of Granulometry hydrophilic aerosol with an approximate average value of 220 um (Airglass Firm, Sweden);

\bullet?

87,7% en peso de arena de cuarzo (Quarzwerke Frechen Alemania), granulometría 0,16 - 0,32 mm;87.7% by weight of quartz sand (Quarzwerke Frechen Germany), grain size 0.16-0.32 mm;

\bullet?

8,8% en peso de Carsil^{TM} (silicato soluble de potasa ligante, de la Firma Foseco Alemania).8.8% by weight of Carsil? (soluble silicate of binding potash, from Foseco Firm Germany).

Se empezó por entremezclar los gránulos de aerogel y la arena de cuarzo. La mezcla completa se mezcló seguidamente con el silicato de potasa ligante. En cuanto se efectuó un entremezclado suficiente, se introdujo la mezcla en un negativo de macho y se la compactó por apisonado. El subsiguiente secado tuvo lugar en un gabinete de secado a una temperatura de 60 a 70ºC, durante aproximadamente un día. Después de completado el secado pudo colocarse el macho en el lugar reservado para la cavidad, y pudo efectuarse el vaciado en el molde. Después del enfriamiento de la pieza fundida se roció el macho con agua hirviente. Después de un intervalo de unos pocos segundos se desintegró la muestra por completo en agua. Los restos del macho pudieron retirarse de la pieza fundida sin esfuerzo mecánico adicional.It began by intermingling the granules of airgel and quartz sand. The whole mixture was mixed then with the binding potash silicate. As soon as enough intermingling, the mixture was introduced into a negative male and it was compacted by tamping. The subsequent drying took place in a drying cabinet at a temperature of 60 at 70 ° C, for about a day. After completing the drying the male could be placed in the place reserved for cavity, and could be emptied into the mold. After the cooling of the molten part the male was sprayed with water boiling. After an interval of a few seconds it disintegrated the sample completely in water. The remains of the male they were able to withdraw from the cast without mechanical effort additional.

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Ejemplo 2Example 2

De manera análoga al Ejemplo 1 se empleó una mezcla con una proporción de arena modificada:Similarly to Example 1, a mix with a proportion of modified sand:

\bullet?

3,5% en peso de gránulos de aerogel hidrófilo, granulometría con un valor medio aproximado de 0,22 mm (Firma Airglass, Suecia);3.5% by weight of granules of hydrophilic airgel, granulometry with an approximate average value of 0.22 mm (Airglass Firm, Sweden);

\bullet?

4% en peso de arena de cuarzo (Quarzwerke Frechen, Alemania), granulometría 0,16 a 0,32 mm;4% by weight of quartz sand (Quarzwerke Frechen, Germany), grain size 0.16 to 0.32 mm;

\bullet?

83,7% en peso de material regenerado (arena reutilizada limpiada); y83.7% by weight of material regenerated (reused sand cleaned); Y

\bullet?

8,8% en peso de Carsil (silicato de potasa ligante, Firma Fonseco).8.8% by weight of Carsil (silicate of binding potash, Fonseco Firm).

Se hicieron las mismas observaciones que en el Ejemplo 1.The same observations were made as in the Example 1.

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Ejemplo 3Example 3

Se preparó un macho como en el Ejemplo 1. Después del secado se calcinó el macho durante otra hora a 850ºC en el horno, a efectos de simular las condiciones de la fundición fina. A continuación se introdujo el macho en el espacio reservado para la cavidad, y se hizo el vaciado en el molde (Aleación de fundición A357 (AlSi7 Mg 0,6)). Después de enfriamiento de la pieza fundida se roció el macho con agua hirviente. A diferencia del Ejemplo 1, en este caso la desintegración del macho duró aproximadamente 10 minutos.A male was prepared as in Example 1. After drying the male was calcined for another hour at 850 ° C in the oven, in order to simulate the conditions of fine casting. The male was then introduced into the space reserved for the cavity, and the casting was done in the mold (Casting alloy A357 (AlSi7 Mg 0.6)). After cooling the casting the male was sprayed with boiling water. Unlike Example 1, in this case the disintegration of the male lasted approximately 10 minutes

Claims (13)

1. Macho mecánica y térmicamente estable para la fundición de metales livianos y/o para la fundición fina, caracterizado porque el macho contiene gránulos de aerogel hidrófilo, arena y ligante.1. Mechanical and thermally stable male for the smelting of light metals and / or for fine smelting, characterized in that the male contains hydrophilic airgel granules, sand and binder. 2. Macho conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los gránulos de aerogel abarcan silicaaerogel.2. Male according to claim 1, characterized in that the airgel granules comprise silicaaerogel. 3. Macho conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los gránulos de aerogel presentan una granulometría en el orden de dimensión de la arena.3. Male according to claim 1 or 2, characterized in that the airgel granules have a granulometry in the order of sand dimension. 4. Macho conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el ligante abarca silicato de potasa y/o un producto preliminar aerogel.4. Male according to one of claims 1 to 3, characterized in that the binder comprises potash silicate and / or a preliminary airgel product. 5. Procedimiento para la producción de un macho conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se llevan a cabo los pasos siguientes:5. Procedure for the production of a male according to one of claims 1 to 4, characterized in that the following steps are carried out:

1.-one.-

Mezclado del granulado de aerogel con arena y ligante;Mixed airgel granules with sand and binder;

2.-2.-

Introducción de la mezcla en un molde negativo para machos:Introduction of the mixture into a mold negative for males:

3.-3.-

Compactación de la mezcla introducida en el molde negativo;Compaction of the introduced mixture in the negative mold;

4.-4.-

Secado de la mezcla compactada; yDrying of the compacted mixture; Y

5.-5.-

Extracción del macho desde el molde negativo.Extraction of the male from the mold negative.

6. Uso de un macho conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, en la fundición de metales livianos por moldeo o en la fundición fina de metales livianos.6. Use of a male according to one of the claims 1 to 4, in the smelting of light metals by molding or fine casting of light metals. 7. Uso conforme a la reivindicación 6, en el que se retira el macho del molde para la fundición mediante un fluido que lo humedece.7. Use according to claim 6, wherein the male is removed from the mold for casting by means of a fluid that moistens it. 8. Uso conforme a la reivindicación 7, en el que se retira el macho con agua a una temperatura de al menos 95ºC.8. Use according to claim 7, wherein the male is removed with water at a temperature of at least 95 ° C. 9. Uso conforme a la reivindicación 7, en el que se retira el macho del molde para fundición mediante fluidos que contienen alcohol.9. Use according to claim 7, wherein the male is removed from the casting mold by means of fluids that They contain alcohol.