SE534987C2 - Förfarande för framställning av en gjutform, användning av en anordning för registrering av värmestrålning vid framställning av en gjutform, samt system för framställning av en gjutform - Google Patents

Abstract

12 SAM MAN DRAG Uppfinningen avser ett förfarande för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp (1) och en eldfast beläggning. Sagda förfarande innefattar stegen tillhandahållande (10) av en sandkropp (1) huvudsakligen bestående avsand, vätning (20) av sandkroppen (1) med en fluid (25a) bestående av vattensamt åtminstone en tillsats, så att tillsatsen bildar en beläggning på sand-kroppen (1), värmning (30) av sandkroppen (1) så att vattnet åtminstone delvis av-dunstar, registrering (40) av ett värde (45a) som representerar sandkroppens (1)värmestrålning, jämförelse (50) av det registrerade värdet (45a) med ett förutbestämttröskelvärde (55a), och utvärdering (60) av sandkroppens (1) vatteninnehåll med hjälp sagda jäm-förelse (50) av det registrerade värdet (45a) med tröskelvärdet (55a). Uppfinningen avser vidare en användning av en anordning (45) för registre- ring (40) av värmestrålning vid framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning, samt ett system för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning.

Description

20 25 30 534 58? Under senare tid har alkoholbaserat black ersatts med vattenbaserat black varvid problem vid avlägsnandet av vattnet uppkommit. Vattnet kan inte brännas bort, och avdunstar inte lika lätt som alkohol. Vid industrialiserad gjutning bör av kostnadsskäl så fort som möjligt väsentligen allt vattnet av- lägsnas. Avlägsnandet av vattnet kan försvåras av att vattnet tränger in i och sugs upp av sandkroppen. Om en betydande mängd vatten återstår i gjut- formen när metallsmältan hälls i kan trycket från vattnets ångbildning ge upphov till bristfälligt gjutgods eller till och med skada gjutformen. Det är där- för av stor vikt att snabbt och effektivt avlägsna väsentligen allt vatten från gjutformen, och att i samband därmed säkerställa att gjutforrnen uppnått önskad torrhet.

Problemet att bedöma gjutformens vatteninnehåll kan överlåtas på en erfaren operatör. Härvid ställs emellertid stora krav på operatören, samtidigt som förfarandet blir relativt långsamt. Vid en felaktig bedömning kan en gjutform med för hög fukthalt leda till felaktigt gjutgods. Försök har gjorts att väga sandformen före respektive efter beläggningssteget och torkningssteget, i syfte att avgöra gjutformens vatteninnehåll. Vägningen har emellertid inte gett tillfredsställande resultat, sannolikt på grund av att vattnets massa är liten i förhållande till sandkroppens massa.

Ett problem vid gjutning av metallgods i gjutformar innefattande sand och en vattenbaserad eldfast beläggning är således att snabbt, kostnadseffektivt tillförlitligt och automatiserbart tillhandahålla gjutformar av god och jämn kva- litet.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Detta problem löses genom föreliggande uppfinnings förfarande för fram- ställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast belägg- ning. Förfarandet innefattande stegen tillhandahållande av en sandkropp hu- vudsakligen bestående av sand, vätning av sandkroppen med en fluid bestå- ende av vatten samt åtminstone en tillsats, så att tillsatsen bildar en belägg- 10 15 20 25 30 534 98? ning på sandkroppen, värmning av sandkroppen så att vattnet åtminstone delvis avdunstar, registrering av ett värde som representerar sandkroppens värmestrålning, jämförelse av det registrerade värdet med ett förutbestämt tröskelvärde, och utvärdering av sandkroppens vatteninnehåll med hjälp av sagda jämförelse av det registrerade värdet med tröskelvärdet.

Genom det föreslagna förfarandet uppnås gjutformar av enhetlig och hög kvalitet. Varje gjutform som tillverkas genom förfarandet innehåller inget, eller endast mycket ringa, vatten. Genom försök kan ett för en aktuell gjutform acceptabelt vatteninnehåll fastställas, och sedan kan genom förfarandet sä- kerställas att de framställda gjutformarna inte överskrider denna nivå. Förfa- randet är snabbt, objektivt och dessutom automatiserbart.

Förfarandet för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning kan innefatta steget tillsättning av ett oorganiskt bin- demedel för fixering av sandkroppen. Detta är ett miljövänligt och effektivt sätt att fixera sanden. Bindemedlet kan vara vattenglas. Vattenglaset tillsätts lämpligen i en mängd som utgör mindre än 5 viktprocent av sandkroppen.

Ovan nämnda problem löses enligt uppfinningen även genom användning av en anordning för registrering av värmestrålning vid framställning av en gjut- form bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning, varvid anord- ningen för registrering av värmestrålning används för utvärdering av gjutfor- mens vatteninnehåll. Framställningen av gjutformen kan ske i enlighet med förfarandet som beskrivits ovan. l synnerhet kan vattenglas användas för att fixera sandkroppen.

Slutligen löses ovan nämnda problem genom ett system för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning. Systemet innefattar en vätningsanordning för vätning av en sandkropp med en fluid bestående av vatten samt åtminstone en tillsats, så att tillsatsen bildar en beläggning på sandkroppen, en uppvärmningsanordning för värmning av 10 15 20 25 30 534 BB? sandkroppen så att vattnet åtminstone delvis avdunstar, samt en registre- ringsanordning för registrering av ett värde som representerar sandkroppens värmestrålning.

Registreringsanordningen kan exempelvis vara en värmekamera med bild- skärm som visar sandkroppens temperaturfördelning. Användaren kan ge- nom att rikta värmekameran mot den belagda ytan och studera bildskärmen avgöra om sandkroppens vatteninnehåll är tillräckligt lågt. Altemativt kan sy- stemet vidare innefatta en kontrollanordning för jämförelse av registerrings- anordningens registrerade värde med ett förutbestämt tröskelvärde och ut- värdering av sandkroppen med hjälp sagda jämförelse.

Uppvärmningsanordningen är lämpligen en mikrovågsugn, vilken har förde- len att den effektivt driver sandkroppens vatteninnehåll ut ur sandkroppen.

Systemet kan vidare innefatta en tillsatsanordning för tillsats av vattenglas till sanden.

Vätningsanordningen kan innefatta ett bad med fluiden bestående av vatten samt åtminstone en tillsats. Vätningsanordningen kan innefatta lyftanordning som kan greppa och doppa sandkroppen i ett bad med fluiden bestående av vatten samt åtminstone en tillsats.

Med gjutform avses här en kemiskt bunden sandkropp, innefattande sand och bindemedel, samt en på sandkroppen applicerad ytbeläggning. Ytbe- läggningen är lämpligen ett vattenbaserat black. Att sandkroppen huvudsak- ligen består av sand innebär att åtminstone 95 viktprocent av sandkroppen är sand. Med metallgods avses såväl järnmetaller som icke järnmetaller.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 åskådliggör schematiskt ett förfarande för framställning av en gjut- form, samt illustrerar delar av motsvarande system. 10 15 20 25 30 534 987 DETALJERAD BESKRIVNING Det uppfinningsenliga förfarandet för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eldfast beläggning beskrivs nedan med hänvisning till figur 1. Samtidigt beskrivs ett system för framställning av en sådan gjut- form. l ett första steg 10 tillhandahålls en sandkropp 1. Här illustreras sandkroppen 1 som en kropp med U-formigt tvärsnitt. Sandkroppen, och därmed även gjutformen som ska färdigställas, kan emellertid ha en godtycklig form och är utformad i överensstämmelse med gjutgodset som ska tillverkas. Gjutformen kan vara såväl en yttre gjutform som en inre gjutform, även kallad käma, och är en engångsform.

Det första steget 10 kan innefatta blandning av kvartssand och vattenglas i en blandningsanordning (inte visad). Vattenglaset kan tillföras kvartssanden med hjälp av en tillsatsanordning (inte visad). Därefter formas sandkroppen 1 med hjälp av en formningsanordning (inte visad). Exempelvis kan blandning- en av kvartssand och vattenglas packas i en öppen form, varefter en modell av gjutgodset trycks ned i formen och gör ett avtryck i blandningen av kvarts- sand och vattenglas. Blandningen av kvartssand och vattenglas kan exem- pelvis härdas med hjälp av värme och/eller koldioxid.

Alternativt innefattar det första steget 10 tillhandahållande av en färdigställd sandkropp 1, vilken framställts i en separat process.

I det andra steget 20 doppas sandkroppen en gång i vattenbaserat flytande black 25a (schematiskt illustrerat som en droppe i figur 1). Black är en slurry av keramiska partiklar i vatten. Blacket kan till ungefär 50 % bestå av vatten.

Detta black ska bilda en ytbeläggning på sandkroppen 1. l det fall gjutformen som ska tillverkas är en kärna nedsänks hela sandkroppen 1. Tillverkas en 10 15 20 25 30 534 98? yttre form doppas endast en del av sandkroppen 1, den del i vilken metall- smältan ska hållas.

Vätningsanordnlngen (inte explicit visad men illustrerad genom pilen 25) kan innefatta ett bad med fluiden 25a bestående av vatten samt åtminstone en tillsats. Vätningsanordnlngen kan innefatta en lyftanordning som kan greppa och doppa sandkroppen i ett bad med fluiden bestående av vatten samt åt- minstone en tillsats.

Ett exempel på en lämplig nedsänkningstid är 1 sekund. Om för kort tid väljs kan blackskiktet bli för tunt, medan för lång tid kan leda till att sandkroppen 1 suger upp för mycket vatten. Ett lämpligt blackskikt har en tjocklek på om- kring 0,3 mm, mätt från sandkroppens ursprungliga struktur. Blacket sugs upp av sandkroppen 1, varför blackskiktet även som en blandning av black och sand sträcker sig ett par tiodels millimeter in i sandkroppen. Härigenom åstadkoms en god vidhäftning mellan blacket och sandkroppen.

Efter att sandkroppen 1 lyfts upp ur det flytande blacket 25a hålls sandkrop- pen i olika vinklar så att överflödigt black kan rinna av och det black som fastnar på sandkroppen fördelar sig i jämn tjocklek över den yta av sand- kroppen som sänkts ned. Ett exempel pä en lämplig avrinningstid är 20 se- kunden l det tredje steget 30 torkas sandkroppen 1 med dess blackskikt i en mikro- vågsugn (inte explicit visad men illustrerad genom pilen 35). Lämpligen an- vänds en stegugn, i vilken den belagda sandkroppen flyttas steg för steg, exempelvis på ett löpande band, från en mikrovågssektion till en annan. För att uppnå önskad torkning kan exempelvis kan sju steg användas.

Den torkade sandkroppen 1, bestående av kvartssand och vattenglas, med dess blackskikt utgör nu en gjutform. 10 15 20 25 30 534 as? Vatteninnehållet, eller fukthalten, hos gjutformen ska i nästa steg kontrolle- ras. Helst ska torkningen 30 ha avlägsnat allt vatten från gjutformen, men en ringa mängd kvarvarande vatten är acceptabel. Om för mycket vatten finns kvar i gjutformen kan detta vatten övergå till ängfas när den heta metallsmäl- tan kommer i kontakt med gjutformen. Denna ånga kan skada gjutformen och/eller gjutgodset.

Kvarvarande vatten i gjutformen kan även lösa upp vattenglaset som binder samman sandkroppen 1, och på detta sätt skada gjutformen och därmed även gjutgodset.

Enligt uppfinningen används en värmekamera 45 för att efter torkningssteget 30 bedöma gjutformens fukthalt. värmekameran 45 riktas mot den yta av gjutformen som är belagd med black. värmekameran kan innefatta en bild- skärm, eller vara kopplad till en separat bildskärm, som visar temperaturen hos ytan som värmekameran är riktad mot. Genom att studera bildskärmen kan operatören relativt enkelt avgöra om gjutformen är tillräckligt torr. På bildskärmen visas gjutformens temperatur med olika färger, och operatören kan jämföra 50 gjutformens temperatur med ett tröskelvärde 55a, och där- ifrån dra en slutsats 60 angående gjutformens torrhet. Slutsatsen kan anting- en vara att gjutformen är tillräckligt torr och därmed godkänd 60b, eller att gjutformen har för stort vatteninnehäll och därmed kräver ytterligare torkning 60a alternativt ska kasseras.

Härvid kan jämförelsesteget 50 och utvärderingssteget 60 förenklas genom att värmekameran ställs in så att en första färg på bildskärmen motsvarar en temperatur ovan tröskelvärdet 55a, och en andra färg motsvarar en tempera- tur under tröskelvärdet 55a. Operatören kan då snabbt se hur stort område (motsvarande den första färgen) av den betraktade ytan som befinner sig över tröskelvärdet 55a. Helst ska hela ytan ha en temperatur som motsvaras av den första färgen, små områden med en temperatur som motsvaras av den andra färgen kan dock accepteras. 10 15 20 25 30 534 98? I en mer automatiserad process är värmekameran 45 koppad till en kontroll- anordning 55 som utför jämförelsen 50 och utvärderingen 60. värmekameran 45 registrerar gjutformens temperatur och avger ett värde 45a, eller närmare bestämt en datamängd, som beskriver gjutformens temperaturfördelning, till kontrolianordningen 55. Sagda värde 45a, eller datamängd, kan vara en bild- fil i vilken varje pixels temperatur innefattas.

Kontrollanordningen 55 jämför värdet 45a som motsvarar gjutformens tempe- ratur med ett förutbestämt tröskelvärde 55a. Närmare bestämt jämför kon- trolianordningen, pixel för pixel, hur många pixlar som ligger över tröskelvär- det 55a. Med ledning därav utvärderar 60 kontrolianordningen 55 gjutfor- mens vatteninnehåll. Kontrollanordningen 55 kan räkna fram ett värde som representerar gjutformens vatteninnehàll. Exempelvis kan fastställandet att 97 % av alla pixlar befinner sig över 50°C innebära att gjutformen är tillräck- ligt torr. Sistnämnt gäller exempelvis för black PlD1199 från Foseco. Förfa- randet kan anpassas för olika sorters sandkroppar respektive black, både vad gäller temperaturtröskelvärdet 55a och hur stor del av den betraktade ytan som mäste ha en temperatur över tröskelvärdet 55a. Kontrollanordning- ens 55 utvärdering 60 resulterar i avgivandet av en signal som innebär att den aktuella gjutformen är godkänd 60b, eller att den aktuella gjutformen är underkänd 60a. värmekameran 45 och kontrolianordningen 55 kan vara integrerade i en en- het. Alternativt är värmekameran 45 ansluten till en enhet, exempelvis en dator, som fungerar som kontrollanordning 55. I vilket fall avgör kontrollan- ordningen 55 med ledning av värdet 45a som representerar gjutformens värmestrålning samt tröskelvärdet 55a huruvida gjutformarna som framställs är godkända eller underkända. Mer i detalj behöver kontrolianordningen 55 för avgörandet även förses med en angivelse angående hur stor del av den betraktade ytan som måste ha en temperatur över tröskelvärdet 55a. 534 ss? Förfarandet, användningen av värmekameran, samt systemet är särskilt lämpliga vid gjutning av Cylinderhuvuden, eftersom möjlighet till varierande godstjocklek i gjutgodset samt tunna sandpartier i kärnor och formar erbjuds.

Härvid används kvartssand och vattenglas till sandkroppen, och beläggning- en är black. Sagda sandkropp med dess beläggning utgör då en gjutform för cylinderhuvudena.

Claims (10)

10 15 20 25 30 534 98? 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp (1) och en eldfast beläggning, innefattande stegen tillhandahållande (10) av en sandkropp (1)N huvudsakligen bestående av sand, vätning (20) av sandkroppen (1) med en fluid (25a) bestående av vatten samt åtminstone en tillsats, så att tillsatsen bildar en beläggning på sand- kroppen (1 ), och värmning (30) av sandkroppen (1) så att vattnet åtminstone delvis av- dunstar, kännetecknat av registrering (40) av ett värde (45a) som representerar sandkroppens (1) värmestrålning, jämförelse (50) av det registrerade värdet (45a) med ett förutbestämt tröskelvärde (55a), och utvärdering (60) av sandkroppens (1) vatteninnehåli med hjälp sagda jäm- förelse (50) av det registrerade värdet (45a) med tröskelvärdet (55a).

2. Förfarande enligt krav 1, varvid registreringen (40) av värdet (45a) som representerar sandkroppens (1) värmestrålning utförs genom termografi.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid beläggningen är black.

4. Förfarande enligt något föregående krav, varvid vätningen (20) utgörs av en enda doppning av sandkroppen (1) i fluiden (25a).

5. Förfarande enligt krav 4, varvid doppningen varar mindre än 5 sekunder.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, innefattande steget tillsättning av vattenglas för fixering av sandkroppen, före steget vätning (20) av sandkroppen (1 ) med en fluid (25a) bestående av vatten samt åt- minstone en tillsats. 10 15 20 534 987 11

7. Förfarande enligt krav 6, varvid vattenglaset tillsätts i en mängd som utgör mindre än 5 viktprocent av sandkroppen (1).

8. Användning av en anordning (45) för registrering (40) av värmestrålning vid framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eidfast beläggning, varvid anordningen (45) för registrering (40) av värmestrålning används för utvärdering (60) av gjutformens vatteninnehåll.

9. System för framställning av en gjutform bestående av en sandkropp och en eidfast beläggning, innefattande - en vätningsanordning (25) för vätning (20) av en sandkropp (1) med en fluid (25a) bestående av vatten samt åtminstone en tillsats, så att tillsat- sen bildar en beläggning på sandkroppen (1), och - en uppvärmningsanordning (35) för värmning (30) av sandkroppen (1) så att vattnet åtminstone delvis avdunstar, kännetecknat av - en registreringsanordning (45) för registrering (40) av ett värde (45a) som representerar sandkroppens (1) värmestrålning.

10. System för enligt krav 9, vidare innefattande - en kontrollanordning (55) för jämförelse (50) av det registrerade värdet (45a) med ett förutbestämt tröskelvärde (55a) och utvärdering (60) av sandkroppen (1) med hjälp sagda jämförelse (50).