專利名稱：由泡沫塑料材料，特別是發(fā)泡聚苯乙烯制成的實(shí)模制品的失模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到由實(shí)模鑄造法制造鑄件所用的由泡沫塑料材料制成的實(shí)模制品的模型。
可以用所謂實(shí)模法制造黑色或有色金屬合金鑄件。實(shí)模法是含有泡沫塑料材料的模在流入的熱金屬的作用和接觸下分解而失模。在澆注操作中泡沫塑料材料分解失模，熔融的金屬充滿所產(chǎn)生的型腔并固化而得到所希望的鑄件。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用實(shí)模鑄造法，尤其是工業(yè)上制造這類實(shí)模鑄件要得到均勻質(zhì)量的鑄件比通常的空模鑄造法困難得多。這樣，當(dāng)實(shí)模鑄造工藝實(shí)施得不適當(dāng)時(shí)實(shí)模鑄件經(jīng)常表現(xiàn)出通常稱之謂“殘?jiān)钡奶卣餍匀毕?。已發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這種缺陷的原因是由于在實(shí)模鑄造中泡沫塑料失模材料的氣化不完全。這種失模材料包括由烴類塑料制成的泡沫塑料，象聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。應(yīng)用這類失模材料的缺點(diǎn)是在鑄造過程中熱溶時(shí)或多或少地(在用聚苯乙烯時(shí)大約為泡沫塑料失?？傊氐?0%)地產(chǎn)生固體態(tài)碳(炭黑到結(jié)晶的石墨)。在由實(shí)模鑄造法鑄造的鑄件中，這種固體碳所產(chǎn)生的缺陷可以影響使鑄件達(dá)到不能接受的程度。因此有必要采用特殊的工藝方法使這些殘?jiān)牧勘３直M可能的低。已有其它發(fā)明者用了加有鹵素的泡沫塑料試圖通過加入所謂的自由基劑而阻止泡沫塑料的溶解。還進(jìn)一步試驗(yàn)過用其它含碳量少的泡沫塑料代替最常用的聚苯乙烯泡沫塑料作為模型泡沫材料。不過發(fā)現(xiàn)這些泡沫塑料與聚苯乙烯泡沫塑料相比有不同的缺點(diǎn)，并未滿意地解決實(shí)模鑄造過程中產(chǎn)生固體碳的問題。
因此本發(fā)明的目的就是要提供一種可用實(shí)模鑄造法制造出基本上或完全沒有這些缺點(diǎn)、質(zhì)量均勻的鑄件的實(shí)模和實(shí)模中所含的泡沫塑料失模材料。
本發(fā)明者現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)了一種可用在實(shí)模的模型和/或其它組件中的新型泡沫塑料失模材料。這個(gè)方法的特征在于在本發(fā)明的實(shí)模鑄造法的實(shí)施中，意味著鑄造過程本身是在一種有效試劑的存在下實(shí)施的，這種有效試劑阻止了模型分解時(shí)固體碳的產(chǎn)生。已發(fā)現(xiàn)至少一種金屬有機(jī)化合物象金屬茂作為這方面的有效試劑是令人驚奇地有效。這些金屬茂，特別是二茂鐵、茂鋁和茂錳使泡沫塑料失模材料在短時(shí)間內(nèi)有效的基本上完全氣化。還有金屬茂的衍生物也有相似的作用，看來，要選擇應(yīng)用這些材料中的可能或多或少取決于經(jīng)濟(jì)問題。
在本發(fā)明者用50-70%(重量)球墨鑄鐵在實(shí)模中熔融加到0.05%(重量)的泡沫塑料失模材料及0.1%(重量)的二茂鐵中實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程中，失模脫氣產(chǎn)生固體碳的量可減少。這種固體碳出現(xiàn)的降低已足以避免鑄件上可發(fā)現(xiàn)的缺陷，例如由石墨殘?jiān)鸬蔫T件表面質(zhì)量的降低。
實(shí)模中失模的熱溶程度可由這樣的試驗(yàn)給予證明，例如以很少的量加入有機(jī)顏料物質(zhì)有助于促進(jìn)熔體的熱輻射吸收(據(jù)德國(guó)專利1234937)。還有，把前述的有效試劑加到包封失模的涂層上可以強(qiáng)化上述的作用。在一些情況下只把按照本發(fā)明的試劑用于包封失模的涂層就可足以生產(chǎn)高質(zhì)量實(shí)模鑄件，而得到所希望的效應(yīng)。還有在鑄造過程之前或進(jìn)行中用加壓或減壓的方法把按照本發(fā)明的試劑只加到包封著失模的成型材料(沙子等)中可能有利，只有用這種方法達(dá)到在失模分解中石墨或固體碳的產(chǎn)生一致。根據(jù)情況可把這些相應(yīng)于本發(fā)明的不同方法分開或結(jié)合起來使用。
按照本發(fā)明用于生產(chǎn)失模的泡沫塑料材料可含有效試劑的量0.01%至1%(重量)。比較好的材料是聚苯乙烯泡沫塑料，尤其是含有所提出的至少一種金屬茂的聚苯乙烯泡沫塑料更為適合，不過從工藝上不用聚苯乙烯而用其它泡沫塑料也可以。符合本發(fā)明也可用發(fā)泡的苯乙烯共聚物，聚碳酸酯，聚烯烴，聚氨基甲酸酯，聚異氰脲酸酯，聚碳化二亞胺，聚甲基丙烯酰亞胺，聚酰胺和ABS泡沫塑料酚醛和脲樹脂(Uf脲甲醛-泡沫塑料)。
關(guān)于添加金屬茂的種類，已發(fā)現(xiàn)在用通常的鑄造合金進(jìn)行實(shí)模鑄造生產(chǎn)中二茂鐵，茂鋁，茂錳特別有用。在這種情況下選擇與生產(chǎn)金屬鑄件的熔體中所含的金屬一致的金屬茂是有利的。這意味著二茂鐵和茂錳特別適用于鑄鋼和鑄鐵。按照本發(fā)明，用于所提出工藝的有效試劑必須含有至少一種金屬茂，較好的是二茂鐵和/或茂錳作為有效試劑。由于較好的含有二茂鐵和/或茂錳的穩(wěn)定性，因此在生產(chǎn)，分散和實(shí)例應(yīng)用(例如作為一種溶解的流體)中處理這些有效試劑很容易而沒有危險(xiǎn)。
例1(對(duì)照例)汽車鑄件用的發(fā)泡-成型模型已用于實(shí)模鑄造。模型用密度為18kp/m3的聚苯乙烯泡沫塑料制造。由鑄造溫度為1390℃的球墨鑄鐵用作熔體。最小壁厚4mm。鑄件重約25kg。成型材料是無粘石英沙。在第一個(gè)試驗(yàn)系列中用了一些不含按本發(fā)明的有效試劑的模型作實(shí)模生產(chǎn)和試件鑄造。生產(chǎn)的鑄件表明由于石墨缺陷，表面質(zhì)量不佳，尤其是在鑄件的上表面。
例2用同例1一樣的安排用于同樣汽車鑄件的第二個(gè)試驗(yàn)系列。不過這次在聚苯乙烯失模型中填充了重量為0.05到0.1%的二茂鐵。與例1中鑄件的外觀相反，這些鑄件有優(yōu)異的無缺陷的鑄件表面。
例3(對(duì)照例)用于齒輪箱的模型已被用于實(shí)模鑄造。模型由密度為18kp/m3的聚苯乙烯泡沫塑料制造。熔體用鑄造溫度為1360℃的灰口鑄鐵。平均壁厚35mm。鑄件重量約450kg。成型材料是冷固化呋喃樹脂粘合的鑄造沙。在第一個(gè)試驗(yàn)系列中用一些不含按本發(fā)明的有效試劑的模型進(jìn)行實(shí)模生產(chǎn)和試件鑄造。生產(chǎn)的鑄件由于石墨缺陷，表面質(zhì)量不佳，尤其是在鑄件的上表面。
例4用同例3同樣的安排進(jìn)行同樣齒輪箱的第二個(gè)系列試驗(yàn)。不過這次在聚苯乙烯失模中填充了重量為0.05-0.1%的二茂鐵。與例3中鑄件的外觀相反，這些鑄件有優(yōu)異的無缺陷鑄件表面。
例5用實(shí)模鑄造法，由含碳量為0.15%(重量)的鋼熔體生產(chǎn)鋼鑄件。作為失模材料的聚苯乙烯泡沫塑料密度為18kp/m3。用不加任何按照本發(fā)明的有效試劑的模型時(shí)，可以在鑄件的表面看到粘積的碳到0.8%(重量)。用填充了按照本發(fā)明的有效試劑(0.05到1%重量的二茂鐵)的密度為18kp/m3的聚苯乙烯失模時(shí)，所生產(chǎn)的鋼鑄件，在鑄件的任一面不再顯示碳的粘積。
權(quán)利要求
1.一種采用泡沫塑料可燃模型用實(shí)模鑄造法制造金屬鑄件的方法，其特征在于至少加了一種含有有效試劑的金屬有機(jī)化合物，它使得在失模的脫氣化期間部分或全部地阻止固體碳的形成。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于加入含至少一種金屬茂和/或其衍生物的金屬有機(jī)化合物。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所加入的金屬茂是用了如二茂鐵，茂錳和/或茂鋁。
4.按照權(quán)利要求1～3的方法，其特征在于在有效試劑中再加一種有機(jī)著色劑。
5.按照權(quán)利要求1～4的至少一種方法，其特征在于有效試劑是作為泡沫塑料的一部分而加入的。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于有效試劑的加入量占泡沫塑料重量的0.01～1%。
7.按照權(quán)利要求1～4的至少一種方法，其特征在于有效試劑是加到包封失模的涂層上。
8.按照權(quán)利要求1～4之一的方法，其特征在于有效試劑是加在成型材料的組份中，而失模是埋在這種成型材料中。
9.按照權(quán)利要求1～4之一的方法，其特征在于有效試劑是在熱的金屬注入實(shí)模之前或注入期間用吸或壓的方法加入的。
10.按照權(quán)利要求2～9的至少一種方法，其特征在于加入至少一種與生產(chǎn)金屬鑄件的熔體中所含金屬之一相應(yīng)的金屬茂。
11.用于權(quán)利要求1方法的泡沫塑料，其特征在于加入了重量含量為0.01到1%的有效試劑。
12.相應(yīng)于權(quán)利要求11中的泡沫塑料，其特征在于含有至少一種金屬茂和/或其衍生物作為有效試劑，基本上以聚苯乙烯塑料為基礎(chǔ)。
13.相應(yīng)于權(quán)利要求11和/或12的泡沫塑料，其特征在于含有二茂鐵、茂鋁和/或茂錳作為金屬茂。
14.用于權(quán)利要求1的方法中的有效試劑，其特征在于有效物質(zhì)至少含有一種金屬茂和/或其衍生物。
15.按照權(quán)利要求14的有效試劑，其特征在于含有二茂鐵，茂鋁和/或茂錳。
16.用于生產(chǎn)按照權(quán)利要求12～14的泡沫塑料的可發(fā)泡聚合物，其特征在于有一定量的至少一種含有有效試劑的金屬有機(jī)化合物，它在失模脫氣化期間部分或全部地阻止固體碳形成。
17.按照權(quán)利要求16的可發(fā)泡聚合物，其特征在于含有0.01～1%(重量)的有效試劑。
18.按照權(quán)利要求16和/或17的可發(fā)泡聚合物，其特征在于金屬有機(jī)化合物是金屬茂和/或其衍生物。
19.按照權(quán)利要求18的可發(fā)泡聚合物，其特征在于含有二茂鐵、茂鋁和/或茂錳作為金屬茂。
20.按照權(quán)利要求16～19之一的可發(fā)泡聚苯乙烯。
21.按照權(quán)利要求14～20的有效試劑的應(yīng)用。
22.按照權(quán)利要求14～21的有效試劑應(yīng)用，作為加到由擠塑生產(chǎn)的用作泡沫的聚合產(chǎn)物中。
全文摘要
本發(fā)明涉及由實(shí)模鑄造法制造鑄件所用的由泡沫塑料材料制成的失模材料。其特征在于鑄造過程是在一種有效試劑存在下進(jìn)行的。有效試劑為金屬茂等有機(jī)化合物，特別是二茂鐵、茂鋁、茂錳。它們能使泡沫塑料失模在鑄造過程中很快完全氣化，從而使失模脫氣產(chǎn)生的固體碳減少，避免了鑄件表面產(chǎn)生缺陷。
文檔編號(hào)B22C1/04GK1034874SQ8910047
公開日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1989年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月29日
發(fā)明者阿達(dá)爾伯特·韋特莫沙 申請(qǐng)人:Fmi全鑄模國(guó)際股份有限公司