MEZCLA DE MATERIALES DE MOLDEO, PIEZA MOLDEADA PARA FINALIDADES DE FUNDICIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE UNA PIEZA MOLDEADA.

Mezcla de materiales de moldeo para finalidades de fundición, que se compone de una arena de moldeo, una lejía de sosa, un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino y unas adiciones fundentes, caracterizada porque las partículas de la arena de moldeo tienen un tamaño de granos de 0,1 - 1 mm, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene 0,1 - 10 % en peso de una lejía de sosa, referido al peso de la arena, teniendo la lejía de sosa una concentración de 20 a 40 % en peso, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene 0,1 - 5 % en peso de un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino con una proporción de materiales sólidos de 20 - 70 %, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene como adición fundente 0,1 - 3 % en peso de una suspensión con una proporción de materiales sólidos comprendida entre 30 y 70 % de un SiO2 amorfo con forma de esferas, estando contenido el SiO2 amorfo con forma de esferas en dos clasificaciones de tamaños de granos en la suspensión, con una primera clasificación de tamaños de granos A, que contiene partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 1 y 5 micrómetros, y una segunda clasificación de tamaños de granos B, que contiene partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 0,01 y 0,05 micrómetros, y siendo válida para las proporciones en volumen de los dos intervalos de tamaños de granos A, B la siguiente regla de distribución: 0,8 por 1,0 hasta 1,2 por 1

Mezcla de materiales de moldeo, pieza moldeada para finalidades de fundición y procedimiento para la producción de una pieza moldeada El invento se refiere a una mezcla de materiales de moldeo para finalidades de fundición, que se compone de una arena de moldeo, una lejía de sosa, un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino y unas adiciones fundentes, así como a una pieza moldeada para finalidades de fundición, que se ha producido mediando utilización de la mezcla de materiales de moldeo. El invento se refiere asimismo a un procedimiento para la producción de una pieza moldeada. Unas mezclas de materiales de moldeo del tipo mencionado al principio se conocen, por ejemplo, a partir del documento de solicitud de patente alemana DE 102004042535 A1 (de AS LÜNGEN GmbH). En este caso, como agente aglutinante se utiliza un vidrio soluble de metal alcalino en unión con un óxido metálico en forma de partículas, por ejemplo dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de titanio u óxido de zinc, con el fin de mejorar la resistencia mecánica de los moldes de colada tanto directamente después de la conformación y del endurecimiento como también después de un almacenamiento y con una humedad elevada del aire. El tamaño de partículas de los óxidos metálicos es preferiblemente de menos que 300 µm, según los Ejemplos el residuo de tamizado sobre un tamiz con una anchura de mallas de 63 µm es de menos que 10 % en peso, de manera preferida de menos que 8 % en peso. Otro procedimiento para la producción de mezclas de materiales de moldeo, que debe de conseguir una alta resistencia mecánica en combinación con un agente aglutinante que contiene polifosfatos o boratos, se describe en el documento de patente de los EE.UU. US 5.641.015. En la columna 4, línea 39 de esa patente US, como consecuencia de la desecación de los agentes aglutinantes que contienen polifosfatos y boratos, se menciona la liberación de agua, que debe de ser absorbida por medio de la adición de un dióxido de silicio finísimamente dividido. El dióxido de silicio finísimamente dividido se compone de partículas primarias porosas, producidas mediante un proceso de precipitación, con unos tamaños de granos comprendidos entre 10 y 60 nm, que se aglomeran para formar unas partículas secundarias con un tamaño de partículas de varios µm (columna 3, líneas 64 - 66 de la patente US). Un sistema de agentes aglutinantes inorgánicos para materiales de moldeo se describe en el documento de patente europea EP 1095719B1. De acuerdo con ese documento EP 1095719B1, en el caso de un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino con adición de una lejía de sosa (= solución de hidróxido de sodio) se puede mejorar la fluidez (= capacidad para fluir) por adición de 8 - 10 % en masa de un aceite de silicona, referido al agente aglutinante. Este mejoramiento estaba acompañado por un contenido más alto de humedad de la arena del macho. Junto a las conocidas medidas técnicas para el mejoramiento de la resistencia mecánica, en particular de la resistencia a la flexión de las piezas moldeadas, se deben de tomar en cuenta todavía otras magnitudes influyentes, que determinan la calidad de una mezcla de materiales de moldeo. En este contexto se ha de mencionar en primer lugar la fluidez, que es conocida como un parámetro importante para la idoneidad del material de moldeo al disparar en una máquina para bombardear machos. Otro parámetro importante es la evolución del endurecimiento así como la reducción de la sensibilidad frente a la humedad del aire. Como característica principal de la calidad se ha considerar, no obstante, la calidad superficial de la pieza de fundición, que se puede conseguir con la mezcla de materiales de moldeo. Por desgracia, aquí los procedimientos conocidos no son suficientemente estables en las condiciones que reinan en una producción a gran escala, de tal manera que se llega una y otra vez a unas cuotas demasiado altas de desperdicios y a unos costos adicionales inaceptables debidos a un tratamiento posterior. Como medida para la valoración de la calidad superficial se ha acreditado la determinación de la proporción en el área de superficie de las adhesiones de arena a la pieza de fundición. Una misión del presente invento es, por lo tanto, poner a disposición una nueva mezcla de materiales de moldeo para finalidades de fundición y una pieza moldeada producible mediante un sencillo proceso de desecación, en cuyo caso se puedan conseguir los criterios antes mencionados, por lo tanto una buena fluidez, una alta resistencia a la flexión y una alta velocidad de endurecimiento, y al mismo tiempo se mejore considerablemente la calidad superficial, medida a través de la proporción en el área de superficie de las adhesiones de arena. El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante las características indicadas en las reivindicaciones. Se ha puesto de manifiesto que la utilización de una adición fundente a base de un dióxido de silicio amorfo 2 ES 2 365 827 T3 conformado esféricamente, trae consigo las deseadas ventajas, cuando los granos finísimamente divididos de dióxido de silicio se emplean en forma de una suspensión en dos estrechos espectros de tamaños de granos en unas proporciones en volumen aproximadamente iguales, consistiendo una medida técnica decisiva en distribuir uniformemente esta suspensión en la mezcla de materiales de moldeo y conseguir mediante la subsiguiente desecación una subestructura que está formada de una manera específica. Las medidas técnicas de la distribución y la desecación se exponen en las reivindicaciones de procedimiento, pudiéndose deducir a partir de las reivindicaciones dependientes todavía otras medidas técnicas adicionales como etapas preferidas del procedimiento. En particular, se ha de prestar atención a que no aparezca ninguna aglomeración de las partículas finísimamente divididas durante la mezcladura, sino más bien que en la respectiva clasificación de granos se efectúe una distribución uniforme de las partículas. Para esto, se han acreditado en particular unos aparatos mezcladores de fluidos y, entre éstos, especialmente los mezcladores de aletas en funcionamiento permanente. En el caso de la formación de la subestructura, el procedimiento de desecación tiene una influencia sobresaliente sobre la formación de las asperezas junto a las superficies de las piezas moldeadas. En este caso, se trata en particular de influir sobre la distribución de la estructura de montañas y valles de tal manera que resulte una estructura en relieve, que tenga una relación diferencial entre alturas y profundidades de como máximo 300 nm. Como procedimientos de desecación entran en cuestión tanto una desecación térmica como también una desecación por microondas, alcanzándose también, en unas condiciones extremadas de almacenamiento, en el caso de unas humedades del aire de más que 78 % y de unas temperaturas de almacenamiento de más que 33°C, unas almacenabilidades (= aptitudes para el almacenamiento) muy buenas, en particular sin efectuar una desecación por microondas. Durante la desecación, la capa de agente aglutinante, que está presente sobre las partículas en la mezcla de materiales de moldeo, se contrae mediando formación de una subestructura de montañas y valles. Mediante una contracción incipiente y una contracción restante sucesivas se forma una morfología de la subestructura, que está caracterizada por una diferencia entre alturas y profundidades de como máximo 300 nm, que ha resultado por formación de grietas durante el proceso de contracción en dos etapas. En el caso de la desecación física utilizada en la 1 a etapa, por ejemplo mediante microondas, se introduce energía directamente en la envoltura húmeda del agente aglutinante. La solidificación, que se establece en este caso, de la envoltura del agente aglutinante (la superficie) conduce, por medio de la subsiguiente desecación térmica, a la formación de grietas con un tamaño en la región de los nanómetros (subestructura). En los siguientes Ejemplos se describe el invento en comparación con otras mezclas de materiales de moldeo y las piezas moldeadas producidas a partir de èstas. Para realizar la normalización, se utilizaron en cada caso las mismas mezclas de base constituidas por una arena de moldeo de Haltern con un tamaño medio de granos de 0,32 mm. La determinación de los tamaños de granos se efectuó según Brunhuber, 16 a edición, página 400. Como aditivo se utilizó la suspensión conforme al invento, que contiene 25 % en volumen de nano-SiO2 y 25 % en volumen de micro- SiO2 así como 50 % en volumen de agua. La fluidez se indica como fluidez GF, la determinación se efectuó según Brunhuber, 16 a edición, páginas 352/353. Como probetas... [Seguir leyendo]

1. Mezcla de materiales de moldeo para finalidades de fundición, que se compone de una arena de moldeo, una lejía de sosa, un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino y unas adiciones fundentes, caracterizada porque las partículas de la arena de moldeo tienen un tamaño de granos de 0,1 - 1 mm, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene 0,1 - 10 % en peso de una lejía de sosa, referido al peso de la arena, teniendo la lejía de sosa una concentración de 20 a 40 % en peso, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene 0,1 - 5 % en peso de un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino con una proporción de materiales sólidos de 20 - 70 %, porque la mezcla de materiales de moldeo contiene como adición fundente 0,1 - 3 % en peso de una suspensión con una proporción de materiales sólidos comprendida entre 30 y 70 % de un SiO2 amorfo con forma de esferas, estando contenido el SiO2 amorfo con forma de esferas en dos clasificaciones de tamaños de granos en la suspensión, con una primera clasificación de tamaños de granos A, que contiene partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 1 y 5 micrómetros, y una segunda clasificación de tamaños de granos B, que contiene partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 0,01 y 0,05 micrómetros, y siendo válida para las proporciones en volumen de los dos intervalos de tamaños de granos A, B la siguiente regla de distribución: 0,8 por 1,0 hasta 1,2 por 1. 2. Pieza moldeada para finalidades de fundición, que se produce con una mezcla de materiales de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de los granos individuales de arena de moldeo en la pieza moldeada tiene una estructura primaria a base de partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 1 y 5 micrómetros, en cuyo caso las esferas de SiO2 amorfo que tienen un tamaño de micrómetros, distancian unos respecto de otros a los granos individuales de la arena cuarzosa, y caracterizada además por una subestructura a base de partículas de SiO2 con un tamaño de granos comprendido entre 0,01 y 0,05 micrómetros, que están distribuidas en una capa de agente aglutinante, con un espesor de 0,5 - 2 micrómetros, que está distribuida uniformemente sobre los granos de la arena de moldeo, formando las esferas de SiO2 amorfo, que tienen un tamaño de nanómetros, unas montañas y unos valles colindantes de hasta 300 nanómetros de altura/profundidad. 3. Procedimiento para la producción de una pieza moldeada de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque la arena de moldeo se dispone previamente, se mezcla con la lejía de sosa y con el agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino, luego el agente aglutinante se distribuye uniforme y homogéneamente sobre todos los granos de arena de moldeo como una envoltura de agente aglutinante, en la envoltura de agente aglutinante se alimenta una mezcla de partículas de SiO2 con dos clasificaciones de tamaños de granos y la mezcla de materiales de moldeo se seca para dar la pieza moldeada, contrayéndose la envoltura de agente aglutinante al realizar la desecación, y resultando en este caso una estructura asperizada con una diferencia de alturas de como máximo 300 nanómetros. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque se mezcla de 0,10 a 0,30 % de una lejía de sosa con la arena de moldeo, luego se añade a esto de 1 a 4 % de un agente aglutinante constituido sobre la base de un silicato de metal alcalino, y el agente aglutinante se distribuye uniforme y homogéneamente sobre los granos de la arena de moldeo en forma de una envoltura de agente aglutinante con un espesor de 0,5 a 2 micrómetros. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque la envoltura de agente aglutinante se contrae en un 50 hasta 70 % en volumen en el transcurso de la desecación. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 hasta 5, caracterizado porque la desecación se efectúa físicamente, contrayéndose la envoltura del agente aglutinante en un 40 % hasta 60 % en volumen, y efectuándose la contracción restante a continuación de modo térmico. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 3 hasta 6, caracterizado porque la desecación se efectúa en un sistema de microondas. 8 ES 2 365 827 T3 9 ES 2 365 827 T3 ES 2 365 827 T3 11 ES 2 365 827 T3 12 ES 2 365 827 T3 13 ES 2 365 827 T3 14 ES 2 365 827 T3 ES 2 365 827 T3 16