用粉末喷涂砂型和/或型芯的方法和装置

本发明涉及一种用粉末喷涂由耐火成分，特别是砂子和最好是一种 液体粘结成分组成的砂型和/或型芯的方法，从而使得在砂型或型芯和铸 件之间形成防止气体渗入硬化的铸件的屏障。

其次本发明涉及一种用来实现这种方法的带一个存放砂型和/或型 芯和一种由颗粒状基体及粉末组成的混合物的容器的装置。

在铸造业中用砂型和型芯工作，它们必须满足一系列的工艺要求， 以使它能够经受得住由液态的金属或铸铁组成的铸件。砂型或型芯由一 种耐火成分，大多数是适当粒度的砂子、假如石英砂、锆石砂、铬砂等 等和至少一种粘结成分组成，这种粘结成分使成形的砂型或型芯通过用 化学方法硬化以后产生必要的强度。

其中最新的粘结剂是在人工树脂的基础上制成的。它的硬化借助于 一种合适的、通常是有机的硬化剂实现。在向砂型内浇注金属熔液时金 属/砂型或型芯边界上的变硬的粘结剂的碳氢化合物部分分解，由此产生 气体。这些气体不允许留在金属铸件内，因为它会使机械性能变差。其 他的气源是凝结在砂型或型芯中的酒精、溶剂和/或水。

因此已经众所周知，通过在砂型或型芯与金属铸件的接触面上涂覆 涂层来阻止气体渗入硬化的铸件中去。

此外由DE2724705处知，砂型和型芯用一种形成保护层的粉末涂 抹。这里必然存在这样的问题，为了产生良好的吸附作用，在砂型或型 芯中应该同时产生一个低压，从而可以使粉末吸入砂型或型芯。这意味 着可观的费用。此外很难和几乎不可想象，使砂型或型芯处于这种低压 之下，以将涂抹的粉末均匀地吸到它内部去。

由EP0024067得知，为了涂覆使用中与熔化的金属相接触的衬 底，使颗粒摩擦生电，衬底接地并使带电的颗粒与接过地的衬底接触。 对于这种涂覆需要可以充电的颗粒，同时必须相应的电子技术方面的费 用。

因此提出了这样的目的，提供一种开头所说的方法和装置，用它可 以使粉末足够耐久和牢固地涂抹在砂型或型芯上以便在砂型或型芯和铸 件之间形成一个屏障。而不必将要用粉末涂抹的零件置于低压之下或者 将要涂抹用的颗粒摩擦充电。

为了解决这个目的，按照本发明的方法其特征在于：将粉末与一种 颗粒状的矿物基质或砂子相混和，并将要用粉末涂覆的砂型和型芯用干 燥的颗粒状砂物基质和粉末的混合物环绕喷射(umspulen)。

要将粉末喷射到要涂的零件上去并不那么简单，而是用意想不到的 方法制造一种这种粉末和颗粒状松散材料，首先是砂子的混合物，并用 它环绕喷射待涂的零件。这使得附着在颗粒状基质混合物的颗粒上的粉 末强烈地向砂型或型芯上转移，并嵌入它的表面，从而使得表面空隙进 一步弥合同时零件的粗糙度明显降低。通过表面空隙的弥合在浇铸时开 始硬化的阶段避免气体从砂型或型芯中冒出来。属于混合物内的颗粒状 基质或砂粒不粘附在砂型或型芯上，因为它是干燥的，因此它一方面在 一定程度上作为粉末的载体，同时也作为机械地喷涂和进入(砂型或型 芯)的辅助手段。

对于环绕喷射砂型或型芯的过程如果由基质和粉末形成的混和物在 砂型和/或型芯的区域扩散为可以流动的物质特别合适，众所周知，颗粒 状的或粉末状的物质或物品可以扩散成具有类似于流体的流动特性的东 西。

如果基质-粉末混合物或者砂子-粉末混合物通过振动或声波或者 载体、特别是压缩空气或者这几种方法的联合扩散的话，会特别有利。 处于基质-粉末混合物区域的型芯或砂型将通过这个混合物的扩散而受 到环绕喷射，使得混合物中的粉末至少有一部分送到砂型或型芯的表面 上去，并可以通过混合物中颗粒状的成分嵌入和穿入砂型或型芯表面。 从而得到所期望的耐久的粉末涂覆，而不必将砂型或型芯暴露在使它从 表面进入它的内部所必须的低压之下，以便使粉末进入砂型或型芯表 面。

特别有利的是覆盖在混合物基质或砂子的颗粒上的粉末通过在砂型 或型芯表面上的摩擦转移到它上面去，特别是进入它表面上的空隙中 去。同时这促使表面光滑，从而甚至使砂型或型芯的结构改善并可以提 高成品铸件的精度。粉末进入砂型或型芯的缝隙得到所期望的排出气体 的屏障。

首先在联合运用一种或几种上述步骤时得到一种高效的、保护工作 环境的、节能的和工艺合理的砂型和型芯的表面处理方法，它可以在不 降低铸件质量的前提下代替迄今为正常用的粉末涂抹或喷射涂层。事实 上粉末将进入表面的缝隙，使它进一步弥合，至少是在浇铸和刚刚开始 硬化的阶段形成一个良好的抵御分解出来的气体的屏障。其中同时减少 了砂型或型芯的表面粗糙度，并因而可以改善铸件的质量。这里用基质 或砂子和粉末的混合物环绕喷射砂型或型芯例如可以在一种流化床上毫 无问题地实现。

如果由基质或砂子和粉末组成的混合物多次使用，同时这个混合物 经常重新加入粉末混合和在经济上特别合算。在上述方法中基质或砂子 将附着在它上面的粉末的一部分转移给砂型或型芯，使混合物中粉末的 含量逐渐减少。基质或砂子没有变化，因此只须不时地重新混入粉末， 以便能够用它涂覆其他的砂型或型芯。

开头所提到的用来实现这种方法的装置其特征首先在于：在从属于 这个装置的容器上接上振动器和/或声源和/或压缩空气系统，以使在容器 中与一件或多件砂型和/或型芯在一起的基质一粉末混合物扩散开并流体 化。只需要将砂型或型芯与基质一粉末混合物一起放入相应的容器内， 然后用在容器旁边的振动器、声源和/或压缩空气使之疏松扩散，使得混 合物向要涂覆的零件似(准)环绕流动，从而使混合物中的粉末以已经 叙述过的方法进入砂型或型芯的表面。

这种容器可以有一个底，粉末直接放在底面上，而砂型和/或型芯可 以放在粉末上。这样可以得到一种特别简单的容器，砂型和/或型芯可以 在这个容器内用基质-粉末进行环绕喷射。

可以这样组成一种变型的结构形式，在容器底部上方装一个可以让 空气通过的板，一个网之类的东西，用来安放砂型或型芯，或者在容器 底部装一个支承砂型或型芯的装置。以此可以使砂型和/或型芯在容器内 比底面稍为高一些支承起来，这样可以用粉末更好地环绕喷射，从而涂 得更好。

在通向容器的压缩空气管路上可以装一个压缩空气干燥器，必要时 装一个减压器。由此可以使在容器内流体化或形成流化床所需的压缩空 气得到要求干燥度，从而使基质-粉末混合物不会由于潮湿而妨碍它形 成涡流或疏松扩散。

下面借助于附图进一步阐述实现按本发明的方法的装置以及可以实 施的方法的实施例。用示意图表示：

图1.用粉末涂覆砂型和/或型芯的、带用于涂覆和将颗粒状基质及 粉末混合的容器的装置的纵向剖视，在容器上接有用来使含有粉末的混 合物扩散开的振动器、声源和压缩空气系统，处在原始位置的图形，

图2.按图1的在用基质-粉末混合物处理砂型或型芯时的纵向剖 视，

图3.一种变型的结构形式，其中容器内在容器第一层板的上方装有 用来放置砂型和/或型芯的透气的板，同样处于原始状态，

图4.按图3的在用基质一粉末混合物处理砂型或型芯时的容器，

图5.由型芯或砂型的基质成分以及在它们之间的粘结剂成分制成的 砂型或型芯在用基质-粉末混合物处理之前的表面的示意放大图，以及

图6.相应于图5的在用粉末喷涂以后的示图。

在下面的叙述中不同装置中相互一致的零件具有相同的参考件号， 即使它们的功能和形状有所不同。

在图1至4中分别表示的装置首先具有一个容器1，砂型或型芯2 连同基质-粉末混合物3可以放在这里面。基质可以例如是砂子。

容器1配备有振动器4和/或声源5和/或压缩空气系统，可以用它 使粉末-基质混合物3处于运动之中并疏松开来，使得按图1以及图3 放在混合物上的砂型和型芯2受到环绕喷射。

在按图1和2的实施例中容器1底部上方固定了一块透气板7，它 允许由压缩空气系统6供应的压缩空气在容器1的整个水平横截面上穿 透和均匀分布。这里板7装在固定元件8之间。它的筛孔或洞小于粉末 -基质混合物3中包含的矿物基质的中等颗粒大小，使这种混合物3自 由地留在容器底部和板7之间的空间内。其中在图1中可以看到原始状 态，这时砂型和型芯2放在粉末-基质混合物3的上面，而混合物堆在 板7上。

图2表示砂型和型芯2是如何进行粉末喷涂的。通过接通振动器4 或声源5使混合物3疏松扩散开来。此外可以接通压缩空气系统6。由 此可以使混合物流体化，实际上像在流化床中一样扩散开来，使砂型和 型芯受到混合物的环绕喷射(umspulen)，从而可以使混合物中的粉末向 零件2转移。

如示意图所示，压缩空气系统6由一个压缩空气源9、压缩空气干 燥器10、减压器11以及管道、阀和接头组成。

粉末-基质混合物3的单个颗粒和组成部分通过扩散进入剧烈的运 动，从而环绕喷射砂型和型芯2的所有接触表面。混合物3运动的能量 用来使粉末摩擦和进入砂型或型芯2的缝隙。作为这种处理的结果是砂 型或型芯2的粗糙度明显降低。

比较图5和6可以看到按照图5(处理前)和图6(处理后)大大 地放大的示意表示的表面。其中可以看到基质成分30，例如可以是砂粒， 和它们之间的粘结剂成分31。

在图6中现在表面上被粉末颗粒32所覆盖和弥合，这里粉末颗粒 32形成一个明显的向外的屏障，使浇铸过程中砂型或型芯2中产生的气 体不能释放出来，从而不损坏铸件。

按图3和4的装置的结构形式相应于按图1和图2的结构的改进。 仅仅可以看到在板7的上方还额外装了另外一块板13，它上面钻有孔， 在上面可以安放砂型和型芯2，由此在原始位置以及处理过程中与透气 板7保持一定的距离。

另一块板13支承在阻尼元件12上，使得在振动喷射的情况下可以 由这个阻尼元件12平衡振动，使放在板13上的砂型或型芯2不致于受 这种振动而损坏。

在这种情况下在相应地操作振动器和/或声源和/或压缩空气系统后 也实现混合物2的疏松扩散，使它环绕喷射砂型和型芯2，并用粉末以 与第一种实施例中所述的同样的方法喷涂表面，从而达到相应于图6的 结果。

这里压缩空气可以有效地干燥，从而混合物3中的粉末不致于由于 空气的湿度而变得无法应用。用压缩空气环绕喷射的强度可以通过减压 器控制。喷射时间的长短取决于容器1的尺寸、砂型或型芯的几何形状， 基质的粒度以及粉末的粒度，并可以在很广的范围内变化。

用这两种装置，一种按图1和2另一种按图3和4，可以用粉末喷 涂一个或多个砂型和/或型芯2，其中粉末先和颗粒状矿物基质或砂子混 合，使形成图中已经完成的混合物3，接着为了用粉末喷涂砂型和/或型 芯2将它用由干燥的、颗粒状的矿物基质和粉末的混合物3环绕喷射， 使得比较大的基质颗粒将附着在它上面的粉末转移到砂型和型芯2的表 面上，并在一定程度上与表面摩擦并进入表面，从而同时使表面变得光 滑。存在的缝隙得到弥合，使之产生所期望的屏障，它至少在浇铸的开 始阶段阻止气体从砂型或型芯2中释放出来而损坏铸件。