186798. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízüveggel megkötött öntődei homok regenerálására
1 186.798 A találmány tárgya eljárás vízüveggel megkötött öntödei homok regenerálására, amely révén a használt homokból a viziiveggel a homokba juttatott nátriumoxidot távolítjuk el és a homoknak szárítás előtti víztartalmát mechanikai beavatkozással 5 súlyszázalékra vagy ez alá csökkentjük. Vas és fém anyagoknak öntés révén való feldolgozását túlnyomóan homokba való formázással és az elkészíteni kívánt munkadarab alakjának megfelelő alakú formaüregnek olvadt vassal vagy fémmel való kiöntésével végzik. A sikeres formázás és öntés eléréséhez olyan homokkeverékekre van szükség, amelyeknek tulajdonságai lehetővé teszik az öntőminta beformázásakor az öntőminta alakjának a homokban való megmaradását, valamint az olvadt vas vagy fém anyag beöntésekor ellenállnak a fellépő mechanikus erőhatásoknak, továbbá sem az öntéssel előállított munkadarab anyagát, sem a környezetet nem szennyezik. Az öntödékben használt homokféleségek közül legrégebben használt a vízzel és agyaggal kevert homok. Ez sem az öntvény anyagát, sem a környezetet nem szennyezi, azonban hibája, hogy aránylag kicsi a szilárdsága. Formázáskor és öntés közben az öntőüreg, a fonna falai könnyen meghibásodhatnak, minek következtében az öntvény gyakran selejtnek minősül. A víz-agyag kötésű homokkeverékeknél a kis szilárdság miatt — ritka kivételtől eltekintve — formszekrénnyel kell dolgozni és ilyenkor az egységnyi öntvénysúlyhoz 10-15-szörös mennyiségű homok szükséges, minek következtében formázás és öntés közben igen nagy tömegű anyagot kell mozgatni. Az öntészetben használt másik ismert forma homokkeverék a szerves kötőanyagokkal kevert homok. Itt a fonna keményítősét, szilárdítását a homokban levő szerves kötőanyag végzi valamilyen vegyi reakció bekövetkezése után. A szerves kötőanyag lehet például furán gyanta, amelyet a homokba kevert savas katalizátorral kezelnek. A furán gyanta térhálósodása következtében a keverékben olyan mértékű kötőerő alakul ki, amely már legendő az öntéshez megkívánt formakeménység biztosításához. Ezenkívül az ilyen homokkeverék előnyös tulajdonsága, hogy a szokványos formakészítéshez viszonyítva lényegesen kedvezőbb homok/öntvény arány érhető el. E homokkeverék alkalmazása esetén elérhető, hogy 1 kg öntvényhez csupán 4-5 kg homokkeverékre legyen szükség. Ennek eredményeként a formázáskor, majd az öntést követően kisebb tömegeket kell mozgatni. A furán gyantás homokkeverék hátrányos tulajdonsága, hogy jelentősen drágább a víz-agyag kötésű homoknál. Minden tonna homokkeverékben általában 12-18 kg furán gyanta és körülbelül 6 kg savas katalizátor van. Mivel ezek az alkotók igen drágák, ezért a furán bázisú formahomok keverék ára minden más eljáráshoz képest igen nagy. A használt homokkeverék újra felhasználhatóvá való tételekor viszonylag sok veszteség keletkezik, mert regeneráláskor a homokszemcsékre mechanikai erőkkel hatnak — például a homokkeveréket golyósmalomban őrlik vagy kemény felülethez ütköztetik - és így a szemcsék felületén levő vékony, filmszerű és rideg gyanta héjat megrepesztík, feltördelik, majd a levált héjdarabokat a szemcse-gyantahéj törmelék rendszernek áramló légtérben való átbocsátása révén kiválasztják. Ennél a regenerálási műveletnél a bevitt homoknak körülbelül 15%-a elporlódik és így végérvényesen elveszik. A szerves kötőanyaggal kevert homok alkalmazásának hátrányos kísérője az is, hogy az öntés során olyan légszennyező anyagok keletkeznek, amelyeknek egészségi okokból való eltávolítása feltétlenül szükséges és ez az eltávolítás költséges, aránylag jelentős beruházást igénylő feladat. Régóta ismert olyan nem szerves kötésű homokkeverék is, amelynél vízüveget kevernek a homokba. A vízüveg homokkeverék széndioxiddal való keverés titán 13 000 g/cm2-nél nagyobb nyomószilárdságú, ami jó formaképzést tesz lehetővé. A vízüveges homokkeverék alkalmazásánál is az előállítani kívánt öntvény minden kg-jához csak 4-5 kg homok kell. A furán gyantás homokkeverékkel szemben további előnyös tilajdonsága, hogy a vízüveges keverék megfelelő minőségben való előállításához a vízüvegből legfeljebb 5%-ra, széndioxidból pedig 2,5%-ra van szükség, tehát a vízüveges keverék jelentősen olcsóbb, mint a furán gyantás keverék. Ezeknek az előnyös tulajdonságoknak ellenére a vízüveg tartalmú homokkeverékeket csak aránylag ritkán alkalmazzák, főként az öntvények belső üregeit kialakító, úgynevezett magok készítésére, bár ugyanilyen eredményesen lehetnek használni az önt/ények külső alakját kiképző formák készítésére is. A szűkkórű alkalmazásnak az az oka, hogy az 5 súlyszázaléknyi vízüveg révén 0,6 súlyszázaléknyi Na2 0 is kerül a homokba, mert az öntödei célokra alkalmas vízüvegekben a nátriumoxid mennyisége általában 12%. Ismert jelenség, hogy a kvarchomok lágyulási pontját a benne levő alkáli-oxidok jelentősen befolyásolják. Ha a homokban levő alkálí-oxid tartalom meghaladja az 1%-ot, az ilyen homok vasbázisú ötvözetekből levő munkadarabok öntéséhez általában már nem használható. Így ha a vízüveges homokot többször is fel kívánjuk használni, a nátriumoxid tartalmát minden használat után nagymértékben le kell csökkenteni. Az. öntödei homoknak ilyen regenerálását eddig még nem sikerült kielégítő módon megoldani. Ott is, ahol eddig vízüveges homokkeveréket használtak, az egyszer már használt homokot nem használták fel újra, hanem eldobták. Tekintette] arra, hogy az öntvény külső alakját kiképző fonnák készítéséhez nagymeny - nyiségű homokra van szükség és maga a homok is aránylag drága, ez a megoldás semmiképpen nem gazdaságos. Ismert olyan megoldás is, amelynél az elhasznált, illetve már egyszer használt homoknak csak 50%-át engedték be az új formázáshoz és a másik 50%-ot új homokkal pótolták. Ez a megoldás sem tekinthető gazdaságosnak, mert ennél is minden öntés után a homoknak legalább 50%-át kell kidobni. A homok regenerálására ismert továbbá olyan eljárás is, amelynél az egyszer mái öntéshez használt homokból vizes mosással távolítják el vízüveggel bevitt nátriumoxidot. Az ismert mosó eljárásoknaFazonban hibája, hogy a homok újbóli felhasználása előtti, végső szárítása során olyan nagymennyiségű vizet keli a homokból elpárologtatni,, ami a regenerálást gazdaságtalanná teszi. Ennél a mosási eljárásnál a mosott homok víztelenítését hidrociklonban végak. A hidrociklonba 250 g/1 szilárdanyag tartalmú zagynál sűrűbb anyagot általában nem lehet be bocsátani, ugyanakkor a hidrocikionból eltávozó homokban körülbelül 30 súlyszázalék víz marad vissza. Ilyen hidrociklonos kezelést és ehhez használható berendezést ismertet például a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
