191034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiai héjformák szárítására
1 191 034 2 A találmány a precíziós öntésnél használt kerámia héjformák gyártásával kapcsolatos és tárgya a kerámia héjformák szárítására szolgáló eljárás továbbfejlesztése. Precíziós öntvényeket szokásos módon viaszkiolvasztásos eljárással állítanak elő. Általában erre a célra kiolvasztható modelleket, rendszerint viasz modelleket használnak, amelyeket fröccsöntőgéppel állítanak elő, majd ezeket egy viasz beöntőmodellel együtt komplett modellfürtökké állítják öszsze. A modelifürtöt ezt követően kerámiamasszába történő ismételt merítéssel és homokfelszórással úgy vonják be, hogy egy szilárd héjforma keletkezzék. Minden merítési és felszórási folyamat után az igy keletkező héjat szárítják és a kerámiaforma kialakítása után az előző közbülső szárítás intenzitásától függően utószárítással kezelik. Ezt követően a modelleket a héjformából olvasztással eltávolítják, majd a héjformát az öntés előtt kiégetik. A viszonylag hosszú közbülső és utólagos szárítási szakaszok elkerülésére e célnak megfelelően speciális szárítóberendezéseket alakítottak ki a szárítási folyamatokhoz. A 2 932 864., a 3 192 250. és a 3 850 224. számú USA-beli szabadalmi leírásokban egy olyan szárítási eljárást ismertetnek, amellyel lehetővé válik a közbülső szárítási szakaszok csökkentése. A közbülső szárítási szakaszok csökkentését azzal érik el, hogy a héjformákat nagy légsebességű csatornás szárítórendszerben szárítják. Itt minden szárítandó bevonathoz egy azonos hosszúságú szárítócsatorna áll rendelkezésre, amelyek a modell vagy fürtméretekhez viszonyított keresztmetszete szűk és amelyekbe olyan levegőmennyiséget juttatnak, hogy a csatornában több mint 5 m/s szélsebességet érjenek el. Az alkalmazott szárító levegő nedvességhőmérsékletét azonos szintre állítják be a modellével vagy a kötőanyag-szuszpenzió hőmérsékletével, miközben a szárítási hőmérsékletet növekvő bevonatszám mellett az első rétegnél alkalmazott 25-30 °C értékről 40 °C-ra növelik az ötödik vagy ennél magasabb számú bevonat kialakításánál. Ezzel azt érik el, hogy minden közbülső réteg szárításához azonos időtartam szükséges, és ezt az egységes időtartamot kb. 30 percre csökkentik. Ennek az eljárásnak azonban az a hátránya, hogy különösen a szárítási ciklusok vége felé a bevonatszám növekedésével együtt növekedő szárítási hőmérséklet hatására a bevonatok és a modell is felmelegszik, és a bevonat, valamint a modell anyagának hőtágulási együtthatója közötti különbségek miatt a kerámia formánál hibák keletkezhetnek. Ennek elkerülése érdekében kényszerítő körülményként jelentkezik minden egyes bevonat közbülső szárításának idő előtti megszakítása, miután a bevonatban jelenlévő nedvesség kb. 70-80%-át eltávolították, és rendszerint meg kell alkudni egy több órás vagy napokig tartó utólagos szárítással, mielőtt a modell a kerámiaformából kiolvasztásra kerülhetne. Ez az időigényes utólagos szárítás különösen olyan esetekben szükséges, amelyekben a modellt a kerámiaformából gőz segítségével olvasztják ki. A tökéletlen közbülső szárítás következménye az is, hogy a kerámiaforma nem ér el optimális szilárdságot sem nyers, sem égetett állapotában, mivel a kerámiaforma végső szilárdságát döntően csak a közbülső szárítás intenzitása befolyásolja, és a nem kielégítő közbülső szárítás következményei nem kompenzálhatok egy megnyújtott utólagos szárítással sem. A 27 35 395. sz. NSZK-beli szabadalmi leírás olyan szárítási eljárást ír le, amely a már említett eljárást oly módon kísérli meg javítani, hogy minden egyes bevonat szárítása két lépésben történik. A modell túlfűtésének elkerülése érdekében javasolják, hogy a második szárítási szakaszban olyan minőségű levegővel történjen a szárítás, amelynél az első munkafázishoz mérten alacsonyabb a szárítási hőmérséklet, kisebb a nedvességhőmérséklet és nagyobb a légsebesség. Ezzel a közbülső szárításoknál a szárítás mértékének javítását kívánják elérni. Az adott szárítási eljárásban a modell túlfűtésének veszélyét azáltal kerülik el, hogy a szárítási hőmérsékletet a második munkafázisban csökkentik, és a szárítási folyamat végén megtörténik a modellhőmérséklet és a csökkentett szárítási hőmérséklet közötti kiegyenlítődés. A fent nevezett szárítási eljárásban a szárítási hőmérséklet változásával együtt változik a szárítólevegő légsebessége. A javasolt légsebességek a kerámiaformák szárításánál szokásos tartományon belül helyezkednek el. Ezeket az értékeket l-10m/s-ban adják meg, ahol az alsó határt a túlzott hosszúságú szárítási idők elkerülésének szükségessége határozza meg, miközben a felső határt az szabja meg, hogy nagyobb légsebességeknél a héjforma kiugró sarkairól és éleiről a levegő magával ragadhatja a felszóróhomok szemcséit, amelynek következtében csökken az alaktartósság. A 27 35 395. sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerinti szárítási eljárásban javasolt légsebességváltozást nem indokolja tulajdonképpen semmiféle műszaki -gazdasági szükségszerűség, mivel a modellfürt hőmérsékletének befolyásolására csak a szárítási hőmérséklet szolgál, és a légsebesség adott határok közötti változtatásával csak jelentéktelen mértékben befolyásolható a modellhőmérséklet. A fenti szabadalmi leírásban javasolt szárítási eljárás gazdasági hatékonysága a légsebesség megválasztása szempontjából csekély. A szárítólevegő paraméterei közül a légsebesség döntő befolyást gyakorol a szárítási eljárás gazdaságosságára, mivel mind a berendezésben, mind az energiában jelentkező ráfordításokat jelentős mértékben meghatározza. A kerámiaformáknak erős kiszáradásig tartó lehetőleg gazdaságos szárítása szempontjából alapvető feltétel az igazodás a „külső” szárítási feltételekhez, különösen a légsebesség és a termék tényleges száradási sebességének összehangolása. Ez nem történik meg a javasolt szárítási eljárással. Ezzel kapcsolatban a fenti szárítási eljárásnak a korábbiakhoz képest az is hátránya, hogy a kerámiaformákat egyenként, körüláramoltatással szárítják. Ez az áramoltatási mód ugyan lehetővé teszi a szárítólevegő szárítási és nedvességhőmérsékletének pontos betartását, de ennek következtében működtetésükhöz sokkal nagyobb levegőmennyiség szükséges, mint a korábban szokásos, homlokoldali befúvással működő csatornás szárítók esetében, ami az energia- és berendezésköltségek nagymértékű növekedéséhez vezet. Mivel a szárítandó anyag-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
