MX2007002585A - Mezcla de materia de molde para producir moldes de fundicion destinados para la transformacion de metales. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con una mezcla de materia para la produccion de moldes de fundicion para la transformacion de metales, con un metodo para la produccion de moldes de fundicion obtenidos con el metodo asi como su uso. Para la produccion de los moldes de fundicion se usa una materia basica de molde refractaria, asi como un aglutinante basado en vidrio soluble. El aglutinante tiene adicionado un oxido metalico en forma de particulas que es seleccionado del grupo de dioxido de silicio, oxido de aluminio; oxido de titanio y oxido de zinc. Se usa como oxido metalico con particular preferencia un dioxido de silicio amorfo sintetico.

Description

MEZCLA DE MATERIA DE MOLDE PARA PRODUCIR MOLDES DE FUNDICIÓN DESTINADOS PARA LA TRANSFORMACIÓN DE METALES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una mezcla de materia de molde para la producción de moldes de fundición i para la transformación de metales que comprende al menos una materia prima de molde refractario con capacidad de¡ i corrimiento, así como un aglutinante basado en vidrio! soluble. La invención se relaciona además con un método, para la producción de moldes de fundición para la I transformación de metales mediante el uso de la mezcla de1 i materia de molde, asi como un molde de función obtenible con el método. Los moldes de fundición para la producción de cuerpos metálicos se producen esencialmente en dos, modalidades. Un primer grupo lo forman los así llamados machos o moldes. De estos se componen el molde de fundición que representa esencialmente la forma negativa de la pieza de fundición por producir. Otro grupo forman los cuerpos1 huecos, las así llamadas mazarotas, que actúan como, depósito de compensación. Éste recibe el metal líquido, procurándose en esto mediante medidas apropiadas que el metal permanezca durante más tiempo en la fase líquida que el metal que se encuentra en la forma negativa que constituye el molde de fundición. Si el metal en la forma I negativa se solidifica, entonces el metal líquido puede seguir fluyendo del depósito de compensación para compensar la contracción del volumen que se presenta durante la solidificación del metal. Los moldes de fundición consisten de una materia refractaria, por ejemplo arena de cuarzo, cuyos granos son i aglutinados después de la formación del molde de fundición i mediante un aglutinante apropiado, para garantizar una resistencia mecánica apropiada del molde de fundición. Para la producción de molde de fundición se usa una materia prima refractaria que recibió un tratamiento con uh aglutinante apropiado. La materia prima de moldé refractaria está presente, preferentemente, en una forma con capacidad de corrimiento, de manera que puede envasarse en un molde hueco y compactarse ahí. Mediante el aglutinante se produce una cohesión firme entre las partículas de la materia prima del molde, de manera que el molde de fundición obtiene la estabilidad mecánica necesaria. ¡ Moldes de fundición deben cumplir una serie de exigencias. Durante la operación misma de fundición deben poseer en primer lugar una estabilidad suficiente y resistencia a la temperatura para recibir el metal líquido en el molde hueco formado por un o varios moldes (parciales) de fundición. Una vez que empieza en proceso de solidificación se garantiza la estabilidad mecánica del molde de fundición por una capa de metal en solidificación que se forma a lo largo de las paredes del molde hueco. La materia del molde de fundición debe descomponerse ahora bajo la influencia del calor emitido por el metal de manera I tal que pierde su solidez mecánica, es decir, que se elimina la cohesión entre las partículas individuales de la materia refractaria. Esto se logra al descomponerse, por ejemplo, el aglutinante bajo el efecto del calor. Después i del enfriamiento se sacude la pieza de fundición I solidificada, desintegrándose idealmente la materia de los moldes de fundición nuevamente a una arena fina que puede vaciarse de las cavidades del molde metálico. Para la producción de moldes de fundición pueden usarse tanto aglutinantes orgánicos como inorgánicos cuyo endurecimiento puede llevarse a cabo en cada caso por métodos en frío o en caliente. Como métodos en frío se designan en esto aquellos métodos que se realizan esencialmente a temperatura ambiente sin calentamiento del molde de fundición. El endurecimiento se realiza en esto generalmente por una reacción química que se inicia, por ejemplo, pasando un gas como catalizador por el molde que debe ser endurecido. En los métodos en caliente se caliente la mezcla de materia de molde después de darle forma a una temperatura suficientemente alta para expulsar, por ejemplo, el solvente contenido en el aglutinante o para iniciar una reacción química que endurece el aglutinante, por ejemplo, mediante reticulación. Hoy en día se usan frecuentemente para la producción de moldes de fundición aglutinantes orgánicos de un tipo en que se acelera la reacción de endurecimiento por un catalizador gaseoso o que son endurecidos mediante reacción con un endurecedor gaseoso. Estos métodos sé denominan métodos de"Cold-Box" . ¡ Un ejemplo para la producción de moldes de fundición con el uso de unos aglutinantes orgánicos es eí así llamado método de "Cold-Box" de Ashland. Este es un sistema de dos componentes. El primer componente consiste de una solución de un poliol, la mayoría de las veces una resina de fenol. El segundo componente es la solución de un poli-isocianato. De esta manera, según el documento US 3,409,579 A, se ponen a reaccionar los dos componentes del aglutinante de poliuretano pasando una amina terciaria gaseosa por una mezcla de materia prima de molde y aglutinante, después de la formación del molde. La reacción de endurecimiento es una poli-adición, es decir, una reacción sin separación de productos secundarios, por ejemplo agua. Otras ventajas de este método en frío son una buena productividad, precisión dimensional de los moldes de fundición, así como buenas características técnica como la resistencia de los moldes de fundición, el tiempo de procesamiento de la mezcla de la materia prima de molde y aglutinante, etc. A los métodos orgánicos de endurecimiento en caliente pertenece el método de "Hot-Box" a base de resinas de fenol o furano, el método de "Warm-Box" a base de resinas de furano y el método de Croning a base de resinas de fenol-Novolak. En los métodos de Hot-Box y Warm-Box se procesan resinas líquidos con un endurecedor latente que es activo sólo a temperaturas mayores para formar una mezcla de materia de molde. En el método de Croning se envuelven materias primas de moldes como cuarzo, mineral de cromo, arenas de circón, etc. a una temperatura de aproximadament 100 a 160 °C con una resina de fenol-Novolak que está líquida a esta temperatura. Como contraparte de la reacción se adiciona hexametileno tetramina para el endurecimiento posterior. En el caso de las tecnologías de endurecimiento en caliente precedentemente referidas se realiza la formación y el endurecimiento en herramientas que pueden calentarse y que se calientan a una temperatura dé hasta 300 °C. Independientemente del mecanismo de endurecimiento,! todos los sistemas orgánicos tienen en común que se descomponen térmicamente al colar el metal líquido en el molde de fundición y que pueden liberar en esto materias dañinas como, por ejemplo, benzol, tolueno, xiloles, fenol, formaldehído y productos del craqueado de mayor peso I molecular no identificados. Se ha logrado, ciertamente, mediante diversas medidas minimizar estas emisiones, pero no es posible eliminarlas por completo en el caso de los aglutinantes orgánicos. También en el caso de sistemas híbridos inorgánicos-orgánicos que contienen una proporción de compuestos orgánicos como, por ejemplo los aglutinantes usados en el método de resol-C02, se presentan estas ! emisiones indeseables durante la fundición de los metales. • I Con la finalidad de evitar la emisión de los productos de descomposición durante la operación de fundición es necesario usar aglutinantes que se basan en materias inorgánicas respectivamente que contienen, cuando mucho, un componente muy pequeño de compuestos orgánicos. Sistemas de aglutinantes así se conocen desde hace tiempo. Se han desarrollado sistemas de aglutinantes que pueden endurecerse mediante la introducción de gases. Un sistema de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento GB 782 205 en que se usa un silicato alcalino como aglutinante que puede endurecerse mediante introducción de C02. En el documento DE 199 25 167 se describe una masa de mazarota exotérmica que contiene un silicato alcalino como aglutinante. Se han desarrollado además unos sistemas de aglutinante gue son autoendurecibles . Un sistema de este I tipo que se basa en ácido fosfórico y óxidos metálicos se describe, por ejemplo, en el documento US 5,582,232. Se conocen, finalmente, también unos sistemas de aglutinantes inorgánicos que se endurecen a temperaturas mayores, por ejemplo en una herramienta caliente. Sistemas de aglutinantes de este tipo se conocen, por ejemplo, del documento US 5,474,606 en que se describe un sistema de aglutinante consistiendo de silicato alcalino y silicato dé aluminio. j i Los aglutinantes inorgánicos tienen lá desventaja, en comparación con los aglutinantes orgánicos; de que los moldes de fundición producidos con ellos poseen una resistencia mecánica relativamente baja. Esto se manifiesta claramente inmediatamente después de retirar el molde de fundición de la herramienta. Pero una buena resistencia mecánica es particularmente importante en este momento para la producción de piezas de fundición complicadas con pared delgada y su manipulación confiable. El motivo de la baja resistencia mecánica consiste en primer lugar en que los moldes de fundición aún contienen agua remanente del aglutinante. Extender la permanencia en la herramienta cerrada caliente ayuda solo de manera limitada, ya que el vapor de agua no puede escapar de I manera suficiente. Para lograr un secado de los moldes de fundición tan completo como posible, se propone en el documento WO 98/06522 dejar la mezcla de materia de molde después de la formación sólo suficiente tiempo en una caja de macho temperada hasta que se forme una capa marginal de forma estable y resistente. Después de abrir la caja de macho se retira el molde y se seca a continuación por completo bajo el efecto de microondas. Pero el secado i adicional es aparatoso, extiende el tiempo de duración de la producción para los moldes de fundición, y contribuye, no por último también debido a los costos de energía, a encarecer el proceso de producción. Otra debilidad de los aglutinantes inorgánicos que se conocen hasta ahora es la poca estabilidad de los moldes de fundición producidos con ellos contra una alta humedad atmosférica. Debido a esto no se puede garantizar un almacenamiento de los cuerpos de molde durante un período prolongado, como en el caso de los aglutinantes orgánicos . En el documento EP 1 122 002 se describe un método que es apropiado para la producción de moldes de I fundición para la fundición de metales. Para la producción del aglutinante se mezcla un hidróxido alcalino, en particular sosa cáustica, con un óxido metálico en forma de partículas que puede formar un metalato en presencia de la sosa cáustica. Las partículas son secadas una vez que se haya formado en la orilla de las partículas una capa del metalato. En el núcleo de las partículas permanece una zona en que el óxido metálico no se ha transformado. Como óxido metálico se usa preferentemente un dióxido de silicio disperso o también un óxido de titanio de partículas finas o un óxido de zinc. En el documento WO 94/14555 se describe una mezcla de materia para moldes que también es apropiada para la producción de moldes de fundición y que contiene, además de una materia prima para molde refractaria un aglutinante i que consiste de silicato de fosfato o borato, en que la mezcla contiene además una materia refractaria de I partículas finas. Como materia refractaria puede usarse, por ejemplo, dióxido de silicio. En el documento EP 1 095 719 A2 se describe un sistema de aglutinantes para arenas de moldes para la producción de machos. El sistema de aglutinantes a base de vidrio soluble consiste de una solución acuosa de silicato alcalino y una base higroscópica, como por ejemplo hidróxido sódico, que se adiciona en la proporción de 1:4 a 1:6. El vidrio soluble posee un módulo de Si02/M20 de 2.5 a 3.5 y una proporción de sólidos de 20 a 40%. Para obtener una mezcla de materia para molde con capacidad de corrimiento que se puede envasar también en moldes de machos complicados, así como para controlar las características higroscópicas, el sistema de aglutinantes contiene además una sustancia tensioactiva como aceite dé silicón que posee un punto de ebullición = 250 °C. El sistema de aglutinantes se mezcla con una materia refractaria apropiada como arena de cuarzo y se puede inyectar a continuación con una máquina neumática de machos en una caja de macho. El endurecimiento de la mezcla de materia para moldes se realiza mediante extracción del agua que aún contiene. El secado, respectivamente el endurecimiento del molde de fundición puede realizarse también mediante la acción de microondas. Las mezclas de materias para moldes conocidas i hasta ahora para la producción de moldes de fundición aún tienen capacidad de mejora en cuanto a las características, por ejemplo, en cuanto a la resistencia de los moldes de fundición producidas a la humedad atmosférica en el caso de almacenamiento durante un período prolongado. Se tiene también el interés de lograr una alta calidad de la superficie de la pieza fundida después de la fundición, de manera que un mecanizado de la superficie pueda realizarse con poco aparato. i La invención se basó, por lo tanto, en el1 objetivo de ofrecer una mezcla de materia de molde para la producción de moldes de fundición para la transformación de i metales que comprende al menos una materia prima para¡ moldes refractaria y un sistema de aglutinantes basado en vidrio soluble que permite la producción de moldes de fundición que poseen una alta resistencia tanto inmediatamente después de su formación como también en el caso de un almacenamiento prolongado. La mezcla de materia de molde debiera permitir también la producción de moldes de fundición que facilitan la producción de piezas de fundición poseyendo una alta calidad de superficie, de manera que se requiera únicamente poco mecanizado posterior de las superficies. Este objetivo se cubre mediante una mezcla de I materia de molde con las características de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos de la mezcla de materia de molde inventiva son objeto de las reivindicaciones dependientes. Sorprendentemente se ha detectado que el uso de un aglutinante que contiene un silicato alcalino, así como un óxido metálico en forma de partículas que está seleccionado de dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de titanio y óxido de zinc, puede mejorar claramente la resistencia de moldes de fundición tanto inmediatamente después de la formación y el endurecimiento, como también en un almacenamiento con humedad atmosférica mayor. Los' óxidos de metales en forma de partículas precedentemente referidos pueden usarse tanto en forma individual como también en combinación.

La mezcla de materia de molde inventiva para la producción de moldes de fundición para la transformación de metales comprende como mínimo: - una materia básica de moldes refractaria; así como - un aglutinante a base de vidrio soluble. Como materia básica de molde refractaria pueden usarse las materias usuales para la producción de moldes de fundición. Apropiadas son, por ejemplo, arena de cuarzo ó de circón. Además son apropiadas también materias básicas de molde refractarias en forma de fibra, por ejemplo fibras de chamota. Otras materias básicas de moldes refractarias son, por ejemplo, olivina, arena de mineral de cromo, vermiculita. Además pueden usarse como materias básicas de moldes refractarias también materias de moldes artificiales1 como, por ejemplo, esferas huecas de silicato de aluminio (así llamadas microesferas), perlas de vidrio, granulado de vidrio o materias básicas de moldes cerámicas en forma de esferas conocidas por la designación "Cerabeads" respectivamente "Carboaccucast". Estas materias básicas de moldes cerámicas en forma esférica contienen como minerales, por ejemplo, mullita, corundo, ß-cristobalita en diferentes proporciones. Contienen como partes esenciales óxido de aluminio y dióxido de silicio. Composiciones típicas contienen, por ejemplo, A1203 y Si02 en partes iguales, aproximadamente. Además pueden estar contenidas todavía otros componentes, en proporciones de < 10 %, como Ti02, Fe203. El diámetro de las microesferas asciende preferentemente a menos de 1000 µm, en particular menos de 600 µm. También apropiadas son materias básicas de moldes refractarias producidas sintéticamente, como por ejemplo mullita (x A1203 • y Si02, con x = 2 a 3, y = 1 a 2; fórmula ideal: Al2Si05) . Estas materias básicas de moldes ! artificiales no tienen un origen natural y pueden haber sido sometidas también a un método de formación especial; como por ejemplo en la producción de esferas huecas de silicato de aluminio, perlas de vidrio o materias básicas de moldes cerámicas en forma de esferas. Se prefieren en particular como materias básicas de moldes artificiales refractarias las materias de vidrio. I Estas se usan en particular como esferas de vidrio o como granulado de vidrio. A manera de vidrio pueden usarse todos los vidrios usuales prefiriéndose en esto los vidrios qué poseen un punto de fusión alto. Apropiadas son, por ejemplo, perlas de vidrio y/o granulado de vidrio que se producen a partir de vidrio roto. Apropiados son también vidrios de borato. La composición de semejantes vidrios se proporciona a guisa de ejemplo en la siguiente tabla. Tabla : Composición de los vidrios I Metal alcalino terreo, por ejemplo, Mg, Ca, Ba : Metal alcalino, por ememplo Na, K I Además de los vidrios relacionados en la tabla pueden usarse, sin embargo, también otros vidrios cuyo contenido de los compuestos mencionados en lo precedente sé desvía de los límites mencionados. También es posible usar vidrios especiales que contienen, además de los óxidos relacionados, también otros elementos, respectivamente sus óxidos. El diámetro de las esferas de vidrio es, preferentemente, inferior a 1000 µm, en particular inferior' a 600 µm. En ensayos de fundición con aluminio se detectó que al usar materias básicas de moldes artificiales, sobre! todo perlas de vidrio, granulado de vidrio, respectivamente microesferas, menos arena de molde queda adherida en lai superficie metálica después de la colada que al usar arena de cuarzo pura. El uso de materia básica de moldesj artificial permite, por lo tanto, la producción de1 superficies de fundición más lisas, haciendo superfluo un tratamiento posterior aparatoso mediante chorro o al menos ya se requiere en grado sustancialmente menor. No es necesario formar toda la materia básica de moldes de materias básicas de moldes artificiales. La composición preferida de las materias básicas de moldes artificiales se ubica en al menos aproximadamente 3 % por peso, con particular preferencia al menos 5 % por peso, particularmente preferido al menos 10 % por peso, con i preferencia cerca de al menos aproximadamente 15 % por peso, con particular preferencia cerca de al menos aproximadamente 20 % por peso, referidos a la cantidad total de la materia básica de moldes refractaria. La materia básica de moldes refractaria se encuentra preferentemente en un estado de capacidad de corrimiento, de manera que la mezcla de matera de moldes inventiva puede procesarse en las máquinas neumáticas de machos usuales. Como componente adicional, la mezcla de materia de molde inventiva comprende un aglutinante basado en, vidrio soluble. Como vidrio soluble pueden usarse en esto, todos los vidrios solubles usuales, tales como se usan ya hasta la fecha como aglutinantes en mezclas de materia de molde. Estos vidrios solubles contienen silicatos de sodio o potasio disueltos y pueden producirse mediante disolución de silicatos de potasio y sodio vidriosos en agua. El vidrio soluble posee preferentemente un módulo de Si02/M20 en el área de 1.6 a 4.0, en particular de 2.0 a 3.5, denotando en esto M sodio y/o potasio. Los vidrios solubles poseen preferentemente una proporción de sólidos en el área de 30 a 60 % por peso. La proporción de sólidos se refiere a la cantidad de Si02 y M20 contenida en el vidrio soluble. La mezcla de materia de molde contiene inventivamente una proporción de un óxido metálico en forma de partículas que es seleccionado del grupo de dióxido de silicio, óxido de aluminio, dióxido de titanio y óxido de zinc. El tamaño de partícula de estos óxidos metálicos asciende preferentemente a menos de 300 µm, con preferencia a menos de 200 µm, con particular preferencia a menos de 100 µm. El tamaño de partícula puede determinarse mediante análisis de criba. Preferentemente, el remanente de criba asciende en una criba con tamaño de mallas menor de 63 µm a menos de 10 % por pesos, con preferencia a menos de 8 % por peso. Con particular preferencia se usa como óxido metálico en forma de partículas dióxido de silicio,; prefiriéndose en esto particularmente dióxido de silicio¡ amorfo producido sintéticamente. Como dióxido de silicio en forma de partículas se, i usa preferentemente ácido silícico precipitado y/o ácido1 silícico pirógeno. El ácido silícico precipitado se obtiene mediante reacción de una solución acuosa de silicato alcalino con ácidos minerales. La precipitación que se presenta se separa a continuación, se seca y se muela. Por ácidos silícicos pirógenos se entienden los ácidos silícicos que se obtienen a altas temperaturas mediante coagulación de la fase gaseosa. La producción de ácido silícico pirógeno puede realizarse, por ejemplo, mediante hidrólisis por flama de tetracloruro de silicio o en eli I horno de arco mediante reducción de arena de cuarzo con coque o antracita en gas de monóxido de silicio seguida por oxidación en dióxido de silicio. Los ácidos silícicos pirógenos producidos según el método del horno de arco pueden contener también carbono. El ácido silícico de precipitación y el ácido silícico pirógeno son igualmente apropiados para la mezcla de materia de molde inventiva. Estos ácidos silícicos se designan, de aquí en adelante, como "dióxido de silicio amorfo sintético". Los inventores suponen que el vidrio soluble fuertemente alcalino puede reaccionar con los grupos de silanol dispuestos en la superficie del dióxido de silicio amorfo sintéticamente producido que se estable una unión intensa entre el dióxido de silicio y el vidrio soluble, entonces sólido, al evaporar el agua. La mezcla de materia de molde inventiva representa una mezcla de los componentes1 I referidos como mínimo. Las partículas de la materia básica de molde refractaria son recubiertas, preferentemente, con una capa del aglutinante. Mediante evaporación del agua presente en el aglutinante (aproximadamente 40 - 70 % por peso, referido al peso del aglutinante) puede establecerse entonces una cohesión firme entre las partículas de la materia básica de moldes refractaria. Los aglutinantes, es decir, el vidrio soluble, así como el óxido metálico en forma de partículas, en i particular el dióxido de silicio amorfo sintético, están contenidos en la mezcla de materia de molde en unai proporción menor a 20 % por peso. Si se usan materias básicas de moldes másicas como, por ejemplo, arena de cuarzo, entonces el aglutinante es contenido en una proporción inferior a 10 % por peso, preferentemente inferior a 8 % por peso, con particular preferencia! inferior a 5 % por peso. Si se usan materias básicas del moldes refractarias que poseen una densidad pequeña como,| por ejemplo, las microesferas huecas descritas en lo precedente, la proporción del aglutinante aumenta correspondientemente. El óxido metálico, en particular el dióxido de silicio amorfo sintético es contenido preferentemente en una proporción, referida al peso total del aglutinante, de 2 a 60 % por peso, preferentemente entre 3 y 50 % por pesos, con particular preferencia entre 4 y 40 % por peso.

La proporción de vidrio soluble a óxido metálico en forma de partículas, en particular el dióxido de silicio amorfo sintético, puede variarse dentro de áreas amplias. Esto ofrece la ventaja de mejorar la solidez inicial del molde de fundición, es decir, la resistencia mecánica inmediatamente después de retirarlo de la herramienta caliente, y la resistencia a la humedad, sin influenciar esencialmente las resistencias finales, es decir la resistencia después de enfriar el molde de fundición. Esto es de gran interés en particular en la fundición de metal ligero. Por un lado se desean unas resistencias mecánicas iniciales altas para que la forma de fundición pueda transportarse sin problemas después de su producción o ensamblarse con otros moldes de fundición. Por otro lado no i debería tener una solidez final excesivamente grande después del endurecimiento para evitar dificultades con la descomposición del aglutinante después de la colada, es decir, la materia del molde debería poderse eliminar después de la colada de las cavidades del molde de fundición sin problemas. , La materia básica de molde contenido en la mezcla I de materia de molde inventiva puede contener en una modalidad de la invención al menos una proporción de microesferas huecas. El diámetro de las microesferas huecas se ubica normalmente en el área de 5 a 500 µm, , preferentemente en el área de 10 a 350 µm y el espesor de la cascara se ubica usualmente en el área de 5 a 15% del diámetro de las microesferas. Estas microesferas poseen un peso específico muy pequeño, de manera que los moldes de fundición producidos usando microesferas huecas tienen un peso reducido. Una ventaja particular es el efecto aislante de las microesferas huecas. Las microesferas huecas se I usan, por lo tanto, para la producción de moldes de fundición cuando estos deben poseer un efecto aislante i mayor. Semejantes moldes de fundición son, por ejemplo, las mazarotas ya descritas en la introducción que actúan como reserva de compensación y contienen metal líquido, debiéndose mantener el metal en esto en un estado líquido hasta que se haya solidificado el metal vertido en el molde hueco. Otro campo de aplicación de moldes de fundición que contienen microesferas huecas son, por ejemplo, las secciones de un molde de fundición que corresponden a secciones con paredes particularmente delgadas del molde de fundición acabado. Gracias al efecto aislante de las' microesferas huecas se garantiza que el metal en las secciones de pared delgada no se solidifique prematuramente y tape con esto las vías en el interior del molde de fundición. Si se usan microesferas huecas, entonces se usa; el aglutinante, debido a la densidad baja de estas' microesferas huecas, preferentemente en una proporción en el área de preferentemente menos de 20 % por peso, con particular preferencia en el área de 10 a 18 % por peso. Las microesferas huecas consisten preferentemente de un silicato de aluminio. Estas microesferas huecas de silicato de aluminio poseen preferentemente un contenido de óxido de aluminio superior a 20 % por peso, pero pueden poseer también un contenido superior a 40 % por peso!. Microesferas huecas de este tipo son comercializados, por ejemplo, por la empresa Omega Minerals Germany GmbH, Noderstedt, bajo la designación Omega-Spheress SG teniendo un contenido de óxido de aluminio de aproximadamente 28 -33 %, Omega-Spheres® WSG con un contenido de óxido dé aluminio de aproximadamente 35 a 39 % y E-Spherese con un contenido de óxido de aluminio de aproximadamente 43 %. Productos correspondientes pueden adquirirse en la empresa PQ Corporation (EE. UU . ) bajo la designación "Extendospheres®" . Según otra modalidad, las microesferas huecas son usadas como materia básica de moldes refractaria que están constituidas de vidrio. Según una modalidad particularmente preferida1 consisten las microesferas huecas de un vidrio de silicato de boro. El vidrio de silicato de boro posee en esto un componente de boro, calculado como B203 superior a 3 % por peso. La proporción de las microesferas huecas se selecciona preferentemente inferior a 20 % por peso referidos a la mezcla de materia de molde. Al usar las microesferas huecas de vidrio de silicato de boro se selecciona preferentemente una proporción baja. Esta asciende preferentemente a menos del 5 % por peso, preferentemente menos de 3 % por peso y se ubica con particular preferencia en el área de 0.01 a 2 % por peso. Según se ha explicado previamente, la mezcla de materia de molde inventiva contiene en una modalidad preferida al menos una proporción de granulado de vidrio y/o perlas de vidrio como materia básica de molde refractaria . 1 También es posible formar la mezcla de materia de molde como mezcla de materia de molde exotérmica gue, por I ejemplo, es apropiada para la producción de mazarotas exotérmicas. La mezcla de materia de molde contiene para esto un metal oxidable y un agente de oxidación apropiado.

Con referencia a la masa total de la mezcla de materia de molde, los metales oxidables forman preferentemente una proporción de 15 a 35 % por peso con referencia a la mezcla de materia de molde. Metales oxidables apropiados son, por ejemplo, aluminio y magnesio. Agentes de oxidación apropiados son, por ejemplo óxido de hierro y nitrato de potasio. Aglutinantes gue contienen agua poseen, en comparación con los aglutinantes a base de solventes orgánicos, una capacidad de corrimiento menor. Esto significa que es más difícil llenar las herramientas de molde con pasos estrechos y varias desviaciones. En consecuencia, los moldes de fundición poseen algunas secciones con una compactación insuficiente, lo gue a su vez puede causar defectos de fundición durante la colada¡.

Según una modalidad ventajosa, la mezcla de materia de molde contiene una proporción de agentes de lubricación en forma de plaquitas, en particular grafito detectado de manera sorprendente que se también moldes complejos con secciones de pared delgada mediante la adición de semejantes agentes de lubricación; poseyendo los moldes de fundición consistentemente una densidad y una resistencia mecánica uniformes, de manera que en lo esencial no se observaron defectos de fundición i durante la colada. La cantidad de agente de lubricación eri forma de plaquita, en particular grafito, adicionada asciende preferentemente a 0.1 % por peso a 1 % por peso, referidos a la materia básica de molde. Además de los componentes referidos, la mezcla de materia de molde puede comprender aún otros aditivos. Se pueden adicionar, por ejemplo, agentes de separación interna que facilitan el desprendimiento de los moldes de fundición de la herramienta de molde. Agentes de separación! interna apropiados son, por ejemplo, estearato de calcio, esteres de ácidos grasos, ceras, resinas naturales o resinas alquídicas especiales. Además pueden adicionarse también silanos a la mezcla de materia de molde inventiva. Así, la mezcla de materia de molde inventiva contiene, en una modalidad preferida, un aditivo orgánico que posee un punto de fusión en el área de 40 a 180 °C, preferentemente de 50 a 175 °C, es decir, es sólido a temperatura ambientei.

Por aditivos orgánicos se entienden en esto unos compuestos i cuya estructura molecular está constituida principalmente de átomos de carbono es decir, por ejemplo, los polímeros orgánicos. Mediante la adición de los aditivos orgánicos puede mejorarse adicionalmente la calidad de superficie de I la pieza de fundición. Sin querer comprometerse por está teoría, el inventor supone que al menos una parte de los aditivos orgánicos se quema durante el proceso de colada y se genera en esto un delgado colchón de gas entre el metal líguido y la pared del molde de fundición y se impide de esta manera una reacción entre el metal líquido y la materia del molde. Los inventores suponen también que una I parte de los aditivos orgánicos forma en la atmósfera reductiva dominante durante la colada una capa delgada de así llamado carbón glaseado que también impide una reacción entre el metal y la materia del molde. Como efecto ventajoso adicional puede lograrse un incremento de la resistencia mecánica del molde de fundición después de'l endurecimiento mediante la adición de los aditivo's orgánicos . Los aditivos mecánicos se adicionan preferentemente en una cantidad de 0.01 a 1.5 % por peso, con particular preferencia de 0.05 a 1.3 % por peso, preferido en forma especial de 0.1 a 1.0 % por peso, en cada caso referidos a la materia del molde. Sorprendentemente se ha detectado que se puede lograr una mejora de la superficie de la pieza de fundición con aditivos orgánicos muy diversos. Aditivos orgánicos apropiados son, por ejemplo, resinas de fenil-formaldehído como, por ejemplo, Novolakos, resinas epóxicas como, por ejemplo, resinas bisfenol-A-epóxicas, bisfenol-F-epóxicas o Novolakos epóxicos, polioles, como por ejemplo polietilenglicoles o polipropilenglicoles, poliolefinas como, por ejemplo, polietileno o polipropileno, copolímeros de olefinas como etileno o propileno y otros comonómeros como vinilacetato, poliamidas como, por ejemplo, poliamida 6, poliamida 12 o poliamida 6,6; resinas naturales como, por ejemplo, resina de bálsamo, esteres de ácidos grasos como, por ejemplo, palmitato de cetilo, amidas de ácidos grasos como, por ejemplo, etilendiamino bis estereamida, así como los jabones metálicos como, por ejemplo; estearatos o oleatos o los metales bi o trivalentes. Los aditivos orgánicos pueden estar contenidos tanto como materia pura como también en forma de mezcla de diferentes compuestos metálicos. Según otra modalidad preferida, la mezcla de materia de molde contiene una proporción de al menos un silano. Silanos apropiados son, por ejemplo, aminosilanos, epoxisilanos, mercaptosilanos, hidroxisilanos ;y ureidosilanos . Ejemplos de silanos apropiados son ?-aminopropil-trimetoxisilaño, ?-hidroxipropil-trimetoxi- I silano, 3-ureidopropil-trietoxisilano, ?-mercaptopropil-trimetoxisilano, ?-glicidoxipropil-trimetoxisilano, ß-(3,4-epoxiciclohexil) trimetoxisilano y N-ß- (aminoetil) -?-amino-propil-trimetoxisilano . Referido al óxido metálico en forma de partículas se usan típicamente aproximadamente 5 - 50 % de silano, preferentemente aproximadamente 7 - 45 %, con particular preferencia aproximadamente 10 - 40 %. No obstante la gran resistencia mecánica obtenible con el aglutinante inventivo, los moldes de fundición producidos con la mezcla de materia de molde inventiva, en particular los machos y los moldes, muestran después de la colada un buena desintegración, en particular en la fundición de aluminio. El uso de los cuerpos de molde producidos de la mezcla de materia de molde inventiva no se limita, sin embargo, a la fundición de metal ligero. Los moldes de fundición son apropiados para la fundición de metales de manera generalizada. Metales así son, por ejemplo, los metales no ferrosos como latón o bronce, así como los metales ferrosos. La invención se relaciona además con un método para la producción de unos moldes .de fundición para l,a transformación de metales en que se usa la mezcla de i materia de molde inventiva. El método inventivo comprend'e las siguientes etapas: - Producción de la mezcla de materia de moldé descrita en lo precedente; - Dar forma a la mezcla de materia de molde; Endurecer la mezcla de materia de molde calentado para ello la mezcla de materia de molde1, obteniendo en esto el molde de fundición endurecido. En la producción de la mezcla de materia de moldé inventiva se procede en general de manera tal gue e prepara primeramente la materia básica de molde refractaria y á continuación se adiciona el aglutinante bajo agitación. EÍ I vidrio soluble y el óxido metálico en forma de partículas] en particular el dióxido de silicio amorfo sintético pueden adicionarse en sí en una secuencia arbitraria. Es ventajoso, sin embargo, adicionar primeramente el componente líguido. La adición se realiza agitando vigorosamente, de manera que el aglutinante se distribuye de manera uniforme en la materia básica de molde refractaria y la recubre. A continuación se da la forma deseada a la mezcla de materia de molde. Se usan para esto los métodos usuales para la realización de la forma. Por ejemplo, la mezcla de materia de molde puede inyectarse mediante una máquina neumática de machos con la ayuda de aire comprimido en la herramienta de molde. La mezcla de materia de molde se endurece a continuación mediante suministro de calor para evaporar el agua contenida en el aglutinante. El calentamiento puede realizarse, por ejemplo, en la herramienta de molde. Es posible endurecer el molde de fundición por completo ya en la herramienta de molde. Pero es posible también endurecer el molde de fundición sólo en I las zonas marginales, de manera que tenga suficiente resistencia mecánica para retirarlo de la herramienta de molde. El molde de fundición puede acabar de endurecerse entonces por completo a continuación extrayendo adicionalmente agua. Esto puede hacerse, por ejemplo, en un horno. La extracción del agua puede hacerse, por ejemplo, también, evaporando el agua a presión reducida. El endurecimiento de los moldes de fundición puede acelerarse al soplar aire caliente al interior de la herramienta de molde. En esta modalidad del método se logra una eliminación rápida del agua contenida en el aglutinante, por lo que el molde de fundición es solidificado en períodos apropiados para una aplicación industrial. La temperatura del aire soplado asciende preferentemente a 100 °C a 180 °C, con particular preferencia 120 °C a 150 °C. La velocidad de flujo del aire caliente se ajusta preferentemente de manera tal que el endurecimiento del molde de fundición se lleva a cabo e¡n períodos de tiempo apropiados para una aplicación industrial. Los períodos de tiempo dependen del tamaño dje los moldes de fundición producidos. Se busca tener un endurecimiento en un lapso de tiempo inferior a 5 minutos, preferentemente menos de 2 minutos. En el caso de moldes de fundición muy grandes pueden resultar ser necesarios, sin embargo, también períodos de tiempo más largos. La eliminación del agua de la mezcla de materia I de molde puede realizarse también de la manera que el i i calentamiento de la mezcla de materia de molde se efectúa mediante irradiación de microondas. La irradiación de microondas se realiza, sin embargo, preferentemente después de retirar el molde de fundición de la herramienta de molde. Pero para esto es necesario que el molde dé fundición posea ya una resistencia mecánica suficiente: I Según explicado en lo precedente, es posible realizar esto, por ejemplo, de manea gue se endurece al menos una capa externa del molde de fundición ya en la herramienta dé molde . Según se ha explicado ya en lo precedente es posible mejorar la capacidad de corrimiento de la mezcla de materia de molde inventiva mediante la adición de agentes de lubricación en forma de plaquitas, en particular grafito y/o MoS2. Durante la producción puede adicionarse en esto el agente de lubricación en forma de plaquitas, en particular grafito, de manera separada de los otros dos i componentes del aglutinante. Pero es posible también d'e igual manera mezclar previamente el agente de lubricación en forma de plaguitas, en particular grafito, con el óxido metálico en forma de partículas, en particular el dióxido de silicio amorfo sintético y mezclarlo hasta después con el vidrio soluble y la materia básica de molde refractaria. Si la mezcla de materia de molde contiene un aditivo orgánico, entonces es posible llevar a cabo la adición del aditivo orgánico en sí en cualquier momento de la producción de la mezcla de materia de molde. La adición del aditivo orgánico puede realizarse en esto en sustancia o también en forma de una solución. Aditivos orgánicos solubles en agua pueden usarse en forma de soluciones acuosas. En la medida en que los aditivos son solubles en el aglutinante y tienen estabilidad de almacenamiento en este sin descomposición durante varios meses, es posible también disolverlos en el aglutinante y adicionarlo así junto con este a la materia de molde. Aditivos no solubles en agua pueden usarse en forma de una dispersión o de una pasta. Las dispersiones o pastas contienen preferentemente agua como solvente. Las soluciones o pastas de los aditivos orgánicos pueden producirse, en sí, también en solventes orgánicos, Pero si se usa un solvente para la adición de los aditivos orgánicos, entonces se emplea preferentemente agua. La adición de los aditivos orgánicos se realizia preferentemente en forma de polvo o fibras, seleccionando en esto el tamaño medio de partículas, respectivamente la longitud de fibras de manera tal que no exceda el tamaño de las partículas de materia de molde. De maneria particularmente preferida es posible pasar los aditivo|s orgánicos por una criba con el tamaño de malla dé aproximadamente 0.3 mm. Para reducir el número de los componentes adicionados a la materia de molde no se adicionan preferentemente el óxido metálico y el respectivamente los aditivos orgánicos a la arena de molde1, sino se mezclan previamente. Si la mezcla de materia de molde contiene silanos, entonces la adición de los silanos se realiza usualmente de la manera que se incorporan previamente en el aglutinante. Pero los silanos pueden adicionarse también a la materia de molde como componentes separados. Es, sin embargo, particularmente ventajoso silanizar el óxido metálico en forma de partículas, es decir, mezclas el óxido metálico con el silano de manera gue su superficie que cubierta con una capa delgada de silano. Si se usa el óxido metálico en forma de partículas previamente tratado, entonces se tiene como resultado una resistencia mecánica aumentada en comparación con el óxido metálico no tratado, así como una mejor resistencia a la humedad atmosférica i alta. Si se adiciona, tal como se ha descrito, un aditivo orgánico a la mezcla de materia de molde respectivamente al óxido metálico en forma de partículas, entonces es conveniente hacer esto antes de la silanización. El método inventivo es apropiado para la producción de todos los moldes de fundición usuales para lá fundición de metales, es decir, por ejemplo, de machos y de moldes. En particular con adición de materia básica de molde refractario aislante o adición de materiales exotérmicos a la mezcla de materia de molde inventiva, el método inventivo es apropiado para la producción de mazarotas. Los moldes de fundición producidos de la mezcla de materia de molde inventiva, respectivamente con el método inventivo, poseen una alta resistencia mecánica inmediatamente después de la producción sin que la resistencia mecánica de los moldes de fundición sea tan grande después del endurecimiento que se presenten problemas después de la producción de la pieza de fundición al retirar el molde de fundición. Estos moldes de fundición poseen además una gran estabilidad en un ambiente de humedad atmosférica aumentada, es decir, los moldes de fundición pueden almacenarse aún durante períodos prolongados sin problema. Otro objeto de la invención es, por lo tanto, un molde de fundición que se ha obtenido según el método inventivo descrito en lo precedente. El molde de fundición inventivo es apropiado de manera generalizada para la fundición de metales, en particular para la fundición de metales ligeros. Se logran resultados particularmente ventajosos en la fundición de aluminio . La invención se explica en lo que sigue mediante ejemplos, así como mediante referencia a las figuras anexas. En esto muestra: Fig. 1: una sección transversal por una herramienta de moldes usado para verificar la capacidad de corrimiento. Fig. 2: una sección transversal por un molde de fundición que fue usado para la prueba de la mezcla de materia de molde inventiva. Ejemplo 1 Influencia de dióxido de silicio amorfo, sintéticamente producido sobre la resistencia mecánica de cuerpos de molde teniendo arena de cuarzo como materia básica de molde 1. Producción y Prueba de la mezcla de materia de molde Para probar la mezcla de materia de molde se produjeron unas así llamadas barras de prueba según Georg Fischer. Por barras de prueba según Georg Fischer se I entienden unas barras de prueba con las dimensiones 150 mm ! x 22.36 mm x 22.36 mm. I La composición de la mezcla de materia de molde está indicada en la tabla 1. Para la producción de la barra de prueba según Georg Fischer se procedió como sigue: Los componentes referidos en la tabla 1 sé mezclaron en una mezcladora de paletas de laboratorio (empresa Vogel & Schemmann AG, Hagen, DE) . Para esto se I I preparó primeramente la arena de cuarzo y se añadió el vidrio soluble bajo agitación. Como vidrio soluble se usó un vidrio soluble de sodio gue poseía componentes de potasio. En las tablas subsiguientes se indica el módulo, I por lo tanto, con Si02 : M20, donde M indica la suma dé sodio y potasio. Una vez que la mezcla se había agitado durante un minuto se adicionó eventualmente el dióxido de 1 silicio amorfo (ejemplos inventivos) bajo agitación adicional. La mezcla se siguió agitando a continuación I todavía durante algunos minutos mas; ¡ - Las mezclas de materia de molde se trasladaron al depósito de una máguina neumática de macho de Hot-Box H 2.5 de la empresa Roperwerk - Gießereimaschinen GmbH, Viersen, DE cuya herramienta de moldes se había calentado a 200 °C; Las mezclas de materia de molde fueron introducidos mediante aire comprimido (5 bares) a la herramienta de moldes y permanecieron por otros 35 segundojs en la herramienta de molde; - Para acelerar el endurecimiento de las mezclas se pasó durante los últimos 20 segundos aire caliente (2 bares 120 °C en la entrada a la herramienta) por la herramienta de moldes; - La herramienta de moldes se abrió y se retiró la barra de prueba. , Para determinar las resistencias a la flexión, la i barra de prueba se colocó en un aparato de prueba de resistencia mecánica según Georg Fischer, equipado con un dispositivo de flexión de 3 puntos (DISA Industrie AG, Schaffhausen, CH) y se midió la fuerza que causó la rotura de la barra de prueba. La resistencia a la flexión se midió según el siguiente esguema: - 10 segundos después de retirarla (resistencias en caliente) ; ' aproximadamente 1 hora después de retirarla (resistencias en frío) ; - después de 3 horas de almacenamiento de los machos enfriados en el gabinete climatizado a 25 °C y 75 % de humedad atmosférica relativa. Las resistencias a la flexión medidas son resumidas en la tabla 2. Tabla 1 ' Composición de las mezclas de materia de molde , vidrio soluble alcalino con módulo Si02:M20 de 2.3 aproximadamente b) vidrio soluble alcalino con módulo Si02:M20 de 3.35] aproximadamente c> vidrio soluble alcalino con módulo Si?2:M20 de 2.03 aproximadamente d) Elkem Microsilica 971 (ácido silícico pirógeno; producción en horno de arco e) Degussa Sipernat 360 (acido silícico de precipitación) £) tflacker HDK N 20 (ácido silícico pirógeno, producción por hidrólisis a flama Tabla 2 Resistencias a la flexión 2. Resultado a) Influencia de la cantidad adicionada de dióxido de silicio amorfo En los ejemplos 1.4 a 1.7 se adicionaron a la's mezclas de materia de molde cantidades increméntales de dióxido de silicio amorfo que había sido producido en el horno de arco. La cantidad de materia básica de molde y de vidrio soluble se mantuvo constante. En el ejemplo comparativo 1.1 se produjo una mezcla de materia de molde que poseía la misma composición como las mezclas de materia de molde de los ejemplos 1.4 a 1.7, no adicionándose, sin embargo, el dióxido de silicio amorfo. ' Los resultados de la tabla 2 muestran gue la adición de dióxido de silicio amorfo, producido en el horno de arco, incrementa claramente la resistencia a la flexión de la barra de prueba. La resistencia a la flexión de las barras de prueba se incrementa particularmente fuerte en una medición después del almacenamiento en el gabinete climatizado con humedad atmosférica aumentada. Esto significa gue las barras de prueba producidas con la mezcla i de materia de molde inventiva guardan su resistencia esencialmente aún después de un almacenamiento prolongado.! i Cantidades increméntales de dióxido de silicio amorfo adicionado producen mayores resistencias a la flexión. Sé observa en esto en las resistencias a la flexión, medida después del almacenamiento en el gabinete climatizado, primeramente un incremento fuerte de resistencia a la, flexión que se aplana conforme incrementa la cantidad de dióxido de silicio amorfo adicionado. b) Influencia de la proporción Si02 : M20 del vidrio soluble alcalino En los ejemplos 1.4, 1.8 y 1.9 se procesaron en cada caso cantidades iguales de materia básica de molde, vidrio soluble y dióxido de silicio amorfo (producido en el horno de arco) cambiando, sin embargo, la proporción d'e Si02 : M20 del vidrio soluble alcalino. En los ejemplo¡s i comparativos 1,1, 1.2 y 1.3 se procesaron en cada caso la|S mismas cantidades de materia básica de molde y de vidrio i soluble, cambiando, sin embargo, también la proporción de Si02 : M20 del vidrio soluble alcalino. Como muestran lajs resistencias a la flexión relacionadas en la tabla 2, el dióxido de silicio amorfo, producido en el horno de arco], es activo independientemente de la proporción Si02 : M20 del vidrio soluble. c) Influencia del tipo de dióxido de silicio amorfo sintético En los ejemplos 1.4, 1.10 y 1.11 se procesaron en cada caso las mismas cantidades de materia básica de molde, vidrio soluble y dióxido de silicio amorfo, variando, sin embargo, el tipo del dióxido de silicio amorfo sintético1. Las resistencias a la flexión relacionadas en la tabla 2 muestran gue los ácidos silícicos precipitados y pirógenos -producidos mediante hidrólisis por flama- tienen la misma actividad como el dióxido de silicio amorfo producido en el horno de arco. Ejemplo 2 Influencia de la proporción de vidrio soluble alcalino : dióxido de silicio amorfo sobre la resistencia mecánica de cuerpos de molde manteniendo constante ía cantidad total de aglutinante con arena de cuarzo como materia básica de molde. 1. Producción y prueba de la mezcla de materia de molde La producción de las mezclas de materia de molde y su prueba se realizaron análogamente al ejemplo 1. Las composiciones de las mezclas de materia de molde usadas para las barras de prueba están relacionadas en la tabla 3. Los valores encontrados en las pruebas para la resistencia a la flexión están resumidos en la tabla 4. Tabla 3 Composición de las mezclas de materia de molde a) corresponde a la prueba 1.1 vidrio soluble alcalino con módulo Si02:M20 de 2.3 aproximadamente c) Elkem Microsilica 971 Tabla 4 Resistencias a la flexión 2. Resultado Mediante la variación de la proporción de vidrio soluble : dióxido de silicio amorfo, manteniendo al mismo tiempo el volumen total de vidrio soluble y dióxido de silicio amorfo pueden mejorarse las resistencias en caliente y la resistencia contra alta humedad atmosférica sin incrementar simultáneamente las resistencias en frío. ' Ejemplo 3 Influencia de los silanos sobre las resistencias de los cuerpos de molde 1. Producción y prueba de las mezclas de materia de molde La producción de las mezclas de materia de molde y su prueba se realizó análogamente al ejemplo 1. La composición de las mezclas de materia de molde para la producción de las barras de prueba está relacionada en la tabla 5. Los valores encontrados en las pruebas para la resistencia a flexión están resumidos en la tabla 6. Tabla 5 Composición de las mezclas de materia de molde a) corresponde al ensayo 1.1 b) corresponde al ensayo 1.4 O vidrio soluble alcalino con módulo Si02:M20 de 2.3 aproximadamente d) Elkem Microsilica 971 Dynasilan Glymo (Degussa AG) , mezclado antes del ensayo con el dióxido de silicio amorfo f) Dynasilan Ameo T (Degussa AG) , mezclado antes del ensayo con el dióxido de silicio amorfo Tabla 6 Resistencia a la flexión Los ejemplos 3.3-3-5 muestran que la adición de silano tiene un efecto positivo sobre las resistencias, ! sobre todo en cuanto a la resistencia contra la alta humedad atmosférica. . ¡ Ejemplo 4 Influencia del dióxido de silicio amorfo • sobre i las resistencias de cuerpos de molde con materias básicas I de molde artificiales ; 1. Producción y prueba de la mezcla de materia de molde ¡ I La producción de las mezclas de materia de molde y su prueba se realizaron análogamente al ejemplo 1. La composición de las mezclas de materia de molde para la I producción de las barras de prueba está relacionada en la tabla 7. Los valores encontrados en las pruebas para la resistencia a flexión están resumidos en la tabla 8. Tabla 7 Composición de las mezclas de materia de molde Ge rmany GmbH b) Carbo Accucast LD 50 de la empresa Carbo Ceramics Inc. O Perlas de vidrio 100-200 µm de la empresa Reidt GmbH & Co . KG d> Vidrio soluble alcalino con el módulo Si02 : M20 de aproximadamente 2.3 e) Elkem Microsilica 971 Tabla 8 Resistencia a la flexión 2. Resultado Se aprecia que el efecto favorable del dióxido de silicio no se limita a la arena de cuarzo como materia básica de molde, sino que actúa también en el caso de otras materias básicas de molde incrementando su resistencia, por ejemplo, en el caso de microesferas, esferas de cerámica y perlas de vidrio. Ejemplo 5 Influencia del dióxido de silicio amorfo sobre las resistencias de cuerpos de molde con masa exotérmica. Como masa exotérmica se usó la siguiente composición : Aluminio (0.06. - 0.5 mm grano) 25 % Nitrato de potasio 22 % microesferas huecas (Omegaspheres® SG de 44 % la empresa Omega Minerals Germany GmbH) Aditivo refractario (chamota) 9 % 1. Producción y prueba de la mezcla de materia de molde La producción de las mezclas de materia de molde y su prueba se realizaron análogamente al ejemplo 1. La composición de las mezclas de materia de molde para la producción de las barras de prueba está relacionada en la tabla 9. Los valores encontrados en las pruebas para la resistencia a flexión están resumidos en la tabla 10. Tabla 7 a) Vidrio soluble alcalino con el módulo Si02 M?0 de aproximadamente 2.3 b) Elkem Microsilica 971 Tabla 10 Resistencia a la flexión 2. Resultado El dióxido de silicio amorfo actúa también en él caso de masas exotérmicas como materia básica de molde de manera que aumenta la resistencia. Ejemplo 6 Mejoría de la capacidad de corrimiento de la mezcla de materia de molde 1. Producción y prueba de la mezcla de materia de molde Los componentes relacionados en la tabla 11 se mezclaron en una mezcladora de paletas de laboratorio (empresa Vogel & Schemmann AG, Hagen, DE) . Para esto se preparó la arena de cuarzo y se adicionó vidrio soluble bajo agitación. Después de que la mezcla se había agitado durante un minuto, se adicionó el dióxido de silicio amorfo bajo agitación adicional. La mezcla se siguió agitando a continuación por otro minuto más. Finalmente se adicionó en el caso de los ejemplos 6.2 a 6.4 todavía el grafito y la mezcla se agitó finalmente todavía por un minuto más. La capacidad de corrimiento de las mezclas de materia de molde se determinó con la ayuda del grado de llenado de la herramienta 1 de moldes representada en la Fig. 1. La herramienta 1 de moldes consiste de dos mitades que pueden conectarse entre sí, de manera que forman una cavidad 2. La cavidad 2 comprende tres cámaras 2a, 2b y 2c teniendo una sección transversal circular que poseen un diámetro de 100 mm y una altura de 30 mm. Las cámaras 2a1, 2b y 2c están conectadas en cada caso por unas aberturajs I 3a, 3b en forma de círculo que poseen un diámetro de 15 mm¡. Las aberturas en forma de círculo son aplicadas en paredes 4a, 4b intermedias que poseen un espesor de 8 mm. La's i aberturas 3a, 3b están desplazadas en cada caso por 37.5 mm I con relación al eje 6 medio a distancia máxima entre sí. A I la cámara 2a conduce además, a lo largo del eje 6 medio, un acceso 5 a través del cual se puede introducir la mezcla de materia de molde. El acceso 5 posee una sección transversal circular teniendo un diámetro de 15 mm. En la cámara 2c está prevista además una abertura 7 de ventilación que posee una sección transversal circular teniendo un diámetro de 9 mm y que está provista de una, así llamada, tobera dé I rendija. La herramienta 1 de moldes fue insertada para su llenado en una máquina neumática de machos. En detalle se procedió como sigue: - Mezclar los componentes relacionados en la tabla 11; - Trasladar las mezclas al depósito de una máquina neumática de machos Cold-Box Hl de la empresa Róperwerke - Gießereimaschinen GmbH, Viersen, DE; - Introducción de las mezclas en la herramienta 1 de moldes no calentada mediante aire comprimido ( 5 bares) ; - Endurecimiento de las mezclas mediante introducción de C02; Retiro de los cuerpos de molde endurecidos de la I herramienta y registro de su peso. i I Los pesos determinados de los cuerpos de moldé ! son resumidos en la tabla 12. ' Tabla 11 a) Vidrio soluble alcalino con el módulo Si02 M,0 de aproximadamente 2.3 b) Elkem Microsilica 971 Tabla 12 Peso de los cuerpos de molde 2. Resultado Mediante la adición de grafito se mejoró la capacidad de corrimiento de las mezclas de materia de molde, es decir, la herramienta se llenó mejor. Ejemplo 7 Ensayos de colada 1. Producción y prueba de la mezcla de materia de molde Para realizar los ensayos de colada se pegaron en cada caso 4 de las barras 8 de prueba según Georg Fischer,, producidas en los ejemplos 1 a 6, en cada caso desplazadas I en 90° en la parte 9 inferior del molde de prueba representada en la Fig. 2. A continuación se pegó la parte 10 superior en forma de embudo del molde de prueba sobre la parte 9 inferior. La parte 9 inferior y la parte 10 I superior del molde de prueba se habían producido según un método convencional de poliuretano de Cold-Box. A continuación se llenó el molde de prueba con aluminio líquido (740 °C) . Después del enfriamiento del metal se retiro el molde de prueba externo y se inspeccionaron las coladas de prueba en las secciones de las cuatro cuerpos de prueba en cuanto a la calidad de sus superficies (adhesión de arena, lisura) . La evaluación se realizó con las calificaciones 1 (muy bien) hasta 10 (muy mal) . Los resultados están resumidos en la tabla 13. Tabla 13 Composición de las mezclas de materia de molde y resultado de la colada 2. Resultado Los resultados según la tabla 11 muestran que el uso de materias básicas de molde artificiales como, por ejemplo, microesferas huecas de silicato de aluminio, esferas de cerámica o perlas de vidrio mejora en parte considerablemente la calidad de la superficie de las piezas de fundición. Ejemplo 8 Efecto de los aditivos orgánicos sobre el resultado de la fundición 1. Producción y prueba de las mezclas de materia de molde La composición de las mezclas de materia de molde analizadas está relacionada en la tabla 14 Los ensayos de fundición y su evaluación se realizaron de manera análoga al ejemplo 7. El resultado de los ensayos de colada se desprende también de la tabla 14.

Tabla 14 Composición de las mezclas de materia de molde y resultado de la colada a) Corresponde al ensayo 1.4 b) Vidrio soluble alcalino con el módulo Si02 M20 de aproximadamente 2.3 c) Elkem Microsilica 971 d) Novolak Bakelite 0235 DP (Bakelite AG) e) Polietilenglicol PEG 6000 (BASF AG) f) Poliol PX (Perstorp AB) 9) Fibra de PE Steathix 500 (Schwarzwálder Textilwer|ke GmbH) h) Copolímero de vinilacetato etileno Vinnix C 50 (Wacker Chemie GmbH) i i) Poliamida 12 Vestosint 1111 (Degussa AG) D) Resina de bálsamo WW (Bassermann & Co) i y. ) Gluconato de zinc (Merck KGaA) ! 1) i Oleato de zinc (Peter Greven Fettchemie GmbH & Co. KG) ml Estearato de aluminio (Peter Greven Fettchemie GmbHI & Co. KG) I 2. Resultado I La tabla 14 muestra que la adición de aditivos orgánicos mejora la superficie de la fundición. i

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Mezcla de materia de molde para la producción de moldes de fundición para la transformación de metales, comprendiendo como mínimo: - una materia básica de molde refractaria; - un aglutinante basado en vidrio soluble; caracterizada porque la mezcla de materia de molde tiene adicionada un ingrediente de un dióxido de silicio amorfo sintético en forma de partículas. 2. Mezcla de materia de molde según ila reivindicación 1, caracterizada porque el dióxido de silicio amorfo sintético es seleccionado del grupo de ácido silícico de precipitación y ácido silícico pirógeno. 3. Mezcla de materia de molde según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el vidrJo soluble posee un módulo de Si02/M20 en el área de 1.6 a 4.0, en particular de 2.0 a 3.5, en que M significa iones de sodio y/o iones de potasio. . Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el vidrio soluble posee un componente sólido de Si02 y M20 en el área de 30 a 60 % por peso. 5. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el aglutinante está contenido en una proporción inferior a 20 % por peso en la mezcla de materia de molde. 6. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dióxido de silicio amorfo sintético en forma de partículas está contenido en una proporción de 2 a 60 % por peso referida al aglutinante. 7. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la materia básica de molde contiene al menos un ingrediente de microesferas huecas. 8. Mezcla de materia de molde según la I reivindicación 7, caracterizada porque las microesferas huecas son microesferas huecas de silicato de aluminio y/o microesferas huecas de vidrio. 9. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la materia básica de molde contiene al menos un ingrediente de granulado de vidrio, de perlas de vidrio y/o de cuerpos de molde cerámicos en forma esférica. 10. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la materia básica de molde contiene al menos un ingrediente de mullita, arena de mineral de cromo y/o olivina. 11. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mezcla de materia de molde tiene adicionado un metaJ oxidable y un agente de oxidación. 12. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mezcla de materia de molde contiene un ingrediente de un lubricante en forma de plaquitas. 13. Mezcla de materia de molde según la reivindicación 12, caracterizada porque el lubricante en forma de plaquitas es seleccionado de grafito y sulfuro de molibdeno. 14. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mezcla de materia de molde contiene un ingrediente de al menos un aditivo orgánico sólido a temperatura ambiente. I 15. Mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mezcla de materia de molde contiene al menos un silano. 16. Método para la producción de moldes de fundición para la transformación de metales comprendiendo las siguientes etapas: - producción de una mezcla de materia de molde según una de las reivindicaciones 1 a 15; - dar forma a la mezcla de materia de molde; - endurecer la mezcla de materia de molde mediante calentamiento de la mezcla de materia de molde obteniendo en esto el molde de fundición endurecido. i 17. Método según la reivindicación 16, caracterizado porque la mezcla de materia de molde 'es calentada a una temperatura en el área de 100 a 300 °C. 18. Método según una de las reivindicaciones 16 o 17, caracterizado porque se sopla aire caliente al interior de la mezcla de materia de molde para el endurecimiento. 19. Método según una de las reivindicaciones 16 o 17, caracterizado porque el calentamiento de la mezcla 'de materia de molde es realizado mediante microondas. | I 20. Método según una de las reivindicaciones 16! a 19, caracterizado porque el molde de fundición es uha mazarota. 21. Molde de fundición obtenido según una de las i i reivindicaciones 16 a 20. ' 22. Uso del molde de fundición según la reivindicación 21 para la fundición de metales, en particular la fundición de metal ligero. i