(57)【要約】鋳造目的のための鋳型または中子（２）を製造するために、鋳物砂と粘結剤とから成る混合物（３）が製造されて、鋳型用または中子用の成形工具（８）内に持ち込まれ、この場合たとえばコアシュータ内に吹き込まれる。このときに、公知の粘結剤または結晶水を有しない硫酸マグネシウムおよび／または少なくとも１個あるいはまた複数個の結晶水を有する硫酸マグネシウムが水中に分散されるか、または溶解されて粘結剤として使用され、鋳物砂と混合されて、鋳型用または中子用の成形工具（８）内に持ち込まれるか、または吹き込まれる。次いで硬化のために、水および結晶水の一部が加熱により蒸発させられて、ガス状の媒体によって駆出され、このことは極めて迅速に実施可能となる。鋳造後に、このような中子またはこのような鋳物砂から成る鋳型を水によって極めて迅速に鋳物から剥離させて、洗い流すことができる。なぜならば、硫酸マグネシウムがその溶解能力を維持しているからである。
2005508252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂と粘結剤とから成る混合物（３）から、鋳造目的のための鋳型または中子（２）を製造するための方法であって、鋳物砂と粘結剤とを混合して、鋳型用または中子用の成形工具（８）内に持ち込み、その後に粘結剤を硬化させて、鋳型または中子（２）に所要の強度を付与する形式の方法において、硫酸マグネシウムを水中に分散させかつ／または溶解させて、粘結剤として鋳物砂と混合し、その後に鋳型用または中子用の成形工具（８）内に持ち込むか、または吹き込み、次いで鋳型用または中子用の成形工具（８）内で水を加熱して少なくとも部分的に蒸発させ、そして鋳型用または中子用の成形工具（８）から駆出することを特徴とする、鋳造目的のための鋳型または中子を製造するための方法。
【請求項２】
鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物（３）を、鋳型用または中子用の成形工具（８）内でマイクロ波および／または赤外線放射器によって加熱する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物（３）を、鋳型用または中子用の成形工具（８）内で、分離可能な鋳型用または中子用の成形工具（８）を形成する、少なくとも部分的に導電性でかつ互いに対して絶縁された複数の部分に電圧を印加することによって加熱する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物（３）から成る導電性の中子または鋳型を、抵抗加熱装置の電気的な抵抗として使用し、該抵抗に印加された電圧と、該抵抗を通って流れる電流とを介して加熱する、請求項１または３記載の方法。
【請求項５】
中子または鋳型にコンタクトした電極に電圧を印加し、このために有利には、分離可能な鋳型用または中子用の成形工具（８）を形成する、少なくとも部分的に導電性でかつ互いに対して絶縁された複数の部分（８ａ，８ｂ）を使用する、請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
電圧として交流電圧を印加する、請求項３から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
電圧として、パルス形、特に方形の電圧を印加する、請求項３から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
１０００Ｈｚを超える高い周波数、たとえば３０００Ｈｚまたはそれ以上の周波数の交流電圧を選択する、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
電圧が制御可能であり、かつ電圧を特に１０００Ｖよりも大きく、または１５００Ｖよりも大きく設定する、請求項３から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
電圧のパルス幅を変えることにより、出力投入量を開ループ制御するか、または閉ループ制御する、請求項３から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
加熱により蒸発された水をガス状の媒体、たとえば窒素および／または二酸化炭素および／または空気によって鋳型用または中子用の成形工具（８）から駆出し、この場合、駆出のために働く前記ガス状媒体を加圧によるか、または吸込みおよび負圧によって成形工具に通して搬送し、ひいては形成された鋳型または中子に通して搬送する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
加熱により鋳型用または中子用の成形工具（８）内に形成された水蒸気を、熱いガスによって駆出する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
結晶水を有しないか、または少なくとも１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムを、複数個の結晶水、場合によっては最大７個の結晶水を有する硫酸マグネシウムとの混合物の形で水中に分散させ、かつ／または溶解させて、粘結剤として鋳物砂と混合し、水と結晶水の一部とを加熱により蒸発させ、次いで駆出する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
結晶水を有しないか、または少なくとも１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムの、高度にまたはより高度に濃縮された分散液または溶解液をヒドロコロイドと混合し、該混合物（３）を粘結剤として使用する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
鋳物砂の規定された量に合わせて規定された溶解水量に、飽和溶解のために必要とされるよりも多い量の、結晶水を有する硫酸マグネシウムを混合し、硫酸マグネシウムの一部を溶液中に分散させ、分散液として鋳物砂と混合する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
鋳物砂を、分散または溶解された粘結剤と９７：３〜約８０：２０の重量割合で混合する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
鋳物砂約１００重量部を、分散または溶解された粘結剤約３重量部〜約２０重量部と混合する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
鋳物砂約１００重量部に、分散または溶解された形の粘結剤約５〜１０重量部を混合する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
硬化のための少なくとも１つの加熱装置を備えた、鋳型または中子（２）を製造するための装置（１）であって、当該装置（１）が鋳型を製造するためには造型機であり、当該装置（１）が中子を製造するためにはコアシュータである形式のものにおいて、造型機またはコアシュータ（１）に加熱装置として少なくとも１つのマイクロ波発生器（９）が設備されており、鋳型用または中子用の成形工具（８）の範囲に少なくとも１つのマイクロ波アンテナ（１０）が配置されており、該マイクロ波アンテナ（１０）が導波管（１１）を介して前記マイクロ波発生器（９）と結合可能であるか、または結合されていることを特徴とする、鋳型または中子を製造するための装置。
【請求項２０】
当該装置（１）を、ガスまたは水蒸気を駆出するためのガス掃気過程に合わせて調節することにより、それと同時にマイクロ波発生器（９）が導波管（１１）を介してマイクロ波アンテナ（１０）と結合可能である、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
ガス掃気過程に合わせた調節運動により、マイクロ波発生器（９）とマイクロ波アンテナ（１０）との結合が自動的に行われるようになっている、請求項１９または２０記載の装置。
【請求項２２】
延在する導波管（１１）が途中で分離可能であり、分離個所にカップリング（１２）を有しており、導波管（１１）のアンテナ側の部分が選択的にガスパージフード（１３）に、または鋳型用または中子用の成形工具（８）内に配置されているか、または接続されている、請求項１９から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
マイクロ波発生器（９）が、分岐された１つの導波管（１１）を介して、または２つの導波管（１１）を介して、ガスパージフード（３）内に配置されたマイクロ波アンテナ（１０）と、鋳型用または中子用の成形工具（８）内に配置されたマイクロ波アンテナ（１０）とに結合可能であるか、または結合されている、請求項１９から２２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
硬化のための少なくとも１つの加熱装置を備えた、鋳型または中子（２）を製造するための装置（１）であって、当該装置（１）が鋳型を製造するためには造型機であり、当該装置（１）が中子を製造するためにはコアシュータであり、該造型機またはコアシュータ内に鋳型用または中子用の成形工具（８）が挿入可能であるか、または挿入されている形式のものにおいて、加熱装置として電気的な抵抗加熱装置が設けられていて、導電性の中子（２）または鋳型が電気的な抵抗を形成しており、１つの鋳型または中子（２）を取り出すために複数の部分（８ａ，８ｂ）から構成された鋳型用または中子用の成形工具（８）が、少なくとも部分的に導電性であって、前記複数の部分（８ａ，８ｂ）の接触個所で絶縁されており、鋳型用または中子用の成形工具（８）を形成する前記複数の部分（８ａ，８ｂ）が、抵抗加熱装置のための電圧を印加するためのそれぞれ少なくとも１つの電気的な接続部（１７）を有していることを特徴とする、鋳型または中子を製造するための装置。
【請求項２５】
抵抗加熱装置が、周波数を増大させるための周波数変換器を備えた電圧源（１９）および／またはパルス形の電圧を形成するためのパルス整形回路（２１）を有している、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
抵抗加熱装置が、電圧源と、電圧を増大させるための変圧器（２２）とを有しており、該電圧源および変圧器（２２）が供給線路を介して、鋳型用または中子用の成形工具（８）を形成する前記部分（８ａ，８ｂ）に設けられた前記接続部（１７）に接続されている、請求項２４または２５記載の装置。
【請求項２７】
鋳型用または中子用の成形工具（８）を形成する前記部分の少なくとも１つの部分（８ｂ）が、複数の電気的な接続部（１７）を有しており、該接続部（１７）と電圧源（１９）との間に、該接続部（１７）に電圧を交互にまたは選択的に印加するための複数のスイッチ（２４）が設けられていて、これらのスイッチ（２４）のうち交互に１つのスイッチ（２４）が閉じられて、その他のスイッチ（２４）が開かれている、請求項２４から２６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
鋳型用または中子用の成形工具（８）が２つよりも多い部分（８ａ，８ｂ）から成っていて、各部分がそれぞれ電気的な接続部（１７）と電気的な供給線路とを有しており、このような鋳型用または中子用の成形工具（８）の常に２つの部分が所定のタイミングで電圧源（１９）に接続されている、請求項２４から２７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
鋳型または中子が、鋳物砂と、分散または溶解された硫酸マグネシウムである粘結剤とから成る混合物から製造可能であり、当該装置（１）が、加熱時に発生する水蒸気を駆出するためのガス掃気過程に合わせて調節可能である、請求項１９から２８までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物砂と粘結剤とから成る混合物から、鋳造目的のための鋳型または中子を製造するための方法であって、鋳物砂と粘結剤とを混合して、鋳型用または中子用の成形工具内に持ち込み、その後に粘結剤を硬化させて、鋳型または中子に所要の強度を付与する形式の方法に関する。
【０００２】
鋳造目的のための中子または鋳型を製造する場合にこのような形式の方法を実施することは公知である。現在汎用の事例のうちの大部分では有機粘結剤が使用される。有機粘結剤は良好な硬化を生ぜしめるが、しかし鋳造過程中に粘結剤の燃焼に基づきガスを発生させ、このガスは形成された鋳物工作物内に気孔形成をもたらす恐れがある。さらに、特にこのような鋳物砂混合物の場合に、高められた温度では十分な形状安定性を有しない中子は膨張してしまう。有機粘結剤の比較的大きな接着傾向に基づき、鋳型または中子のための成形工具のクリーニングにも手間がかかる。
【０００３】
とりわけ、有機粘結剤を含有した砂混合物を有する中子の場合には、大きな困難性を持ってかつ高い機械的手間または高い熱的手間をかけた場合にしか、完成した鋳物から中子が除去され得ないことは特に不都合であるとみなすことができる。
【０００４】
それゆえに、鋳造目的のための鋳型または中子の製造時に、砂への混加のために無機粘結剤、つまり水ガラスを使用することも既に提案されている。これにより、たしかに環境汚染性のガスの発生は十分に回避され得る。しかし、この場合にも、完成した鋳物からの特に中子の型抜きもしくは除去が困難でかつ手間のかかるものとなる。
【０００５】
それゆえに、冒頭で述べた形式の方法を改良して、鋳造過程中に高い形状安定性および強度を有し、それにもかかわらず完成した鋳物から簡単に除去可能となるような鋳型および／または中子を製造することのできる方法ならびに装置をも提供するという課題が生じる。
【０００６】
この課題を解決するために本発明の方法では、冒頭で定義した方法において、硫酸マグネシウムを水中に分散させかつ／または溶解させて、粘結剤として鋳物砂と混合し、その後に鋳型用または中子用の成形工具内に持ち込むか、または吹き込み、次いで鋳型用または中子用の成形工具内で水を加熱して少なくとも部分的に蒸発させ、そして鋳型用または中子用の成形工具から駆出するようにした。
【０００７】
実験により、このような方法によれば、安定した中子または安定した鋳型を形成することができることが判った。この場合、選択された粘結剤に基づき水の駆出および場合によっては水和物の硫酸マグネシウムからの結晶水の少なくとも一部の駆出によって融点が著しく高められるので、このような鋳型またはこのような中子は、有害なガスを放出させることなしに鋳造材料の高い温度にも抵抗して耐えることができる。この場合、本発明は、結晶水の駆出に基づき、特殊な粘結剤、つまり硫酸マグネシウムの物質特性の化学的な変化が行われることを利用している。
【０００８】
このような鋳型または中子は鋳物の冷却後に水を用いて洗い流すことができることが判った。なぜならば、この特殊な粘結剤は次いで再び、結晶水を吸収しかつこれにより化学的に再び可溶性の物質へ戻ろうとするからである。この可溶性の物質はこのようなすすぎ水または洗浄水を用いて溶解され、ひいては複雑な鋳物からも、機械的な振動またはこれに類する手間を必要とすることなしに極めて容易に除去され得るようになる。それどころか、完成した鋳物を単純に水浴内に浸漬させるだけで十分となり得る。複雑な中子をも溶解しかつ洗い流すためには、このような浸漬を３０秒間実施するだけで十分となり得ることが判った。さらにその後に、鋳物砂は実質的に全く変えられていない状態で再び使用できる状態となり、手間のかかる洗浄や後処理を必要としない。なぜならば、無機残分を除去しなくて済むからである。
【０００９】
すなわち、本発明により得られる利点は、一方では鋳型もしくは中子および有害なガスが放出されないという鋳造過程中でのその特性に関するものであり、他方では完成した鋳物の、著しく簡単化された洗浄に関するものである。
【００１０】
鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物が、鋳型用または中子用の成形工具内でマイクロ波および／または赤外線放射器によって加熱されると有利である。このことは、水および場合によっては結晶水の少なくとも一部を駆出するための特に簡単な加熱形式を成す。マイクロ波は極めて的確に使用され得る。この場合、マイクロ波は比較的大きな中子の最深部にまでも侵入する。
【００１１】
本発明による方法の特に有利な実施態様では、鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物が、鋳型用または中子用の成形工具内で、分離可能な鋳型用または中子用の成形工具を形成する、少なくとも部分的に導電性でかつ互いに対して絶縁された複数の部分に電圧を印加することによって加熱され得る。電気的なエネルギは実質的には、鋳型または中子が製造される場所であればどこでも提供されているので、鋳型または中子から水を駆出するための加熱は相応して簡単に実施され得る。
【００１２】
鋳物砂と、水中の硫酸マグネシウムの分散液および／または溶液とから成る混合物から成る導電性の中子もしくは鋳型は、簡単かつ有利には抵抗加熱装置の電気的な抵抗として使用され得る。この場合、この中子もしくは鋳型に印加された電圧および中子もしくは鋳型を通って流れる電流を介して中子もしくは鋳型を加熱することができる。したがって、直接、水を駆出したい個所に熱が発生する。
【００１３】
電圧は、中子もしくは鋳型にコンタクトする電極に印加することができる。このためには、分離可能な鋳型用または中子用の成形工具を形成する、少なくとも部分的に導電性の、互いに対して絶縁された複数の部分を使用することができる。すなわち、鋳型用または中子用の成形工具の、形成したい鋳型または形成したい中子を収容する内腔が電極として鋳型または中子にコンタクトして、相応する加熱を生ぜしめる。なぜならば、鋳型または中子は水分または湿分およびその他の成分に基づき、導電性であるからである。
【００１４】
電圧として交流電圧が印加されると特に好都合である。この場合、電圧としてパルス形、特に方形の電圧を印加することができる。適当な交流電圧は中子または鋳型内の砂混合物の反応性特性を中子または鋳型の加熱のために利用することができる。この場合、パルス形の電圧および特に方形の電圧を用いると、特に良好な結果を得ることができる。特に、電圧のパルス幅を変えることにより出力投入量を開ループ制御する（steuern）か、または閉ループ制御する（regeln）ことが可能となる。すなわち、相応して迅速でかつ強力な加熱を得るためには、電圧を閉ループ制御可能にかつ、特に１０００Ｖよりも大きく、または１５００Ｖよりも大きく設定することができる。
【００１５】
１０００Ｈｚを超える周波数、たとえば３０００Ｈｚまたはそれ以上の周波数を有する交流電圧が選択されると、短時間での良好な乾燥を達成することができる。コアボックス全体もしくは鋳型用または中子用の成形工具が電極面として使用されるので、エネルギを極めて迅速かつ有効に伝達し、ひいては相応する中子または相応する鋳型を極めて短い時間で乾燥させることができる。
【００１６】
加熱により蒸発された水がガス状の媒体、たとえば窒素および／または二酸化炭素および／または空気によって鋳型用または中子用の成形工具から駆出されると有利になり得る。この場合、駆出のために働く前記ガス状媒体を、加圧によるか、または吸込みおよび負圧によって鋳型用または中子用の成形工具に通して搬送し、ひいては形成された鋳型または中子に通して搬送することができる。とりわけ空気は実質的に無制限に提供されているので、鋳型用または中子用の成形工具から水蒸気を駆出するために空気を問題なく使用することができる。
【００１７】
この場合、加熱により鋳型用または中子用の成形工具内に形成された水蒸気が、高温のガスもしくは熱いガスによって駆出されると有利である。これにより、駆出したい水蒸気が場合によっては過度に早期に再凝縮することが回避され得るか、もしくは水蒸気を引き続き十分に鋳型用または中子用の成形工具から駆出できるようにするために、この水蒸気の、より僅かな加熱だけで既に十分となり得る。
【００１８】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、結晶水を有しないか、または少なくとも１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムが、複数個の結晶水、場合によっては最大７個の結晶水を有する硫酸マグネシウムとの混合物の形で水中に分散され、かつ／または溶解されて、粘結剤として鋳物砂と混合され、水と結晶水の一部とが加熱により蒸発させられ、次いで駆出される。
【００１９】
意想外にも、これによって駆出したい水の量を減少させることができる。すなわち、結晶水を有しない硫酸マグネシウムまたは僅かな結晶水しか有しない硫酸マグネシウムは、より多くの結晶水を有する硫酸マグネシウムの加熱中にこのような結晶水を引き取ることができるので、混合物全体から結晶水を完全に駆出させる必要なしに、鋳型または中子の内部での相応する結晶生成および相応する硬化が生じる。
【００２０】
結晶水を有しない硫酸マグネシウムまたは僅かな結晶水、特に唯１個の結晶水しか有しない硫酸マグネシウムは、複数個の結晶水を有する硫酸マグネシウムとの相互の反応および加熱の際に結晶同士の絡み合い（Verflechtung）を生ぜしめることが知られている。各結晶のこのような絡み合いは本発明による使用では、極端に強固な中子または相応して強固な鋳型を形成するために寄与する。本発明による方法の間に駆出されるべき水もしくは水蒸気の量を減少させるための別の手段または付加的な手段は、結晶水を有しないか、または少なくとも１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムの、高度に濃縮された、またはより高度に濃縮された分散液または溶解液をヒドロコロイドと混合し、該混合物を粘結剤として使用することにあってよい。ヒドロコロイドの添加により、比較的少量の分散水および／または溶解水中の、より高い塩濃度が達成され得るようになるので、相応して少量の水を駆出するだけで済むようになる。
【００２１】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、鋳物砂の規定された量に合わせて規定された溶解水量に、飽和溶解のために必要とされるよりも多い量の、結晶水を有する硫酸マグネシウムが混合され、硫酸マグネシウムの一部が溶液中に分散され、分散液として鋳物砂と混合される。これにより、できるだけ多くの硫酸マグネシウムを粘結剤として鋳物砂に持ち込み、そして必要とされる溶解水量をできるだけ少なく保持することができるので、引き続き、相応して少量の水蒸気を駆出するだけで済むようになる。それと同時に、簡単な水すすぎまたは水中への浸漬によって、鋳物に付着した鋳物砂残分をあとから除去する際の利点も維持される。
【００２２】
鋳物砂は、分散または溶解された粘結剤と９７：３〜約８０：２０の重量割合で混合することができる。鋳物砂約１００重量部が、分散または溶解された粘結剤、すなわち結晶水を有するか、または結晶水を有しない溶解された硫酸マグネシウム約３重量部〜約２０重量部と混合されると有利である。この場合、最適な実施態様は、鋳物砂約１００重量部に、分散または溶解された形の粘結剤約５〜１０重量部が混合されることにあってよい。実験により、このことは、鋳造過程に良好に耐えることができ、かつ鋳型用または中子用の成形工具からできるだけ少量の水を駆出するだけで済むような強固な中子または鋳型をもたらすことが判った。
【００２３】
本発明は、硬化のための少なくとも１つの加熱装置を備えた、鋳型または中子を製造するための装置にも関する。この場合、当該装置は鋳型を製造するためには造型機（Formmaschine）であり、中子を製造するためにはコアシューティングマシンもしくはコアシュータ（Kernschiessmaschine）であってよい。本発明による装置の第１の構成では、造型機またはコアシュータに加熱装置として少なくとも１つのマイクロ波発生器が設備されており、鋳型用または中子用の成形工具の範囲に少なくとも１つのマイクロ波アンテナが配置されており、該マイクロ波アンテナが導波管を介して前記マイクロ波発生器と結合可能であるか、または結合されている。自体公知のガスパージフードに設けられた供給開口は、ガスおよび／または加熱された水蒸気を駆出するために働くことができる。
【００２４】
念のため付言しておくと、鋳型用または中子用の成形工具は、たとえば複数個の中子が同時に成形され、かつ／または加熱されるような多数個取り成形工具（Mehrfachwerkzeug）であってもよい。
【００２５】
すなわち、本発明による装置は有利には、これまで既に知られている造型機またはコアシュータに、加熱装置、つまりマイクロ波発生器およびマイクロ波アンテナを付加的に装備することより十分に形成されていてよい。さらに、ガスまたは加熱された水蒸気を駆出するために、粘結剤と混合された鋳物砂のための供給開口を使用することができるので、全体的に廉価な装置が提供されている。また、既存のコアシュータまたは造型機に場合によってはあとから後装備を施すことができ、これにより有利な本発明および特に本発明による方法を適用することができる。
【００２６】
当該装置を、ガスまたは水蒸気を駆出するためのガス掃気過程に合わせて調節することにより、それと同時にマイクロ波発生器が導波管を介してマイクロ波アンテナと結合可能であると有利である。これにより、当該装置の操作を簡単にすることができる。なぜならば、マイクロ波発生器をマイクロ波アンテナと結合しかつ加熱過程をリリースするために実質的に１回の調節運動しか必要とならないからである。
【００２７】
ガス掃気過程に合わせた調節運動は、マイクロ波発生器とマイクロ波アンテナとの結合を自動的に生ぜしめることができる。このためには、ガスパージフードまたはこれに類するものの閉鎖と同時にマイクロ波発生器とマイクロ波アンテナとの相応する結合が形成されるように、相応する継手もしくはカップリングを形成するだけでよい。
【００２８】
構造的に特に単純な配置形式では、導波管の延在路が分断可能であり、分断個所にカップリングを有しており、導波管のアンテナ側の部分が選択的にガスパージフードに、または鋳型用または中子用の成形工具内に配置されているか、または接続されている。すなわち、このカップリングは、ガスパージフードを使用位置へもたらすか、または再び使用位置から取り除くための相応する運動が実施されると閉じられるか、または分離され得る。
【００２９】
加熱過程を強化しかつ促進するための本発明のさらに別の有利な構成では、マイクロ波発生器が、分岐された１つの導波管を介して、または２つの導波管を介して、ガスパージフード内に配置されたマイクロ波アンテナと、鋳型用または中子用の成形工具内に配置されたマイクロ波アンテナとに結合可能であるか、または結合されている。
【００３０】
既に前で述べたように、硬化の際に場合によっては水蒸気を駆出することができる。このことは、とりわけ鋳型または中子が、鋳物砂と、分散または溶解された硫酸マグネシウムである粘結剤とから成る混合物から製造されている場合に有利である。当該装置はこの場合には、既に上でも説明したように、加熱時に発生した水蒸気を駆出するためのガス掃気過程に合わせて調節可能となる。
【００３１】
全体的には、造型機またはコアシュータおよび固有の成形工具が実質的に不変のまま維持され得ることが達成されるので有利である。なぜならば、存在する通気装置が本発明による装置においても使用され、そして加熱されかつ蒸発された溶解水の本発明による駆出のために利用され得るからである。マイクロ波のためのアンテナを、たとえばガス供給フードもしくはガスパージフードに付加的に設備するだけでよい。この場合、当然ながら、鋳型用または中子用の成形工具はマイクロ波のために適した材料から製作されていなければならない。しかし、分散または溶解された上記硫酸マグネシウムとは異なる粘結剤が使用され、しかも硬化のために加熱過程が必要となるような鋳型または中子の製造時においても、マイクロ波発生器およびマイクロ波アンテナとして形成された加熱装置を備えた当該装置を使用することができる。
【００３２】
本発明による装置の第２の構成では、硬化のための少なくとも１つの加熱装置を備えた、鋳型または中子を製造するための装置であって、当該装置が鋳型を製造するためには造型機であり、当該装置が中子を製造するためにはコアシューティングマシンもしくはコアシュータであり、該造型機またはコアシュータ内に鋳型用または中子用の成形工具が挿入可能であるか、または挿入されている形式のものにおいて、加熱装置として電気的な抵抗加熱装置が設けられていて、導電性の中子または鋳型が電気的な抵抗を形成しており、１つの鋳型または中子を取り出すために複数の部分から構成された鋳型用または中子用の成形工具が、少なくとも部分的に導電性であって、前記複数の部分の接触個所で互いに対して絶縁されており、鋳型用または中子用の成形工具を形成する前記複数の部分が、抵抗加熱装置のための電圧を印加するためのそれぞれ少なくとも１つの電気的な接続部を有している。
【００３３】
こうして、さしあたり溶解水および／または結晶水を含有しかつこれによって鋳型または中子に含まれている別の成分に基づき導電性である鋳型または中子を、構造的に極めて単純に電気的に加熱することができ、これにより水を駆出することができる。湿った中子または湿った鋳型はインピーダンスを成すので、導電性が得られる。すなわち、中子または鋳型に印加された電圧を乾燥のために利用することができる。
【００３４】
抵抗加熱装置は、周波数を増大させるための周波数変換器を備えた電圧源および／またはパルス形の電圧を形成するためのパルス整形回路を有していてよい。パルス形の電圧を用いると、加熱時の良好な結果を得ることができる。
【００３５】
抵抗加熱装置は、電圧源と、電圧を増大させるための変圧器とを有していてよい。その場合、この電圧源および変圧器は供給線路を介して、鋳型用または中子用の成形工具の前記複数の部分に設けられた前記接続部に接続されている。したがって、効率を高めることができる。
【００３６】
鋳型用または中子用の成形工具の少なくとも１つの部分が、複数の電気的な接続部を有していてよく、これらの接続部と電圧源との間には、これらの接続部に電圧を交互にまたは選択的に印加するための複数のスイッチが設けられていてよいので、これらのスイッチのうち交互に１つのスイッチが閉じられて、その他のスイッチが開かれている。これにより、場合によっては、電極に発生した極性を繰返し崩壊させるか、もしくは変化させることができる。鋳型または中子の加熱を相応して均一に行うことができる。この場合、その都度有効となる電気的な接続部を交互に切り換えることにより、このような鋳型または中子の種々異なる輪郭をも考慮することができる。
【００３７】
鋳型用または中子用の成形工具が２つよりも多い部分から成っている場合には、各部分がそれぞれ電気的な接続部と電気的な供給線路とを有していてよく、そしてこのような鋳型用または中子用の成形工具の常に２つの部分が所定のタイミングで電圧源に接続されていてよい。とりわけ複雑な中子のためには、しばしばこのような２つよりも多い部分から成る成形工具が必要となる。それにもかかわらず、前記構成を用いると、それぞれ印加された電圧によって抵抗加熱を形成しかつ中子を根本的に加熱することが可能となる。
【００３８】
全体的には、汎用のコアシュータにおける鋳型または中子の機械生産を可能にし、かつ約３０秒間で鋳物砂を硬化させることのできる方法および装置が得られる。この場合に、当該方法は水和物の形の硫酸マグネシウムと、結晶水不含の状態の硫酸マグネシウムとの極端に異なる融点を利用する。すなわち、硫酸マグネシウムは七水和物の状態では約７５℃の融点を有し、結晶水不含の状態では１１２４℃の融点を有している。それゆえに、化学的に結合された結晶水の的確な除去によって、鋳物砂のほぼ衝撃的な硬化を得ることが可能となる。この場合に、部分水和された硫酸マグネシウムと、完全に水和された硫酸マグネシウムとがフェルト状に強力に絡み合うこと（Verfilzung）が好都合な性質となる。このような性質は、たとえば鋳物砂に対して１％の既に少量の硫酸マグネシウムにおいて、極めて高い強度を得るために利用され得る。
【００３９】
加熱後に、最初に化学的に結合されていた結晶水を除去するための重要なガス処理は、場合によっては特別に配置された流入・流出ノズルによって行うことができる。この場合、乾燥したガス、たとえば加熱された室空気の１〜６バールの過圧が有利である。加熱はマイクロ波によって好都合に行われ得る。なぜならば、通常使用される珪砂はマイクロ波放射線に対して「透過性」であるので、マイクロ波放射線は比較的大きな鋳型または中子をも完全に貫通することができる。さらに、結晶水含有の硫酸マグネシウムしか加熱されない。結晶水が逃出するやいなや、結晶水不含となったこの硫酸マグネシウムも「透過性」となるので、この硫酸マグネシウムはもはや、マイクロ波を侵入させるための障害にはならない。
【００４０】
しかし、前で説明したような抵抗加熱によっても、加熱を好都合に行うことができる。
【００４１】
ようするに、重要となるのは、化学的に結合された結晶水をも（少なくとも部分的に）硫酸マグネシウムから的確に除去することである。この場合、極めて迅速な硬化が生じ、このことは経済的な製作のために有利になる。さらに、比較的少ない硫酸マグネシウム濃度を用いて、十分な強度が達成される。こうして製作された鋳型部分もしくは中子は、最大１１２４℃まで形状安定的であり、そして少量の水を用いるだけで金属鋳物から剥離され得る。
【００４２】
コンベンショナルな粘結剤が使用される場合でも、マイクロ波または導電加熱による的確な加熱に基づき、やはり促進された硬化が可能となる。
【００４３】
以下に、鋳造目的のための鋳型または中子を本発明により製造するための装置の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００４４】
全体を符号１で示した、図１に概略的にかつ部分的に破断されて図示された装置は、中子を製造するために働くが、しかし鋳型を製造するためにも使用され得る。図示の実施例では、この装置はコアシュータもしくはコアシューティングマシン（Kernschiessmaschine）である。
【００４５】
この装置を用いて製造したい中子２（図２〜図９）または同じくこの装置を用いて製造したい鋳型は、鋳物砂と、有利には少なくとも１個の結晶水を有する、水中に溶解された硫酸マグネシウムであるか、あるいはまたその他のバインダである粘結剤とから成る混合物３から成形される。この場合、鋳物砂と粘結剤とから成るこの混合物３は公知の形式で砂供給ホッパ４内に導入されて、これにより全体を符号６で示したシューティングユニットのシューティングヘッド５内に装入される。図１には、シューティング過程のために重要となる空気リザーバ７が部分的に破断された形で一緒に図示されている。
【００４６】
コアシュータの形の前記装置１には、図２〜図９にそれぞれ図示したコアボックス（中子取り型）８が所属している。このコアボックス８は使用位置においてコアボックス上側部分８ａとコアボックス下側部分８ｂとから組み合わされている。しかし鋳型の製作のためには、相応して別形式に設計された成形工具であってもよい。図８には、相応して複雑な中子の硬化後の取出しを可能にするために、コアボックス上側部分８ａ自体が分割されているような実施例が示されている。
【００４７】
この装置を用いると、鋳造目的のための鋳型または中子を、鋳物砂と粘結剤とから成る混合物３から製造することが可能となる。この場合、鋳物砂と粘結剤とはまず混合され、次いでシューティングユニット６を用いて鋳型用または中子用の成形工具、つまりこの実施例ではコアボックス８内に持ち込まれる。図２〜図９に示した状態は、このことが既に行われた後の状態であり、粘結剤は硬化して、鋳型または中子２に所要の強度を付与することができる。粘結剤としては、この場合、有利には少なくとも１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムが水中に分散され、かつ／または溶解され、そして鋳物砂と混合されて混合物３を形成する。その後に、この混合物３は鋳型用または中子用の成形工具、つまりコアボックス８内に持ち込まれるか、または吹き込まれる。
【００４８】
その後に、成形工具の内部で、つまりコアボックス８の内部で、分散水および／または溶解水および結晶水の少なくとも一部が加熱によって蒸発されて、ガス状の媒体によって鋳型用または中子用の成形工具、つまりコアボックス８から駆出される。
【００４９】
この方法を実施するためには、造型機またはコアシュータ１に少なくとも１つの加熱装置（さらく詳しく説明する）が設けられている。すなわち、この加熱装置を用いて溶解水および／または結晶水を加熱しかつ駆出することができる。
【００５０】
図１〜図４に示した実施例では、コアシュータ１に加熱装置としてマイクロ波発生器９が設備されており、成形工具の範囲、つまりコアボックス８の範囲では、実施例に応じて種々異なる個所に少なくとも１つのマイクロ波アンテナ１０が配置されている。このマイクロ波アンテナ１０は導波管１１を介してマイクロ波発生器９と結合可能であり、かつ使用位置では結合されている。この実施例では、相応するカップリング１２がまだ開いている。なぜならば、中子２はたしかに既に閉じられているが、しかしコアボックス８がまだガスパージフード（Gasspuelhaube）１３との合体ならびにマイクロ波を用いた加熱および硬化の前の状態であるからである。
【００５１】
この場合、全ての実施例において供給開口１４が設けられていることが判る。この供給開口１４を用いて、たとえば、使用位置で加熱装置、つまりマイクロ波発生器９を用いた加熱により発生した、加熱された水もしくは水蒸気を駆出するための熱空気を導入することができる。
【００５２】
図１〜図４の状態では、マイクロ波発生器９とマイクロ波アンテナ１０との間の接続がまだ開いている。当該装置もしくはコアシュータ１が、水蒸気を駆出するためのガス掃気過程に合わせて調節されると、すなわちガスパージフード１３およびシューティングヘッド５へ向かってコアボックス８の相対的な持上げ運動が実施されるか、またはコアボックス８へ向かってガスパージフード１３およびシューティングヘッド５の相対的な下降運動が実施されると、それと同時にマイクロ波発生器９が導波管１１を介してマイクロ波アンテナ１０に結合可能であってよい。この場合、上記相対運動の際にカップリング１２が閉じられる。その後に、マイクロ波エネルギを用いた加熱を行い、そしてそれと同時に、あるいはその少しだけ後に、発生した水蒸気の駆出を行うことができる。
【００５３】
ガス掃気過程に合わせた調節運動は自動的にマイクロ波発生器９とマイクロ波アンテナ１０との結合を生ぜしめることができるので、全過程を迅速に実施することができる。
【００５４】
すなわち、延在する導波管１１は途中で分離可能であり、そして分離個所には、既に説明したカップリング１２が設けられている。この場合、導波管１１のアンテナ側の部分は選択的に図２に示したようにガスパージフード１３に配置されかつ接続されていてもよいし、あるいは図３に示したように成形工具またはコアボックス８内に配置されかつ接続されていてもよいし、あるいはそれどころか図４に示したように両個所に配置されかつ接続されていてもよい。図４に示した実施例では、マイクロ波発生器９が２つの導波管１１を介して、ガスパージフード１３内に配置されたマイクロ波アンテナ１０と、成形工具またはコアボックス８内に配置されたマイクロ波アンテナ１０とに結合可能であり、かつ接続されているので、鋳型もしくは中子２は相応して迅速にかつ強力に加熱され、そして溶解水および／または結晶水を駆出するための時間が短縮され得る。
【００５５】
図５には別の構成が示されている。この構成では、加熱装置として成形工具外側に、または成形工具の内部に、つまりこの場合にはコアボックス８の内部に、複数の赤外線放射器１５が設けられている。これらの赤外線放射器１５はマイクロ波を用いた加熱に対して択一的な手段として、あるいは、たとえばガスパージフード１３内に付加的に図２に示したようなマイクロ波アンテナ１０がまだ設けられている場合にはマイクロ波を用いた加熱に対して付加的な手段として設けられていてもよい。
【００５６】
図６〜図９には、やはり本発明のさらに別の構成が示されている。図６〜図９の構成では、加熱装置として電気的な抵抗加熱装置が設けられている。この抵抗加熱装置では、導電性の中子２が電気的な抵抗を形成する。中子２を取り出すためにやはり２つの部分（図６、図７および図９）または３つの部分（図８）から構成された中子成形工具もしくはコアボックス８はこの場合、少なくとも部分的に、または有利には完全に導電性に形成されている。この場合、コアボックス８は、たとえばアルミニウムまたは鋳鉄または鋼から成っている。部分８ａ，８ｂは接触個所で互いに絶縁されている。この絶縁部１６は図６〜図９に概略的に図示されている。
【００５７】
さらに、これらの図面から判るように、成形工具もしくはコアボックス８の部分８ａ，８ｂは、それぞれ抵抗加熱装置のための電圧を印加するための１つの電気的な接続部１７を有している。
【００５８】
すなわち、コアボックス上側部分８ａおよびコアボックス下側部分８ｂ、つまりコア成形工具部分は、抵抗加熱装置に所属しており、この抵抗加熱装置では中子２自体が固有の抵抗を形成する。
【００５９】
このような抵抗加熱装置は汎用の形式で電圧源１９を有している。電圧源１９はこの場合には三相交流網２０によって、周波数を増大させるための周波数変換器および／またはパルス形の電圧を形成するためのパルス整形回路２１に通じている。
【００６０】
この抵抗加熱装置はさらに、電圧を増大させるための変圧器２２を有している。この変圧器２２からは供給線路２３がコアボックス８の部分８ａ，８ｂに設けられた接続部１７にまでそれぞれ通じている。電圧が接続されると、成形工具もしくはコアボックス８の内部の湿った中子２が、相応する抵抗もしくはインピーダンスとして作用するので、中子２を乾燥させるための電流が流れる。電圧の高さは中子２の厚さに応じて設定されていてよい。この場合、極めて強力でかつ効果的な乾燥が達成される。なぜならば、コアボックス８の部分８ａ，８ｂが、中子２に接触しかつ中子２にコンタクトした電極として作用し、この電極に電圧が印加されるからである。この場合、これらの「電極」として働く部分８ａ，８ｂは短絡を回避するために絶縁部１６によって互いに分離されている。
【００６１】
電圧は有利には正弦形またはパルス形、特に方形の電圧であってよい。この場合、１０００Ｈｚを超える高い周波数、たとえば３０００Ｈｚまたはそれ以上の高い周波数の交流電圧が特に効果的となる。また電圧もこの場合に制御されて、１０００Ｖよりも大きく設定され得る。電圧のパルス幅を変えることにより、出力投入量を開ループ式または閉ループ式に制御して、中子２（鋳型成形工具内で鋳型を製造する場合には鋳型）の形状および大きさに適合させることができる。
【００６２】
図６に示した実施例では２つの部分、つまりコアボックス上側部分８ａとコアボックス下側部分８ｂとがコアボックス８を形成していて、各１つの電気的な接続部１７を有しているが、図７に示した実施例ではコアボックス下側部分８ｂにこのような電気的な接続部１７が４つ設けられている。これらの電気的な接続部１７は並列に接続されており、この場合、これらの電気的な接続部１７と電圧源１９との間には、それぞれ電圧を種々の電気的な接続部１７に交互にまたは選択的に印加するためのスイッチ２４が設けられている。この場合、選択的に１つのスイッチ２４が閉じられると、その他のスイッチ２４は開かれている。これにより、コアボックス下側部分８ｂの１つの接続個所における分極化を回避して、中子２のできるだけ均一な加熱を達成することができる。図８に示した実施例では、コアボックス８が、２つよりも多い部分から成っている。この場合、コアボックス上側部分８ａ自体が２つの部分に分割されている。これらの部分は絶縁部２５によって電気的に互いに分離されている。これによって、相応して複雑な中子２を製造することができる。
【００６３】
図８から判るように、これら３つの部分はそれぞれ電気的な接続部１７と、電気的な供給線路２３とを有している。電気的な供給線路２３はまず２つの平行なストランド２３ａ，２３ｂから成っており、両ストランド２３ａ，２３ｂにはそれぞれスイッチ２６が配置されている。これらの並列接続されたストランド２３ａ，２３ｂにより、このような多重分割された成形工具もしくはコアボックス８のうち常に２つの部分８ａまたは８ｂを所定のタイミングで電圧源１９に接続することが可能となる。この場合、スイッチ２６はタイミング制御されて開閉される。すなわち、コアボックス８内に存在する中子２を抵抗として利用しかつ加熱するためには、コアボックス８の常に２つの部分だけが所定のタイミングで通電されている。
【００６４】
図９に示した実施例は図６に示した実施例にほぼ相当している。図９に示した実施例では、パルス整形回路２１と変圧器２２との配置順序は置き換えられていてもよい。この場合、最初に変圧器２２が、次いでパルス整形回路２１が相前後して設けられている。
【００６５】
図６〜図９に示した実施例では、図２〜図５に示した実施例の場合と同様に、ガスパージフード１３が設けられている。このガスパージフード１３は供給開口１４を備えていて、この供給開口１４によって、たとえば、使用位置において電圧を用いた加熱により生じた、加熱された水もしくは水蒸気を駆出するための熱空気を導入することができる。ガス掃気過程のためには、ガスパージフード１３が、前で説明した実施例の場合と同様に送り運動可能である。
【００６６】
蒸発された水を駆出するためには、供給開口１４を介してガス状の媒体、たとえば窒素および／または二酸化炭素および／または空気、有利には熱空気または熱いガスを供給することができる。したがって、蒸発された水の駆出を過圧によって最良に行うことができる。
【００６７】
混合物３は、既に述べたように粘結剤として、結晶水を有しないか、または１個の結晶水を有するか、あるいは場合によっては複数個の結晶水をも有する、水中に溶解された硫酸マグネシウムを含有している。たとえば結晶水を有しない硫酸マグネシウム、１個の結晶水を有する硫酸マグネシウムおよび複数個の結晶水を有する硫酸マグネシウムは一緒に、かつ／またはヒドロコロイド（Hydrokolloid）と混合された状態でも、粘結剤として使用され得る。この場合、硫酸マグネシウムまたはヒドロコロイドを有する硫酸マグネシウムだけが使用されると特に好都合である。なぜならば、結晶水を有する硫酸マグネシウムは水中に良好に分散されかつ／または溶解され、そして粘結剤として鋳物砂と混合されるが、しかしあとで再び、鋳造された工作物から水によって良好に溶出され得るからである。
【００６８】
鋳物砂と、分散または溶解された粘結剤とから成る有利な混合物の例では、鋳物砂約１００重量部を、とりわけ溶解された形の硫酸マグネシウムから成る溶解された粘結剤約３重量部〜約２０重量部と混合することができる。
【００６９】
この場合、鋳物砂約１００重量部を、分散または溶解された形の粘結剤約５〜１０重量部と混合することができる。相応して少量の水を加熱により、かつガスによってコアボックス８から駆出されるだけで済むので、当該方法を相応して迅速に実施することができる。
【００７０】
鋳造目的のための鋳型または中子２を製造するためには、鋳物砂と粘結剤とから成る混合物３が製造されて、鋳型用または中子用の成形工具内に持ち込まれ、たとえばコアシュータ内に吹き込まれる。このときに、公知の粘結剤または結晶水を有しない硫酸マグネシウムおよび／または少なくとも１個あるいは複数個の結晶水を有する硫酸マグネシウムが水中に分散または溶解された状態で粘結剤として使用され、この粘結剤は鋳物砂と混合されて、鋳型用の成形工具もしくはコアボックス８内に持ち込まれるか、または吹き込まれる。次いで、硬化のために水および結晶水の一部が加熱により蒸発されて、ガス状の媒体によって駆出される。このことは極めて迅速に実施可能である。鋳造後に、このような中子または鋳物砂から成るこのような鋳型は水によって極めて迅速に工作物から剥離されかつ洗い流され得る。なぜならば、硫酸マグネシウムが、溶解する能力を維持しているからである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】マイクロ波発生器と、相応するマイクロ波アンテナとを備えた、コアシュータの形の鋳型または中子を製造するための装置を示す斜視図である。
【００７２】
【図２】コアボックスとして形成された成形工具内へ鋳物砂がシュートされた後で、かつこのコアボックスが、その上に位置するガスパージフードと合体されかつ下方からシューティングヘッドへ押圧される前の状態でシューティングユニットの一部を示す拡大した概略的な縦断面図であり、この場合、中子を加熱しかつ溶解水を駆出するためのマイクロ波アンテナがガスパージフード内に配置されており、マイクロ波発生器とこの送信アンテナとの間の接続部がまだ開いていて、合体もしくは持上げおよび押圧の際に閉鎖可能となる。
【００７３】
【図３】図２に相応する図面であるが、この場合、送信アンテナが、成形工具として形成されたコアボックスの下側の範囲に配置されている。
【００７４】
【図４】図２および図３に示した実施例に対する変化実施例を示す同様の図面であり、この場合、ガスパージフードにもコアボックスにも、使用位置でマイクロ波発生器と連結可能であるか、もしくは連結された、閉じられた中子を加熱するためのアンテナがそれぞれ配置されている。
【００７５】
【図５】別の構成を示す、図２〜図４に相応する図面であり、この場合、コアボックス内に、閉じられた中子を加熱するために赤外線放射器が配置されている。
【００７６】
【図６】さらに別の構成を示す、図２〜図５に相応する図面であり、この場合、加熱装置として電気的な抵抗加熱装置が設けられていて、導電性の中子のための型が同じく導電性に形成されていて、型を形成する複数の部分がその接触個所で絶縁されており、鋳型用または中子用の成形工具の各部分に抵抗加熱装置のための電気的な接続部が設けられている。
【００７７】
【図７】図６に示した実施例に相応する装置を示す図であるが、この場合、中子のための成形工具を形成する複数の部分のうちの１つに複数の電気的な接続部が設けられており、これらの接続部が、これらの接続部のうちの１つにおける分極化を回避するためにスイッチを介して選択的にかつ交互に接続可能である。
【００７８】
【図８】前記装置のさらに別の変化実施例を示す図であり、この場合、中子用の成形工具が、互いに対して絶縁された３つの導電性の部分から成っており、各部分がそれぞれ１つの電気的な接続部を有していて、３つの部分のうちのその都度２つがスイッチを介して交互に電圧源に接続可能である。
【００７９】
【図９】図６に示した実施例に相応する装置を示す図であるが、この場合、電圧源の背後に位置するパルス整形回路と変圧器との配置順序が、図６に示した配置に対して置き換えられている。
【国際公開パンフレット】
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2005508252.tif 000004
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【国際調査報告】
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2005508252.tif 000046
2005508252.tif 000047
2005508252.tif 000048
2005508252.tif 000049
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