CS215359B1

CS215359B1 - A method for producing metal castings with sinterless cavities

Info

Publication number: CS215359B1
Application number: CS516372A
Authority: CS
Inventors: Karel Fejfar
Original assignee: Karel Fejfar
Priority date: 1972-07-20
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Způsob výroby kovových odlitků s bezúkosovými dutinami, případně s dutinami s úkosy v jednotkách minut pomocí kovových bezúkosových jader, která se vyjímají z chladnoucích kovových odlitků v teplotním pásmu vymezeném čarou solidu a nulovou teplotou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že bezúkosová jádra se vyjímají z odlitků v teplotní zóně nacházející se v horní čtvrtině teplotního pásma, jejíž horní hranice je v závislostí na druhu slitiny snížena o hodnotu, která činí 3 až 10 % z daného teplotního pásma proti teplotě solidu kovu. Způsob výroby je možno využít u všech druhů kovových odlitků s žádanými dutinami s kvalitním povrchem, kdy odpadá následné opracování povrchu dutin a to bez ohledu na velikost odlitků. Způsob výroby je patrný z ilustrace přiloženého rovnovážného diagramu slitiny hliník-křemík.Method of manufacturing metal castings with bevel-free cavities, or cavities with bevels in units of minutes, using metal bevel-free cores, which are removed from cooling metal castings in the temperature zone defined by the solidus line and zero temperature. The essence of the invention lies in the fact that the bevel-free cores are removed from castings in the temperature zone located in the upper quarter of the temperature zone, the upper limit of which is reduced by a value of 3 to 10% of the given temperature zone against the solidus temperature of the metal, depending on the type of alloy. The production method can be used for all types of metal castings with desired cavities with a high-quality surface, when subsequent machining of the cavity surface is eliminated, regardless of the size of the castings. The production method is evident from the illustration of the attached equilibrium diagram of the aluminum-silicon alloy.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kovových odlitků s bezúkosovými dutinami pomocí bezúkosovýeh jader, popřípadě kovových odlitků s dutinami s úkosy v jednotkách minut.The invention relates to a method for producing metal castings with bevelless cavities using bevelless cores or metal castings with bevelled cavities in minutes.

U dosavadních způsobů výroby kovových odlitků se používají převážně kovová jádra úkosová, u nichž velikost úkosů činí 1 až 3°, někdy i více. Takové úkosy však způsobují značné rozměrové rozdíly jednotlivých příčných řezů podél dutin, v důsledku čehož je nutné následné pbrábění dutin, které je však kapacitně a ekonomicky velmi náročné a v některých případech dokonce technicky neproveditelné.In the prior art processes for the production of metal castings, mainly metal bevel cores are used, in which the bevel size is 1 to 3 °, sometimes more. Such bevels, however, cause considerable dimensional differences in the individual cross-sections along the cavities, resulting in subsequent machining of the cavities, which is, however, very demanding in terms of capacity and economics and in some cases even technically impracticable.

Je znám bezúkosový způsob výroby kovových odlitků pomocí dělených kovových jader. Nedostatkem tohoto způsobu je skutečnost, že je nákladný a navíc složitý, což se projevuje potížemi při vyjímání dělených jader z odlitků. Kromě toho dělená kovová jádra nepříznivě ovlivňují rozměrovou přesnost a povrchovou jakost dutin.A non-bevel-free method for producing metal castings using split metal cores is known. The disadvantage of this method is the fact that it is expensive and moreover complicated, which results in difficulties in removing the split cores from the castings. In addition, the split metal cores adversely affect the dimensional accuracy and surface quality of the cavities.

Dále je znám bezúkosový způsob výroby kovových odlitků pomocí rozpadavých jader, obvykle jader pískových. Nedostatkem tohoto způsobu je, že jádra tohoto druhu jsou určena jen pro jedno použití, přičemž provoz s nimi je velmi pracný. Výrazným nedostatkem tohoto způsobu je skutečnost, že tato jádra zanechávají nečistoty na povrchu dutin odlitků, což ve většině případů vyžaduje následnou úpravu povrchů dutin obráběním.Furthermore, a bevel-free method for producing metal castings using disintegrating cores, usually sand cores, is known. A drawback of this method is that cores of this kind are intended for single use only, and the operation with them is very labor intensive. A significant drawback of this method is the fact that these cores leave impurities on the surface of the cavities of the castings, which in most cases requires subsequent surface treatment of the cavities by machining.

Mimoto je znám bezúkosový způsob výroby kovových odlitků založený na diferenci tepelné roztažnosti mezi litým materiálem a bezúkosovým kovovým trnem. Nedostatkem tohoto způsobu je skutečnost, že pracovní postupy jsou poměrně zdlouhavé a jeho použití je omezeno na materiály, které nejsou choulostivé na trhliny. Navíc je tento způsob pracný a energeticky náročný, neboť vyžaduje nejprve potřebné údobí na zchladnutí odlitku, včetně kovového jádra, které se v odlitku ponechává. Potom musí následovat nový ohřev, který je nutný pro vytvoření vůle mezi odlitkem a kovovým jádrem. Jádra určená pro tento způsob výroby jsou poměrně nákladná, neboť musí být zhotovena ze slitiny s podstatně menší tepelnou roztažnosti, než jakou má materiál kovového odlitku.Furthermore, a bevel-free method for producing metal castings is known based on the thermal expansion differential between the cast material and the bevel-free metal mandrel. The disadvantage of this method is that the processes are relatively lengthy and its use is limited to materials that are not crack-sensitive. In addition, this method is laborious and energy intensive, since it first requires the necessary cooling period for the casting, including the metal core that is left in the casting. This must then be followed by a new heating, which is necessary to create clearance between the casting and the metal core. The cores intended for this method of manufacture are relatively expensive since they must be made of an alloy with substantially less thermal expansion than that of the metal casting material.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob výroby kovových odlitků s bezúkosovými dutinami, případně s dutinami s úkosy v jednotkách minut, pomocí kovových bezúkosových jader, kdy se kovová jádra vyjímají z chladnoucích kovových odlitků v teplotním pásmu vymezeném čarou solidu a nulovou teplotou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že bezúkosová kovová jádra se vyjímají v teplotní zóně nacházející se v horní čtvrtině teplotního pásma a jejíž horní hranice je snížena o hodnotu x, která činí 3 až % z daného teplotního pásma proti teplotě solidu kovu.According to the invention, the aforementioned drawbacks are eliminated by a method for producing metal castings with bevelless cavities or bevelled cavities in units of minutes by means of metal bevelless cores, wherein the metal cores are removed from the cooling metal castings in the temperature zone defined by the solid line and zero temperature. The essence of the invention is that the bevelless metal cores are removed in a temperature zone located in the upper quarter of the temperature zone and whose upper limit is reduced by x, which is 3 to% of the temperature zone relative to the solid metal temperature.

Výhody bezukosového způsobu výroby dutin kovových odlitků pomocí kovových jader podle vynálezu spočívají v těchto skutečnostech: Využívá se nízkých pevnostních hodnot odlitků při vysokých teplotách, takže kovové bezúkosové jádro se vyjímá z odlitku po ztuhnutí taveniny velmi krátce po odlití odlitku, přičemž tento postup není závislý na hodnotách součinitelů tepelné roztažnosti kovových odlitků a kovových jader, což umožňuje použití všech běžných kovových materiálů. Vzhledem k tomu, že kovová jádra se vyjímají z odlitků krátce po ztuhnutí taveniny, avšak ještě při vysokých teplotách, je nebezpečí vzniku trhlin na stěnách dutin minimální. Dosažená jakost povrchu dutin je srovnatelná s povrchy tlakových odlitků. Ohřátá kovová jádra je možno bezprostředně použít pro další odlévání, neboť rychle opakovaným odléváním roztaveného kovu do kokily se udržuje i její dostatečná teplota. Pracnost způsobu podle vynálezu není vyšší, než u dosud známých způsobů, energetické nároky jsou však vzhledem k rychlému pracovnímu postupu mnohem menší. Souhrn všech výhod se projevuje vyšší produktivitou práce. Použití způsobu podle vynálezu není omezeno velikostí kovových odlitků.The advantages of the miter-free method for producing metal casting cavities by means of the metal cores according to the invention are the following: The low strength values of the castings at high temperatures are utilized so that the metal bevel-free core is removed values of the coefficients of thermal expansion of metal castings and metal cores, allowing the use of all common metal materials. Since the metal cores are removed from the castings shortly after solidification of the melt, but still at high temperatures, the risk of cracking on the cavity walls is minimal. Achieved surface quality of cavities is comparable with die casting surfaces. The heated metal cores can be used immediately for further casting, since the repeatedly casting of the molten metal into the ingot mold also maintains a sufficient temperature thereof. The labor intensity of the process according to the invention is not higher than in the prior art processes, but the energy requirements are much lower due to the rapid workflow. All the benefits are reflected in higher labor productivity. The use of the method according to the invention is not limited by the size of the metal castings.

Způsob výroby kovových odlitků s bezúkosovými dutinami podle vynálezu bude následovně blíže popsán v příkladu provedení pomocí rovnovážného diagramu slitiny hliník-křemík, na příkladu odlitků tvaru příruby s nekruhovou dutinou.The method for producing metal-free cavity-free metal castings according to the invention will be described in more detail in the following with the aid of an equilibrium diagram of an aluminum-silicon alloy, for example flange-shaped castings with a non-circular cavity.

Příruba, například s dutinou čtvercového průřezu, se odlévá z hliníko-křemíkové slitiny obsahující 10 % křemíku. Na rovnovážném diagramu na výkresu je znázorněna čercho vanou přímkou.The flange, for example with a square cavity, is cast from an aluminum-silicon alloy containing 10% silicon. The equilibrium diagram in the drawing is represented by a red line.

Otevřená kokila s bezúkosovým celokovovým jádrem se před odlitím opatří ochranným nátěrem a předehřeje se na teplotu v rozmezí 200 až 300°C. Po provedení odplynění a rafinace se kontroluje teplota připravované taveniny termočlánkem a odlití se provádí do připravené předehřáté kokily při teplotě taveniny v rozmezí 680 až 720 °C, jak znázorněno na úseku I teplotní osy. Následuje chladnutí taveniny slitiny v kokile doprovázené postupným poklesem teploty tekuté fáze slitiny, jak je znázorněno na úseku 2 teplotní osy, přes začátek tuhnutí při dosažení čáry likvidu, které se ukončuje při dosažení čáry solidu, jak znázorněno na úseku 3 teplotní osy.The open mold with a bevel free all-metal core is provided with a protective coating before casting and preheated to a temperature in the range of 200 to 300 ° C. After degassing and refining, the temperature of the prepared melt is controlled by a thermocouple and cast into the prepared preheated mold at a melt temperature in the range of 680 to 720 ° C, as shown in section I of the temperature axis. This is followed by cooling of the alloy melt in the ingot mold, accompanied by a gradual decrease in the temperature of the liquid phase of the alloy as shown in section 2 of the temperature axis, through the start of solidification upon reaching the liquidus line, terminating upon reaching the solid line as shown in section 3 of the temperature axis.

Při poklesu teploty o hodnotu x pod úsek 4 teplotní osy do oblasti mezi 560 až 520 °C se v úseku 5 přistoupí k odstranění kovového bezukosového jádra z odlitku. Pak se ještě odlitek ponechá v kokile, ze které se vyjme až po poklesu jeho teploty do teplotního úseku 6 teplotní osy, obvyklého pro vyjímání odlitků a jader u použité slitiny.If the temperature decreases by x value below the temperature axis section 4 to a range between 560 and 520 ° C, the metal bezucosy core is removed from the casting in the section 5. Then, the casting is left in the mold, from which it is removed after its temperature has dropped into the temperature section 6 of the temperature axis usual for removing the castings and cores of the alloy used.

Claims

Process for producing metal castings with bevelless cavities or bevelled cavities in units of minutes, using metal bevelless cores, wherein the metal cores are removed from the cooling metal castings in the temperature zone defined by the solid line and zero temperature, indicated by

Y N O L E Z by removing the bevelless metal cores in the teloton zone located in the upper quarter of the temperature zone and whose upper limit is reduced by a value ()) that is 3 to 10% of that temperature zone relative to the metal solidus temperature.