CZ301965B6 - Zpusob a zarízení pro odlévání roztaveného kovu ve formové dutine s otevreným koncem - Google Patents

Abstract

Pri zpusobu odlévání roztaveného kovu do kovového telesa se po vložení telesa (70) startovacího materiálu do dutiny (4) mezi startovacím blokem (60) a první prurezovou rovinou (72) dutiny, prícnou k její ose (12), zacne startovací blok pohybovat axiálne podél osy a teleso startovacího materiálu se zacne pohybovat axiálne v tandemu s tímto blokem sérií druhých prurezových rovin (74). Na telese startovacího materiálu se postupne na sebe ukládají pri první prurezové rovine dutiny vrstvy (76) roztaveného kovu, pusobením jejich vlastních rozširovacích sil se vrstvy rychle rozširují relativne obvodove smerem ven od osy. Je navrhováno vymezovat rozširování vrstev, kterým se vrstvy rozširují relativne obvodove smerem ven, s použitím odlévací plochy (62), jejíž prurez okolo osy dutiny se rozestupuje obvodove smerem ven, a to tak, že tepelne stahovací síly, vznikají v každé vrstve, mohou vyvažovat svým protismerným pusobením rozširovací síly. Je vytvoreno zarízení po odlévání roztaveného kovu tímto zpusobem.

Description

Způsob a zařízení pro odlévání roztaveného kovu ve formové dutině s otevřeným koncem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro odlévání roztaveného kovu do formy s dutinami s otevřeným koncem, a zejména obvodového vymezování roztaveného kovu v dutině během jeho odlévání na výsledný výrobek.

Dosavadní stav techniky

Současné formy s dutinami, otevřeným koncem, mají vstupní konec, výstupní koncový otvor, osu probíhající mezi výstupním koncovým otvorem a vstupním koncem dutiny, a stěnu okolo osy dutiny mezi výstupním koncovým otvorem a vstupním otvorem pro vymezování roztaveného kovu v dutině během průchodu kovu dutinou. Když se má provádět odlévání, teleskopicky se zasune do výstupního koncového otvoru dutiny startovací blok. Blok je axiálně pohyblivý podél osy dutiny, ale na počátku leží v klidu v otvoru, zatímco se těleso roztaveného startovacího materiálu ukládá do dutiny mezi startovací blok a první průřezovou rovinu dutiny, uspořádanou napříč její osy. Když se potom startovací blok pohybuje axiálně relativně zpět směrem ven z dutiny podél její osy, a těleso startovacího materiálu se v tandemu se startovacím blokem pohybuje axiálně zpět sérií druhých průřezových rovin dutiny, uspořádané napříč její osy, jsou vrstvy roztaveného kovu, mající menší průřezové plochy v rovinách příčných k ose dutiny než průřezová plocha vymezovaná stěnou dutiny v její průřezové ploše, postupně ukládány na sebe na tělese startovacího materiálu při první průřezové rovině dutiny.

Vzhledem k jejich menším průřezovým plochám má každá z odpovídajících vrstev vlastní rozšiřovací síly, které na ni působí pro rozšiřování vrstvy relativně obvodově směrem ven od osy dutiny při její první průřezové rovině. Rozšiřuje se tak, až je vrstva zachycována stěnou dutiny, kde je vzhledem k tomu, že stěna je kolmá k první průřezové rovině dutiny, vrstva nucena se podrobit ostrému pravoúhlému zahnutí do série druhých průřezových rovin dutiny, a pohybovat se jimi rovnoběžně se stěnou, tj. kolmo k rovině. Mezitím při dotyku se stěnou začíná být vrstva vystavována tepelně stahovacím (smršťovacím) silám, protisměrně vyvažujícím rozšiřovací síly, a v jedné z druhých průřezových rovin dojde je vzniku podmínky „solidus“. Po té vrstva pokra35 čuje, nyní jako nedílná Část nově vytvořeného kovového tělesa, ve smršťování od stěny, když dokončuje svůj průchod dutinou v kovovém tělese.

Mezi první průřezovou rovinou dutiny a jednou z jejích druhých průřezových rovin, kde dojde k „solidu“, je vrstva nucena zaujímat těsný dotyk se stěnou dutiny a tento dotyk vytváří tření, které vzdoruje pohybu vrstvy a má sklon trhat se na jejím vnějším obvodovém povrchu, a to dokonce v míře mající sklon oddělovat se od přilehlých vrstev. Praktici v oboru se proto dlouho pokoušeli najít cesty, jak buď mazat rozhraní mezi odpovídajícími vrstvami a stěnou, neboje oddělovat od sebe na jejich rozhraní. Také hledali cesty zkrátit šířku pásma dotyku mezi odpovídajícími vrstvami a stěnou.

Úsilí v tomto ohledu vedla k řadě různých strategií, včetně těch, jaké jsou navrhovány v patentových spisech US 4 598 763 a US 5 582 230. V patentovém spisu US 4 598 763 se ukládá mezi stěnu a vrstvy pro jejich vzájemně oddělování prstencový plášť z tlakového plynu obemykaného olejem. Ve spisu US 5 582 230 se okolo tělesa kovu vyvíjí sprcha kapalného chladivá a po té se žene na těleso tak, že zkracuje šířku pásma dotyku.

Úsilí ve stavu techniky také vytvořila širokou škálu maziv. I když se kombinovaná úsilí setkala s určitými úspěchy v mazání a/nebo oddělování vrstev a stěny od sebe, přinesla tato řešení také nový a odlišný problém, týkající se samotných maziv. Přes rozhraní mezi vrstvami a stěnou je

- 1 CZ 301965 B6 vyvíjeno velké množství tepla, které může rozkládat mazivo. Produkty rozkladu často reagují s okolním vzduchem v rozhraní pro vytváření částic oxidu kovu a podobných látek, které tvoří „trhače“ na rozhraní, které samotné po té tvoří „zipy“ podél axiálního rozměru jakéhokoli výrobku, získaného touto cestou. Intenzivní teplo může dokonce vyvolat shoření maziva, což potom vede k dotyku horkého kovu s chladným povrchem, přičemž třecí síly zůstávají potom v široké míře neodlehčované jakýmkoli mazivem.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob odlévání roztaveného kovu do kovového tělesa samo si udržujícího svůj tvar, při kterém se nutí roztavený kov procházet dutinou formy s otevřeným koncem, mající vstupní koncovou část, výstupní koncový otvor, osu probíhající mezi výstupním koncovým otvorem a vstupní koncovou částí dutiny, startovací blok, teleskopicky vsunutý do výstupního konco15 vého otvoru dutiny a vratně pohyblivý podél osy dutiny, a těleso startovacího materiálu, vložené do dutiny mezi startovacím blokem a první průřezovou rovinou formové dutiny, uspořádanou napříč osy této dutiny, přičemž pri způsobu se postupně za sebou ukládají na tělese startovacího materiálu při první průřezové rovině formové dutiny vrstvy roztaveného kovu, které mají vlastní rozšiřovací síly, vyvolávající rozšiřování vrstev směrem ven od osy formové dutiny pří její první průřezové rovině, zatímco se startovací blok axiálně pohybuje směrem na výstupní stranu ven z dutiny podél její osy a spolu s ním se axiálně vytahuje směrem na výstupní stranu těleso startovacího materiálu spolu se startovacím blokem přes sérií druhých průřezových rovin formové dutiny, příčných vzhledem k ose formové dutiny, přičemž podle vynálezu se rozšiřování po sobě následujících vrstev roztaveného kovu směrem ven od osy formové dutiny v první průřezové rovině vymezuje do první průřezové plochy s vymezeným obrysem, načež se vrstvy pri postupu odlévaného kovového tělesa oblastí formové dutiny se zvětšující se šířkou nechávají v druhých průřezových rovinách ještě dále rozšiřovat přes obrys první průřezové plochy, a to šikmo ven a na stranu výstupního otvoru, takže vrstvy progresivně zaujímají větší druhé průřezové plochy v druhých průřezových rovinách, následujících první průřezovou rovinu směrem k výstupnímu koncovému otvoru formové dutiny, přičemž, když vrstvy zaujímají druhé průřezové plochy, vyvolávají se v nich tepelně stahovací síly, jejichž velikost se řídí tak, že vyvažují rozšiřovací síly ve vrstvách v jedné z druhých průřezových rovin formové dutiny, čímž se kovovému tělesu uděluje volně tvarovaný obvodový obrys a kovové těleso tak získává samo si udržující tvar.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu se rozšiřování vrstev roztaveného kovu v první průřezové rovině do první průřezové plochy vymezuje podle stěny formové dutiny. S výhodou se rozšiřování vrstev roztaveného kovu v první průřezové rovině do první průřezové plochy vymezuje dotykem roztaveného kovu se stěnou formové dutiny.

Rozšiřování vrstev tělesa roztaveného kovu z první průřezové plochy do druhé průřezové plochy se také může vymezovat podle stěny formové dutiny.

Podle jiného provedení způsobu podle vynálezu se rozšiřování vrstev roztaveného kovu v první průřezové rovině do první průřezové plochy a rozšiřování tělesa roztaveného kovu z první průře45 zové plochy do druhé průřezové plochy vymezuje ve formě přídavnými hradícími prostředky, jako vzduchovými noži nebo elektromagnetickými prostředky.

Pri způsobu podle vynálezu se s výhodou okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině a druhých průřezových rovinách formové dutiny uspořádává prstencovitá vrstva tlakového plynu.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu se okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině a druhých průřezových rovinách formové dutiny uspořádává prstencovitá vrst-2CZ 301965 B6 va tlakového oleje, nebo prstencovitá vrstva směsi tlakového oleje a plynu, anebo prstencovitá vrstva tlakového plynu, obklopovaná prstencovitou vrstvou tlakového oleje.

Podle výhodného provedení vynálezu je obrys první průřezové plochy vymezován stěnou formo5 vé dutiny přes mezilehlou prstencovitou vrstvu tlakového plynu, tlakového oleje nebo směsi tlakového plynu a oleje nebo kombinace vrstvy tlakového plynu a oleje.

Tepelně stahovací síly se při způsobu podle vynálezu s výhodou vyvíjejí odnímáním tepla z odlévaného kovu v druhých průřezových rovinách směrem ven od osy formové dutiny. Teplo se také odebírá chladicím médiem, zaváděným okolo obvodových obrysů druhých průřezových ploch tělesa odlévaného kovu. Chladicí médium může být tvořeno prstencovitou vrstvou tlakového plynu a/nebo oleje, zavedeného okolo tělesa odlévaného kovu.

Teplo se může také odebírat z odlévaného kovového materiálu tím, že se na straně poslední prů15 řezové roviny z druhých průřezových rovin, opačné vůči první průřezové rovině, vypouští kapalné chladivo na těleso odlévaného kovu. Kapalné chladivo se s výhodou vypouští z otvorů, uspořádaných obvodově okolo osy formové dutiny a rozdělených do řad otvorů, v nichž jsou otvory mezi řadami vzájemně prostřídány. Tepelně stahovací síly v jednotlivých úhlově po sobě následujících částech okolo kovového tělesa se mohou řídit řízením vypouštění chladívá z otvorů na těleso odlévaného kovu, například pro vyvolávání diferenciálního chlazení pro vyvažování tepelných napětí mezi vzájemně opačně uloženými jednotlivými částmi.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu je formová dutina vymezována v její vstupní části grafitovým licím prstencem.

Podle jednoho provedení znaku způsobu podle vynálezu se osa formové dutiny orientuje svisle, první průřezová plocha se vymezuje na kruhový obvodový obrys, zatímco se odlévanému kovovému tělesu uděluje v uvedené druhé průřezové rovině dutiny nekruhový obvodový obrys.

Podle jiného provedení způsobu podle vynálezu se osa formové dutiny orientuje šikmo vzhledem ke svislému směru, první průřezová plocha se vymezuje na kruhový obvodový obrys, a odlévanému kovovému tělesu se uděluje v uvedené druhé průřezové rovině dutiny kruhový obvodový obrys.

Podle dalšího provedení způsobu podle vynálezu se osa formové dutiny orientuje šikmo vzhledem ke svislému směru, první průřezová plocha se vymezuje na nekruhový obvodový obrys, a odlévanému kovovému tělesu se uděluje v uvedené druhé průřezové rovině dutiny nekruhový obvodový obrys.

Rozšiřování vrstev na první průřezovou plochu a druhou průřezovou plochu dutiny se může vymezovat licím prstencem, uloženým okolo osy formové dutiny, přičemž obvodový rozsah obvodového obrysu, na nějž se omezuje první průřezová plocha, se mění vzájemným přestavováním první průřezové roviny a druhých průřezových rovin.

Podle další obměny způsobu podle vynálezu se osa formové dutiny orientuje svisle, vymezuje se obvodový obrys první průřezové plochy a mění se nejméně jeden řídicí parametr ze skupiny sestávající z tepelně stahovacích sil vyvíjených v příslušných částech vrstev, úhlově po sobě následujících podél obvodu v druhých průřezových rovinách dutiny, a z úhlů, v nichž se odpovídající části vrstev nechají rozšiřovat z obvodového obrysu první průřezové plochy do série druhých průřezových rovin pro zaujímání jejich druhé průřezové plochy, čímž se vytváří požadovaný tvar obvodového obrysu udělovaný odlévanému kovovému tělesu v poslední rovině z druhých průřezových rovin.

- 3 CZ 301965 B6

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu je rozšiřování vrstev směrem ven vymezováno do první průřezové plochy ovládáním přítokového množství roztaveného kovu přiváděného za časovou jednotku do dutiny pro vytváření těchto vrstev.

Podle jiného provedení se výška vrstev mění seřizováním přítokového množství roztaveného kovu přiváděného za časovou jednotku do dutiny pro vytváření těchto vrstev, čímž se mění obvodový obrys tělesa samo si udržujícího svůj tvar, které se odlévá.

Podle dalšího provedení je rozšiřování vrstev směrem ven vymezováno do první průřezové ploio chy ovládáním teploty roztaveného kovu přiváděného do dutiny pro vytváření těchto vrstev.

Podle jiného provedení je rozšiřování vrstev směrem ven vymezováno do první průřezové plochy ovládáním složení roztaveného kovu přiváděného do dutiny pro vytváření těchto vrstev.

Vynález dále přináší zařízení pro odlévání roztaveného kovu, obsahující formovou dutinu s otevřeným koncem, mající vstupní otvor, výstupní otvor, osu probíhající mezi vstupním a výstupním otvorem, startovací blok, vratně pohyblivý podél osy formové dutiny a axiálně vytahovatelný z této dutiny, přičemž startovací blok je teleskopicky zasunutelný do výstupního otvoru formové dutiny, přičemž dutina má první průřezovou rovinu, uspořádanou napříč k ose při vstupním otvoru dutiny, a řadu druhých průřezových rovin, uspořádaných napříč k její ose, ležících mezi první průřezovou rovinou a startovacím blokem, přičemž průřezová plocha dutiny v druhých průřezových rovinách je větší než je průřezová plocha dutiny v první průřezové rovině, přičemž podle vynálezu má formová dutina obiys vymezující rozšiřování vrstev roztaveného kovu do první průřezové plochy v první průřezové rovině, a z první průřezové plochy směrem ven do větších průřezových ploch v druhých průřezových rovinách, přičemž při druhých průřezových rovinách formové dutiny je uspořádána sestava pro vyvíjení tepelně stahovacích sil v ukládaných kovových vrstvách, s prostředky pro ovládání velikosti těchto tepelně stahovacích sil v kovových vrstvách pro vyvážení rozšiřovacích sil v kovových vrstvách v jedné z druhých průřezových rovin formové dutiny.

Podle dalšího znaku zařízení podle vynálezu sestava pro vyvíjení tepelně stahovacích sil v kovových vrstvách obsahuje prvky pro odebírání tepla z kovových vrstev směrem ven od osy formové dutiny v jejích druhých průřezových rovinách. S výhodou sestava pro vyvíjení tepelně stahovacích sil v kovových vrstvách obsahuje prstencový kanál pro vypouštění chladicího média ve formě plynu a/nebo oleje do prstencovité vrstvy plynu a/nebo oleje okolo vrstev roztaveného kovu v druhých průřezových rovinách formové dutiny.

Prvky pro odnímání tepla z kovových vrstev s výhodou také obsahují vypouštěcí otvory pro vypouštění kapalného chladivá na kovové vrstvy na straně poslední roviny z druhých průřezo40 vých rovin, opačné od první průřezové roviny. Vypouštěcí otvory pro vypouštění chladivá jsou s výhodou rozmístěny obvodově okolo osy formové dutiny a jsou rozdělené do řad otvorů, v nichž jsou otvory mezi řadami vzájemně prostřídány.

Prostředky pro ovládání velikosti tepelně stahovacích sil v kovových vrstvách mohou být jednot45 livě ovladatelné pro odebírání tepla z jednotlivých úhlově po sobě následujících částí okolo kovového tělesa diferenciálním chlazením.

Podle dalšího znaku zařízení podle vynálezu formová dutina obsahuje sadu licích členů, měnitelně vymezujících profil formové dutiny a příčné rozměry v prvních a druhých průřezových rovi50 nach formové dutiny. Sada licích členů s výhodou tvoří součást grafitového licího prstence, kteiý tvoří vstupní část odlévací formy.

Podle dalšího znaku obsahuje zařízení podle vynálezu řídicí prostředky pro řízení množství roztaveného kovu přiváděného za jednotku času do dutiny pro vytváření uvedených vrstev.

-4CZ 301965 B6

Obrys formové dutiny zařízení podle vynálezu má dále s výhodou konicitu vyplývající z toho, že průřezová plocha v druhých průřezových rovinách je větší než v uvedené první průřezové rovině, přičemž konicita se mění v různých bodech okolo obvodu dutiny.

Vynález se zcela odchyluje od strategií stavu techniky pro oddělování nebo mazání vrstev vzhledem ke stěně na rozhraní mezi nimi, a od dosavadních strategií zkracování pásma dotyku mezi nimi. Vynález místo toho vylučuje „konfrontaci“ mezi vrstvami a stěnou, které vyvolávaly vznik problémů, vyžadujících výše uvedené strategie stavu techniky, a nahrazuje je zcela novou strateio gií pro vymezování rozšiřování příslušných vrstev v dutině relativně obvodově směrem ven, při průchodu roztaveného kovu dutinou.

Podle vynálezu je rozšiřování příslušných vrstev roztaveného kovu relativně obvodově směrem ven vymezováno na první průřezovou plochu dutiny v její první průřezové rovině, zatímco odpo15 vídající vrstvy se nechají rozšiřovat relativně obvodově směrem ven z obvodového obrysu první průřezové plochy v úhlech relativně obvodově směrem ven nakloněných vzhledem k ose dutiny, přičemž vrstvy zaujímají progresivně obvodově směrem ven větší druhé průřezové plochy dutiny v jejích druhých průřezových rovinách. Kromě toho se vyvíjí tepelně stahovací síly v odpovídajících vrstvách, když vrstvy zaujímají druhé průřezové plochy, a ovládá se velikost tepelně sta20 hovacích sil v odpovídajících vrstvách, takže tepelně stahovací síly vyvažují rozšiřovací síly v odpovídajících vrstvách při jedné z druhých průřezových rovin dutiny, a tím se uděluje volně tvarovaný obrys kovovému tělesu, když se kovové těleso dostane do stavu samo si udržujícího tvar.

Tímto způsobem již nejsou vrstvy konfrontovány se stěnou nebo nějakými jinými obvodovými vymezovacími prostředky, ale obdobně, jako když rodič učí dítě chodit natahováním napřaženě paže, o níž se dítě může opřít, a postupně od dítěte ustupuje, je vrstvám dodáván na jejich vnějších obvodech stejný druh pasivní podpory a „povzbuzují se“ samy se shlukovat a vytvářet souvislou kůru podle jejich vlastní volby, místo přijímání té, jaká je jim udělována okolní stěnou apod. Tak rychle, jak mohou tepelně stahovací síly převzít účinky „hradících“ prostředků (baffling means - „prekážecích“, „odrážecích“ nebo „vymezovacích“ prostředků - protože „vymezovací“ jako nej bližší ekvivalent slova „baffling“ je rezervován jako termín pro další specifické znaky řešení, je dále v celém textu používán pro „baffling means“ termín: „hradící prostředky“ a pro „baffling effect“ termín „hradící účinek“), jsou „hradící“ prostředky vypojovány z účinku, takže je prakticky vyloučen dotyk mezi vrstvami a jakýmkoli omezovacím médiem.

To znamená, že již není zapotřebí mazat nebo vytvářet nárazníky na rozhraní mezi vrstvami a obvodovými vymezovacími prostředky, což však nebrání pokračujícímu používání mazacího nebo nárazníkového média na rozhraní. V radě současně přednostních provedení vynálezu se naopak zavádí plášťová vrstva tlakového plynu mezi „hradící“ (baffling) prostředky a obvodové obrysy příslušných vrstev v první a druhé průřezové rovině dutiny. Také se běžně vkládá mezi „hradící“ prostředky (baffling means) a tyto obrysy olejový prstenec, a v některých provedeních se mezi ně zavádí plášťová vrstva tlakového plynu obemykaná olejem, jako ve spisu US 4 598 763. Obvykle se také vytváří prstenec tlakového plynu obklopovaný olejem, a to vypouštěním tlakového plynu a oleje do dutiny v jejích druhých průřezových rovinách a s výhodou současně.

Tepelně stahovací síly jsou obvykle vyvíjeny odnímáním tepla z příslušných vrstev ve směru relativně obvodově směrem ven od osy dutiny v jejích druhých průřezových rovinách. Například se v řadě přednostních provedení vynálezu teplo odnímá uspořádáním teplovod i vého média okolo obvodových obrysů druhých průřezových ploch dutiny a odváděním tepla z vrstev prostřednictvím tohoto média. V určitých současně přednostních provedeních vynálezu jsou teplovodivé „hradící“ (dále již bude „hradící“ jako zaváděný přívlastek obecného termínu pro účely tohoto spisu bez uvozovek) prostředky uspořádány okolo obvodových obrysů druhých průřezo-5 CZ 301965 B6 vých ploch dutiny a teplo se odvádí z vrstev prostřednictvím hradících prostředků, například uložením prstencové komory okolo hradících prostředků a cirkulováním kapalného chladivá touto komorou.

Teplo se může také odvádět z vrstev prostřednictvím samotného kovového tělesa, jako vypouštěním kapalného chladivá na kovové těleso na opačné straně jedné z druhých průřezových ploch dutiny od její první průřezové roviny. S výhodou se kapalné chladivo se vypouští na kovové těleso mezi rovinami, uspořádanými napříč k ose dutiny a shodujícími se se spodním okrajem a obrubou žlabovitého modelu, tvořeného postupně se sbíhajícími izotermami kovového tělesa.

Kapalné chladivo se může vypouštět na kovové těleso z prstence obklopujícího osu dutiny mezi jednou z druhých průřezových rovin dutiny a jejím výstupním koncovým otvorem, nebo se vypouští kapalné chladivo na kovové těleso z prstence obklopujícího osu dutiny na druhé straně vypouštěcího koncového otvoru dutiny od jedné zjejich druhých průřezových rovin. S výhodou i5 se vypouští kapalné chladivo ze série kanálků, uspořádaných okolo osy dutiny a rozdělených do řad kanálků, v nichž jsou odpovídající kanálky prostřídány vůči sobě od jedné řady ke druhé, jako v řešení dle spisu US 5 582 230.

V jednom z výhodných provedení vynálezu prstenec obklopuje formu na vnitřním obvodě duti20 ny. V jiných provedeních prstenec obklopuje formu relativně vně dutiny při jejím vypouštěcím koncovém otvoru.

V některých současně přednostních provedeních vynálezu se vyvolává dovnitř směřující „hradící“ (baffling) účinek v průřezových rovinách dutiny, uspořádaných napříč k její ose mezi jednou z druhých průřezových rovin dutiny a jejím vypouštěcím koncovým otvorem, pro vyvolání dostředného směřování přetékajícího materiálu kovového tělesa.

V některých případech se na těleso startovacího materiálu ukládá dostatečný počet vrstev startovacího materiálu pro vytváření podlouhlého kovového tělesa v axiálním směru dutiny. V tako30 vém případě může být podlouhlé kovové těleso děleno do po sobě následujících podélných úseků, které mohou být následně zpracovávány, jako kovány.

Ve skupině provedení, částečně znázorněných v připojených výkresech, se hradící prostředky uspořádávají okolo osy dutiny pro vymezování relativního rozšiřování odpovídajících vrstev směrem ven k obvodu do jejich první a druhé průřezové plochy. Hradící prostředky mohou být elektromagnetické prostředky nebo soupravy vzduchových nožů, nebo jiné takové hradící prostředky. Jakje však patrné ve výkresech, vymezují v některých provedeních hradící prostředky sérii prstencových ploch, které jsou uloženy okolo osy dutiny a vymezují relativně obvodové rozšiřování vrstev směrem ven do první a druhé průřezové plochy dutiny, při současném umož40 ňování odpovídajícím vrstvám zaujímat progresivně obvodově větší druhé průřezové plochy dutiny v jejích druhých průřezových rovinách.

V některých provedeních jsou jednotlivé prstencové plochy uspořádány v axiálním sledu za sebou, vzájemně vůči sobě obvodově odstupňovaně směrem ven jedna vůči druhé v odpovídající první a druhé průřezové rovině dutiny, a orientované podél úhlů, nakloněných relativně obvodově směrem ven vzhledem k ose dutiny, pro umožňování odpovídajícím vrstvám zaujmout progresivně obvodově směrem ven větší druhé průřezové plochy v druhých průřezových rovinách dutiny. V jednom speciálním souboru provedení se prstencové plochy vzájemně spolu spojují v axiálním směru dutiny pro vytváření prstencové plášťové plochy. Jakje znázorněno, může být pláš50 ťová plocha vytvořena na stěně dutiny na jejím vnitřním obvodu mezi první průřezovou rovinou dutiny a jejím výstupním koncovým otvorem.

Tam, kde je část stěny je tvořena grafitovým licím prstencem, je plášťová plocha vytvořena na prstenci okolo jeho vnitřního obvodu.

-6CZ 301965 B6

Plášťová plocha může mít okolo jejího vnitrního obvodu přímočaré nebo křivočaré rozšíření.

Kromě toho, že slouží jako způsob udělování volně tvarovaného obvodového obrysu na kovovém tělese při druhé průřezové rovině dutiny, může být vynález také použit pro vytváření jakéhokoli tvaru v obvodovém obrysu a jakékoli velikosti požadované v průřezové ploše, vymezované obrysem. Požadovaný tvar a/nebo velikost se kromě toho může vytvářet, když je osa dutiny orientována ke svislému směru jakýmkoli požadovaným způsobem. Například může být osa dutiny orientována podél svislice, první průřezová plocha může být vymezována do kruhového obvodo10 vého obrysu a vynález může být použit pro udělování nekruhového obvodového obrysu na kovovém tělese na jedné z druhých průřezových rovin dutiny.

Stejně tak může být osa dutiny orientována pod úhlem vzhledem ke svislému směru, první průřezová plocha může být vymezována na nekruhový obvodový obrys a vynález může být použit pro udělování nekruhového obvodového obrysu kovovému tělesu na jedné z druhých průřezových rovin dutiny. Dále je možné orientovat osu dutiny podél svislice a pod úhlem vzhledem ke svislému směru, a první průřezová plocha může být vymezována do prvního obvodového obrysu a nekruhový obvodový obrys může být udělován kovovému tělesu v jedné z druhých průřezových rovin dutiny.

Současně může být, v případě potřeby, první průřezová plocha dutiny vymezována na první velikost v první odlévací operaci a po té vymezována na druhou a odlišnou velikost v druhé odlévací operaci ve stejné dutině, takže se mění velikost průřezové plochy dodávaná kovovému tělesu při jedné z druhých průřezových rovin dutiny z první na druhou odlévací operaci.

V řadě provedení vynálezu, kterým je v současné době dávána přednost, je osa dutiny orientována svisle, vymezuje se první obvodový obrys první průřezové plochy, a mění se nejméně jeden ovládací parametr skupiny sestávající z relativních tepelně stahovacích sil, vyvíjených v odpovídajících úhlově po sobě následujících částech prstencových úseků vrstev, uspořádaných okolo jejich obvodů v druhých průřezových rovinách dutiny, a také relativní úhly, v nichž se odpovídající úhlově po sobě následující části prstencových úseků vrstev nechají rozšiřovat z obvodového obrysu první průřezové plochy do řady druhých průřezových ploch pro zaujímání jejich druhých průřezových ploch, pro vytváření požadovaného tvaru v obvodovém obrysu, udělovaném kovovému tělesu na jedné z druhých průřezových ploch dutiny.

Při vytváření požadovaného tvaruje kromě toho možné uvedený jeden ovládací parametr měnit pro neutralizaci odchylek mezi rozdíly, existujícími mezi odpovídajícími rozšiřovacími a tepelně stahovacími silami v úhlově po sobě následujících částech prstencových úseků vrstev, které jsou vzájemně opačně napříč dutiny v třetích průřezových rovinách dutiny, uspořádaných rovnoběžně s její osou.

Popřípadě může být uvedený jeden ovládací parametr měněn pro vytváření odchylek mezi rozdíly, existujícími mezi odpovídajícími rozšiřovacími silami a tepelně stahovacími silami na úhlově po sobě následujících částech prstencových úseků vrstev, které jsou vzájemně opačné napříč dutiny v třetích průřezových rovinách dutiny, uspořádaných rovnoběžně s její osou.

Ve všech těchto provedeních jsou tepelně stahovací síly, vyvíjené v úhlově po sobě následujících částech prstencových úseků vrstev, uspořádaných po jejich obvodě a uložených na vzájemně protilehlých stranách dutiny, vyrovnávány pro vyvažování tepelných napětí vznikajících mezi odpovídajícími vzájemně opačnými částmi prstencových úseků vrstev při jedné z druhých průřezových rovin dutiny. V těchto provedeních jsou kupříkladu tam, kde se tepelně stahovací síly vyvíjejí odváděním tepla z úhlově po sobě následujících částí prstencových úseků vrstev v druhých průřezových rovinách dutiny, vyvažovány tepelně stahovací síly, vytvářené v částech prs-7CZ 301965 B6 tencových úseku vrstev, uložených na vzájemné protilehlých stranách dutiny, měněním míry odvádění tepla mezi odpovídajícími vzájemně opačnými částmi prstencových úseků vrstev.

Tam, kde se teplo odvádí vypouštěním kapalného chladivá na kovové těleso na opačné straně jedné z druhých průřezových rovin dutiny od první průřezové plochy dutiny, je míra odvádění tepla od vzájemně opačných částí prsténcového úseku vrstev měněna měněním objemu chladivá, vypouštěného na odpovídající úhlově po sobě následující části prstencového úseku kovového tělesa, uspořádané okolo jeho obvodu.

Velikost, na kterou se první průřezová plocha vymezuje mezi odpovídající první a druhou odlévací operací, uvedenými výše, může být měněna měněním obvodového rozsahu obvodového obrysu, na který je první průřezová plocha vymezována v první průřezové rovině dutiny.

Když jsou hradící prostředky uspořádány okolo osy dutiny pro vymezování rozšiřování vrstev na odpovídající první a druhou průřezovou plochu dutiny, může být obvodový rozsah obvodového obrysu, na který je první průřezová plocha dutiny vymezována, měněn přestavením hradících prostředků a první a druhé průřezové roviny dutiny vůči sobě navzájem. Hradící prostředky a první a druhé průřezové plochy dutiny se mohou kromě toho přestavovat vůči sobě navzájem měněním objemu roztaveného kovu, uloženého na tělese startovacího materiálu, pro přestavení odpovídajících rovin vzhledem k hradícím prostředkům, nebo otočením hradících prostředků okolo osy otáčení příčné k ose dutiny.

Obvodový rozsah obvodového obrysu, na který je první průřezová plocha dutiny vymezována, se může také měnit rozdělením hradících prostředků do dvojic, přičemž se uspořádají dvojíce hradících prostředků okolo osy dutiny na navzájem protilehlých stranách formy, a příslušné dvojice hradících prostředků se přestavují vůči sobě navzájem napříč k ose dutiny. Navíc mohou být prvky jedné z dvojic hradících prostředků jednoduše přestavovány k sobě a od sebe, nebo mohou být otáčeny okolo os otáčení příčných k ose dutiny pro přestavování dvojic hradících prvků vůči sobě.

Obvodový rozsah obrysu může být také měněn rozdělením hradících prostředků do jejich dvojice a uspořádáním dvojic hradících prostředků ve sledu axiálně jedna za druhou, přičemž dvojice hradících prostředků se přestavuje jedna vůči druhé v axiálním směru dutiny, například vzájemným obrácením hradících prostředků z hlediska jejich axiálního uložení v dutině.

V některých přednostních provedeních vynálezu jsou tepelně stahovací síly vyvíjeny ve všech úhlově po sobě následujících částech prstencových úseků vrstev, uspořádaných okolo obvodů vrstev.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 až 5 několik tvarů průřezových ploch a obvodových obrysů, které je možné dodávat kovovému tělesu v průřezové rovině, v níž dochází k „solidu“, přičemž obrázky dále ukazují „první“ průřezovou plochu a mezilehlou plochu druhé průřezové plochy, potřebnou mezi obvodovým obrysem první průřezové plochy a rovinou „solidu“, má-li být způsob podle vynálezu plně úspěšný pri vytváření příslušných ploch a obiysů na kovovém tělese, obr. 6 až 8 schémata formy, které je možné použít pro odlévání každého z příkladů z obr. 1 až 3, přičemž také schematicky znázorňují řezové roviny pro obr. 1 až 3,

- 8 CZ 301965 B6 obr. 9 pohled zespodu na svislou formu pro odlévání kovového tělesa v tvaru písmene V z obr 4, která je nahoře otevřená, a ukazující dále obvodový obrys první průřezové plochy v dutině formy, obr. 10 podobný pohled na svislou formu, s otevřeným vrchem, pro odlévání zvlněného asymetrického nekruhového kovového tělesa tvaru odvozeného od L, jaký je znázorněn na obr 5, ale ukazující nyní v dutině formy teoretický základ, jaký je používán pro měnění míiy, v níž se odnímá teplo z úhlově po sobě následujících částí prstencových úseků kovového tělesa pro vyvažování tepelných napětí, vznikajících mezi jeho vzájemně opačnými částmi v průřezových rovinách dutiny, rovnoběžných s její osou, obr. 11 perspektivní řez rovinou 11-11 z obr. 9, obr 12 zvětšený výsekový detail, při poněkud strmějším pohledu, na střední část z obr. 11, obr. 13 řez rovinou 13, 15 z obr. 17, ukazující dvě řady vypouštěcích kanálků chladivá, používaných pro odvádění tepla z úhlově po sobě následujících částí prstencových úseků kovového tělesa, zaujímajících relativně konkávní záhyb z obr. 9, 11 a 12, a zejména pro srovnání s dvěma sériemi kanálků, které budou v této souvislosti znázorněny na obr. 15, obr. 14 axonometrický nebo perspektivní řez rovinou 14-14 z obr. 9, a podobně jako obr. 12 více zvětšený a strměji orientovaný, než řez na obr. 11, obr 15 další řez rovinou 13, 15-13, 15 z obr 17, ukazující dvě série kanálků pro vypouštění chladivá, použité pro odvádění tepla v relativně konvexním záhybu z obr. 14, a určený v tomto ohledu pro srovnání s dvěma sériemi znázorněnými u konkávního záhybu na obr. 13, jak bylo uvedeno výše, obr. 16 další schéma na podporu obr. 2 a 7, obr. 17 axiální řez jednou z forem, znázorněných na obr. 9 a 10 ve stavu, kdy se ve formě provádí odlévací operace, obr. 18 verzi forem z obr. 9 až 15 a 17 s horkým vrchem ve stavu, kdy se ve formě provádí odlévání, a to v řezu doprovázeném schematickým znázorněním určitých principů použitých ve všech formách, obr. 19 schematické znázornění principů, ale používající soubor úhlově po obě následujících šikmých přímek, pro znázornění licí plochy každé formy, takže na obrázku mohou být patrné na základě dalšího popisu určité plochy a obrysy, obr. 20 aritmetické znázornění určitých principů, obr. 21 řez podobný obr. 17 a 18, ale ukazující obměněný tvar formy, který zajišťuje, že chladivo je vypouštěno přímo do dutiny formy, obr. 22 zkrácený axiální řez z obr. 17, ukazující licí prstenec s křivočarou licí plochou pro zachycování „přetékajícího“ kovu, obr. 23 značně zvětšený řez, ukazující obrátitelný licí prstenec, s vyznačením odlévacího zařízení čárkovanými čarami, obr. 24 tepelný řez typickým odlitkem, ukazující žlabovitý model postupně konvergentních izoterm a jeho rovinu teplotního středu, obr. 25 schéma ukazující způsob vytváření oválného nebo jiného souměrného nekruhového obvodového obrysu z první průřezové plochy kruhového obrysu, a to nakláněním formy, obr. 26 schéma jiného způsobu dosahování posledně jmenovaného cíle měněním míry, v níž je odnímáno teplo z úhlově po sobě následujících částí prstencových úseků kovového tělesa na protilehlých stranách formy, obr. 27 schéma třetího způsobu vytváření oválného nebo jiného souměrně nekruhového obvodového obrysu z první průřezové plochy kruhového obrysu měněním sklonu licí plochy na protilehlých stranách formy, obr. 28 schematické znázornění způsobu měnění průřezových rozměrů příčné plochy odlitku,

-9CZ 301965 B6 obr. 29 půdorysný pohled na čtyřstrannou přestavitelnou formu pro vytváření ingotu pro válcování, jejíž protilehlé konce jsou přestavitelně směrem k sobě a od sebe, obr. 30 schematické znázornění jedné z dvojice podélných stran formy, když jsou její podélné strany přizpůsobeny pro otáčení podle vynálezu, s obr. 31 perspektivní pohled na jednu z dvojice podélných stran přestavitelně formy, když jsou tyto strany pevné a neotáčivé, obr. 32 pohled shora na pevnou stranu, obr. 33 řez rovinou 33-33 z obr. 31, obr. 34 rez rovinou 34-34 z obr. 31 to obr. 35 řez rovinou 35-35 zobr. 31, obr. 36 řez rovinou 36-36 z obr. 31, obr. 37 schéma střední části přestavitelně formy, když jedna ze stran z obr. 30 a 31 má dodat formě určitou délku, obr. 38 schéma střední části přestavitelně formy, když délka formy byla zmenšena, obr. 39 perspektivní pohled, v částečně přerušeném stavu, na podlouhlý výsledný výrobek, který byl rozdělen do více podélných úseků, obr. 40 schéma formy podle stavu techniky, testované na její teplotu na rozhraní mezi vrstvami roztaveného kovu a licí plochou, obr. 41 podobné schéma pro odlévací formu podle vynálezu, testovanou na teplotu na jejím roz20 hraní, kdyžje použit sklon 1° na licí ploše, obr. 42 podobné schéma pro další z odlévacích forem podle vynálezu, testovanou na teplotu na jejím rozhraní, kdyžje použit sklon 3° na lící ploše, a obr. 43 podobné schéma pro ještě další takovou formu, testovanou na teplotu na jejím rozhraní, kdyžje použit sklon 5° na licí ploše.

Příklady provedení vynálezu

Z obr. 1 až 8 je patrný přehled příkladů tvarů, které je možno podle vynálezu odlévat. Jak bylo uvedeno výše, je možné odlévat libovolný tvar. Může být odléván horizontálně, vertikálně nebo i ve směru odkloněném vůči vodorovnému směru. Obr. 1 až 5 jsou pouze reprezentativní. Zahrnují však odlévání válcového tvaru ve svisle orientované formě, jako na obr. 1 a 6, odlévání válcového tvaru v horizontální formě, jako na obr. 2 a 7, odlévání podlouhlého nebo jiného souměrného nekruhového tvaru, jako na obr. 3 a 8, odlévání osově souměrného nekruhového tvaru, jako je tvar písmene V, znázorněný na obr. 4, a odlévání zcela nekruhového tvaru, jak je znázorněn na obr. 5.

Konečný tvar 91 před jeho následujícím stažením (zúžením, smrštěním - dále: stažením) je znázorněn na obr. 1 až 5. Protože každé kovové těleso je podrobováno stažení pod rovinou 90-90 na obr. 6 a 8 nebo vlevo od této roviny, jak je znázorněno na obr. 7, je konečný tvar v průřezu a obvodovém obrysu o něco menší, než jako je znázorněno na obr. 1 až 5. Pro dobré znázornění vynálezu ukazují obr. 1 až 5 plochy a obrysy na tělesech v podmínkách, kdy rozšiřovací síly byly vyváženy tepelně stahovacími silami v tělesech, tj. když v nich byl dosažen „solidus“. K tomuto bodu dochází v rovině 90-90 na obr. 18 a je proto v každém z obr. 6 až 8 znázorněn jako rovina

90-90. Ostatní vztahové značky a znaky budou zřejmější z následujícího popisu.

Jak je znázorněno na obr. 9 až 20, vyrábí se každý z požadovaných tvarů ve formě 2, mající dutinu 4 s otevřeným koncem, otvor 6 na vstupu do dutiny vymezující vstupní koncovou část 6A, a řadu vypouštěcích otvorů 8 pro kapalné palivo, uložených okolo koncového otvoru W na výs50 tupním konci dutiny. Osa 12 dutiny může být orientována svisle, nebo pod úhlem vzhledem ke

- 10 CZ 301965 B6 svislici, jako vodorovně. Průřez, znázorněný na obr. 17 a 18 je typický, ale pouze příkladný v tom, že ve směru okolo obvodu dutiny se budou určité znaky formy měnit, a to ani tak v povaze, jako v míře, v níž jsou přítomné, jak bude vysvětleno níže. Orientování osy 12 pod úhlem vzhledem ke svislici také vyvolá změny, jak bude zřejmé odborníkům v oboru.

Obecně však obsahují svislé formy, znázorněné na obr. 9 až 15 a 17, každá jednak prstencové těleso H a jednak prstencovou homí desku 16 a prstencovou dolní desku 18, které jsou připojené k odpovídajícímu hornímu a dolnímu tělesu formy. Všechny tři složky jsou vyrobeny z kovu a mají v půdorysu tvar, odpovídající tvaru kovového tělesa, které se má odlévat v dutině formy, to Dutina 4 ve formovém tělese 14 má dále obíhající prstencovou polodrážku 20 stejného tvaru, jako má samotně formové těleso, a osazení 22 polodrážky je opatřeno vybráním s dostatečným odstupem pod vstupním koncovým otvorem 6 dutiny, takže do polodrážky může být vsazen grafitový licí prstenec 24 stejného tvaru, jaký vymezuje polodrážka.

Otvor v licím prstenci má nahoře menší průřezovou plochu, než na výstupním koncovém otvoru 10 dutiny, takže na vnitřním obvodě prstenec vybíhá přes otvor 10. Licí prstenec má také na svém dolním konci menší průřezovou plochu, takže vybíhá rovněž v této úrovni přes otvor 10. a mezi homí a dolní úrovní licího prstence má jeho vnitřní obvod šikmou licí plochu 26, která se směrem dolů odklání od osy 12 dutiny. Šikmá licí plocha je ve znázorněném provedení přímo20 čárá, ale může být také křivočará, jak bude podrobněji vysvětleno níže. V typickém případě má šikmá plocha sklon okolo 1 až 12° vzhledem k ose dutiny, ale kromě obměny sklonu od jednoho provedení ke druhému se může sklon také měnit podél obvodu dutiny, jak bude rovněž vysvětleno.

Otvor 6 v homí desce 16 má menší průřezovou plochu, než jsou průřezové plochy formového tělesa 14 a licího prstence 24. takže když je deska uložena na formové těleso a prstenec, jak je znázorněno, a je upevněna šrouby 28 nebo podobnými prostředky, vytváří deska 6 lehký přesah přes obvod otvoru. Otvor 30 v dolní desce 8 má vůbec největší průřezovou plochu a je dostatečně velký k tomu, aby umožnil vytvoření dvojice úkosů 32. 34 (obr. 12) okolo spodního okraje tělesa mezi výstupním otvorem 10 dutiny a vnitrním obvodem desky 18.

Formové těleso 14 má uvnitř dvojici obíhajících prstencových komor 36 (obr. 11), a pro vytvoření řešení s „obrobeným hradícím prostředkem (machined baffle),, a „dělenými paprsky (split jet)“ ze spisu US 5 582 230 a US 5 685 359 (patentové přihlášky USA 08/643 767), obsahuje řada vypouštěcích otvorů 8 kapalného chladivá ve spodní straně formového tělesa dvě dílčí řady kanálků 34. 38 (obr. 12), které jsou nakloněny v ostrém úhlu k ose 12 dutiny 4 a ústí do odpovídajících úkosů 32. 34 formového tělesa. Na jejich horním konci jsou otvory ve spojení s dvojicí obvodových drážek 42 (obr. 11, 17), které jsou vytvořeny okolo vnitřních obvodů odpovídajících komor 36, ale jsou vůči nim utěsněny dvojicí elastomemích prstenců 44 (obr. 17), takže mohou vytvářet výstupní rozdělovače komor.

Rozdělovače jsou vzájemně spojeny s odpovídajícími komorami 36 pro přijímání chladivá z těchto komor dvěma obvodově uspořádanými řadami průchodů 46. takže také slouží jako prostředky pro snižování tlaku chladivá před tím, než je vypouštěno odpovídajícími sadami kanálků

38, 40. V této souvislosti je možné se odvolat na spis US 5 582 230 a US 5 685 359 (patentovou přihlášku USA 08/643 767), které také podrobněji vysvětlují vzájemné naklonění souprav kanálků vůči sobě a k ose dutiny tak, že souprava strměji nakloněných souprav kanálků 34 vytváří spršku, která se „odráží“ od kovového tělesa 48. a tato sprška je hnána zpět na kovové těleso vypouštěním chladivá z druhé soupravy kanálků 38 způsobem, jak je schematicky naznačeno u kovového tělesa 48 na obr. 17.

Forma 2 má také mnohé další složky, zahrnující několik elastomemích těsnicích prstenců, z nichž některé jsou znázorněny v místech spojů mezi formovým tělesem a oběma deskami. Dále

- 11 CZ 301965 B6 forma obsahuje schematicky vyznačené prostředky 50 pro vypouštění oleje a plynu do dutiny 4 na povrch 26 licího prstence 24 pro tvorbu neznázoměného plynového prstence, obemykaného olejem, v průběhu odlévání, přičemž pro podrobnosti je možné se odvolat na spis US 4 598 763. Podobně je možné se odvolat ve věci podrobností schematicky označeného systému 52 pro detekci netěsností na spis US 5 318 098.

Forma 54 s horkým vrchem (hot top mold), znázorněná na obr. 18, je v podstatě totožná jako předchozí, až na to, že jak horní otvor 52 horní horké části 55 a horní polovina grafitového licího prstence 56 jsou dimenzovány tak, že vytvářejí větší přesah 58, než zajišťuje samotný prstenec ío 24 na obr. 9-15 a 17, takže plynová kapsa, potřebná pro postup podle patentového spisu

US 4 598 763, je výraznější.

Když se má provádět odlévání buď s formou 2 z obr. 17 nebo s formou 54 z obr. 18, je axiálně pohyblivý startovací blok 60 ve tvaru formové dutiny 4 teleskopicky vsouván do výstupního t5 koncového otvoru JO nebo J_0' formy, až se dostane do styku s nakloněným vnitřním obvodovým povrchem 26 nebo 62 licího prstence v průřezové rovině dutiny, uspořádané napříč k její ose, jak je vyznačeno rovinou 64 na obr. 18. Potom se přivádí roztavený kov buď do otvoru 65 v horké horní částí z obr. 18, nebo do neznázoměného žlabu nad horní dutinou na obr. 17, a roztavený kov se vydává dovnitř odpovídající dutiny buď horním otvorem 66 v grafitovém prstenci z obr. 18 nebo výtokem 68 ze žlabu do hrdla, tvořeného otvorem 6 v horní desce 16 z obr. 17.

Na začátku je startovací blok 60 zastavený ve výstupním koncovém otvoru 10 nebo JO' dutiny, zatímco se nechá roztavený kov hromadit a vytvářet těleso 70 startovacího materiálu na bloku. Toto těleso 70 startovacího materiálu se v typickém případě hromadí v „první“ průřezové rovině dutiny, příčné vzhledem k ose dutiny v rovině 72 (obr. 18). Tato hromadící fáze se běžně nazývá fáze „tvorby čela“ nebo „startovací fáze“ odlévacího procesu. Po ní potom následuje druhá fáze, tak zvaná „běhová fáze“ procesu, při níž se startovací blok 60 spouští do neznázoměné šachty pod formou, zatímco se do dutiny nad blokem pokračuje v přidávání roztaveného kovu. Těleso 70 startovacího materiálu se mezitím axiálně pohybuje v tandemu se startovacím blokem směrem dolů sérií druhých příčných rovin 74 dutiny 12, příčných k její ose, a když se nechá axiálně pohybovat sérií těchto příčných rovin 74, vypouští se na těleso 70 odlévaného materiálu ze souprav kanálků 38 a 40 kapalné chladivo pro směrování chlazení tělesa kovu, které se nyní tvaruje na bloku. Přídavně se vypouští do dutiny skrz povrch grafitového prstence stlačený plyn a olej při použití prostředků 50, obecně označených na obr. 17a 18.

Jak je nejlépe patrné na obr. 18, vytváří vypouštěný roztavený kov vrstvy 76 taveniny, které se postupně ukládají na vrchu tělesa 70 startovacího materiálu, a v bodě přímo pod horním otvorem grafitového prstence a při první průřezové rovině 72 dutiny. Typicky leží tento bod středově ve formové dutině, a v případě, který je souměrně nebo asymetricky nekruhový, se typicky shoduje s „rovinou tepelného středu“ 78 (obr. 10 a 24) dutiny, přičemž tento pojem bude podrobněji vysvětlen níže. Roztavený kov může být také vypouštěn do dutiny na jejích dvou nebo více bodech, v závislosti na průřezovém tvaru dutiny a postupu přivádění roztaveného kovu během odlévacího pochodu, V každém případě však při ukládání vrstev 76 na sebe na tělese 70 startovacího materiálu při průřezové rovině 72 dutiny podléhají uvedené vrstvy různým hydrodynamickým pocho45 dům, a zejména když se dostanou do styku s předmětem, kapalným nebo pevným, který je vychyluje od jejich pohybu v axiálním směru dutiny, nebo relativně obvodově směrem ven, jak bude vysvětleno.

Po sobě následující vrstvy tvoří proud roztaveného kovu, a co takové mají určité hydrodynamic50 ké síly, které na ně působí, a které je možné označovat jako „rozšiřovací síly“ S (obr. 20), působící směrem ven od osy 12 dutiny při její první průřezové rovině 72. To znamená, že tyto síly mají sklon rozšiřovat kovový materiál v tomto směru, a tak zvaně „hnát“ roztavený kov do dotyku s povrchem 26 nebo 62 grafitového prstence. Velikost rozšiřovacích sil je funkcí řady faktorů, včetně hydrostatických sil, vyplývajících z proudu roztaveného kovu v bodě, v němž se každá

- 12 CZ 301965 B6 vrstva roztaveného kovu ukládá na těleso startovacího materiálu nebo na vrstvy, které ji v proudu předchází. Jiné faktory zahrnují teplotu roztaveného kovu, jeho složení a velikost přítoku, jímž je roztavený kov dodáván do dutiny.

Na obr. 17 je schematicky vyznačen řídicí prostředek 80 pro ovládání velikosti přítoku. V této souvislosti je možné se odvolat na US 5 709 260 (patentovou přihlášku US 08/517 701 z 22 08 1995 s názvem „Řízení přívodu roztaveného kovu“). Rozšiřovací síly nemusí být rovnoměrné ve všech úhlových směrech od bodu přívodu a v případě vodorovné nebo jinak skloněné formy nemusí být stejné ve všech směrech. Jak bude vysvětleno, vynález bere tuto skutečnost na io zřetel a v některých provedeních vynálezu je možněji i zužitkovat.

Když se každá vrstva 76 roztaveného kovu přibližuje k povrchu 26 nebo 62 grafitového prstence, začnou působit určité přídavné síly, včetně fyzikálních sil viskozity, povrchového napětí a kapilarity. Ty potom dodávají povrchu 26 nebo 62 prstence i první průřezové rovině 72 šikmo orien15 tovaný smáčecí úhel. Při dotyku povrchu se také uplatní určité tepelné účinky, a tyto účinky potom vyvolávají v roztaveném kovu stále se zvětšující tepelně stahovací (smršťovací) síly C (obr. 20), tj. síly působící proti rozširovacím silám a mají sklon vyvolávat spíše smrštění kovu směrem dovnitř od obvodu k ose než jeho rozšiřování. I když se stále zvětšují, přicházejí tyto stahovací síly relativně pozdě a při vhodném přítokovém množství za jednotku času a formové dutině, v níž rozšiřovací síly přesahují tepelně stahovací síly ve vrstvě, když vrstva přichází do dotyku s povrchem 26 nebo 62 prstence v první průřezové rovině 72 dutiny, zůstane v rozšiřovacích silách značná „hnací schopnost“, když vrstva roste po první průřezové ploše 82 (obr. 19), opisované prstencem 83 (obr. 18) na povrchu této roviny.

Je potom pouze přirozeně, že když se vrstva dostane do styku s povrchem prstence, bude snadno směrována do série druhých průřezových rovin 74 dutiny, a to nejen sklonem povrchu 26 nebo 62 k ose dutiny, ale také přirozeným sklonem vrstvy pro sledování šikmě dráhy pohybu, vyplývajícím z výše uvedených fyzikálních sil. Kdyby však povrchy 26 nebo 62 byly kolmé k první průřezové rovině dutiny, jako tomu bylo ve stavu techniky, potom by povrch této tendenci vzdo30 roval a místo jeho využití k podpoře přirozených sklonů vrstvy by těmto tendencím překážel a vrstva by neměla jinou možnost než zahnout v pravém úhlu a vířit se podél povrchu jak nejlépe může, rovnoběžně s osou, při udržování těsného kontaktu s povrchem. Tento kontakt by potom vedl ke tření a tření je pak „postrachem“ pro každého návrháře formy, který ho nutí hledat cesty, jak ho překonat, nebo jak oddělovat vrstvy od povrchu pro minimalizaci role, jako hraje tření mezi nimi.

Tření samozřejmě navádí k použití maziv a maziva se také dosud užívala ve velkém počtu. Jak bylo uvedeno výše, dochází k intenzivnímu tepelnému toku mezi vrstvami a povrchem, a maziva samotná přinášejí odlišný typ problémů v tom, že intenzivní teplo má sklon k rozkládání maziva, a produkty jeho rozkladu často reagují se vzduchem na rozhraní mezi vrstvami a povrchem a vytvářejí kovové oxidy apod., které potom tvoří neznázoměné částicovité „trhače“ na rozhraní, které vytvářejí tak zvané „zipy“ podél axiálního rozměru jakéhokoli výrobku, získaného tímto způsobem. I když maziva snižují účinky tření, přinášejí sama o sobě odlišný problém, jehož řešení dosud nebylo vyvinuto,

Vrátíme-li se nyní k obr. 18 až 20, je na obvodě 84 (obr. 19) první průřezové plochy 82 každá vrstva nejen směrována dopředu k sérii druhých průřezových rovin 74 dutiny, ale také umožňuje nárůst na druhé průřezové plochy 85, které mají v jim odpovídajících druhých průřezových rovinách 74 progresivně směrem ven k obvodu větší průřezové rozměry. Vrstva však není nikdy volná, aby „vytékala“ v těchto rovinách mimo kontrolu, ale místo toho je stále pod kontrolou hradícího prostředku (baffling means), tvořeného prstenci 86 na povrchu 26 nebo 62 licího prstence v odpovídajících druhých průřezových rovinách dutiny. Prstence 86 působí tak, že vymezují pokračující rozšiřování vrstvy relativně směrem na obvod a určují obvodově obrysy 88 druhých průřezových ploch 85, zaujímaných vrstvou v rovinách 74. Vzhledem k jejich sklonům

- 13 CZ 301965 B6 směrem ven k obvodu vzhledem k ose 12 ajejich relativně obvodově směrem ven odstupňovanému vzájemnému vztahu, děje se tak pasivně, takže vrstva může progresivně zaujímat směrem ven k obvodu relativně větší průřezové rozměry v odpovídajících druhých rovinách, jak je uvedeno.

Mezitím začínají působit tepelně stahovací síly C (obr. 20), vznikající ve vrstvě, které směřují proti rozšiřovacím silám a nakonec rozšiřovací síly zcela vyvažují, takže když k tomu došlo, může stahovací hradící (baffling) účinek R v rovnici z obr. 20 odpadnout. Bránění (baffling) již není potřebně. Dojde k „solidu“ a kovové těleso 48 se stane tělesem schopným držet svůj vlastní io tvar, a to i když bude dále vystaveno určité míře smrštění ve směru příčném k ose dutiny. To je patrné na obr. 18 pod „jednou“ z druhých průřezových rovin 90 dutiny, v níž vznikl vyvažovači účinek, tj. v níž došlo k dosažení solidu.

Obrátíme-li se nyní opět k obr. 1 až 8, je z nich ve spojení s obr. 19 možné odvodit, že v případě každého tvaru je „solidus“ reprezentován vnějším obvodovým obrysem 91 tvaru, zatímco relativně vnitřní obrys 84 je obrys první průřezové plochy 82, dodaný každé vrstvě prstencem 83 v první průřezové rovině 72 dutiny. Přechod mezi dvojicí obrysů je progresivně větší druhá průřezová plocha 85, zaujímaná odpovídajícími vrstvami před tím, než se v rovině 90 dosáhne „solidu“.

Povrch 26 nebo 62 každého licího prstence má na svém obvodovém prstenci úhlově po sobě následující části 92 (mezi šikmými přímkami na obr. 19 reprezentujícími povrch). Je-li obvodový obrys povrchu 26, 62 kruhový, úhel kuželovitosti povrchu 26, 62 po celém jeho obvodu je stejný, je-li osa 12 dutiny je orientována ve svislém směru a je-li teplo rovnoměrně odváděno z přísluš25 ných úhlově po sobě následujících částí 94 (obr. 10 a 19) prstencových úseků (tj. prstencovitě obíhajících pruhů) na vrstvách kovového tělesa okolo jeho obvodu, zaujme potom kovové těleso podobně v rovině 90 kruhový obrys okolo jeho průřezové plochy.

To znamená, že jestliže se použije svislá forma k odlévání předlitku a jejímu povrchu 26 nebo 62 jsou dodány tyto parametry, přičemž je uveden v činnost prostředek 8 pro odvádění tepla obsahující systém kanálků 38 a 40 s dělenými paprsky chladivá, a systém kanálků odvádí z odpovídajících částí 94 předlitku teplo v rovnoměrně míře okolo jeho obvodu, potom prstenec 83 za provozu vytvoří kruhový obvodový obrys 84 první průřezové plochy 82, prstence 86 vytvoří podobné obvodové obrysy 88 na odpovídajících druhých průřezových plochách 85 a kovové těleso se stane válcovým. Jakákoli tepelná napětí, vyvolávaná v tělese v jeho příčném směru v třetích průřezových rovinách 95 (obr. 9 a šikmé přímky, reprezentující povrch 26 nebo 62 na obr. 19) dutiny, probíhajících rovnoběžně s její osou mezi částmi 94 tělesa na navzájem opačných stranách dutiny, budou mít totiž sklon se vzájemně vyvažovat z jedné strany dutiny na druhou. Když je však zvolen nekruhový obvodový obrys pro kovové těleso v rovině 90, nebo osa formy je orientována pod úhlem vzhledem ke svislému směru, nebo je-li teplo odnímáno z částí 94 prstencového úseku v nerovnoměrné míře, potom musí být zaváděna různá ovládání, týkající se různých znaků vynálezu.

Především musí být nějak zajištěno vyvažování tepelných napětí v třetích průřezových rovinách ⁴⁵ 95 dutiny. Dále se musí vrstvám 76 roztaveného kovu umožnit průchod sérií druhých průřezových rovin 74 v průřezových plochách 85 a v obvodových obrysech 88, které se hodí pro průřezovou plochu a obvodový obrys, zamýšlený pro kovové těleso v rovině 90. To znamená, že pro první průřezovou rovinu 72 musí být zvolena průřezová plocha a obvodový obrys 84, hodící se pro tento účel. Znamená to také, že jestliže má být obrys reprodukován v rovině 90, i když plo50 cha kovového tělesa v této rovině bude větší, potom musí být nějakým způsobem zohledněny odchylky v rozdílech, existujících mezi rozšiřovacími sílami S a/nebo tepelně stahovacími silami C v úhlově po sobě následujících částech 94 vrstev na vzájemně protilehlých stranách dutiny.

- 14CZ 301965 B6

Jsou navrhovány způsoby, jimiž se dá ovládat každý z těchto parametrů, včetně volitelných způsobů, kterými se dá vytvořit měnění parametrů, takže se mohou z běžných prvních průřezových ploch a/nebo obvodových obrysů, jako kruhových, vytvořit tvary, které jsou jim příbuzné, ale liší se od nich, jako jsou ovály. Byly také vyvinuty způsoby, jak ovládat průřezové rozměry a průře5 zové plochy kovového tělesa v rovině 90. Nyní bude vysvětlen každý z těchto ovládacích mechanismů.

Pokud jde o vyvažování tepelných napětí, bude další popis proveden nejprve s odvoláním na obr. 10 a po té také na zbytek obr. 9 až 15. Pro ovládání tepelných napětí v jakémkoli nekruhoio vém průřezovém tvaru, jako je asymetrický nekruhový průřez znázorněný na obr, 10, se vynesou nejprve odpovídající úhlově po sobě následující části 94 kovového tělesa, a to pomocí kolmic 96 vedených k rovině 78 tepelného středu z obvodového obrysu 84 průřezu a uspořádaných ve v podstatě pravidelných intervalech podél obrysu. Po té se pri výrobě samotné formy zajistí vypouštění proměnlivých množství kapalného chladivá na odpovídající úhlově po sobě následu15 jící části 94 tělesa tak, že míra odnímání tepla z částí ležících na vzájemně opačných stranách obrysu je taková, že tepelná napětí vznikající ze smršťování kovu budou mít sklon k tomu, že budou vyvažována od jedné strany tělesa na druhou. Jinak řečeno se vypouští chladivo okolo kovového tělesa v množstvích přizpůsobených pro vyrovnání tepelně stahovacích sil ve vzájemně opačných částech tělesa.

„Rovina tepelného středu“ (obr. 24) je svislá rovina, shodující se s čarou maximální tepelné konvergence v modelu 98 žlabovitého tvaru, definovanou postupně za sebou se sbíhajícími izotermami jakéhokoli kovového tělesa. Jinak řečeno, jak je patrné z obr. 24, jde o svislou rovinu, shodující se s průřezovou rovinou 100 dutiny na spodním okraji (dně) modelu, a teoreticky jde o rovinu, na jejíž opačné strany je vydáváno teplo z kovového tělesa k jeho obrysu.

Pro měnění množství chladivá, vypouštěného na úhlově po sobě následující části 94. se mění velikosti jednotlivých kanálků 38 a 40 v odpovídajících soupravách těchto kanálků. Je možné srovnat velikosti kanálků na obr. 13 a 15 s kanálky 38, 40 uloženými při vzájemně opačných konvexních a konkávních záhybech 102 a 104 na obr. 9. U záhybů, jako jsou tyto, je možné očekávat velká napětí, není-li učiněno takové opatření. Mohou však být použity jiné způsoby pro ovládání míry odvádění tepla, jako je měnění počtu kanálků v kterémkoli bodě na obvodě dutiny, nebo měnění teploty od bodu k bodu, nebo jakýmkoli jiným způsobem, který bude mít stejný účinek.

S výhodou se také vypouští chladivo na kovové těleso 48 (obr. 24) tak, aby na něj naráželo mezi průřezovou rovinou 100 dutiny ve spodní části modelu 98 a rovinou na jeho obrubě 106. a s výhodou co nejblíže k této rovině, jako na „vrch“ 107 částečně ztuhlého kovu, vytvořeného okolo tekuté části 108 ve žlabu modelu.

V závislosti na rychlosti odlévání to může znamenat i vypouštění chladivá skrz grafitový prstenec a do dutiny, jak je patrné v řezu na obr. 21. V tomto případě obsahuje forma 109 dvojici homí desky 110 a dolní desky 112, které jsou opatřeny odpovídajícími polodrážkami pro to, aby mezi sebou zachytily grafitový prstenec 114. Prstenec 114 je uzpůsobený nejen pro vytváření licí plochy 116 formy, ale také pro vytváření vnitrního obvodu prstencové komory 118 na chladivo, uspořádané okolo jeho vnějšího obvodu. Prstenec má dvojici obvodových drážek 120 okolo jejího vnějšího obvodu, a drážky jsou zkoseny nahoře a dole pro vytváření vhodných prstenců pro řady otvorů 122 ústících do přídavné dvojice obvodových drážek 124, které jsou vhodně uzavřeny elastomerovými těsnicími prstenci 126 na jejich vnějších obvodech. Drážky 124 samotně ústí do dvou souprav kanálků 128, které jsou uspořádány okolo osy dutiny, do níž jsou zaústěny stejným způsobem jako v patentovém spisu US 5 582 230 a US 5 685 359 (patentové přihlášce US 08/643 767). Kanálky 128 jsou obvyklým způsobem lakovány nebo jinak povlečeny, pro vedení protékajícího chladivá, přičemž pro těsnění komory vůči dutině jsou opět mezi deskami a grafitovým prstencem použity těsnicí prstence.

- 15 CZ 301965 B6

Pro odvození plochy 82, obrysu 84 a mezilehle plochy 85A (plochy doplňkové do obrysu 91), potřebných pro odlévání výrobku ne kruhové průřezové plochy a obrysu, se použije způsob, který se dá nejlépe popsat s odvoláním na obr. 9 a 10. Každý z nich poskytuje příležitost hodnotit nekruhový obvodový obrys a křívočará a/nebo zahnutá „ramena“ 129, vybíhající směrem k obvodu od osy 12. Samotná ramena 129 mají také obrysy, které jsou křivočaré nebo ve tvaru zalomené čáry, a mezi sebou protilehlé obrysy, které jsou konvexní a konkávní. Zvolíme-li průchod jakoukoli třetí průřezovou rovinou 95 dutiny, zjistíme, že obrysy na protilehlých stranách dutiny jsou schopně vytvářet odchylku mezi rozdíly existujícími na vzájemně opačných a úhlově io po sobě následujících částech 94 prstencových úseků vrstev na těchto stranách. Například úhlově po sobě následující části 94 prstencových úseků vrstev, ležící proti záhybům 102 a 104 z obr. 9, budou při odléváním profilu V vystaveny výrazně odlišným rozšiřovacím silám.

V relativně konkávním záhybu 102 bude mít roztavený kov v částech 94 prsténcového úseku sklon být vystaven stlačování, „svírání“ a „záhybování“, protože při dynamice odlévacího pochodu budou mít obě ramena 129 profilu ve tvaru V sklon se k sobě otáčet a stlačovat „hromadění“ kovu v záhybu 102. Naproti tomu v relativně konvexním záhybu 104 bude mít otáčení ramen sklon uvolňovat nebo otevírat kov v protilehlých částech, takže vznikne velká výchylka mezi rozdíly, které existují mezi rozšiřovacími silami a tepelně stahovacími silami v odpovídajících čás20 těch.

Totéž platí pro obr. 10, ale s tou změnou, že jsou zde přítomná ramena 129, která sama mají na sobě výběžky 130. Po startu má například rameno 129' sklon se otáčet ve směru hodinových ručiček (z hlediska znázornění na obr. 10), zatímco rameno 129 má sklon se otáčet v proti25 chůdném směru. Mezitím mají také výběžek 130' na rameni 129' a výběžek 130 na rameni 129 sklon se otáčet v protichůdném směru. Každý má také účinek na hydrodynamiku kovu v konvexně-konkávních záhybech 132 nebo 134, uspořádaných mezi nimi, zatímco na obiysu z obrázku jsou naproti tomu body, které budou jen velmi málo ovlivňovány otáčením odpovídajících ramen nebo výběžků, jakojsou konce odpovídajících ramen nebo výběžků.

Pro neutralizaci různých vlivů a pro zohledňování skutečnosti, že dochází ke smršťování každého ramene 129 také v jeho podélném směru, je navrhováno měnit sklon odpovídajících po sobě následujících částí 92 (obr. 19) prsténcového povrchu 26 nebo 62 licího prstence, ležících proti částem 94 prsténcového úseku vrstev odlévaného tělesa, takže se mění faktor R v rovnici z obr. 20 do té míry, že rozšiřovací síly v odpovídajících částech 94 vrstev odlévaného tělesa mají stejnou příležitost se spotřebovat v příslušných protilehlých úhlově po sobě následujících částech druhých průřezových ploch 85. Je vhodné si například povšimnout toho, že konkávní záhyb 104 na obr. 9 má široký segment mezilehlé plochy 85 A pro zohledňování vysokých zde působících rozšiřovacích sil, zatímco vůči němu opačný konvexní záhyb 102 má daleko užší segment mezi40 lehlé plochy vzhledem k relativně malým rozšiřovacím silám, jimž jsou vystaveny protilehlé části vrstev.

Obrys obr. 10 je získán podobnými úvahami, obvykle vícefázovým procesem, který bere na zřetel smršťování a/nebo otáčení každého ramene nebo výběžku, k němuž dochází v odlévacím pro45 cesu, a potom se extrapoluje mezi přilehlými účinky pro výběr sklonu, které vyhovuje potřebám vyššího účinku. Jestliže například jeden ze dvou přilehlých účinků vyžaduje sklon pod úhlem 5°, a druhý pod úhlem 7°, potom se zvolí sklon 7°, které vyhovuje oběma účinkům. Výsledek je schematicky znázorněn v mezilehlých plochách 85A na obr. 4 a 5 a pro pochopení použitého způsobuje doporučována jejich podrobná prohlídka.

Samozřejmě jde o průřezovou plochu a o obrys 91, který je v každém případě požadován od procesu. Proces se proto provádí v obráceném směru, aby se nejprve odvodila mezilehlá plocha

- 16CZ 301965 B6

85A, která potom určí průřezový obrys 84 a průřezovou plochu 82 potřebnou pro otvor na vstupním konci formy.

Použije-li se jako ovládací mechanismus proměnlivý sklon, je možné odlévat válcovitý předlitek ve vodorovné formě z dutiny mající válcový obvodový obrys okolo její první průřezové plochy. To je patrné z obr. 2 a 7, jakož i obr. 16, přičemž proto tento účel musí mít dutina 136 v její dolní části velkou mezilehlou plochu 85A mezi obrysem 84 první průřezové plochy 82 a obvodovým obrysem 91, jaký je udělován kovovému tělesu v rovině 90. To je schematicky znázorněno na obr. 16, který ukazuje velikost diferenciace potřebně mezi úhly licí plochy v horní části 138 a dolní části 140 formy 142 pouze pro tento účinek.

Existují však případy, kdy je vhodné vytvořit odchylku mezi rozdíly na vzájemně protilehlých stranách dutiny přeměněním běžného obvodového obrysu na nějaký jiný obrys, jako je kruhového obrysu na oválný nebo zploštělý obrys. Na obr. 25 je použit běžný ovládací prostředek 144 orientace osy pro naklánění osy dutiny pod úhlem vzhledem k svislému směru, takže taková změna převede kruhový obrys 84 okolo první průřezové plochy 82 dutiny na souměrně nekruhové obrysy jejích druhých průřezových ploch 85, a tím i pro obvodový obrys průřezu kovového tělesa v jedné z druhých průřezových rovin 90 dutiny, v níž vznikne solidus. Na obr. 26 je taková změna vyvolávána měněním míry, jakou je odnímáno teplo z úhlově po sobě následujících částí 94 prstencového úseku kovového tělesa na jeho vzájemně opačných stranách. To je zřejmé z odchylky velikosti kanálků 146 a 148.

Na obr. 27 byly povrchu 150 grafitového prstence dodány na navzájem opačných stranách osy dutiny odlišné sklony vzhledem k ose dutiny, aby se tak vytvořila tato odchylka. V každém případě je účinkem vytvoření oválného nebo zploštělého obrysu průřezové plochy kovového tělesa, jak je schematicky znázorněno ve spodní části příslušných obr. 25 až 27.

Povrchu prstence je možné dodat křivočaré rozšiřování nebo zužování místo přímočarého sklonu. Na obr. 22 je povrch 152 prstence 154 nejen krivočarý, ale také poněkud zakřivený zpět směrem dovnitř ke směru rovnoběžnému s osou, pod sérií druhých průřezových rovin 74, a zejména pod rovinou 90, pro účely zachycování jakéhokoli dalšího unikání po té, co se dosáhlo solidu. Ideálně sleduje licí plocha v každém případě každý pohyb kovu, a právě před ním, pro vedení a také ovládání postupného obvodového rozvíjení kovu směrem ven.

Jak bylo uvedeno výše, byly také vyvinuty prostředky pro ovládání průřezových rozměrů, dodávaných průřezové ploše kovového tělesa v jedné z druhých průřezových rovin 90 dutiny, v níž se dosahuje solidu. Vychází-li se z obsahu obr. 28, bude zřejmě, že se toho dá dosáhnout velmi jednoduše, a to podle volby změněním rychlosti odlévací operace tak, že se první a druhá průřezová rovina dutiny axiálně posunou vzhledem k povrchu prstence. Posunutím první a druhé průřezové roviny dutiny k širšímu pásmu 156 povrchu se dodává průřezové ploše kovového tělesa širší soubor rozměrů, a obráceně se posunem rovin k užšímu pásmu povrchu se dají zužovat průřezové rozměry, které jsou dodávány ploše.

Alternativně je možné posunout samotné pásmo 156 vzhledem k první a druhé průřezové rovině dutiny k dosažení stejného účinku, a dále pro dodávání jakéhokoli zvoleného obvodového obrysu na opačných stranách kovového tělesa, jako je plochý obrys, požadovaný pro válcování ingotu. Na obr. 29 až 38 je znázorněn způsob, jak se toho dosahuje v souvislosti s přestavitelnou formou pro odlévání ingotu k válcování. Forma 158 obsahuje rám 160, uzpůsobený pro nesení dvou souprav licích členů 162, 164, které dohromady tvoří obdélníkový licí prstenec 166 v rámu. Soupravy členů jsou opatřeny v rozích vzájemně doplňkovými pokosy, takže členy jedné ze souprav, a to členy 162, mohou být pohybovány k sobě a od sebe napříč k ose dutiny, pro měnění délky obecně obdélníkové dutiny, vymezované prstencem 166.

- 17CZ 301965 B6

Druhá souprava, a to členů 164, je reprezentována buď členem 164' na obr. 30, nebo členem 164 na obr. 31 až 36. Jak je patrné z obr. 30, je člen 164' podlouhlý, nahoře plochý, a otočně uložený v rámu v ose 168. Člen je také opatřen na jeho vnitrním povrchu 170 vybráním, takže se progresivně zmenšuje jeho průřez, napříč k jeho ose 168 otáčení, směrem ke střední části 171 členu od jeho odpovídajících konců 172 (viz odpovídající řezy AA až GG). Dále je povrch 170 opatřen úkosy v úhlově navzájem po sobě následujících intervalech po jeho obvodě, a příslušně úkosové plochy 174 se zužují v postupně menších průměrech Členu směrem ke spodní části členu od jeho horní části. Dohromady potom vytváří úkosový účinek a změněný průřezový účinek vytvoření řady po sobě následujících ploch 174, které probíhají podél vnitřního povrchu členu, a zakřivují se nebo zalamují vůči sobě směrem dovnitř plochy pro vytváření „vydutého“ (vybíhajícího) obvodového obrysu 176, který je charakteristický pro povrch potřebný pro odlévání válcovacího ingotu s plochými stranami, který se má vytvářet. Obrys je progresivně větší v obvodovém rozměru směrem ven od plochy 174 k ploše 174 okolo obrysu povrchu, takže plocha bude vymezovat odpovídající, progresivně obvodově větší průřezové plochy, když se člen 164' otáčí ve směru proti hodinovým ručičkám.

To je patrné z obrysu, schematicky znázorněného na obr. 37. Je třeba si zde povšimnout střední plošiny 178 a nakloněných mezilehlých částí 180, které samy přecházejí do přídavných zploštění na koncích 172 členu. Když jsou konce 162 prstence 166 (obr. 29) pohybovány k sobě nebo od sebe pro seřizování délky průřezové plochy dutiny, jsou postranní členy 164' otáčeny vzájemně současně, až je dvojice ploch 174 uložená na členech, na nichž jejich kombinovaný podélný a příčný sklon zachová obvodový obrys dutiny, strana vedle strany, při současném zachovávání také průřezového rozměru mezi plošinami 178 členů, takže potom bude zachována plochost stran 182 ingotu.

Na obr. 31 až 36 jsou podélné strany 164 prstence pevně, ale jsou konvexně prohnuty v jeho podélném směru, a s proměnlivým sklonem v úhlově po sobě následujících intervalech 184 okolo jeho vnitřních ploch 186, a opět ve sklonech, které se také mění od jednoho průřezového rozměru ke druhému v podélném směru členů pro vytváření kombinované topografie, která podobně jako tvar ploch 170 na členech 164' z obr. 30 zachová „vydutý“ (vybíhající) obrys 178 střední části 184 dutiny, když je její délka seřizována pohybem konců 162 prstence k sobě nebo od sebe. Jelikož však jsou postranní členy 164 pevně, jsou v tomto ohledu první a druhé průřezové roviny dutiny zdvíhány a spouštěny nastavením rychlosti odlévání, pro dosažení relativního nastavení podobného tomu, jaké je schematicky znázorněno pod 48 na obr. 33.

Konce 162 formy jsou mechanicky nebo hydraulicky poháněny prostředky 186, ale pomocí elektronického ovladače 188 (PLC), který koordinuje buď otáčení rotorů 164' nebo hladinu kovu 48 mezi členy 164 pro zachování průřezových rozměrů dutiny v její střední části 184, když je délka dutiny seřizována poháněcími prostředky 186.

Je také možné měnit průřezový obrys a/nebo průřezové rozměry průřezové plochy kovového tělesa pomocí licího prstence 190 (obr. 23), který má na jeho opačných stranách v axiálním směru formy opačně uspořádané nakloněné části 192. Vzhledem k odlišným sklonům na površích příslušných částí je možné měnit obvodový obrys a/nebo průřezové rozměry dutiny jednoduše obrácením prstence. Znázorněný prstenec 190 však má na povrchu každé části 192 stejný sklon a je použit pouze jako rychlý prostředek pro nahrazování jedné licí plochy druhou, například když se první plocha opotřebí nebo musí být vyřazena z činnosti pro nějaký jiný důvod.

Prstenec 190 je znázorněn v kontextu formy, typu popsaného v patentovém spisu US 5 323 841, a je osazen na polodrážce 194 a je k ní upevněn sevřením tak, že může být odebrán, obrácen nebo opětovně použit, jak bylo uvedeno. Další znaky, znázorněné čárkovaně, je možné najít ve spisu US 5 323 841.

- 18CZ 301965 B6

Vynález také zajišťuje, že při odlévání ingotů roztavený kov vyplní rohy formy. Jako u jiných částí formy mohou být rohy elipticky zaoblené nebo jinak tvarované tak, aby umožnily rozšiřovacím silám co nejúčinněji do nich hnát kov. Vynález se však neomezuje na tvary se zaoblenými obrysy. Vzhledem k vhodnému tvarování druhých průřezových ploch je možné odlévat úhly, v nichžjsou jinak zaoblená nebo nezaoblená tělesa.

Odlévaný výrobek 196 může být dostatečně dlouhý, aby byl dělitelný na více podélných částí 198, jak je znázorněno na obr. 39, kde je znázorněn výrobek 196 ve tvaru písmene V, odlévaný v dutině podobné té, jaká je znázorněna na obr. 9 až 15 a 17, který je znázorněn po dělení. V příio pádě potřeby může kromě toho být profil podroben dalšímu zpracovávání nějakým způsobem, jako lehkému kování nebo jinému následnému zpracování v plastickém stavu tak, aby byl vhodnější jako hotový výrobek, jako součást automobilového podvozku nebo rámu.

Tam, kde se používá jiný startovací materiál než tavenina, mělo by být těleso 70 startovací části 15 vytvořeno jako „pohyblivá podlaha“ nebo „hlava“ pro hromadící se vrstvy roztaveného kovu.

Obr. 39 až 42 jsou určeny pro znázorňování pronikavého poklesu teploty na rozhraní mezi licí plochou a vrstvami roztaveného kovu, když se při odlévání použijí prostředky a postupy podle vynálezu. Znázorňují také pokles v závislosti na míře sklonu, použitém v jakémkoli konkrétním bodě okolo rozhraní ve směru obvodu formy. Nej lepší míra naklonění od jednoho bodu ke druhému se dá často určit pomocí čtených výstupů termočlánků okolo obvodu formy.

Podobně jako rozšiřovací síly jsou tepelně stahovací (smršťovací) síly závislé na radě faktorů, včetně kovu, který se odlévá.

Claims (34)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob odlévání roztaveného kovu do kovového tělesa samo si udržujícího svůj tvar, při kterém se nutí roztavený kov procházet dutinou (4) formy (2) s otevřeným koncem, mající vstupní koncovou část (6A);

   35 výstupní koncový otvor (10, 10 );

   osu (12) probíhající mezi výstupním koncovým otvorem (10, 10') a vstupní koncovou částí (6A) dutiny (4);

   startovací blok (60), teleskopicky vsunutý do výstupního koncového otvoru (10, 10 ) dutiny a vratně pohyblivý podél osy dutiny;

   40 a těleso (48) startovacího materiálu, vložené do dutiny mezi startovacím blokem (60) a první průřezovou rovinou (72) formové dutiny (4), uspořádanou napříč osy této dutiny (4), přičemž při způsobu se postupně za sebou ukládají na tělese (48) startovacího materiálu při první průřezové rovině (72) formové dutiny (4) vrstvy (76) roztaveného kovu, které mají vlastní rozšiřovací síly (S), vyvolávající rozšiřování vrstev směrem ven od osy formové dutiny (4) při

   45 její první průřezové rovině (72), zatímco se startovací blok (60) axiálně pohybuje směrem na výstupní stranu ven z dutiny podél její osy a spolu s ním se axiálně vytahuje směrem na výstupní stranu těleso (48) startovacího materiálu spolu se startovacím blokem (60) přes sérii druhých průřezových rovin (74) formové dutiny (4), příčných vzhledem k ose formové dutiny (4),

   50 vyznačený tím, že

   - 19CZ 301965 B6 se rozšiřování po sobě následujících vrstev (76) roztaveného kovu směrem ven od osy formové dutiny v první průřezové rovině (72) vymezuje do první průřezové plochy (82) s vymezeným obrysem (84), načež se vrstvy (76) při postupu odlévaného kovového tělesa oblastí formové dutiny se zvětšující se šířkou nechávají v druhých průřezových rovinách (74) ještě dále rozšiřovat přes obrys (84) první průřezové plochy (82), a to šikmo směrem ven a na stranu výstupního otvoru (10, 10'), takže vrstvy (76) progresivně zaujímají větší druhé průřezové plochy (85) v druhých průřezových rovinách (74), následujících první průřezovou rovinu (72) směrem k výstupnímu koncovému otvoru (10, 10') formové dutiny (4), přičemž když vrstvy zaujímají druhé průřezové plochy (85), vyvolávají se v nich tepelně stahovací síly (C), jejichž velikost se řídí tak, že vyvažují rozšiřovací síly (S) ve vrstvách v jedné z druhých průřezových rovin (74) formové dutiny (4), čímž se kovovému tělesu uděluje volně tvarovaný obvodový obrys (88) a kovové těleso tak získává samo si udržující tvar.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se rozšiřování vrstev (76) roztaveného kovu v první průřezové rovině (72) do první průřezové plochy (82) vymezuje podle stěny formové dutiny (4).
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se rozšiřování vrstev (76) roztaveného kovu v první průřezové rovině (72) do první průřezové plochy (82) vymezuje dotykem roztaveného kovu se stěnou formové dutiny (4).
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se rozšiřování vrstev (76) tělesa roztaveného kovu z první průřezové plochy (82) do druhé průřezové plochy (85) vymezuje podle stěny formové dutiny (4).
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se rozšiřování vrstev (76) roztaveného kovu v první průřezové rovině (72) do první průřezové plochy (82) a rozšiřování tělesa roztaveného kovu z první průřezové plochy (82) do druhé průřezové plochy (85) vymezuje ve formě (2) přídavnými hradícími prostředky, jako vzduchovými noži nebo elektromagnetickými prostředky.
6. 6. Způsob podle nároku 1 nebo 4, vyznačený tím, že se okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině (72) a druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny (4) uspořádává prstencovitá vrstva tlakového plynu.
7. 7. Způsob podle nároku 1 nebo 4, vyznačený tím, že se okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině (72) a druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny (4) uspořádává prstencovitá vrstva tlakového oleje.
8. 8. Způsob podle nároku 1 nebo 4, vyznačený tím, že se okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině (72) a druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny (4) uspořádává prstencovitá vrstva směsi tlakového oleje a plynu.
9. 9. Způsob podle nároku 1 nebo 4, vyznačený tím, že se okolo povrchu tělesa odlévaného kovu v první průřezové rovině (72) a druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny (4) uspořádává prstencovitá vrstva tlakového plynu, obklopovaná prstencovitou vrstvou tlakového oleje.
10. 10. Způsob podle nároků 2, 4 a kteréhokoli z nároků 6 až 9, vyznačený tím, že obrys (84) první průřezové plochy (82) je vymezován stěnou formové dutiny (4) přes mezilehlou prstencovitou vrstvu tlakového plynu, tlakového oleje nebo směsi tlakového plynu a oleje nebo kombinace vrstvy tlakového plynu a oleje.

    -20 CZ 301965 B6
11. 11. Způsob podle kteréhokoli z nároků lažlO, vyznačený tím, že se tepelně stahovací síly (C) vyvíjejí odnímáním tepla z odlévaného kovu v druhých průřezových rovinách (74) směrem ven od osy formové dutiny (4).

    5
12. 12. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že teplo se také odebírá chladicím médiem, zaváděným okolo obvodových obrysů druhých průřezových ploch (85) tělesa odlévaného kovu.
13. 13. Způsob podle nároku 12 a kteréhokoli z nároků 6 až 9, vyznačený tím, že chladicí ío médium je tvořeno prstencoví tou vrstvou tlakového plynu a/nebo oleje, zavedeného okolo tělesa odlévaného kovu.
14. 14. Způsob podle kteréhokoli z nároků 11 až 13, vyznačený tím, že teplo se také odebírá z odlévaného kovového materiálu tím, že se na straně poslední průřezové roviny (90) z
15. 15 druhých průřezových rovin (74), opačné vůči první průřezové rovině (72), vypouští kapalné chladivo (37) na těleso odlévaného kovu.

    15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že kapalné chladivo (37) se vypouští z otvorů (8), uspořádaných obvodově okolo osy (12) formové dutiny a rozdělených do řad otvorů

    20 (38, 40), v nichž jsou otvory mezi řadami vzájemně prostřídány.
16. 16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačený tím, že se velikost tepelně stahovací síly (C) v jednotlivých úhlově po sobě následujících částech (94) okolo kovového tělesa řídí řízením vypouštění chladívá z otvorů (8) na těleso odlévaného kovu.
17. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačený tím, že vypouštění chladivá se řídí pro vyvolávání diferenciálního chlazení pro vyvažování tepelných napětí mezi vzájemně opačně uloženými jednotlivými částmi (94).

    30
18. 18. Způsob podle kteréhokoli z nároků lažl7, vyznačený tím, že formová dutina (4) je vymezována v její vstupní části grafitovým licím prstencem (24).
19. 19. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 18, vyznačený tím, že se osa (12) formové dutiny (4) orientuje svisle, první průřezová plocha (82) se vymezuje na kruhový obvodový obrys,

    35 zatímco se odlévanému kovovému tělesu uděluje v uvedené druhé průřezové rovině (74) dutiny nekruhový obvodový obrys.
20. 20. Způsob podle kteréhokoli z nároků lažl8, vyznačený tím, že se osa (12) formové dutiny (4) orientuje šikmo vzhledem ke svislému směru, první průřezová plocha (82) se vyme40 zuje na kruhový obvodový obrys, a odlévanému kovovému tělesu se uděluje v uvedené druhé průřezové rovině (74) dutiny kruhový obvodový obrys.
21. 21. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 18, vyznačený tím, že se osa (12) formové dutiny (4) orientuje šikmo vzhledem ke svislému směru, první průřezová plocha (82) se vyme45 zuje na nekruhový obvodový obrys, a odlévanému kovovému tělesu se uděluje v uvedené druhé průřezové rovině (74) dutiny nekruhový obvodový obrys.
22. 22. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 nebo 6až21, vyznačený tím, že rozšiřování vrstev (76) na první průřezovou plochu (82) a druhou průřezovou plochu (85) dutiny je

    50 vymezováno licím prstencem (50), uloženým okolo osy (12) formové dutiny, přičemž obvodový rozsah obvodového obrysu, na nějž se omezuje první průřezová plocha (82), se mění vzájemným přestavováním první průřezové roviny (72) a druhých průřezových rovin (74).

    -21 CZ 301965 B6
23. 23. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 18a 20 až 22, vyznačený tím, že se osa (! 2) formové dutiny (4) orientuje svisle, vymezuje se obvodový obrys (84) první průřezové plochy (82) a mění se nejméně jeden řídicí parametr ze skupiny sestávající z tepelně stahovacích sil vyvíjených v příslušných částech (94) vrstev (76), úhlově po sobě následujících podél obvodu v

    5 druhých průřezových rovinách (74) dutiny, a z úhlů, v nichž se odpovídající části (94) vrstev (76) nechají rozšiřovat z obvodového obrysu (84) první průřezové plochy (82) do série druhých průřezových rovin (74) pro zaujímání jejich druhé průřezové plochy (85), čímž se vytváří požadovaný tvar obvodového obrysu (88) udělovaný odlévanému kovovému tělesu (90) v poslední rovině (90) z druhých průřezových rovin (74).
24. 24. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že rozšiřování vrstev (76) směrem ven je vymezováno do první průřezové plochy (82) ovládáním přítokového množství roztaveného kovu přiváděného za časovou jednotku do dutiny pro vytváření těchto vrstev (76).

    is 25. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že výška vrstev (76) se mění seřizováním přítokového množství roztaveného kovu přiváděného za časovou jednotku do dutiny pro vytváření těchto vrstev (76), čímž se mění obvodový obrys tělesa samo si udržujícího svůj tvar, které se odlévá.

    20 26. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že rozšiřování vrstev (76) směrem ven je vymezováno do první průřezové plochy (82) ovládáním teploty roztaveného kovu přiváděného do dutiny pro vytváření těchto vrstev (76).

    27. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že rozšiřování vrstev (76) směrem ven je
25. 25 vymezováno do první průřezové plochy (82) ovládáním složení roztaveného kovu přiváděného do dutiny pro vytváření těchto vrstev (76).
26. 28. Zařízení pro odlévání roztaveného kovu, obsahující formovou dutinu (4) s otevřeným koncem, mající
27. 30 vstupní otvor (6, 17); výstupní otvor (10, 10 );

    osu (12) probíhající mezi vstupním a výstupním otvorem;

    startovací blok (60), vratně pohyblivý podél osy (12) formové dutiny (4) a axiálně vytahovatelný z této dutiny, přičemž startovací blok (60) je teleskopicky zasunutelný do výstupního otvoru (10,

    35 10') formové dutiny (4), přičemž dutina (4) má první průřezovou rovinu (72), uspořádanou napříč k ose (12) při vstupním otvoru (6) dutiny (4), a řadu druhých průřezových rovin (74), uspořádaných napříč k její ose (12), ležících mezi první průřezovou rovinou (72) a startovacím blokem (60), přičemž průřezová plocha dutiny v druhých průřezových rovinách (74) je větší, než je průřezová

    40 plocha dutiny (4) v první průřezové rovině (72), vyznačené tím, že že formová dutina (4) má obrys vymezující rozšiřování vrstev (76) roztaveného kovu do první průřezové plochy (82) v první průřezové rovině (72), a z první průřezové plochy (82) směrem ven do větších průřezových ploch(85)v druhých průřezových rovinách (74), přičemž při druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny je uspořádána sestava pro vyví45 jení tepelně stahovacích sil (C) v ukládaných kovových vrstvách (76), s prostředky pro ovládání velikosti těchto tepelně stahovacích sil (C) v kovových vrstvách pro vyvážení rozšiřovacích sil (S) v kovových vrstvách v jedné z druhých průřezových rovin (74) formové dutiny (4).

    50 29. Zařízení podle nároku 28, vyznačené tím, Že sestava pro vyvíjení tepelně stahovacích sil (C) v kovových vrstvách (76) obsahuje prvky pro odebírání tepla z kovových vrstev (76)

    -22 CZ 301965 B6 směrem ven od osy (12) formové dutiny (4) v jejích druhých průřezových rovinách (74).

    30. Zařízení podle nároku 28 nebo 29, vyznačené tím, že sestava pro vyvíjení tepelně stahovacích sil (C) v kovových vrstvách (76) obsahuje prstencový kanál (50) pro vypouštění

    5 chladicího média ve formě plynu a/nebo oleje do prstencovité vrstvy plynu a/nebo oleje okolo vrstev roztaveného kovu v druhých průřezových rovinách (74) formové dutiny (4).
28. 31. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 28 až 30, vyznačené tím, že prvky pro odnímání tepla z kovových vrstev také obsahují vypouštěcí otvory (8) pro vypouštění kapalného io chladivá (37) na kovové vrstvy na straně poslední roviny (90) z druhých průřezových rovin (74), opačné od první průřezové roviny (72).
29. 32. Zařízení podle nároku 31, vyznačené tím, že vypouštěcí otvory (8) pro vypouštění chladivá jsou rozmístěny obvodově okolo osy (12) formové dutiny (4) a jsou rozdělené do řad

    15 (38, 40) otvorů (8), v nichž jsou otvory mezi řadami vzájemně prostřídány.
30. 33. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 28 až 32, vyznačené tím, že prostředky pro ovládání velikosti tepelně stahovacích sil (C) v kovových vrstvách jsou jednotlivě ovladatelné pro odebírání tepla z jednotlivých úhlově po sobě následujících částí (94) okolo kovového tělesa

    20 diferenciálním chlazením.
31. 34. Zařízení podle kteréhokoli z nároku 28až33, vyznačené tím, že formová dutina (4) obsahuje sadu licích členů (164, 164', 164, 166), měnitelně vymezujících profil formové dutiny (4) a příčné rozměry v prvních a druhých průřezových rovinách (72, 74) formové dutiny

    25 (4).
32. 35. Zařízení podle nároku 34, vyznačené tím, že sada licích členů (164, 164', 164, 166) tvoří součást grafitového licího prstence (24), který tvoří vstupní část odlévací formy (2).

    30
33. 36. Zařízení podle nároku 28, vyznačené tím, že obsahuje řídicí prostředky (80) pro řízení množství roztaveného kovu přiváděného za jednotku času do dutiny (4) pro vytváření uvedených vrstev (76).
34. 37. Zařízení podle nároku 28, vyznačující se tím, že obrys uvedené dutiny má kóni35 citu vyplývající z toho, že průřezová plocha v druhých průřezových rovinách (74) je větší než v uvedené první průřezové rovině (72), přičemž konicita se mění v různých bodech okolo obvodu dutiny.