FI65558C - Apparat och foerfarande foer straenggjutning av metallstaenger - Google Patents

Description

RSFH M „,) KUULUTUS,ULKA.SU .

lJ ' ' UTLÄGGNINCSSKRIFT 03000 (45) ^ ^ (51) Ky.ni? /IntCI.3 B 22 D 11/04 SUOMI —FINLAND (21) P^nltakumu* —P*t«ntin»eki>lnt 792348 (22) Hdumltpilv·—AnsMcnlngfdag 26.07.79 ^ ^ (23) Alku pilvi—Giltl(htt(dat 26.07.79 (41) Tullut (ulklMkil — BlhrK offuncdg 29.01 .80

Patentti· ja r.kl#teHh*llltuf NihtMUpauu, j. kuuLpika™ pvm. -

Patent- och regifteratyraiMn ' ' Ambicmutfctfdoch uti.*krift*n puMieuratf 29.02.84 (32)(33)(31) Pyyd«tty utuolkeu*—Btglrd priorttK 28.07.78 USA(US) 928881 (71) Kennecott Corporation, Cleveland, Ohio, USA(US) (72) Terry Frederick Bower, Needham, Massachusetts, George Shinopulos,

Burlington, Massachusetts, Myron Ronald Randlett, Burlington,

Massachusetts, USA(US) (74) Le i tz inger Oy (54) Laite ja menetelmä meta11itankojen jatkuvaksi valamiseksi -Apparat och förfarande för stränggjutning av metal 1stänger Tämä keksintö liittyy metallitankojen valamiseen ja tarkemmin sanottuna jäähdytettyyn muottiasennelmaan sekä vetämismenetelmään vetää nopeasti valettavia kupari- ja messinkitankoja.

Tekniikan tasossa valaa määräämättömän pitkiä metallitankoja sulatteesta tunnetaan hyvin menetelmä vetää sulate jäähdytetyn muotin läpi. Muotissa on yleensä jostain tulenkestävästä aineesta, kuten grafiitista, tehty suulake, jota ympäröivä vesivaippa jäähdyttää. Painovoima syöttää sulatetta muotin läpi. Valettaessa alaspäin voi kuitenkin sulate irrota ja sulatesäiliÖ on tyhjennettävä tai kallistettava muotin tai valusuulakkeen korjaamiseksi tai vaihtamiseksi.

On myös kokeiltu valamista vaakasuoran jäähdytetyn muotin läpi. Alaspäinvalussa esiintyvien irtoamis- ja suulakkeenvaihto-ongelmien lisäksi voi painovoima aiheuttaa epätasaisen jähmettymisen, josta on seurauksena, että valu ei ole poikkipinnaltaan tasalaatuinen, tai sen pinta on huono.

^ Pn^jnyös käytetty erilaisia järjestelyjä valaa ylöspäin, niin ett on käytetty vesijäähdytteistä, metallista tehtyä "valuputkea", jossa on ulkopuolinen keraaminen vuoraus, joka on ollut upotettu sulatteeseen. Käytännössä ei ole löydetty mitään metallia, joka olisi sopinut 2 65558 valuputkeksi, valu karsii epätasaisesta jäähdytyksestä, ja tiivistyvät metallihöyryt kerääntyvät valuputken ja vuorauksen väliseen rakoon, joka syntyy johtuen näiden erilaisesta lämpölaajenemiskertoimesta. Tunnetaan myös menetelmä käyttää vesijäähdytteistä "pesää", joka asennetaan sulatteen päälle ja sulate vedetään tyhjiön avulla pesään.

Pesän kanssa samankeskeinen jatke ulottuu sulatteeseen. Tulenkestävä jatke on tarpeen, jotta "sienen" eli jähmenän metallimassan, jonka halkaisija on suurempi kuin pesän, muodostuminen estyisi.

Tässä tapauksessa voi kuitenkin lämpölaajenemisesta muodostuneihin rakoihin joutua tiivistyneitä metallihöyryjä, mikä aiheuttaa sen, että pinnan laatu huononee tai pesä tulee käyttökelvottomaksi. Lämpölaajenemiseen liittyviä ongelmia on yritetty välttää sijoittamalla sulatteeseen vain "suulakkeen" kärki. Suulakkeen yläosaa ympäröi jäähdytysvesivaippa. Koska sulatteen pinta on jäähdytysvyöhykkeen alapuolella, täytyy suulakkeen yläpäässä olla tyhjiö sulatteen vetämiseksi yläspäin jäähdytysvyöhykkeeseen. Tyhjiökammio rajoittaa kuitenkin tangon vetonopeutta ja vaatii tiivistyksen.

Tyhjiökammio voidaan yrittää jättää pois upottamalla sulatteeseen jäähdytysvaippa sekä osa siinä olevasta suulakkeesta. Upotussyvyys on riittävä sulatteen syöttämiseksi jähmettvmisvyöhykkeeseen, mutta sitä ei ole upotettu syvään. Vaippa sekä vaipan ja suulakkeen väliset jako-pinnat suojataan sulalta ympäröivän eristevuorauksen avulla. Vuorauksen alapää on vasten suulakkeen yläpintaa, niin että sulate ei voi suoraan virrata jäähdytysvaippaan.

Edellämainittuja järjestelmiä luonnehditaan yleisesti "suljetuksi" valuksi,koska nestemäinen metalli on suorassa yhteydessä jäh-mettymisvyöhykkeeseen. Jäähdytettyyn muottiin syötetään sulate tavallisesti liittyvästä säiliöstä. "Avoimessa" muottijärjestelmässä syötetään sulate sitävastoin syöttöputkella suoraan muottiin, jossa se jäähtyy hyvin nopeasti. Avointa muottijärjstelmää käytetään yleensä valettaessa alaspäin suuriateräs- tai joskus alumiini, kupari- tai messinki-harkkoja. Avoimeen muottiin valamista ei kuitenkaan käytetän valmistettaessa tuotteita, joiden poikkipinta on pieni, koska on erittäin vaikeata valvoa nesteen pinnan korkeutta ja niinmuodon jäähdvtysvyö-hykkeen paikkaa.

Ongelmaa valettaessa suljetulla muotilla on putkensuun laajennukseksi kutsuttu lämpölaajeneminen valusuulakkeessa jähmettymisalu-een alun ja täydellisen jähmettymiskohdan välillä. Näissä olosuhteissa syntyy valun poikkipintaan laajentumia, jotka kiilautuvat vasten 3 65558 suulakkeen kapeampaa osaa. Kiilautunut osa voi irrota ja muodostaa liikkumattoman valujätteen. Valujätteet voivat joko aiheuttaa säikeen päättymisen tai ne voivat juuttua suulakkeeseen ja vioittaa valun pintaa. Tämän vuoksi on tärkeätä, että suulakkeen halkaisija pysyy valamisvyöhykkeessä muuttumattomana. Nämä ongelmat ovat hallittavissa, jos pystysuora lämpötilagradientti pitkin suulaketta on, johtuen osittain kohtuullisesta jäähdytyksestä, suhteellisen loiva, niin että jähmettymisalue alkaa yleisesti litteänä. Jos gradientti on näin loiva, voidaan laadultaan hyväksyttäviä valuja tuottaa vain suhteellisen alhaisella nopeudella, esimerkiksi 12,5-100 cm/min.

Toinen merkittävä ongelma valettaessa jäähdytetyn muotin läpi on metallihöyryjen tiivistyminen. Tiivistyminen on erityisen hankalaa vaelttaessa messinkiä,, joka sisältää sinkkiä tai muita seosaineita, jotka kiehuvat alhaisemmassa lämpötilassa kuin kyseinen metalliseos. Sinkkihöyry tunkeutuu helposti aineisiin, joita yleensä käytetään valusuukakkeiden valmistukseen, samoinkuin tavanomaisiin eristysainei-siin, ja se voi tiivistyä nesteeksi kriittisillä alueilla. Lähellä jähmettymisalueen rajaa oleva sinkki saattaa kiehua valun pinnalla, joka silloin vioittuu. Johtuen näistä vioista ei näillä menetelmillä voida kaupallisesti tuottaa korkealaatuisia messinkitankoja suurella nopeudella.

Tapa, jolla valu vedetään jäähdytetyn muotin läpi on myös tärkeä näkökohta valuprosessissa. Kaupallisesti käytetään jaksottain vaihtuvaa menetelmää, jossa eteenpäinvetovaihetta seuraa liikkumaton vaihe tai valvottu paluuvaihe, jotta voitaisiin muodostaa valupinta, estää valua päättymästä sekä kompensoida valun kutistuminen suulakkeessa jäähtymisen aikana.

Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää menetelmää, jossa suhteellisen pitkiä eteenpäinsuuntautuvia vaiheita seuraavat vaiheet, jolloin valu-liike lakkaa ja siirtyy hieman taaksepäin, Tätä kaavaa käytetään valettaessa alaspäin suuria harkkoja, jotta estettäisiin käänteiserot-tuminen. Näissä kaikissa järjstelmissä ovat kuitenkin vetovaiheet ja valuvaiheet hitaita. Eräissä järjestelmässä, esimerkiksi kestävät veto-vaiheet kolmesta kahteenkymmeneen sekuntiin, ja paluuvaiheet sekunnin, ja tehokas nopeus on 33-38 cm/min.

4 65558

Sentakia tämän keksinnön kohteena on laite ja menetelmä valaa jatkuvasti korkealuokkaisia metallitankoja, erityisesti kuparista ja kupariseoksista, kuten messingistä, tuotantonopeudella, joka on monikertäinen verrattuna aikaisemmin, suljetuilla muottijärjestelmillä, saavutettuihin.

Keksinnön mukainen laite metallitankojen jatkuvaksi valamiseksi muotissa suurella nopeudella sulatteesta, jonka laitteen muodostaa sisäpinnaltaan erittäin sileä putkimainen vetosuulake, jonka toinen pääty on tarkoitettu upotettavaksi sulaan sekä jäähdytysrunko, joka ympäröi ja jäähdyttää suulaketta jähmetty-misrintaman muodostamiseksi suulakkeen valuvyöhykkeeseen välimatkan päässä sullakkeen sulaan upotettavasta päädystä, on tunnettu siitä, että jäähdytysrungon tasoupotukseen on sijoitettu eristävä hela joka ulottuu jäähdytysrungon päätypinnasta valu-vyöhykkeen alempaan reunaan ja on muodostettu tulenkestävästä aineesta ja eristyselimet on järjestetty pääasiassa ympäröimään ainakin jäähdytysrungon tämän osan.

Keksinnön kohteena olevalle menetelmälle metallitankojen jatkuvaksi valamiseksi metallisulasta, jossa sula metalli vedetään sulasta osittain sulaan upotetun suulakkeen kautta, jota suulaketta ympäröi ainakin osittain jäähdytysrunko suulakkeen ainakin osan jäähdyttämiseksi jähmettymisrintaman muodostamiseksi suulakkeen sisään on tunnusomaista se, että osa suulakkeesta eristetään jäähdytysrungon jäähdytysvaiku-tuksesta tultakestävän, eristävän elimen avulla, joka elin ulottuu jäähdytysrungon päätypinnasta valuvyöhykkeen alempaan reuna-alueeseen upotetaan jäähdytysrunko sulaan niin, että eristävä elin joutuu sulan pinnan alapuolelle.

Piirustusten lyhyt selitys

Kuvio 1 on yksinkertaistettu perspektiivikuva tangon-valmistuslaitteesta, jossa käytetään tämän keksinön mukaisia muottiasennelmia ja menetelmiä, kuvio 2 on pystyleikkaus keksinnön mukaan tehdystä ja kuviossa 1 esitetystä laitteesta käytetystä muottiasennelman suositusta suoritusmuodosta, 5 65558 kuvio 3 on yläkuva kuviossa 2 esitetystä muottiasennelmasta, kuvio 4 on perspektiivikuva osiinsa hajoitetusta, kuvioissa 2 ja 3 esitetystä muottiasennelmasta sekä ulkopuolisesta eristysvaipasta, kuvio 5 on pystyleikkauskuva kuviossa 1 esitetyistä muottiasen-nelmista, kuvio 6 on pystyleikkaus 6-6 kuviossa 5, kuvio 7 on yksinkertaistettu pystyleikkaus, joka esittää kuviossa 1 näkyvää valu-uunia sen alimmassa ja ylimmässä asennossa valuasen-nelmien suhteen, kuvio 8 on graafinen esitys, josta näkyy säikeen nettoliike eteenpäin funktiona ajasta, kuviot 9 ja 10 ovat yksikertaistettuja pystyleikkauskuvia vaihtoehtoisista järjestelyistä vetosuulakkeen valuvyöhykkeen alapuolella tapahtuvan laajenemisen valvomiseksi.

Suosittujen suoritusmuotojen yksityiskohtainen selitys

Kuvio 1 esittää sopivaa laitetta määräämättömän pituisten metallitankojen valmistamiseksi valamalla tangot ylöspäin jäähdytettyjen muottien läpi tämän keksinnön mukaisesti. Neljä tankoa 12 valetaan samanaikaisesti sulatteesta 14, jota pidetään valu-uunissa 16. Tangot, jotka voivat olla poikkipinnaltaan erilaisia, kuten neliön tai suorakaiteen muotoisia, ovat sauvoja, joiden poikkipinta on olennaisesti pyöreä ja joiden halkaisija on 6,35 -50,7 mm.

Viitaten kuvioihin 1-7 valetaan tangot 12 neljässä jäähdytetyssä muottiasennelmassa 18, jotka on asennettu eristettyyn vedenko-koojaan 20. Vetokone 22 vetää tangot muottiasennelmien läpi ja ohjaa ne kahteen salkoon 24,24', jotka johtavat tangot neljään valumistyyp-piseen kelaajaan 26, joihin tangot kootaan keloiksi. Kumpikin salko 24 on ontto, niin että kanavien 28 syöttämä jäähdytysilma voi kulkea pitkin salkoa.

Sulate 14 tehdään yhdessä tai useammassa sulatusuunissa (ei näkyvissä) tai yhdistetyssä sulatus- ja säilytysuunissa (ei näkyvissä). Vaikka tämä keksintö sopii jatkuvien tankojen valmistamiseen erilaisista metalleista ja metalliseoksista, on se erityisesti keskittynyt ku-pariseostankoihin, varsinkin messinkiin. Kattonosturissa (ei näkyvissä) olevalla valusangolla 30 tuodaan sulate sulatusuunista valu-uuniin 16.

6 65558

Valusangossa on mieluimmin teekannutyyppinen nokka, jonka kautta sulate syötetään, niin että sulatteeseen tulee mahdollisimman vähän vieraita aineita, kuten kalvoa tai kuonaa. Siirtämisen helpottamiseksi on valusanko asennettu kääntyvästi kannatuskehtoon 32 valutasanteella 34. Keraaminen valukuppi 36 johtaa sulatteen valusangosta 30 valu-uunin 16 sisään. Valukupin 36 poistopää on valu-uunin kannen alla, kohdassa, joka on erillään muottiasennelmista 18. Jatkuvassa tuotannossa lisätään sulatetta, toisin kuin jaksottaisessa valussa, silloin, kun valu-uuni on suunnilleen puolillaan, niin että sulate sekoittuu sekä kemiallisesti että termisesti.

Valu-uuni on asennettu hydrauliselle, saksityyppiselle nosturille ja siirtolavalle 38 (kuvio 7), johon kuuluu joukko kuormitus-elementtejä 38a, jotka aistivat valu-uunin ja sen sisällön painon. Kuormituseiementtien 38a tulostesignaalit on säädetty ohjaamaan uunin korkeutta, minkä avulla voidaan automaattisesti valoa sulatteen pinnan korkeutta jäähdytinrunkoon verrattuna. Kuten parhaiten voidaan nähdä kuviossa 7, voidaan valu-uunia liikuttaa alemmasta ääriasennostaan, jossa muottiasennelmat 18 ovat sulatteen 14 pinnan yläpuolella, kun valu-uuni on täynnä, ylempään ääriasentoonsa (esitetty pistekatko-viivalla), jossa muottiasennelmat ovat lähellä valu-uunin pohjaa. Valu-uunin korkeutta säädetään jatkuvasti valun aikana, jotta muotti-asennelmien 18 upotussyvyys sulatteessa olisi halutun suuruinen. Silloin, kun muottiasennelmat ovat ala-asennossa, voidaan niihin päästä käsiksi vaihtoa tai huolta varten, senjälkeen kun uuni on siirretty sivuun.

Todettakoon, että tähän tuotantolaitteistoon kuuluu tavallisesti pinnankorkeuden varmistustarkkaajia, kuten koettimia, uimureita, sekä ajoittaisi käsimittauslaitteita, kuten upotettava lanka. Näitä tai muita tavanomaisia pinnankorkeuden mittaus- ja valvontalaitteita voidaan myös käyttää kuormituselementtien sijasta pääasiallisena järjestelmänä. Samoin voidaan, vaikka tätä keksintöä selitetäänkin viitaten kiinteisiin muottiasennelmiin ja siirrettävään valu-uuniin, käyttää muita järjestelyjä. Uuni voidaan pitää samalla korkeudella ja lisätä sulatetta jaksottaisesti tai jatkuvasti, niin että pinta pysyy samalla korkeudella. Eräässä muussa vaihtoehdossa on upotussyvyys erittäin suuri, niin* etttif pinnan korkeutta ei tarvitse tarkkailla. Tämän keksinnön merkittävä etu on, että se sallii tällaisen suuren upotussyvyyden.

7 65558

Kaikissa näissä järjestetyissä on etuja ja varjopuolia, jotka selviävät helposti tekniikan tasoon perehtyneelle.

Valu-uuni 16 on 965.2 mm: n sydämetön induktiouuni, jossa on sullottu alumiinioksidivuoraus, jota voimanlähde 40 lämmittää. Tämän kokonaiseen ja tyyppiseen uuniin mahtuu suunnilleen viisi tonnia sulatetta.

Vetokoneessa 22 on neljä vastakkaista paria vetorullia 44, jotka kukin ovat kitkakosketuksessa johonkin tangoista 12. Rullat on kiinnitetty yhteiseen akseliin, jota käyttää servo-ohjattu, reversiibeli hydraulimoottori 46. Moottoria 46 käyttää tavanomainen, muuttuvatila-vuuksinen vakiopainehydraulipumppuyksikkö, jonka kehittämä maksimi-paine on 207 bar. Tällä teholla voidaan tankojen kiihtyvyys eteen- ja taaksepäin nostaa arvon 5g, jos tankojen halkaisija on keskikokoa. Moottorin 46 toimintaa ohjaa tavanomaisen servojärjestelmän välityksellä normaali elektroninen ohjelmoija (ei näkyvissä), joka kehittää tarkasti ohjatun signaaliohjelman. Ohjelman avulla voidaan tangon vaiheiden kestoa, nopeuttaa ja kiihtyvyyttä sekä eteen- että taaksepäin muuttaa, samoinkuin liikesuunnan vaihtuessa esiintyvää odotus-vaihetta, jolloin tangon ja muottiasenelman välistä suhteellista liikettä ei ole. Tähän ohjelmaan kuuluu myös ohjelmoitu käynnistyspro-sessi, jossa vetonopeutta asteittain nostetaan. Vetorullat 44 voidaan erillisesti irroittaa halutusta tangosta 12, ilman että muiden tankojen liike keskeytyy.

Kuviot 2-4 esittävät muottiasennelmien 18 suosittua suoritusmuotoa, jossa on putkenmuotoinen vetosuulake 48, jota ympäröi jääh-dytinrunko 50. Putken alapää 48a ulottuu jäähdytinrungon alapinnan 50c yli. Valun aikana on vetosuulakkeen osa 48a ja ainakin osa jäähdytln-rungosta uponneina sulatteeseen 14. Tämän vuoksi työntää kuprostaat-tinen paine nestemäisen sulatteen vetosuulakkeeseen, kohti jäähdytin-runkoa. Käynnistettäessä työnnetään vetosuulakkeeseen suora tangon-pätkä niin, että sen alapää, jossa tavallisesti on pultti, on hiukan normaalin jähmettymis- ta valuvyöhykkeen 52 yläpuolella. Upotussyvyys valitaan niin, että nestemäinen sulate ulottuu valuvyöhykkee-seen 52, jossa nopea lämmänsiirto sulatteesta jäähdytinrunkoon jähmettää sulatteen jähmeäksi valanteeksi, ilman että se ohittaisi käyn-nistfys^ankoa. Vetosuulakkeeseen rajoittava osa sulatteesta jäähtyy 8 65558 nopeammin kuin sulatteen keskiosa, niin että muodostuu rengasmainen kuori nestemäisen sydämen ympärille. Nestemäisen ja kiinteän osan jakopinta määrittelee jähmettymisrajan 52a poikki valuvyöhykkeen 52. Tämän keksinnön merkillepantavin piirre on, että valuvyöhykkeelle on ominaista suuri jäähtymisnopeus sekä jyrkkä pystysuora lämpötila-gradientti sen alapäässä, niin että se ulottuu suhteellisen lyhyelle osalle vetosuulaketta 48.

Huomattavaa on, että vaikka tätä keksintöä selitetään viitaten suosittuun ylöspäinvalamiseen, voidaan sitä käyttää myös valettaessa vaakasuoraan tai alaspäin. Senvuoksi on selvää, että käsite "ala" tarkoittaa lähinnä sulatetta ja käsite "ylä" tarkoittaa sulasta poispäin olevaa. Valettaessa alaspäin, esimerkiksi, on muottiasennelman "alapää" itse asiassa "yläpään" yläpuolella.

Vetosuulake 48 tehdään tulenkestävästä aineesta, joka on olennaisesti inaktiivinen niille metalli- ja muille kaasuille, joita esiintyy valettaessa, erityisesti, jos lämpötila ylittää 1100°C. Tavallinen vetosuulakemateriaali on grafiitti, joskin hyviä tuloksia on saavutettu myös boorinitridillä, erityisesti on todettu, että grafiitilla, jota Poco Graphite Company myy kauppanimellä DFP-3, on tavallista paremmat termiset ominaisuudet ja kestävyys. Riippumatta siitä, että materiaali vetosuulakkeeseen valitaan, on mieluimmin ennen asennusta käsiteltävä tyhjiöuunissa kaasun poistamiseksi, niin että siitä poistetaan haihtuvat aineet, jotka saattavat reagoida sulatteen kanssa ja aiheuttaa käynnistyksen epäonnistumisen tai pintavikoja valuun. Tyhjiö estää myös grafiitin hapettumisen korkeissa lämpöti-oissa esim. 400°C, 90 minuutin aikana. Tekniikan tasoon perehtyneille on itsestään selvää, että myös muottiasennelman muista osista tulee poistaa haihtuvat aineet, erityisesti vesi, ennen käyttöä. Tulenkestävästä Fiberftaxista tehdyt osat kuumennetaan lämpötilaan noin 815°C, kun taas muut osat, kuten piioksidista tehdyt, käsitellään normaalisti lämpötilassa 175-200°C.

Vetosuulake 48 on muodoltaan yleisesti putkimainen, niin että sen sisähalkaisija on kauttaaltaan sama ja seinänpaksuus olennaisesti yhtenäinen. Vetosuulakkeen sisäpinta on hyvin sileä, niin että kitka valun liikkuessa aksiaaliseen tai pitkittäissuuntaan on vähäinen, jolloin Jcui-nminen vähenee. Vetosuulakkeen ulkopinta, joka myös on sileä, on painekosketuksessa jäähdytinrungon 50 ympäröivään sisäpintaan 50b 9 65558 toiminnan aikana. Pinta 50b estää putkea lampolaajenemasta säteit-täisesti sulatteen ja valun vaikutuksesta, jolloin lämpö siirtyy erittäin tehokkaasti vetosuulakkeesta jäähdytinrunkoon,

Vetosuulakkeen ja jäähdytinrungon välinen sovite on tärkeä, koska huono sovite, johon jää rakoja rajoittaa vakasti lämmönsiirtoa vetosuulakkeesta jäähdytinrunkoon. Tiukka sovite on myös tärkeä rajoittamaan vetosuulakkeen pituussuuntaista liikettä jäähdytinrunkoon nähden, joka liike aiheutuu kitkasta tai "laahauksesta" valun ja vetosuulakkeen välillä, kun valua vedetään vetosuulakkeen läpi. Toisaalta tulisi vetosuulakkeen olla nopeasti ja haitatta irroitettavissa jääh-dytinrungosta, kun vetosuulake on vahingoittunut tai kulunut. On todettu, että kaikki nämä päämäärät voidaan saavuttaa työstämällä vetosuulakkeen ja jäähdytinrungon toisiaan vastaan olevat pinnat ahtaisiin välyksiin, jotka sallivat liukusovitteen, toisin sanoen asentaa ja poistaa vetosuulake liukumalla akselin suunnassa. Vetosuulakkeen ja sitä vastaavan pinnan 50b mitat valitaan niin, että valamisen aikana tapahtuva lämpölaajeneminen aikaansaa tiukan sovitteen. Koska vetosuulakkeen raaka-aineen lampolaajenemiskerroin on puolet jäähdytinrungon lampolaajenemiskertoimesta, on vetosuulake paljon kuumempi kuin jäähditinrunko, niin että niiden välinen lämpötilaero enemmän kuin tasoittaa lämpölaajenemiskertoimien välisen eron. Vetosuulakkeen seinän keskilämpötilan valuvyöhykkeessä uskotaan olevan noin 537°C valun lämpötilan ollessa 1092°C. Jäähdytinrunko on likimain samassa lämpötilassa kuin jäähdytysneste, joka kiertää jäähdytinrungon läpi, eli 27-38°C.

Mekaanista pidätystä käytetään pitämään valusuulake jäähdytin-rungossa toimittaessa alhaisella nopeudella tai välivaiheessa, ennenkuin sulate sen lämpölaajentaa. Yksinkertaiset pidättimet, kuten ruuvi tai pidätinlevy ovat osoittautuneet epäkäytönnöllisiksi, koska jäähdytunrunko jäähdyttää pidätintä, joka senvuoksi tiivistää ja kerää metallihöyryjä. Tämä metallisaostuma saattaa aiheuttaa pinta-vikoja valussa ja/tai hitsata pidäkkeen paikalleen, mikä haittaa suuresti vetosuulakkeen vaihtoa. Erityisen haitallisia valussa ovat sink-kihöyryt. Käyttökelpoinen ratkaisu on tehdä jäähdytinrungon sisäpintaan 50b pie^i kohouma tai epätasaisuus 50c. esimerkiksi tekemällä jäyste pistepuikolla. Vestosuulakkeen ulkopintaan tehty pieni olake 54, joka liittyy jäähdytinrungon alapintaan 50a (tai tarkemmin sanottuna "ulkopuoliseen" ristyshelaan tai renkaaseen 56, joka on jäähdytinrungon ala- 10 6 5 5 5 8 päässä olevassa tasoupotuksessa), ohjaa vetosuulaketta kokoonpanossa sekä kumoaa poikkeuksellisen suuret, mahdollisesti käynnistyksen aikana esiintyvät, ylöspäin suuntautuneet voimat. Huomattavaa on myös, yhtenäisen rakenteen ansiosta ei vetosuulakkeessa ole liitoksia, erityisesti kahden erilaisen aineen välisiä liitoksia, jotka saattaisivat kerätä tiivistyneitä höyryjä tai johtaa niitä muille pinnoille. Yhtenäinen vetosuulake on myös helpompi vaihtaa ja kiinnittää kuin useammasta kappaleesta tehty.

Vaihtoehtoisesti voidaan sopiva tiukkuus vetosuulakkeen ja jääh-dytinrungon välille saada aikaan käyttämällä puristus- tai lämpösovit-teita. Puristussovitteessa käytetään ulkopinnalla molybdeenisulfidi-voiteluaineita, jotta estettäisiin vetosuulaketta murtumasta puristamisen aikana. Voiteluaine täyttää myös vetosuulakkeen pinnassa olevat työstönaarmut. Lämpökiinnityksessä laajennetaan jäähdytinrunkoa läm-ittämällä sitä, vetosuulake työnnetään paikalleen ja tiukka sovite syntyy, kun asennelma jäähtyy. Sekä puristus- että lämpökiinnitys edellyttävät kuitenkin, että koko muottiasennelma 18 irroitetaan vedenkokoojasta 20 vetosuulakkeen vaihtamiseksi. Tämä on selvästi aikaavievämpi, epämukavampi ja kalliimpi tapa kuin liukukiinnitys.

Vaikka keksinnön suositussa muodossa on vetosuulakkeen sisähal-kaisija kauttaaltaan sama, voidaan myös käyttää vetosuulaketta, jonka sisäpinta on kartiomainen tai porrastettu ja kapenee ylöspäin, tai useampiosaista vetosuulaketta, on tehty kahdesta tai useammasta päit-täisestä osasta. Ylöspäin kapeneva muoto on tarpeen kompensoimaan jäähtyvän valun kutistuminen. Muottiasennelman jäähdytysteho on parempi, jos valu on koko matkan tiivissä yhteydessä vetosuulakkee-seen. Parempi jäähdytys on merkittävää, koska sen avulla voidaan paremmin välttää keskiontelo, jonka valun sulan keskustan kutistuminen aiheuttaa.

Kustannusten alentamiseksi voidaan vetosuulakkeen ulkopintaan työstää vastakkainen kartio sen sisäpinnalla tai jäähdytinrungon sisäpinnalla 50b olevan kartion sijasta. Jäähdytinrungon sisällä olevan vetosuulakkeen lämpölaajeneminen valamisen aikana saa aikaan halutun ylöspäin kapenevan kartion vetosuulakkeen erittäin sileällä pinnalla. Moniosaisten vetosuulakkeiden osilla voi olla joko sama tai erilainen läpimitta asteettaisen ylöspäin kapenemisen aikaansaamiseksi. Jotta <· vältettäisiin metallin haitallinen kertyminen vetosuulakkeen eri osien il 6 5 5 5 8 väliin, tulisi osien välisten liitosten olla vasta valuvyöhykkeen yläpuolella. Myös valuvyöhykkeen yläpuolella oleva yläosa tai -osat voidaan kiinnittää puristamalla, koska alaosa on alttiimpi vaurioitumiselle ja tarvitsee vaihtaa.

Ei rajoittavana esimerkkinä on 19 mm:n tangon valamiseen tarkoitetun, Pocon valmistamasta grafiitista tehdyn, yksinkertaisen veto-suulakkeen pituus noin 26,7 mm ja yhtenäinen seinäpaksuus noin 3,2-5,1 mm. Yleensä vaihtelee seinäpaksuus valun halkaisijan mukaan. Vetosuulakkeen uloke 48a on tavallisesti 50 mm:n pituinen.

Jäähdytinrunko 50 on muodoltaan yleisesti sylinterimäinen ja sen keskellä on pitkittäinen aukko, jonka sisäpinta 50b määrittelee. Jääh-dytinrungon sisällä on, yleisnumerolla 58 merkitty, kanava 58, jossa jäähdytysneste, mielummin vesi, kiertää jäähdytinrungon läpi. Jääh-dytinrungon yläpäässä on joukko jäähdytysnesteen tuloaukkoja 58a ja poistoaukkoja 58b. Kuten parhaiten näkyy kuvioissa 3 ja 4, on nämä aukot sijoitettu samankeskeisiin ympyröihin, ia aukot ovat riittävän suuria tehokkaan virtauksen, tavallisesti 8,4 litraa valukiloa kohti minuutissa, aikaansaamiseksi. Kaksi O-rengasta 60 ja 62 jotka on mieluimmin tehty kestävästä fluorielastomeeristä, tiivistävät vedenkokoo-jan sekä tulo- ja poistoaukkojen välisen nesteyhteyden. Jäähdytinrungon asennuslaipassa 64 on aukot 64a pulteille (ei näkyvissä), joilla muottiasennelma kiinnitettään vedenkokoojaan. Tässä laipassa on myös reikä (ei näkyvissä) kaasujen päästämiseksi jäähdytinrungon ja sen kuoren välisestä tilasta vedenkokoojän läpi kulkevan putken (ei näkyvissä) kautta ulkoilmaan.

Jäähdytinrungossa on neljä pääosaa, sisärunko 66, ulkorunko 68, vaipan suljinrengas 70 ja asennuslaippa 64. Sisärunko on tehty metalliseoksesta, jonka lämmönsiirtokyky on erinomainen, jonka mittojen-pysyvyys on hyvä ja joka on kovaa sekä kulumistakestävää. Suosittu on erkautumiskarkaistu kupari, kuten seos CDA 182. Ulkorunko 68, suljinrengas 70 ja asennuslaippa 64 tehdään mieluimmin ruostumattomasta teräksestä, rengas 70 ja laippa 64 helposti työtettävästä seoksesta 303, ja ulkorunko 68 seoksesta 304. Ruostumattoman teräksen mekaaninen lujuus on riittävä, sen lämpölaajenemisominaisuudet ovat samat kuin kromikuparin ja se kestää hyvin valamisolosuhteissa. Kun käytetään ruostumatonta terästä, ei tarvita niin suuria erkauttamallakarkais-tusta kuparista tehtyjä, mikä yksinkertaistaa jäähdytinrungon valmistusta.

i2 6 5 5 5 8

Sisärunko työstetään yhdestä ainoasta tiiviistä (ei murtumia) sylinterinmuotoisesta kromikuparikangesta, Hinta-' ja toimintakestäyyys- etujen lisäksi viittaa osista koottuun jäähdytinrunkoon se, että on vaikeata valmistaa tiivistä kromikuparitankoa, jonka halkaisija olisi riittävän suuri koko jäähdytinrunkoa varten. Sisärunkoon porataan pitkittäiset reiät 58c, jotka muodostavat tuloaukot 58a. Reiät 58c ulottuvat ainakin valuvyöhykkeeseen ja mieluimmin jonkinverran sen yli, kuten kuviossa 2 esitetään. Pitkittäisten reikien 58c pohjalle porataan poikittausreiät 58d. Sisärungon ylä- ja alapäähän tehdään kierteet 66a ja 66b, joihin rakenteellisen lujuuden saavuttamiseksi kierretään asen-nuslaippa 64 ja suljinrengas 70, vastaavasti. Suljinrenkaassa on sisäpuolinen, ylöspäinsuuntautuva syvennys 70a, jota vastaa sisärunkoon työstetty olake kovajuotoksen tehostamiseksi, niin että veden virtaaminen saumaan hidastuu, ja rengas on sisärungon suunnassa. Ulkorunko 68 on vesitiiviisti ylöspäinsuuntautuvassa ulkosyvennyksessä 70b.

Koska liitos kierteen 66b kohdalla vuotaa, jollei sitä ole kunnolla tiivistetty, ja sen täytyy kestää pehmenneiden jäähdytinrunko-aukkojen kovettaminen ja vanhentaminen, on liitos kupari/kultakovajuotettu. Vaikka kupari/kultakovajuotos on tavanomainen menetelmä saadaan seuraavilla toimenpiteillä aikaan luotettava liitos, joka kestää valamisolosuhteet. Ensin kuparoidaan suljinrenkaan ja sisärungon toi-siinsaliittyvät pinnat. Kuparoinnin tulee olla paksuudeltaan 0,025 -0,050 mm ja sen tulee peittää kierteet, syvennyksen 70a ja uran 70c. Senjälkeen sijoitetaan paikalleen juotosaine kiertämällä juotosaine-lankaa sisärungon ympärille juotosväliin 66c, kierteiden yläpuolella, sekä uraan 70c, suljinrenkaan 70 yläpuolella. Suositellaan, että väliin 66c kierretään kaksi ja uraan 70c kolme kierrosta 1.6 mm:n lankaa, joka sisältää 60% kuparia ja 50% kultaa. Senjälkeen levitetään liitettäville pinnoille samaa metalliseosta sisältävää juotostahnaa.

Suljinrenngas ruuvataan tiukasti sisärungolle ja asennelma sijoitetaan uuniin, juotettava pää alaspäin, ja niin että se mieluimmin lepää tulenkestävällä alumiinioksidi-piioksidipaperilla, kuten Carborundum Co:n Fiberfrax-nimellä myymällä tuotteella. Kovajuotoslämpötila mitataan lämpöparilla, joka on jonkin pitkittäisreiän 58c pohjalla. Asennelma lämmitetään uunissa lämpötilaan, joka on hieman alle juotosseoksen sul^jmisjpipteen lyhyeksi aikaa, kuten 960-975°C kymmeneksi minuutiksi. Uuni suojataan hapettumista vastaan suojakaasulla tai tyhjiöllä. Asennelma kuumennetaan sitten nopeasti lämpötilaan, jossa juotosseos sulaa 13 65558 (1015-1037°C), jonka jälkeen sen välittömästi annetaan jäähtyä huoneenlämpöön, edelleen hapelta suojattuna, Kromikuparin liukenemiskä-sittely tapahtuu parhaiten lämmittämällä osa lämpötilaan 930-955^0 15 minuutiksi suojakaasussa, jonka jälkeen se jäähdytetään nesteessä.

Senjälkeen kun suljinrengas on liitetty sisärunkoon, kootaan jäähdytinrunko lyhytkaarihitsaamalla ruostumaton teräs 304 ruostumattomaan teräkseen 303 käyttämällä terästä 308 hitsauslankana, senjälkeen kun osat on esilämmitetty lämpötilaan 200°C. Yleisesti sylinterinmuotoinen ulkorunko 68 hitsataan suljinrenkaaseen kohdassa 74. Ulkorungon yläpäässä on sisäpuolinen syvennys 68a, joka sopii asennus-laippaan 64 juuri vedenpoistoaukkojen 58b ulkopuolella. Nuo osat kiinnitetään hitsillä 76. Sulinrengas ja asennuslaippa pitävät ulkorungon erillään sisärungosta, niin että muodostuu rengasmainen vedenkierto-kanava 58e, joka kulkee poikittaisreikien 58d ja poistoaukkojen 58b välillä. Kanavaan 58e on kiinnitetty kierukanmuotoinen välike 78 aikaansaamaan pyörteitä vesivirtaan, niin että lämmän siirtyminen veteen olisi tasaisempaa ja tehokkaampaa. Välike 78 tehdään mieluimmin 6.35 6.35.mm:nkuparitangosta. Välikekierukka viilataan litteäksi kohdissa 78a, niin että sisärunkoon kiinnitetyille pidättimille 80 jää tilaa. Yhdistetty kromikuparin karkaisukäsittely ja ruostumattoman teräksen hitsausjännitysten poisto suoritetaan lämpötilassa 480°C kahden tunnin ajan suojakaasussa. Tämän jälkeen työstetään jäähdytinrunko ja sen tiiveys koestetaan.

Jäähdytysvesi johdetaan tuloaukkojen 58a, reikien 58c ja 58d sekä kanavan 58e ja välikkeen 78 muodostaman kierukkavirtaustien kautta pois-toaukkoihin 58b. Veden lämpötila tuloaukossa on tavallisesti 27-32°C ja se lämpenee jäähdytysrungossa kiertäessään noin 5-10°C. Veden virtausnopeus on tavallisesti 8,5 litraa valualueessa jähmettynyttä tanko-kiloa kohti minuutissa. Tyypillinen virtausnopeus on 85 litraa minuutissa. Oikeata vedenlämpöä rajoittaa alapäässä vesihöyryn tiivistyminen. Kosteina päivinä saattaa tiivistyminen tapahtua alle 20°C lämpötilassa, mutta ei yleensä lämpötiloissa, jotka ylittävät 27°C. Tavallisesti eivät yli 50°C vedenlämpötilat ole suositeltavia. Huomattavaa on, että tulo- ja poistoaukot voidaan vaihtaa, toisin ranoen, vesi voidaan syöttää ulompaan aukkorenkaaseen 58b ja poistaa sisemmästä aukko-renrkaastk 58a, ilmar että jäähdytinrungon jäähdytvsteho mainittavasti laskee, Putken ja sisemmän reikäsarjan välinen etäisyys on kuitenkin tekijä, joka vaikuttaa lämmönsiirron tehokkuuteen valusta veteen.

14 65558 19 imu:n tankoa 12 varten on etäisyys yleensä noin 16 mm. Tällöin voidaan sisärunko 66 porata uudelleen, niin että on mahdollista valaa 25 mm:n tankoa ja asentaa sopivan mittainen ulkoeriste 56. Yleensä on edellämainitun muottiasennelman jäähdytysteho korkea verrattuna tavanomaisiin, suljetuissa järjestelmissä käytettyihin jäähdytetyn muottivalun vesivaippajäähdyttimiin.

Toinen tämän keksinnön tärkeä piirre on ulkopuolinen eristyshela 56, joka varmistaa sen, että vetosuulakkeen mitat valuvyöhykkeessä ovat yhdenmukaiset ja estää valusuulaketta laajenemasta liikaa vyöhykkeen alapuolella (putkensuun laajeneminen), joka saattaa johtaa päättymiseen, aiheuttaa vikoja tai pintavikoja. Hela 56 on myös sikäli tärkeä, että se aikaansaa vetosuulakkeeseen jyrkän lämpötilagradientin välittömästi valamisalueen alapuolella. Ilman helaa 56, esimerkiksi, esiintyisi terävä lämpötilagradientti kohdassa, jossa vetosuulake liittyy jäähdytinrunkoon, mikä aiheuttaisi sen, että vetosuulakkeen alaosassa 48a muodostuisi laajeneva valukuori. Laajennutta osaa ei voida vetää jäähdytinrunkoon valuvyöhykkeen ohi. Se kiilaantuu, irtoaa valusta ja voi jäädä paikalleen valun jatkuessa. Tämä kiilaantunut osa saattaa huonontaa pinnan laatua tai päättää tangon. Hela 56 estää tämän ongelman estämällä mekaanisesti valusuulakkeen ulospäinsuuntautu-van laajenemisen valuvyöhykkeen 52 alapuolella. Se myös eristää suuressa määrin vetosuulakkeen jäähdytinrungosta, niin että vetosuulakkeen lämpögradientti jäähdytinrungon alapinnan 50a ja hiukan valuvyöhykkeen 52 alareunan alapuolisella reunan on loiva.

Hela 56 on tehty tulenkestävästä aineesta, jonka lämpölaajenemis-kerroin on suhteellisen alhainen, jonka huokoisuus on suhteellisen vähäistä ja joka kestää hyvin äkkinäisiä lämmönvaihteluja. Alhainen lämpölaajenemiskerroin rajoittaa helan jäähdytinrunkoon kohdistamia, ulospäinsuuntautuvia säteittäisiä paineita ja yhdessä jäähdytinrungon kanssa pakottaa grafiittivetosuulakkeen säilyttämään olennaisesti yhtenäisen sisähalkaisijän. Alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ansiosta voidaan hela 56 helposti irroittaa jäähdytinrungosta lämmittämällä asennelma yhdessä lämpötilaan 120°C. Sopiva materiaali helan 56 on valettu piilasi (SiC^), jota voidaan työstää.

Hela 56 ulottuu pystysuoraan alapään pinnasta 56a, joka on jääh-dyttiirteJ alapinnan 50a tasalla yläpään pintaan 56b, joka on hiukan valamisvyöhykkeen yläpuolella. Kun valmistetaan 19 mm:n messinkitan-koja, on tyydyttäviä tuloksia saatu aikaan helalla, jonka seinänpaksuus is 65558 on noin 6,35 min ja pituus 35 mm.

Käytännössä on todettu/ että metallihöyryt tunkeutuvat sisäpuolisen eristyshelan 56 ja jäähdytinrungon tasoupotuksen 50d, väliin, tiivistyvät ja kiinnittävät renkaan jäähdytinrunkoon, että sitä on vaikeata irroittaa. Tämän ongelman ratkaisee ohut terästäytelev' 82, joka on sijoitettu renkaan ja tasoupotuksen väliin. Hela ja täyte-levy pysyvät tasoupotuksessa erikoisen lämpösovituksen avulla, joka salii asentaa ja poistaa ne helposti, kun hela ja jäähdytinrunko lämmitetään lämpötilaan 200°C.

Kuvioissa 9 ja 10 esitetään vaihtoehtoiset järjestelyt varmistautua siitä, että valu tapahtuu mitoiltaan muuttumattomassa osassa veto-suulaketta sekä siitä, että vetosuulakkeen laajenemista valamisvyö-hykkeen alapuolella voidaan valvoa. Kuviossa 9 näkyy vetosuulake 48', joka on identtinen vetosuulakkeen 48 kanssa lukuunottamatta sitä, että 48':n alaosassa on sisäpinnalla ylöspäin laajeneva kartio. Kartiokulma on valittu niin, että halkaisija säilyy yleisesti yhtenäisenä, kun vetosuulake laajenee sulatteessa. Tämä ratkaisu on kuitenkin vaikea toteuttaa käytännössä. Lisäksi on käytännössä kuitenkin käytettävä helaa 56 (esitetty pistekatkoviivoin) sekä vetosuulaketta 48', jotta saavutettaisiin suuri tuotantonopeus sekä valun hyvä laatu, jotka ovat tälle keksinnölle ominaisia.

Kuviossa 10 näkyy "sisäpuolinen" eristin 84, joka sopii vetosuulakkeen 40" sisään, joka on sama kuin vetosuulake 48, paitsi että se päättyy jäähdytinrungon pinnan 50a tasalle. Sisäeristin 84 on tehty tulenkastävästä aineesta, joka ei reagoi sulan metallin kanssa ja jonka lämpölaajeneminen on suhteellisen vähäistä, niin että se ei aiheuta jäähdytinrunkoon muodonmuutosta. Eristimen 84 alapää ulottuu hiukan vetosuulakkeen 48" alapään ja jäähdytinrungon alapuolelle ja siinä on halkaisijaltaan suurennettu olake 84', jonka tehtävä on sama kuin olakkeen 54 vetosuulakkeessa 48. Yläpään tulisi olla lähellä valu-vyöhykkeen alapäätä, tavallisesti 12,7 mm helan 56 yläreunan alapuolella. Jos yläpää ulottuu liian korkealle verrattuna ulkopuoliseen eristimeen, tapahtuu tangon valu vasten eristintä, joka jättää lovia tankoon. Sisäeristeen sisähalkaisijat ovat myös merkittäviä, erityisesti käynnistykessä tai hidastetun käynnin aikana, koska sulate alkaa jähmettyä sisäeristeelle 84. Jotta estettäisiin päättyminen, on erfätlmeV» 84 sisäpinnan oltava sileä ja leveä kartiomaisesti ylöspäin. Kuten vetosuulakkeessa 48', käytetään ulkopulista eristintä tai helaa 56 yhdessä sisäeristeen 84 kanssa edellämainittujen vaikeuksien vähentämiseksi.

ie 65558

Kuten parhaiten näkyy kuvioissa 4-6 ympäröi jäähdytinrunkoa eristyskupu 88, joka toimii suojana sulatetta vastaan. Kuvun alapinta on yleisesti samankokoinen kuin jäähdytinrungon pinta 50a ja asennus-laippa 64. Kupu 88 on tehty jostain sopivasta tulenkestävästä aineesta, kuten valetusta piioksidista. Kuvun ansiosta voidaan muotti-asennelma upottaa sulatteeseen, johonkin ennaltavalittuun syvyyteen.

V aikkaupotus syvyyteen, joka on valuvyöhykkeen alapuolle on funkito-naalinen, johtuvat erittäin noneat tuotantonopeudet osittain suhteellisen suuresta upotussuvyydestä joka ulottuu ainakin valusyvyyteen ja mieluimmin ainakin jäähdytinrungon keskikohtaan. Tämän syvän upotuksen eräs etu, on että sulatteen syöttö valu sulaan sydämeen valu-vyöhykkeessä helpottuu.

Kuvun ja jäädytinrungon väliseen rakoon on vetosuulakkeen kohdalla sijoitettu höyrysuojus 89 ja tiivisteet 90, jotta estettäisiin sulatteen ja höyryjen pääsy rakoon ja jotta jäähdytinrungon lämpöeristys tulisi paremmaksi. Tiivisteet muodostuvat mieluimmin kolmesta tai neljästä renkaasta, jotka on tehty edellämainitusta tulenkestävästä "Fiberfax" kuitumateriaalista, kun taas höyrysuojus on mieluimmin molyb deenikalvokerros, joka on sijoitettu tiivisteiden 90 väliin. Suojus 89 ja tiivisteet 90 ovat vetosuulakkeen jatkeen 48a ja jäähdytinrungon ulkohalkaisijän välissä. Näiden kerrosten yhteenlaskettu paksuus, tavallisesti 6,35 mm riittää liittämään jäähdytinrungon pinnan 50a kuvun 88 pintaan.

Tämän keksinnön eräs toinen merkittävä aspekti on tapa,jolla vetokone 22 vetää tankoa. Korkealaatuisia tankoja voidaan valaa poikkeuksellisen suurilla nopeuksilla käyttäen muottiasennelmaa 18 yhdessä jaksottaisen, edestakaisen liikeohjelman kanssa. Liikkeet eteenpäin ovat nopeita ja niiden iskunpituus on suuri (kuvio 8). Liikkeet taaksepäin ovat iskunpituudeltaan suhteellisen lyhyitä. Liikkeille molempiin Suuntiin on luonteenomaista suuri kiihtyvyys, joka tavallisesti on suurempi kuin painovoiman kiihtyvyys (1 g). Suositussa suoritusmuodossa seuraa paluuiskun jälkeen pysähdysvaihe (vetopyörä ei liiku). Paluuisku ja pysäytysvaihe saavat aikaan sen, että suuri jähmettynyt metallikori saa aikaa lujittua vetosuulakkeen pinnalle. Liike eteenpäin siirtää valua, niin että vetosuulakkeen valuvyöhykkeeseen pääsee 17 6 5 5 5 8 uutta sulaa metallia. Joskus käytetään pysähdysvaihetta eteenpäinsuun-tautuvan iskun jälkeen estämään nurjahdusta jähmettymisvyöhykkeessä paluuliikkeen aikana.

Kierron taajuus on suhteellisen alhainen, alle 200 jaksoa minuutissa (jaks/min) ja mieluimmin 60-200 jaks/min. Yli 200 jaks/min taajuudet ovat johtaneet tangon murtumiseen. Keksinnön eräs merkityksellinen etu, on että voidaan käyttää vetononeuksi jotka ovat yli kymmenen kertaa suurempia kuin tavanomaisissa suljettujen muottien me-talliseosvalujärjestelmissä. Nettovetonopeuksina ilmaistuna ovat tätä keksintöä käyttämällä mahdollisia, metalliseoksesta, tangon koosta ja muista muuttujista riippuen kaupalliset tuotantonopeudet 2-10 m/min.

Ei-rajoittavana esimerkkinä voivat vetoprosessin normaalisti hallittavat parametrit olla, valmistettaessa 19 mm:n messinkitankoa nettovetonopeudella, joka ylittää 2,5 m/min, seuraavat. Nopeus eteenpäin saattaa olla jopa 0.5 m/sek, normaaliarvon ollessa 0,13 m/sek. Liike eteenpäin kestää tavallisesti noin 0.3 sekuntia. Tästä on seurauksena, että liike eteenpäin on noin 2,5-3,8 cm. Yleensä ovat pitkät liikkeet eteenpäin toivottavia. Perääntymisnopeus on tavallisesti 1,5 mm/sek perääntymisajan ollessa 0,15 sekuntia, jolloin perääntymis-isku on noin 2.3 mm. Kiihtyvyys eteenpäin on noin 1-2 kg, perääntymis-kiihtyvyys noin 1.5-5g. Eteenpäinliikkeessä ei usein käytetä pysähdys-vaihetta. Paluupysähdysvaihe on tavallisesti 0.2 sekuntia. Aikaisemmin olisi suuri nopeus eteenpäin yhdistettynä pitkään iskuun todennäköisest aiheuttanut murtuman tangossa. Tämän keksinnön merkittävä etu on, että muottiasennelma 18 mahdollistaa liikkeen teenpäin suurella nopeudella, ilman että esiintyy murtumia. Toisaalta näyttää suuri nopeus eteenpäin olevan merkittävä pyrittäessä estämään sinkkiä "valumasta alas" pitkin vetosuulaketta, mikä aiheuttaisi pintavikoja.

Normaalissa toimintakierrossa täytetään valu-uuni 14 sulalla metalliseoksella. Valun liikkeellesaamiseksi käytetään jäykkää sauvaa, joka on tehty ruostumattomasta teräksestä. Sauvan alapäähän kierretään teräspultti. Sauva on mitoiltaan valettavan tangon kokoinen, esimerkiksi 19 mm, niin että sauva voidaan syöttää alas muottiasennelman läpi ja kiinnittää vetokoneeseen 22.

18 65558

Aina, kun muottiasennelma upotetaan sulatteeseen, peittää veto-suulakkeen osan 48a (tai tulenkestävän vetosuulakejatkeen, kuten sisä-eristeen 84) kartio 92, joka on tehty aineesta, joka ei saastuta valettavaa sulatetta, mieluimmin kiinteästä grafiitista. Kuvun 88 alapään peittää toinen kartio 94, joka on tehty metalliseoksesta, joka myöskään ei saastuta sulatetta, yleensä kuparista. Kartiot lävistävät kannen sekä sulatteen pinnalla olevan kuonan, niin että jäähdytinrungon alle ja vetosuulakkeeseen jää vähemmän vieraita osasia. Sulate liuottaa kartion 94 ja aloitustangon pultti työntää pienemmän grafiitti-kartion pois vetosuulakkeelta, niin että se kelluu sivulle. Eräs etu tämän keksinnön suositussa muodossa, jossa käytetään vetosuulakeulo-ketta on, että uloke kannattaa ja pitää paikallaan pienempää grafiit-tikartiota sulateupotuksen aikana. Jotta suurempi kartio 94 toimisi kunnolla, tulee sen pinnan olla enintään 45 asteen kulmasta pystysuuntaan nähden.

Senjälkeen kun grafiittikartio 92 on irronnut ulottuu pultti sulatteeseen ja sulate jähmettyy pultille. Vedon alkaessa ja senjälkeen kun tangot ovat ehtineet riittävän paljon vetopyörien 44 yläpuolelle, katkaistaan valettu sauva keräspultin alapuolelta ja tangot ohjataan mekaanisesti salkoihin 24,24'. Ennenkuin aloitustan-got varastoidaan uudelleenkäyttöä varten, irroitetaan niistä lyhyt pätkä valua sekä teräspultti. Vaihtoehtoisessa aloitussauvarakenteessa käytetään lyhyttä, ruostumattomasta teräksestä tehtyä, sauvaa, joka on kiinnitetty joustavaan kaapeliin, joka suoraan voidaan syöttää salkoon 24. Senjälkeen nostetaan vetokoneen nopeutta, niin että veto voi alkaa. Työ vuorojen välillä tai satunnaisten keskeytysten aikana, kuten käämijää vaihdettaessa, pysäytetään tanko ja lukitaan paikalleen. Valaminen aloitetaan uudelleen yksinkertaisesti avaamalla lukitus ja nostamalla nopeus täysille.

Kun tankoa 12 vedetään, vetää eteenpäinsuuntautunut liike valamista! jähmettymisvyöhykkeessä muodostunutta jähmettynyttä valua ylöspäin, niin että sulate joutuu jäähdytettyyn vetosuulakkeeseen ja tämän sulatteen Pinnalle muodostuu kuori. Perääntymis- ja pysähdysvaiheiden aikana vahvistuu uusi kuori ja kiinnittyy aikaisemmin muodostuneeseen valriute.'{Johtuen jäähdytysrungon suuresta jäähdytysnopeudesta sekä ulkoeristeen 56 kehittämästä jyrkästä lämpötilagradientista tapahtuuu jähmettyminen erittäin nopeasti, suhteellisen lyhyellä osalla vetosuu-laketta. Kuten aikaisemmin on todettu, ovat happivapaiden kuparin ja is 65558 kupariseosten tyypilliset sulamislämpötilat 1000-125Q°C. Hakijoiden tämänhetkisen käsityksen mukaan on parasta, että eristimet 56 ja/tai 84 eristävät sulatteen jäähdytinrungosta, niin että sulate valamis-vyöhykkeen alapuolella on lähes uunilämpötilassa ja että sulate lähellä eristeen yläreunaa nopeasti jäähtyy. Valettaessa 19 mm:n mes-sinkitankoa nopeudella^ joka ylittää 2.5 m/min on valmisvyöhykkeen pituus 2.5-3.8 cm. Valamisvyöhykkeen yläpuolelle on tanko jähmeä. Messingin keskimääräinen lämpötila jähmettymisvyöhykkeessä on 900-950°C. Muottiasennelmasta lähtevän messinkivalun tavallinen lämpötila on 815°C. Muottiasennelman yläpäässä on tangon ympärillä välys, niin että voidaan varmistaa hapella tai vedellä kyllästetty ilmakehä, joka polttaa sinkkihöyryt, ennenkuin ne tiivistyvät ja virtaavat alas vala-misvyöhykkeeseen. Näin valmistettu tanko on laadultaan poikkeuksellisen hyvää. Tanko on tunnustettu siitä, että sen kiderakenne on hienojakoinen ja dendriittinen, sen vetolujuus ja venymä hyvät.

Selitetty on yksinkertainen, kustannuksiltaan alhainen muotti-asennelma sekä vetomenetelmä, jota voidaan käyttää muottiasennelman yhteydessä, joiden avulla voidaan valmistaa jatkuvasti korkealaatuisia tankoja metallista, erityisesti messingistä, erinomaisen suurilla nopeuksilla. Erityisesti tarjoavat muottiasennelma ja vetoprosessi pitkälle kehitettyjä ratkaisuja moniin valuolosuhteisiin liittyviin vakaviin vaikeuksiin, kuten korkeisiin lämpötiloihin ja lämpötilan-eroihin, metalli- ja vesihöyryihin, vieraiden oasten läsnäoloon valu-uunissa sekä muottiasennelman muodostavien aineiden lämpölaajenemis-kerrointen eroihin.

Vaikka keksintöä on selitetty viittaamalla sen suosittuihin suoritusmuotoihin, on selvää, että tekniikan tasoon perehtyneiden mieleen tulee muunnoksia ja vaihteluita. Esimerkiksi, vaikka vetosuulakkeen 48 on selitetty ulottuvan jäähdytysrungon 50 koko pituudelle, se saattaa ulottua vain vähän matkaa valamisvyöhykkeen yläpuolelle. Jäähdytin-rungon mitat ja muoto voivat myös olla erilaiset. Sellaisten muutosten tarkoituksena on pysyä keksinnön piirissä.

Claims (2)

20 65 5 5 8

1. Laite metallitankojen jatkuvaksi valamiseksi muotissa suurella nopeudella sulatteesta (14), jonka laitteen muodostaa sisäpinnaltaan erittäin sileä putkimainen vetosuulake (48), jonka toinen pääty on tarkoitettu upotettavaksi sulaan (14) sekä jäähdytysrunko (50), joka ympäröi ja jäähdyttää suulaketta (48) jähmettymisrintaman (52a) muodostamiseksi suulakkeen (48) valuvyöhykkeeseen (52) välimatkan päässä suulakkeen sulaan upotettavasta päädystä, tunnettu siitä, että jäähdy-tysrungon (50) tasoupotukseen on sijoitettu eristävä hela (56), joka ulottuu jäähdytysrungon päätypinnasta (50a) valuvyöhykkeen (52) alempaan reunaan ja on muodostettu tulenkestävästä aineesta ja eristyselimet (88) on järjestetty pääasiassa ympäröimään ainakin jäähdytysrungon (50) tämän osan.

2. Menetelmä metallitankojen jatkuvaksi valamiseksi metallisu-lasta, jossa sula metalli vedetään sulasta (14) osittain sulaan upotetun suulakkeen (48) kautta, jota suulaketta ympäröi ainakin osittain jäähdytysrunko (50) suulakkeen (48) ainakin osan jäähdyttämiseksi jäähmettymisrintaman (52a) muodostamiseksi suulakkeen sisään, tunnettu siitä, että osa suulakkeesta (48) eristetään jäähdytysrungon (50) jäähdytysvaikutuksesta tultakestävän, eristävän elimen (56) avulla, joka elin ulottuu jäähdytysrungon päätypinnasta (50a) valuvyöhykkeen (52) alempaan reuna-alueeseen, upotetaan jäähdytysrunko (50) sulaan niin, että eristävä elin (56) joutuu sulan pinnan alapuolelle.