FI69412C - Foerfarande foer snabb avkylning av metallgjutstycken - Google Patents

Description

1 69412

Menetelmä hiekkamuottien jäähdyttämiseksi äkillisesti

Keksintö kohdistuu menetelmään kemiallisella sideaineella lujitetuissa hiekkamuoteissa valettujen metallivalukappaleiden jäähdyttämiseksi äkillisesti.

Tunnetaan hyvin monta tällaista menetelmää, joihin kuitenkin liittyy lukuisia menetelmäteknisiä ja metallurgisia epäkohtia.

Edelleen tunnetaan menetelmiä pysyvien metallimuottien jäähdyttämiseksi muoteissa olevien jäähdytyskanavien avulla, kuten esimerkiksi on esitetty CH-patenttijulkaisuissa 557 209. Tällaista jäähdytysmenetelmää ei kuitenkaan voida soveltaa hiekka-muotteihin.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa tämä epäkohta. Patenttivaatimuksissa määritetty keksintö ratkaisee tehtävän kanto-kykyisen pintakerroksen nopeaksi aikaansaamiseksi jähmettyvään metallimuotokappaleeseen ja hienorakeisen rakenteen aikaansaamiseksi, etenkin tulee grafiittisesti jähmettyvässä raudassa grafiitin erottumisesta johtuvaa lisätilavuutta käyttää hyväksi sisäänpäin suunnattua jähmettymisestä johtuvan tilavuuden pienenemisen tasaamiseen.

Keksinnön kannalta erikoisen tärkeätä on tällöin hiekkamaljan ulkopintojen kyllästäminen vettä hylkivällä aineella, esimerkiksi silikonilla, minkä johdosta jo täyttämisen kuluessa tai pian sen jälkeen metallilla täytettyjä maljoja voidaan äkillisesti jäähdyttää ulkopuolelta, esimerkiksi vedellä tai vesihöyryllä ilman, että jäähdytysnestettä pääsee tunkeutumaan hiekka-maljan (kuoren) läpi rautaan.

2 6941 2

Keksinnöllä saavutetut edut ovat olennaisesti nähtävissä siinä, että etenkin grafiittisesti jähmettyvällä raudalla edellä mainittu tilavuuden kompensaatio mahdollistaa valun ilman syöttönielua ja alumiinilla ja sen seoksilla voidaan kaasukuplien muodostuminen metallissa ehkäistä. Valu ilman syöttönielua merkitsee tällöin metallin tehokkaampaa hyväksikäyttöä ja täten parempaa taloudellisuutta.

Keksinnön mukainen valukappaleiden äkillinen jäähdytys saa jo mainittujen etujen ohella myös aikaan mekaanisten ominaisuuksien merkittävän paranemisen.

Tuoreessa hiekassa tavanomaiseen tapaan valetulle alumiiniseokselle G AISi 8 Cu 3 vaaditaan DIN 1725:n mukaan valetussa 2 tilassa 140 N/mm vetolujuutta 0,5 %:n venymällä.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan valetussa tilassa 2 190 N/mm lujuusarvo^a 2 %:n venymällä, kylmävarastoinnin }äl- 2 keen jopa 210 N/mm lujuusarvoja noin 2,5 % venymällä.

Kun kuoret poistetaan vedessä on mahdollista edelleen parantaa lujuutta noin 300 N/mm^:iin 3,5 %:n venymällä. Tällaisia arvoja voidaan muutoin saavuttaa vain painevalulla.

Painevaluun verrattuna keksinnön mukainen menetelmä on kuitenkin kustannuksiin nähden edullisempi, koska kalliit paine-valumuotit jäävät pois.

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettujen valukappaleiden hyvät, painevalun kaltaiset mekaaniset ominaisuudet johtuvat siitä, että toisaalta saadaan nopean lämmön poisjoh-tamisen ansiosta hienorakeinen rakenne, ja toisaalta jää jäähdytyksen jälkeen kuten painevalussa seoslisäaineilla rikastettu sekakide jäähdytysnopeudesta riippuen osaksi ylikylläs-tettyyn tilaan ja omaa täten tietyn karkaisukyvyn.

3 69412

Kuoret voidaan valmistaa tekniikan tason mukaisesti, esimerkiksi sekoittamalla hiekkaan sideainetta, joka kovettuu.

Eräs tällainen menetelmä on Croning-menetelmä, jonka mukaan hiekka sidotaan fenolihartsilla.

Kuorten seinänpaksuus on sopivimmin vähintään 3 mm. Malja-maisia muotinosia kootaan tavanomaiseen tapaan valumuoteiksi, jolloin kyllästäminen, esimerkiksi silikonilla, suoritetaan jo ennen kokoonpanoa, sopivimmin kuitenkin vasta kokoonpanon jälkeen maljojen kosketuspinnoissa olevien käsittelemättömien kohtien välttämiseksi.

Hiekkamaljoja voidaan joko tuettuina tai tukemattomina suihkuttaa jäähdytysnesteellä tai höyryllä tai myös upottaa kokonaan jäähdytyskylpyyn. Jäähdytysväliaineena käytetään sopivimmin vettä tai vesihöyryä.

Veden lisäämisen ajankohta määräytyy valetusta metallista ja valukappaleen seinänvahvuudesta. Alumiinia tai hyvin ohutseinäisiä rautavalukappaleita, esimerkiksi männäntankoja valettaessa, voidaan muottia jo valun aikana valella vedellä. Paksumpiseinäisiä osia, esimerkiksi kiertokankia valettaessa, suoritetaan veden lisääminen muutamia sekunteja valun jälkeen.

Paksuseinäisillä rautavalukappaleilla on esiintyvän jähmetty-mispaineen ja suuremman lämpökuormituksen takia suositeltavaa tukea maljoja, esimerkiksi CH-patenttijulkaisussa 492 493 esitetyllä tavalla.

Tukivälineenä tulevat etenkin teräshiekka, kvartsijauhe tai kvartsihiekka sekä muut rakeiset massat kyseeseen tai myös kiinteät tuet.

Suljetussa säiliössä voidaan tämän lisäksi myös käyttää itse jäähdytysnestettä hyväksi tukivälineenä.

4 69412

Jos jäähdytysväliaine poistetaan kuorien lämpötilan ollessa 600-700°C, hehkuvat kuoret enemmän tai vähemmän kauttaaltaan ja murenevat purettaessa. Vaihtoehtoisesti voidaan kuorten poistaminen suorittaa jo vesikylvyssä tai jäähdytysväliaineel-la suihkutettaessa, jolloin saadaan seuraavat edut: a) tehokkaampi jäähdytysvaikutus b) kuoria voidaan käyttää uudelleen c) myrkyllisten hajoamiskaasujen syntyminen käytetystä orgaanisesta sideaineesta, esimerkiksi fenolihartsista, valun aikana ja jäähdytysväliaineen poistamisen jälkeen estyy.

Kuten CH-patenttijulkaisussa 583 758 on taulukossa 1 esitetty, kehittää esimerkiksi fenoliformaldehydi-sideaine kuumennettaessa valulämpötilaan paitsi 20-25 % metaania myös 25-30 % hiilimonoksidia, joka on ihmiselle hyvin vaarallista.

Edellä kohdassa c) mainittu etu voidaan kuitenkin saavuttaa vain kun kuoret jäähdytetään fenolihartsin hajoamislämpötilan (noin 300°C) alle.

Claims (7)

1. Menetelmä kemiallisella sideaineella lujitetuissa hiekka-muoteissa valettujen metallivalukappaleiden jäähdyttämiseksi äkillisesti, tunnettu siitä, että hiekkakuoret tehdään ennen kokoonpanoa tai sen jälkeen vettä hylkiviksi ja juoksevalla metallilla täytetty hiekkamuotti jäähdytetään jo täytön kuluessa tai kohta sen jälkeen ulkoa nestemäisellä väliaineella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestemäisenä väliaineena käytetään vettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koko hiekkamuotti upotetaan jäähdytys-väliaineeseen .

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkamuottia vain suihkutetaan jäähdy-tysväliaineella.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkamuotit jäähdytetään kemiallisen sideaineen hajoamislämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan.

5 69412

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fenolihartsilla lujitettuja muotteja jäähdytetään alle 300°C:n lämpötilaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkamuotit tehdään silikonilla vettä hylkiviksi.