FI72664B - Foerfarande och anordning foer behandling av under litet tryck gjuten smaelt metall, i synnerhet foer ympning av gjutjaern. - Google Patents

Description

1 72664

Menetelmä ja laite pienpaineella valettavan sulan metallin käsittelemiseksi, varsinkin valuraudan ymppäämiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite 5 pienpaineella valettavan sulan metallin, esimerkiksi ympättävän valuraudan käsittelemiseksi.

Kuten tiedetään, suomu- tai pallografiittivalu-raudan tai huokosgrafiittivaluraudan ymppääminen voidaan suorittaa jonkin ymppäysaineen, kuten esimerkiksi jauhe-10 maisen muottiin etukäteen lisätyn piiraudan avulla, pienpai-nevalutekniikassa, toisin sanoen tekniikassa, jossa sula valurauta puristetaan muottiin nousevalla valulla suhteellisen matalan, noin 0,2 - 1,5 baarin kaasunpaineen avulla.

Yleisesti on jo kauan ollut tiedossa, että valu-15 raudan ymppäämiseksi piiraudalla tai muilla grafitoivilla aineilla pyritään edistämään grafitoitumista eli vapaan grafiitin muodostumista valuraudan jähmettyessä, jotta valetulle tuotteelle saadaan hyvä iskusitkeys, ja että tämä ymp-päys on sitä tehokkaampaa mitä lähempänä muottia se suo-20 ritetaan, juuri ennen valuraudan ohjaamista muottiin. Ymppäämistä on suoritettu jopa muotin sisällä. Sulan valuraudan ymppäysvaikutus ei nimittäin ole kestävä ja se pyrkii heikentymään muutamassa minuutissa, joten on vältettävä liian pitkää aikaväliä ympäämisen ja sulan valuraudan muot-25 tiin syötön välillä.

Tunnetaan muuten eräs ymppäysmenetelmä, jossa ymp-päysainetta käytetään päättömänä lankana. Langan etuna on sen helppo käsiteltävävyys ja se, että se soveltuu mekani-soituun käsittelyyn, kun se kelataan puolalle, jolta se 30 vain keltaan auki, annostellaan tarkka määrä ymppäysainetta ja lopuksi sulatetaan helposti sulaan valurautaan.

Niinpä FR-patentista A 2 276 124 tunnetaan menetelmä, jossa jotakin reagenssimetallia lisätään pitkänomaisena elementtinä, joka on ripustettu muotin sisään, joka muotti 35 täytetään käsiteltävällä sulalla metallilla. Kun sulan metallin pinta nousee muotissa, pitkänomainen reagenssi- 2 72664 elementti sulaa sulaan metalliin vapauttaen reagenssi-metallia sulaan massaan. Muottiin syötetään sulaa metallia painovoiman avulla. Valu on siis laskeva. Minkäänlaisia ongelmia ei esiinny pitkänomaisen reagenssielementin ripus-5 tamisessa muotin sisään. Tämä asettaminen suoritetaan käsin ja ymppääminen tapahtuu muotin sisällä.

FR-patentti A 2 278 432 koskee ymppäysaineen käyttöä päättömänä lankana, joka kelataan puolalta sen asettamiseksi riippumaan pystysuorassa suunnassa muotissa olevaan 10 altaaseen. Tämä allas sijaitsee käsiteltävän sulan metallin radalla, joka rata kulkee valukanavan läpi, joka syöttää varsinaista muottipesää, pystysuoran painovoiman vaikutuksesta toimivan valukanavan ja mainitun muottipesän välissä. Koska sula metalli kulkee nopeasti tämän ymppäysaltaan läpi, 15 johon on upotettuna riippuvan ymppäySiangan alapää, on sula metalli eli siis muottipesään johdettu metallimassa vaikeata saada ympätyksi tasaisesti. Tämä vaara epätasaisesta ymppäytymisestä on sitä suurempi mitä tilavampi tai monimutkaisempi muottipesä on, varsinkin pieniä kappaleita va-20 lettaessa. Sulan metallin jähmettyminen tapahtuu tällöin nimittäin niin nopeasti, että se päättyy jo ennen kuin ymp-päyslanka on ehtinyt liueta kokonaan sulaan metalliin, jolloin ymppäytyminen tapahtuu epätäydellisestä ja epätasaisesti .

25 Giesserei-Praxis -julkaisun nro 3, 10.2.1982, si vuilta 29 - 36 tunnetaan vielä menetelmä, jossa valurauta ympätään puolalta kelattavalla langalla, joka syötetään tulppasulkimellisesta kaatoaltaasta tai valusangosta painovoiman vaikutuksesta tulevan valuvirran akselille.

30 Tällä tavoin toivotaan päästävän tasaisempaan ymppäystulokseen, koska sula metalli pysyy kosketuksessa ymppäyslangan kanssa tietyllä matkalla sen pituutta ennen joutumistaan muotin pystysuoraan valukanavaan.

Mutta näissä kolmessa tunnetussa esimerkissä 35 kysymys on painovoiman avulla tapahtuvasta pystysuorasta 3 72664 valusta eikä pienpaineisesta nousevasta pystysuorasta valusta muotin syöttämiseksi.

Mutta kysymys ymppäyksestä langan avulla valuraudan pienpaineisessa nousuvalutekniikassa kuitenkin 5 asettuu, sillä sulaa valurautaa varten tarkoitetun muotin porttiin, jonka tulisi olla myös langan syöttökohta, ei päästä käsiksi. Se on nimittäin sovitettu tiiviisti sulan valuraudan nousukanavan eli paineenalaisesta valusangosta alkavan nousevan valuputken jatkoksen yhteyteen. Ymppäys-10 lanka, jota haluttaisiin juoksuttaa, ei siis pääse muotin porttiin. Tämä ongelma esiintyy sekä ilmarei'illä varustetuissa muoteissa (muottipesä on yhteydessä ilmakehään hormien kautta) että umpimuoteissa (ilmareiätön muottipesä) eli ilman yhteyttä ilmakehään olevissa muoteissa.

15 Lisäksi pienpaineisessa nousuvalutekniikassa ei muottipesän yläpuolella ole valukanavaa eikä kaatoallasta, johon ymppäysainetta voitaisiin syöttää.

Tämä keksintö ratkaisee langan avulla tapahtuvan ymppäyksen ongelman metalli- tai hiekkamuotissa tai osaksi 20 metallia ja osaksi hiekkaa olevassa muotissa pienpainevalu-tekniikassa.

Tässä tarkoituksessa keksinnön kohteena on menetelmä pienpaineella valettavan sulan metallin käsittelemiseksi, varsinkin valuraudan ymppäämiseksi, jossa menetel-25 mässä valetaan pienpaineella ja nousevalla valulla muotissa, jossa on muottipesä, sulan metallin sijaitessa kaasupaineen-alaisessa valusangossa, joka on sovitettu muotin alapuolelle ja joka on siihen yhteydessä nousevan valukanavan kautta, joka on liitetty tiiviisti muotin sulan metallin syöt-30 töaukkoon, joka menetelmä on tunnettu siitä, että sula metalli käsitellään langalla, joka on ripustettu muottipesän läpi pituudelta, joka on suurempi kuin muotin korkeus mitattuna valukanavan jatkoksen yläpuolelta valukanavan huipun ja muottiportin aukon väliltä, niin että langan ala-35 osa, joka sijaitsee muotin alapuolella ja sen ulkopuolella, 4 72664 uppoaa käsiteltävään sulaan metalliin määrätyltä pituudelta olennaisesti valukanavan akselilla, ja jossa menetelmässä a) ennen valua olevassa vaiheessa langan alaosa 5 sijaitsee juuri sulan metallin pinnan yläpuolella kanavassa; b) seuraavassa vaiheessa kaasupainetta nostetaan valusangossa sulan metallin pinnan nostamiseksi muotin syöttöaukon korkeudelle; 10 c) paine ja valupinta ylläpidetään sulan metallin käsittelyyn tarvittavan ajan; d) ja painetta nostetaan valusangossa arvoon, joka on edellistä arvoa korkeampi sulan metallin nostamiseksi muottipesään sen täyttämiseksi.

15 Keksintö soveltuu yhtä hyvin valurautaan ja sen ymppäamiseksi kuin muihin metalleihin ja lejeerinkeihin, kuten tuonnempana mainitaan ja muihin käsittelyihin kuin ymppäykseen, esimerkiksi hapenpoistokäsittelyyn.

Keksinnön kohteena on myös laite tämän menetelmän 20 suorittamiseki, joka laite käsittää pienen kaasupaineen alaisen sulan metallin valusangan, muotin, jossa on muot-tipesä ja joka on sovitettu sangon yläpuolelle ja on yhteydessä siihen nousevan valukanavan kautta, valukanavan-jatkoksen ollessa sovitettu tiiviisti muotin alasyöttö-25 aukon ja valukanavan yläpään väliin, ja joka on tunnettu siitä, että muotin yläosassa on sen läpi tehty pitkin nousevan valukanvan pystyakselia kulkeva väylä, joka on sovitettu vastaanottamaan sulan metallin käsittelylangan ja joka avautuu muottipesään.

30 Keksinnön erään toisen tunnusmerkin mukaan puolalta, jolle lanka on kelattu, tuleva lanka kulkee muotin yläosan läpi, joka on varustettu tätä varten tarkoitetulla aukolla ja muotin alaosan läpi, niin että käsittelylangan alapää ulottuu muotin alapinnan yli olennaisesti sen ala-35 puolelle, käsittelylangan ulottuessa näin koko muotin läpi.

5 72664

Riippumatta siitä, onko muotti metalli- vai hiek-kamuotti, lanka kulkee muotin yläosan läpi aukosta niin että se joutuu muottipesään. Ilmatiiviys rengasmaisessa tilassa kulkuaukon ja langan välillä on valinnainen.

5 Tämän menetelmän ja laitteen ansiosta ja varsin kin, kun kysymys on valuraudan ymppäyksestä ymppäyslan-gan avulla, edellytykset tasaisen ymppäyksen aikaansaamiseksi ja ympätyn valuraudan joutumiseksi ymppäyksen jälkeen nopeasti muottiin pienpainevalutekniikassa ovat 10 täydelliset. Ymppäysvaihe ei nimittäin kestä kuin hetken (muutamia sekunteja) ennen ympätyn valuraudan joutumista muotiin, mikä sekin tapahtuu nopeasti, mutta kestää kuitenkin riittävän ajan, jotta nousevaan valukanavaan tai -putkeen upotettu lanka ehtii kokonaan liueta, jolloin 15 muottiin tuleva valurauta on täysin ymppäytynyt. Lisäksi ymppäysaikaa voidaan toivomusten mukaan valvoa.

Tässä menetelmässä, joka suoritetaan tällaisella laitteella, ei ymppäykseen käytetä sitä osaa ymppäyslan-gasta, joka kulkee ulottuen muottipesän läpi, vaan ymp-20 päykseen käytetään muotin ulkopuolella, muotin alapinnan alapuolella olevaa osaa.

Lyhyesti sanottuna tunnetussa tekniikassa muotissa ymppääminen on riippuvainen muotin syöttöjärjestelmästä ja ympättävän metallisulatteen syötöstä, ja se tapahtuu 25 samaan aikaan kuin muotin täyttö painovoiman avulla sulalla metallilla, joka jähmettyy. Seurauksena on usein epätäydellinen ja epätasainen ymppäytyminen, joka johtuu siitä, että aikaa ei ole riittävästi, jotta se pääsisi kunnolla tapahtumaan.

30 Sitä vastoin tässä keksinnössä on aikaa ymppäys- aineen liukenemiseen sulaan metalliin (ymppäysvaihe) ja aikaa muotin täyttymiseen ymppäytyneellä metallilla (syöttövaihe) , ja nämä kaksi aikaa, jotka seuraavat nopeasti toisiaan, ovat toisistaan riippumattomia ja niiden kestoa 35 voidaan helposti valvoa.

6 72664

Keksinnön muita tunnusmerkkejä ja etuja selvinnee seuraavasta selityksestä, jossa viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, jotka esittävät useita keksintöä ra-joittamattomai suoritusmuotoja: 5 kuvio 1 on kaavamainen osittaisleikkaus eräästä laitteesta keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi; kuvio 2 on kaavamainen leikkauskuva umpinaisesta hiekkamuotista, johon keksintöä on sovelletettu; kuvio 3 on kaavamainen leikkauskuva umpinaisesta 10 metallimuotista, johon keksintöä on sovellettu; kuviot 4, 5, 6, 7 ja 8 ovat kaavamaisia osittais-leikkauksia, jotka esittävät keksinnön mukaisen pienpaine-valumenetelmän eri vaiheita ja ymppäämistä; kuviot 9, 10, 11, 12 ja 13 ovat kaavamaisia diag-15 rammeja, jotka kuvaavat kaasunpaineen vaihteluja valusan- gossa eri aikoina ja kuvioissa 4, 5, 6, 7 ja 8 esitettyjä eri vaiheita vastaten; kuviot 14 ja 15 ovat kaavamaisia osittaiskuvia, jotka esittävät leikkauksena erästä ymppäyslangan käyt-20 tömuunnelmaa, kuviot 16 ja 17 ovat kaavamaisia kuvioita 14 ja 15 vastaavia diagrammeja paineen vaihteluista valusangossa eri aikoina; kuvio 18 on kuvion 2 kaltainen leikkauskuva, joka 25 esittää keksinnön sovellutusta ilmarei'illä varustettuun muottiin; kuvio 19 on diagrammi paineen vaihteluista valusangossa eri aikoina vastaten kuviota 18; kuvio 20 on leikkauskuva, joka esittää keksinnön 30 sovellutusta pystysuoralla jakopinnalla ja keernalla varus tettuun tasomuottiin; kuviot 21 ja 22 ovat 100-kertaisina suurennoksina esitettyjä mikroskooppikuvia pallografiittivalurautakap-paleista, jotka on ympätty pienpainevalumenetelmässä vas-35 taavasti tunnetun tekniikan mukaisesti ja keksinnön mukai sesti .

7 72664

Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa keksinnön tarkoittama pienpainekaavaus- tai valulaite käsittää kaa-supaineenalaisen valusangon 1 ja umpimuotin A, joka on sovitettu mainitun valusangon valujatkoksen päälle.

Valusanko on esimerkiksi teekannun tyyppiä ja kä-5 sittää lähes kokonaan suljetun tilan 2 ja valukanavan tai valuputken 3, joka on yhteydessä tilaan 2 aukon 4 kautta, joka sijaitsee sangon 1 pohjalla. Sangon 1 sisältämä eli siis samalla kertaa sekä tilassa 2 että kanavassa tai putkessa 3 oleva sula metalli M saatetaan kaasupaineen 10 alaiseksi paineenalaisen kaasun, esimerkiksi ilman tai argonin tai typen, syöttöjohdon 5 kautta, joka avautuu tilan 2 yläosaan. Tämä johto 5 voi olla liitetty myös pur-kaustilaan tai laskureikään ei-esitetyn jakolaatikon kautta. Paineenalaisen seulan metallin syöttö sankoon 1 tapah-15 tuu tilan 2 yläosassa olevan laajan aukon kautta, joka on suljettu tiiviisti kannella 6.

Sanko 1 voidaan tietysti korvata sangolla, jonka läpi kulkee suunnilleen sen keskikohdalta nouseva valuput-ki ja se voi olla varustettu esimerkiksi FR-patentissa 20 A 2 367 566 selitetyllä järjestelmällä kaasupaineen säätämiseksi ja sulan etallin M pinnan N säätämiseksi nousevassa valukanavassa.

Valukanavan 3, jonka akseli XX, yläosassa on kartion muotoinen suutin 7, jota nimitetään myös valukanavan jat-25 kokseksi. Tämän suuttimen 7 tehtävänä on vastaanottaa muotin A valuaukko, jota vasten se on sovitettu tiiviisti.

Muotti A, joka muodostuu esimerkiksi kahdesta osasta 8 ja 9, jotka on liitetty toisiinsa vaakasuoralla jako-pinnalla, käsittää muottipesän 10 ja kartion muotoisen 30 valuaukon 11, joka liittyy tiiviisti samoin kartion muotoiseen jatkokseen eli suuttimeen 7.

Muotin molemmat osat 8 ja 9 pidetään tiiviisti kosketuksessa toisiinsa sulan metallin painetta vastaan, joka pyrkii avaamaan muottipesän 10, millä tahansa sopi-35 valla valimoalalla tunnetulla tavalla esimerkiksi lukitsemalla kaavamaisesti viitenumerolla 12 merkityillä muot-tilukoilla.

8 72664

Muotti A on umpinainen siinä mielessä, että sen ainoana aukkona on alaosassa 8 oleva valuaukko 11, joka on tarkoitettu sovitettavaksi suuttimen 7 päälle. Sen yläosassa 9 ei ole mitään aukkoa, sen laipio, toisin 5 sanoen muottipesän 10 yläosa, on täysin suljettu. Kek sinnön mukaan sen yläosan 9 laipion läpi tehdään reikä 9a metallisen ymppäyslangan 13 väyläksi aukon 11 akselille XX.

Keksinnön mukaista laitetta täydentää ymppäyselin, 10 joka muodostuu metallisesta ymppäyslangasta 13, joka pur kautuu esimerkiksi puolauskoneelta 14 (puolalta 14).

Keksinnön mukaan ymppäyslanka 13 kulkee muotin A läpi, eli siis muottipesän 10 läpi sangon 1 valukanavan tai -putken 3 pystyakselia XX pitkin. Ymppäyslanka 13 kul-15 kee siis muottipesän 10 laipion eli yläosan läpi, muotin A osan 9 poikki, riippuu muottipesän 10 ja valuaukon 11 läpi ja jatkuu riippuen pystysuorassa suunnassa pitkin akselia XX muotin A alapuolella määrätylle korkeudelle valukanavan 3 sisään. Lanka 13 ulottuu siis kokonaispituu-20 delle L muotin A yläpinnan alapuolelle, joka pituus on suurempi kuin muotin A korkeus h mitattuna jatkoksen 7 pohjasta.

Langan pituus, joka laskeutuu muotin A alaosan 8 alapinnan alapuolelle, on sellainen, että langan sulaan 25 metalliin nousevan valukanvan 3 sisään uppoava pituus vas taa ymppäysainemäärää, joka on tarpeen muottipesään 10 syötettävän sulan metallin ymppäämiseksi. Sulaan metalliin upotettu langanpituus on merkitty viitekirjaimella H kuviossa 1.

30 Kun muotti A on hiekkamuotti (kuvio 2), ymppäys- lanka 13 saadaan kulkemaan yläosan 9 laipion läpi tekemällä tämän laipion läpi ohut reikä, joka vastaa langan 13 läpimittaa.

Jos muotti A on metallia (kuviot 1 ja 3), joko 35 sen yläosan läpi on tehty langan 13 kulkuaukko 9a (kuvio 1) tai sen yläosassa on hiekkaa tai muuta tulenkestävää joi- 9 72664 lakin sideaineella agglomeroitua ainetta olevalla tulpalla 16 suljettu aukko 15 ja tulpan 16 itsensä läpi on tehty kulkuaukko 9a ymppäyslankaa 13 varten (kuvio 3).

Sula metalli M voi olla pallografiittivalurautaa 5 tai suomugrafiittivalurautaa tai terästä, jolle suoritetaan deoksidointikäsittely tai vielä jotakin superlejee-rinkiä (eli austeniittilejeerinkiä, joka sisältää yli 20 % rautaa sekä nikkeliä ja kromia tai nikkeliä, kromia ja kobolttia, tai jotakin lejeerinkiä, joka sisältää 10 alle 20 % rautaa ja joka perustuu nikkeliin tai kobolttiin) . Sula metalli M voi olla myös alumiinia tai jotakin alumiiniseostetta tai jotakin kupariseostetta.

Yppäyslanka 13 perustuu johonkin ymppäysaineeseen kuten piirautaan (75 %, lopun ollessa teräskantajaa) 15 mikäli kysymyksessä on pallografiittivalurauta tai suomu-grafiittivalurauta. Piirautaperustaista ymppäyslankaa voidaan käyttää myös metallisulatteen M ollessa terästä. Ymppäyslanka 13 voi olla jokin teräslanka, joka on päällystetty ymppäysaineilla, tai vuorattu lanka eli putkimai-20 nen elementti, jonka sisällä on ymppäysainetta.

Valuraudan käsittelemiseksi käsittelylanka 13 voi olla magnesiumia, piirauta-magnesiumseosta, harvinaisia maametalleja, titaania tai vismuttia.

Käsiteltävä deoksidointikäsittely, metallisulate 25 M on terästä tai jotakin superlejeerinkiä, lanka 13 voi olla myös alumiinia, pii-kalsiumia, piitä, mangaania tai harvinaisia maametalleja.

Kun kysymyksessä on valurauta, ymppäyslanka 13 voi sisältää, piiraudan lisäksi, harvinaisia maametalleja, 30 jotka parantavat vapaan grafiitin muodostumisprosessia edistäen pyöreiden kerien muodostumista, ja se voi sisältää myös vismuttia, joka lisää grafiittikerien lukumäärää.

Kun metallisulate M on alumiinia, käsittelylanka 13 voi olla strontiumia tai natriumia.

10 72664

Toiminta: Tämän laitteen avulla suoritetaan ymppäyskäsitte-ly ja valu seuraavalla tavalla vaihtelemalla sulan valuraudan tasoa N valukanavassa 3, muuttamalla kaasunpainet-5 ta tilassa 2, FR-patentin A 2 367 566 paineenvaihteludiag- rammin mukaan: 1) Ennen ymppäystä: langan 13 syöttö - lähestyminen muot- tia A (kuviot 4 ja 9) :_

Aikana (t-2) (kuvio 9), kun valusangon 1 tilassa 10 2 ei ole paineitta, valuraudan M pinta N on matalalla. Se on etäällä muotista A. Lanka 13 viedään muottia A kohti esimerkiksi kelauslaitteen avulla.

2) Ennen ymppäystä: ymppäyslangan 13 paikalleen asetta- minen (kuviot 5 ja 10) :_ 15 Aikana (t-1) (kuvio 10) tilassa 2 ei ole edelleen kään painetta. Pinta N pysyy samalla tasolla kuin kohdassa 1, mutta lanka 13 kulkee kokonaan muotin A läpi pitkin valukanvan 3 akselia XX ja riippuu kanvassa 3 pituudelta, joka vastaa ymppäämiseen käytettävää langanpituutta. Lan-20 gan 13 alapää on pinnan N lähellä, sen yläpuolella.

3) Yppäysvaihe esipaineen PO alaisena (kuviot 6 ja 11):

Muotti A on paikallaan valukanavan 3 jatkoksen 7 päällä, kuten kuviossa 1 on osoitettu. Tilaan 2 syötetään sulan valuraudan M yläpuolelle kaasupainetta aina ns. esi-25 painearvoon PO saakka. Tämä esipaine nostaa valuraudan kanvassa 3 tasolle N eli juuri valukanavan 3 yläosan alapuolelle, mahdollisimman lähelle muotin A alapintaa eli mahdollisimman lähelle muotin A alapintaa eli mahdollisimman lähelle muottipesää 10.

^ Ymppäyslanka 13 on paikallaan nousevassa valukana vassa 3, pitkin sen akselia XX, ulottuen kokonaan muotin A läpi aina upotussyvyydelle H kanavassa 3, pinnan N alapuolelle. Syvyys H vastaa lankamäärää, jonka on liuettava valurautaan M valuraudan täydellisen ymppäytymisen aikaan-35 saamiseksi, joka valurauta sittemmin jähmettyy muottipesän 11 72664 10 sisällä. Jos ymppäysainemäärän korkeus H on riittämätön, lankaa 13 voidaan kelata auki puolalta 14, kunnes metalli-sulatteeseen M liuennut lankamäärä 13 on riittävä.

Tässä vaiheessa ollaan kuvion 11 paine/aika -diag-5 rämmin kohdassa a nousun Oa jälkeen N1 vastaavan esipai-neen PO aikaansaamiseksi.

Tämä esipainetta PO ylläpidetään ajan, joka vastaa kuvion 11 diagrammin segmenttiä tai tasoa ab, kunnes sulaan valurautaan M korkeudelta H uponnut lanka 13 on täy-10 sin liuennut. Esipaineen PO alainen ymppäysaika, joka vastaa tasoa ab, ei kestä muutamaa sekuntia kauemmin (keskimäärin 2-3 sekuntia). Tätä aikaa voidaan muuten valvoa.

4) Valu (kuviot 7 ja 12) ;

Kaasunpaine nostetaan valusangon 1 tilassa 2 esi-15 paineesta PO valupaineeseen PC. Näin siirrytään kuvion 12 diagrammin kohdasta b kohtaan c. Juuri tämä nostaa sulan valuraudan M muottipesän 10 sisään täyttäen sen kokonaan. Huomattakoon, että lanka 13 on liuennut koko siltä osaltaan joka oli aikaisemmin uponneena kanavaan 3 ja että 20 valuraudan siirtyessä kanavasta 3 muottipesän 10 onteloon tapahtuu valuraudan ja juuri liuenneen ymppäysaineen sekoittuminen, mikä tekee ymppäytyrnisen tasaisuuden täydelliseksi .

Valupaine PC ylläpidetään sangossa 1 määrätyn ajan, 25 jotta muotin A muottipesän 10 sisällä oleva valurauta ehtii jähmettyä. Tämä valupaineen PC ylläpitäminen vastaa kuvion 12 ylätasoa cd.

5) Valukappaleen jähmettyminen ja paineen lasku palaamisek- si tasoon N1 (kuviot 8 ja 13) :__ 30 Kun valukappaleen jähmettyrnisaika muotin A sisällä mainitun ylätason cd mukaisesti (kokemuksen sanelema aika) on kulunut umpeen, kaasunpaine lasketaan valusangan 1 tilassa 2 valupainearvosta PC esipainearvoon POl, joka on hieman suurempi kuin kuvion 11 esipainearvo PO.

35 Näin siis palautetaan valuraudan pinta tasolle N1 nousevassa valukanavassa 3 huolimatta siitä, että taso 12 , .

72664 laskee ei-esitetyssä tilassa 2, koska tietty määrä valurautaa on kulutettu muottipesän 10 sisällä. Juuri tämä kulutus vaatii esipainearvoa PO hieman suuremman esipai-neen POl. Kuvion 13 diagrammissa tämä paineen lasku vastaa 5 alenevaa segmenttiä de, jota seuraa taso ef paineessa POl juuri valetun muotin A tyhjennyksen ajan ja uuden täytettävän muotin A tuomisen ajan.

Näin päättyy paine/aika -vaihtelujakso O a b c d f.

Kun valurauta on jähmettynyt muottipesän 10 sisällä, 10 sulan valuraudan ylimäärän palattua kanavaan 3, päästön vaikutuksesta, ymppäyslanka 13 on osaksi sulautuneena, osaksi uponneena kiinteässä tilassa jähmettyneeseen kappaleeseen. Joka tapauksessa juuri valettua muottia A tyhjennettäessä lanka 13 voidaan katkaista muotin A yläpin-15 nan tasalta ennen tyhjennystä samanaikaisesti, kun valettua kappaletta muotista poistettaessa ymppäyslanka 13, joka saattaa mahdollisesti pistää esiin valukappaleen ulkoseinämästä, voidaan myös leikata sen pinnasta.

Ymppäystulos (kuviot 21 ja 22).

20 Tällä tavoin valettua ja ympättyä kappaletta mik- roskooppisesti tutkittaessa (kuvio 22) todetaan grafiit-tikerien jakautuneen erittäin tasaisesti, mikä osoittaa grafitisoitumisen tapahtuneeseen tasaisesti täydellisen ymppäytymisen ansiosta valukanavassa 3 (kuviot 6 ja 11), 25 sen ansiosta että näin ympätty valurauta syötettiin erittäin lyhyessä ajassa ymppäämisen jälkeen (kuviot 7 ja 12) eli ilman vaaraa tämän hyvin lyhytaikaisen ymppäysvaiku-tuksen menettämisestä sulassa valuraudassa ja että valurauta ja liuennut ymppäysaine sekoittuivat valuraudan 30 tullessa muottipesään 10. Tässä ferriittirakenteessa gra-fiittikerien tiheys on suuri ja kerät ovat säännöllisen kokoisia. Tällainen tiheys ja säännöllisyys tekevät valukappaleen rakenteen erittäin tasaiseksi.

Jos vertailun vuoksi tarkastellaan mikroskooppi-35 sesti pallografiittivalurautakappaletta, joka on valettu samalla pienpainevalumenetelmällä, mutta ympätty jollakin 13 72664 tunnetuntyyppisellä menetelmällä, jossa esimerkiksi ymppäysaine lisätään jauheena (esimerkiksi piirauta-jauheena) muottipesän sisään (kuvio 21), todetaan kyllä grafiittikerien läsnäolo tällaisessa ferroperliittiraken-5 teessä, jossa on alle 10 % perliittiä. Mutta ne ovat huomattavasti epäsäännöllisemmin jakautuneina ja kooltaan huomattavasti paljon epätasaisempia kuin kuvion 22 mikros-kooppikuvassa, koska sulan valuraudan ja ymppäysjauheen seos on epätasainen muottipesän 10 sisällä, sekoitusta 10 ei tapahdu eikä ole mitään elimiä, jotka jakaisivat tämän jauheen tasaisesti muottipesän 10 sisällä. Huomattakoon, että kuvioiden 21 ja 22 mikroskooppikuvat vastaavat saman-paksuisisa eli 5 mm:n alueita.

Lisäksi havaitaan perliitin vähäinen määrä, alle 15 10 %, keksinnön mukaisessa rakenteessa (kuvio 22). Mitä tulee perliittipitoisuuteen, tapauksessa (jota ei ole kuvioiden 21 ja 22 mukainen), jossa valukappaleen jäähtymisolo-suhteet aiheuttaisivat perliittirakenteen syntymisen raaka-valutilassa, kun aikaisemmin tunnetulla ymppäystekniikal-20 la ei olisi mitään vaikutusta tähän normaaliin taipumukseen perliittirakenteen syntymiseen, sitä vastoin keksinnön mukaisella ymppäysmenetelmällä voidaan alentaa raakava-lutilassa saadun perliitin prosentuaalista osuutta.

Muunnelmia, ennen muottipesän 10 täyttöä, voidaan 25 tarvittaessa, eli jos jo liuenneen ymppäysaineen määrä on riittämätön, lisätä langan 13 pituutta valukanavassa 3 olevaan sulaan valurautapatsaaseen eli siis laskea lisäpituus lankaa 13.

Ymppäyksen jälkeen sen sijaan että lanka 13 jätet-30 täisiin paikalleen muottiin A niin että se on uponneena muottiontelon 10 täyttävään valurautaan (kuviot 7 ja 8), ymppäyslanka 13 vedetään pois, ennen kuin sula valurauta M täyttää muottiontelon 10 (kuviot 14 ja 15).

Kuvioiden 14 ja 16 mukaan lanka 13 vedetään pois 35 sitä mukaa, kun valuraudan pinta M nousee ontelossa 10, pitäen langan 13 alapään sulan valuraudan M ulkopuolella.

14 72664

Kuvattu pinta N2 vastaa paineen Pbl kohtaa bl diagrammissa, joka kuvaa paineen nousua tilassa 2 (kuvio 16). Kun onteloon 10 syötetty valurauta on jähmettynyt (kuviot 15 ja 17), lanka 13 on muotin A ulkopuolella, mahdollisim-5 man lähellä sitä, valmiina käytettäväksi uudelleen seu- raavaa ymppäysvaihetta varten. Pinta Nl on pudonnut juuri muotin A alapuolelle paineen P01 vaikutuksesta (kuvio 17 on sama kuin kuvio 13). Mutta lanka 13 ei ole uponneena valukappaleeseen eikä sitä tarvitse katkaista, mikä sääs-10 tää aikaa.

Edelleen muunnelmana lanka 13 voidaan vetää '.muotista A jopa ennen muotin A täyttämistä.

Ilmarei'illä varustettu muotti (kuviot 18 ja 19):

Jos muotissa B on ilmareikiä 17, jotka ulottuvat 15 sen yläosan 9 läpi ja yhdistävät ontelon 10 ilmakehään, ja varsinkin ilmareikä 17 valurautasulatteen syöttöaukon 11a akselilla XX, lanka 13 saadaan vaivatta kulkemaan muotin B läpi aksiaalisen ilmareiän 17 kautta. Paine nostetaan tällöin seuraavalla tavalla valusangossa, ymppäyksen 20 jälkeen ontelon 10 täyttämiseksi (kuvio 19):

Kuvion 19 diagrammin kohta b kuvaa paine- ja aika-tilannetta ymppäämisen jälkeen ja juuri ennen muotin B täyttämistä.

Nouseva segmentti bc kuvaa paineen nousua sangon 25 1 tilassa 2 valurautasulatteen syöttämiseksi onteloon 10 aina muotin B yläpintaan saakka. Taso ccl kuvaa tämän paineen ylläpitämistä siihen saakka, kunnes valurauta jähmettyy ilmarei1issä 17, mikä muuttaa muotin B umpi-muotiksi. Tämä jähmettyminen tapahtuu nopeasti. Taso ccl 30 on siis hyvin lyhyt.

Nouseva segmentti cl - c2 kuvaa suurempaa paineen nousua sangon 1 tilassa 2 lisämäärän kuumaa valurautaa syöttämiseksi muottitilaan 10 ja siten takaisinvetäytymi-sen ja mahdollisten kutistumien valuontelossa, jotka tällä 35 tavoin tulevat täytetyiksi, korvaamiseksi.

is 72664

Loppuosa kuvion 19 diagrammista: taso c2d - nouseva segmentti de ja lyhyt taso ef ovat samat kuin jakso cdef kuviossa 13.

Pystysuora keernamuotti (kuvio 20) 5 Lopuksi kuviossa 20 on kuvattu keksinnön sovellutus muottiin C, jossa on pystysuora jakopinta, joka yhtyy akseliin XX, muottipesä 18 ja keerna 19, jonka symmetria-akselina on akseli XX. Muotissa C, joka on esimerkiksi ajoneuvon moottorin jonkin putkiosan muotti, on kaksi osaa 10 20 ja 21, jotka ovat akseliin XX ja pystysuoraan jako- pintaan nähden symmetrisiä. Nämä kaksi osaa 20 ja 21 puristetaan toisiaan vasten esimerkiksi kahdella puristin-levyllä 22, 23. Keerna 19 on esimerkiksi ripustettu muot-titilaan 18 yläkeernakannalla 24.

15 Kuten edellisissäkin esimerkeissä, muotissa C on akselin suuntainen valuaukko 11b sen alapinnassa. Aukkoa 11b vasten tulee valusangon 1 jatkos 7.

Keernan 19, joka on esimerkiksi valuhiekkaa, läpi kulkee ymppäyslanka 13, joka laskeutuu pitkin valukanavan 20 3 akselia XX. Langan 13 kulun helpottamiseksi keernan 19 läpi on edullisesti tehty kulkuväylä 25 pitkin akselia XX. Kuten edelläkin, langan 13 ymppäykseen käytettävä osa ei ole se, joka kulkee muotin C eli keernan 19 läpi, vaan se, joka muotin C alapuolella on upotettuna valukanavassa 3 25 olevaan valurautaan M, ennen valuraudan syöttämistä ren kaan muotoiseen muottitilaan 18.

Ymppääminen ja sitten muotin täyttö tapahtuvat, kuten edellä. Lanka 13 voidaan jättää jähmettyneen valuraudan sisään ainakin muotin C alaosassa tai lanka 13 voidaan 30 vetää pois sitä mukaa, kun valurauta nousee muottiin C

f tai ennen kuin muottia C aletaan täyttää.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen edut:

Sen ansiosta, että ymppäyslanka 13 pidetään laskettuna määrätyltä pituudelta H nousevaan valukanavaan 3 mää-35 rätyn ajan, jota edustaa esipainetaso ab (kuviot 6 ja 11), saadaan ymppäysaine liukenemaan täydellisesti muottiin syötettävään valurautaan M.

16 72664

Valuraudan ja liuenneen ymppäysaineen sekoitusvai-kutus ympätyn valuraudan siirtyessä valukanavasta 3 muotti-pesän 10 onteloon takaa ymppäytymisen erinomaisen tasaisuuden muottipesän 10 täyttävässä valurautamassassa, 5 Kun ymppäyslanka 13 purkautuu kelauslaitteesta 14, langan 13 laskemista valukanavaan 3 voidaan jatkaa sitä mukaa, kun se sulaa siinä tapauksessa, että korkeuden H omaava lankasegmentti 13 ei ole määrältään riittävä ymppäämään koko muottipesään 10 syötettävää valurautamäärää.

10 Käytetyn ymppäysaineen määrää voidaan siis valvoa tarkasti.

Valuraudan M ymppääminen esipainevaiheessa Oab (kuviot 6 ja 11) toisin sanoen valukanavassa 3, ennen muottipesää 10, mahdollistaa ymppäysajan valvomisen toivo-15 musten mukaan. Tämä aika alkaa langan 13 uppoamisesta ja päättyy, kun langan 13 on todettu liuenneen täydellisesti valurautaan M.

Kun lanka 13 uppoaa poikkileikkaukseltaan vakiosy-linterimäiseen valukanavaan 3, riippumatta muottipesän 20 10 tilavuudesta, ymppäytyminen tilavuusyksikköä kohti py syy vakiona, ja ymppäytymisen laatu pysyy muuttumattomana ja toistettavana, riippumatta muottipesän 10 tilavuudesta ja muodosta.

Tällä ymppäysmenetelmällä yhdistettynä nousevaan 25 pienpainevalumenetelmään voidaan ympätty valurauta syöt tää muottipesään 10 (kuvio 15) hukkaamatta aikaa ymppäyk-sen jälkeen ja tarvitsematta siirtää sitä huomattavaa matkaa, jolloin voidaan olla varmoja, ettei sulan valuraudan ymppäytymisvaikutus, joka, kuten tiedetään, on hyvin 30 lyhytaikainen, häviä.

Keksinnön mukaisella ymppäyksellä voidaan alentaa perliitin osuutta valukappaleen rakenteessa, mikä on eduksi valmistettaessa ajoneuvojen moottoreiden putkikappa-leita.

35 Tämä menetelmä ja sen suorittamiseen tarkoitettu laite mahdollistavat valukappaleiden valmistuksen suurina 17 72 66 4 sarjoina ja erittäin nopeasti ymppäämiseen tarvittavan ajan jäädessä minimiin. Ymppäysaika, joka vastaa kuvion 11 esipainejaksoa Oab, on nimittäin aika, joka kuluu ymp-päyslangan 13 määrätyn pituuden liukenemiseen valukana-5 vassa 3, kun muotti on jo paikallaan ja tiiviisti valuka-navan valujatkosta 7 vasten.

Kun tämä menetelmä perustuu pelkän sulan valu-rautamassan ymppäämiseen (tai pelkän metallisulatemassan käsittelyyn), joka on valukanavassa 3 ja tarkoitettu syö-10 tettäväksi muottiin A, B, C, se soveltuu muutaman kilogramman (esimerkiksi 4 kg) painoisiin valukappaleisiin. Niinpä tällaisen ymppäyskäsittelyn jälkeen voidaan valaa esimerkiksi ajoneuvon moottorin pakosarjan putkia.

Tällä ymppäys- ja valumenetelmällä voidaan ympätä 15 tasaisesti ohuita kappaleita samoin kuin muodoltaan monimutkaisia kappaleita, turvaten samalla erittäin tasaisen grafitoitumisen homogeenisen ymppäytymisen seurauksena, koska valukanavassa 3 tapahtuva ymppääminen on riippumaton valukappaleen muodosta ja muottiin syötettävän sylan 20 metallin määrästä.

Jos ymppäyslankaa 13 ei syötetä jatkuvasti puolalta tai kelauslaitteesta 14 tai jos käytettävissä ei ole me-tallimuottia A, joka on varustettu tulenkestävällä'tulpal-: la 16, jonka läpi lanka 13 pääsee kulkemaan, voidaan me- 25 tallilanka 13 ripustaa muottipesän 10 laipioon, esimerkik si tekemällä langan 13 yläpää koukkumaiseksi ja sovittamalla pieni rengas metallisen muottipesän 10 laipioon, jolloin rengas ja koukku joutuvat upoksiin muottipesään valuraudan jähmettyessä.

30 Tässä tapauksessa tietysti ymppäyslangan on jatkut tava pitkälle muotin A alapinnan alapuolelle, jotta se pääsee uppoamaan nousevaan valukanavaan 3, kuten kuviossa 1 on esitetty.

Tällä tavalla ripustettua lankaa voidaan tietysti 35 käyttää umpinaisen hiekkamuotin A yhteydessä. Ainoa ero 18 72664 metalliseen muottiin verrattuna on se, että ymppäySiangan 13 yläpää voi olla ripustettuna ja kiinnitettynä muotin yläpintaan, esimerkiksi siten, että se laajentuu litteänä silmukkana vaakasuorassa tasossa nojaten mainittua ylä-5 pintaa vasten, kun lanka 13 on kulkenut muottipesän laipion läpi.

Claims (10)

19 72664

1. Menetelmä pienpaineella valetun sulan metallin käsittelemiseksi, varsinkin valuraudan ymppäämiseksi, jos- 5 sa menetelmässä valetaan pienpaineella ja nousevalla valulla muotissa (A, B, C), jossa on muottipesä (10), sulan metallin sijaitessa kaasupaineenalaisessa valusangossa (I) , joka on sovitettu muotin (A, B, C) alapuolelle ja johon se on yhteydessä nousevan valukanavan (3) kautta, 10 joka on liitetty tiiviisti muotin (A, B, C) sulan metallin (M) syöttöaukkoon (11, 11a, 11b), tunnettu siitä, että sula metalli (M) käsitellään langalla (13), joka on ripustettu muottipesän (10, 18) läpi pituudelta (L), joka on suurempi kuin muotin (A, B, C) korkeus (h) 15 mitattuna valukanavan (3) jatkoksen (7) yläpuolelta valu-kanavan (3) huipun ja muotin (A, B, C) muottiportin aukon (II) väliltä, niin että langan (13) alaosa, joka sijaitsee muotin (A, B, C) alapuolella ja sen ulkopuolella, uppoaa käsiteltävään sulaan metalliin (M) määrätyltä pituu- 20 delta (H) olennaisesti valukanavan (3) akselilla (XX), ja jossa menetelmässä a) ennen valua olevassa vaiheessa langan (13) alaosa sijaitsee juuri sulan metallin (M) pinnan (Nl) yläpuolella kanavassa (3); 25 b) seuraavassa vaiheessa kaasunpainetta nostetaan valusangossa (1) sulan metallin (M) pinnan nostamiseksi muotin (A, B, C) syöttöaukon (11) korkeudelle (Nl); c) paine ja valupinta (Nl) ylläpidetään sulan metallin käsittelyyn tarvittavan ajan; 30 d) ja painetta nostetaan valusangossa (1) arvoon (Pc), joka on edellistä arvoa (Po) korkeampi sulan metallin (M) nostamiseksi muottipesään (10, 18) sen täyttämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että muotin (A, B, C) laipion läpi viedään käsittelylanka (13) tekemällä tätä tarkoitus- 20 7 2 6 6 4 ta varten tähän laipioon kulkuväylä (9a) pitkin nousevan valukanavan (3) akselia (XX).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun määrätty pituus lankaa 5 (13) on liuennut valukanavan (3) sisältämään metallisulate- patsaaseen (M) ja ennen muotin (A, B, C) täyttämistä, syötetään lisäpituus lankaa (13) metallisulatepatsaaseen (M) .

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että käsittelylanka (13) ripustetaan muotin (A, B, C) yläosaan käyttämällä sitä langan (13) yläpään kannattimena ja päästämällä lanka (13) muotin (A, B, C) alapinnan alapuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että lanka (13) on ripustettu metallimuotin (A, B, C) muottipesän (10, 18) laipioon ja jatkuu muotin alapinnan alapuolelle, muottipesän (10, 18) ulkopuolella olevan langan osan muodostaessa käsittelyyn käytettävän osan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lanka (13) nojaa hiekka-muotin (A) yläpintaa vasten vaakasuorassa tasossa laajennetulla silmukalla, kuljettuaan muotin yläosan läpi ja se ulottuu muotin alapinnan läpi.

7. Laite jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukai sen menetelmän suorittamiseksi, joka laite käsittää pienen kaasupaineen alaisen sulan metallin (M) valusangon (1), muotin (A, B, C), jonka sisällä on muottipesä (10, 18. ja joka on sovitettu sangon (1) yläpuolelle ja on 30 yhteydessä siihen nousevan valukanavan (3) kautta, valu-kanavanjatkoksen (7) ollessa sovitettu tiiviisti muotin (A, B, C) alasyöttöaukon (11) ja valukanavan (3) yläpään väliin, tunnettu siitä, että muotin (A, B, C) yläosassa on sen läpi tehty pitkin nousevan valukanavan 35 (3) pystyakselia (XX) kulkeva väylä (9a, 25), joka on sovitettu vastaanottamaan sulan metallin (H) käsittely- 21 72664 langan (13) ja joka avautuu muottipesään (10, 18).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että väylä (9a) käsittelylankaa (13) varten on tehty muotin (A) yläosaan tehdyn aukon (15) 5 sulkutulppaan (16).

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, joka käsittää pystysuoralla jokopinnalla varustetun tasomuo-tin (C) , joka sisältää valukanavan (3) (XX) ja muottipesään (18) ripustetun keernan (19), tunnettu siitä, 10 että keernan (19) läpi on tehty akselin suuntaisesti väylä (25) käsittelylankaa (13) varten.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se on varustettu käsittelylangan (13) syöttöelimillä, esimerkiksi kelauslaitteella (14), 15 joka käsittää muotin (A, B, C) yläpuolelle sijoitetun puolan, jolle lanka (13) on kelattu. 72664 22