FI96099B - Menetelmä metallin syöttämiseksi pienpaineella yksiaukkoiseen hiekkamuottiin sekä vastaavat muotti ja valulaitteisto - Google Patents

Description

Λ.·„. .

96099

Menetelmä metallin syöttämiseksi pienpaineella yksiaukkoiseen hiekkamuottiin sekä vastaavat muotti ja valulait-teisto 5 Tämä keksintö koskee metallin valamista pienpai neella yksiaukkoisessa hiekkamuotissa. Se koskee ensisijaisesti menetelmää yksiaukkoisen hiekkamuotin saman kerroksen useiden muottipesien syöttämiseksi valettaessa metallia pienpaineella, syötön tapahtuessa valukuilun, aina-10 kin yhden välikanavan ja valukanavien kautta.

Pienpainevalutekniikka (katso esimerkiksi hakijan patenttijulkaisut FR-A-2 295 808, 2 367 566 ja 2 556 996) on erityisen edullinen painovoiman avulla tapahtuvaan valuun verrattuna valmistettaessa ohutseinämäisiä ja/tai 15 muodoltaan monimutkaisia ja/tai suurikokoisia metallikap- paleita. Metallin aikaansaamaa painetta, joka seuraa kaasun suihkuttamisesta juoksevan metallin sisältävään tiiviiseen valusankoon, voidaan nimittäin säädellä toivomusten mukaan niin, että metalli saadaan työnnetyksi muotti-20 pesien kaikkiin koloihin.

Klassisessa tekniikassa muotin kussakin kerroksessa yksi välikanava tai kaksi diametraalisesti vastakkaista välikanavaa yhdistää valukuilun kerroksen kaikkiin valu-kanaviin.

25 Tähän menettelytapaan sisältyy seuraavat haitat: 1) Kun valettavat kappaleet ovat muodoltaan pitkänomaisia ja monimutkaisia ja päittäin muotin kussakin kerroksessa, valukanavat eivät sijaitse symmetrisesti niitä syöttävään välikanavaan nähden ja valukanavien luku- 30 määrä annettua välikanavaa kohti saattaa vaihdella muotti-; pesästä toiseen samassa kerroksessa. Molempien muottipe- : sien täyttyminen ei siis tapahdu tasapainoisesti.

2) Yhden välikanavan poikkileikkausala on suuri, mikä edistää pyörteiden syntymistä metallivirrassa ja sen 35 seurauksena hiekan eroosiota ja ilmakuplasulkeutumien muo- 2 96099 dostumista valmistettujen kappaleiden virheettömyyden kustannuksella; lisäksi tällainen kanava tarvitsee paljon metallia täyttyäkseen.

3) Kun muotissa on useita kerroksia, metallia ei 5 välikanavan suuren poikkileikkausalan vuoksi saada nousemaan nopeasti valukuilun yläpäähän saakka ja täyttyminen tapahtuu itse asiassa kerroksittain, jolloin kaikkia pien-painevalun etuja ei saada hyödynnetyksi.

4) Kun paine alennetaan, valukanavien, jotka muo-10 dostavat suljinelimet (kts. edellämainittua FR-A-2 295 808), jäähdyttyä välikanavassa oleva metalli, joka edustaa suhteellisen suurta huomattavasti jäähtynyttä tilavuutta, palaa valusankoon. Seuraavassa valussa juuri tämä kylmempi metalli nousee ensimmäisenä valukuiluun, mikä huonontaa 15 tiettyjen valukappaleiden laatua. Samasta syystä joudutaan metallin ylimäärä siirtämään jokaisessa valujaksossa.

Keksinnön tavoitteena on tuoda korjausta näihin haittoihin. Tätä varten keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että kuhunkin välikanavaan liitetään aino-20 astaan valukanavia, jotka avautuvat yhteen muottipesään.

Muiden tunnusmerkkien mukaan: tuloputkeen ohjataan sulan metallin syöttövirta, joka on sovitettu aikaansaamaan tämän metallin nousun kaikkien välikanavien yläpuolelle; 25 muotin syöttöpainetta pidetään yllä, kunnes kaikki välikanavat ovat jähmettyneet, sitten tämä paine lasketaan.

Keksinnön kohteena on myös yksiaukkoinen hiekka-muotti, joka on tarkoitettu tällaisen menetelmän toteutta-30 miseen. Tämä muotti, joka on tyyppiä, joka käsittää valu-kuilun ja ainakin yhden kerroksen, jossa on useita muotti-. : pesiä, joita syöttävät valukanavat, jotka liittyvät valu- kuiluun vähintään yhden välikanavan kautta, on tunnettu siitä, että kaikki valukanavat, joita syöttää sama väli-35 kanava, avautuvat samaan muottipesään.

il tst-i M li l·} i-S* · i i ?-,V: --* 3 96099

Muiden tunnusmerkkien mukaan: kutakin muottipesää syöttää kaksi välikanavaa, jotka menevät molemmin puolin valukuilua; yhden kerroksen välikanavien tulokohtien poikki-5 leikkausalojen summa on selvästi pienempi kuin valukuilun poikkileikkausala; muotti on monikerroksinen.

Keksinnön kohteena on vielä laitteisto metallin valamiseksi pienpaineella yksiaukkoisessa hiekkamuotissa, 10 joka laitteisto on tyyppiä, joka käsittää valusangon, josta lähtee ylöspäin avoin syöttöputki, valusankoon yhdistetyn painekaasun lähteen, vähintään yhden yksiaukkoisen hiekkamuotin, joka käsittää alaspäin avoimen valukuilun ja vähintään yhden kerroksen, jossa on useita muottipesiä, 15 joita syöttävät valukanavat, jotka liittyvät valukuiluun vähintään yhden välikanavan kautta, ja laitteita valukuilun alaosan sovittamiseksi syöttöputken aukkoon, ja joka laitteisto on tunnettu siitä, että kaikki valukanavat, joita syöttää sama välikanava, avautuvat samaan muottipe-20 sään.

Seuraavassa kuvataan keksinnön eräs sen suojapiiriä rajoittamaton toteutusesimerkki viitaten liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää kaavamaisesti pystyleikkauksena 25 erästä keksinnön mukaista valulaitteistoa; kuvio 2 esittää tässä laitteistossa käytettävää muottia leikkauksena kuvion 3 viivan 11-11 kohdalta; ja kuvio 3 on leikkauskuva kuvion 2 viivan III-III kohdalta.

30 Kuviossa 1 esitetty laitteisto käsittää tilan 1, joka muodostaa sulan metallin valusangon eli varaston 2, i* muotin tukikehikon 3 ja hiekkamuotin 4. Sitä käytetään valuraudan (harmaan valuraudan tai pallografiittivalurau-dan) valamiseen pienpaineella muotissa 4. Tämän muotin 35 sisärakennetta lukuunottamatta laitteisto on samanlainen kuin edellä mainitussa julkaisussa FR-A-2 295 808 kuvattu.

* - / 4 96099

Kiinteä valusanko 1 käsittää yläkannen 5, joka on kiinnitetty tiiviisti sen sivuseinäroiin ja lukittu sopivilla elimillä (ei esitetyillä). Muotin portti 6 menee kanteen 5 tehdyn aukon 7 läpi. Tämä muotin portti 6 kä-5 sittää putkimaisen alaosan 8, jonka ulkoläpimitta vastaa aukon 7 läpimittaa, ja yleismuodoltaan katkaistun kartion muotoisen yläosan 9, joka lepää tasaisella suurella kanta-osallaan 10 tiiviisti aukon 7 kehällä. Asbestinauhan muodostama tiiviste 11 on sovitettu muotin portin kantaan 10 10 tehtyyn uraan. Muotin portin 6 läpi menee tulenkestävää ainetta oleva kanava tai syöttöputki 12, joka uppoaa valurautaan valusangon 1 pohjan lähelle; kanavan 12 yläosa avautuu muotin portin 6 keskikohtaan sen tasaisen yläpinnan tasolla.

15 Valusanko 1 on liitetty painekaasun lähteeseen 13 putkella 14, jolloin valusangon saattaminen yhteyteen pai-nelähteen 13 tai ilmakehän kanssa tapahtuu jonkin sopivan valusangon ulkopuolella olevan laitteen 15 avulla. Mano-metrilla 16 voidaan valvoa valusangon sisällä vallitsevaa 20 painetta valun aikana.

Kehikko 3 käsittää pystypylväitä 17, jotka on varustettu alapäästään pyörillä 18, joita kannattavat kaksi kiskoa 19.

Pystypylväitä 17 yhdistää niiden yläpäästä katto 25 20, joka kannattaa sylinteriä 21, joka menee alaspäin ja jonka männän varsi 22 kannattaa sen alapäähän nivellettynä tukilevyä 23.

Pystypylväissä 17 on myös kussakin rengas 24, jota vasten on kierukkajousi 25. Vaakasuora kannatinlevy 26 30 pääsee liukumaan pystysuunnassa pystypylväiden 17 renkait- ten 24 yläpuolella olevaa osaa pitkin; tämä levy 26 nojaa • * ; jatkuvasti jousien 25 yläpäähän ja ne kuormittavat sitä ylöspäin. Kun levyyn 26 ei kohdistu mitään alaspäin suuntautuvaa puristusta, se on tasolla, joka on muotin portin 35 6 yläpinnan tasoa korkeammalla. Levyyn 26 on tehty pyöreä « Γ'' " 96099 5 aukko 27, jonka läpimitta on riittävä muotin porttia 6 varten.

Muotti 4 on yksiaukkoinen massiivinen monikerroksinen, esimerkiksi kolmikerroksinen muotti, kuten kuviossa 2 5 on esitetty. Se on tehty hiekasta ja käsittää pystysuuntaisen valukuilun 28, jonka pyöreä poikkileikkaus on suunnilleen samankokoinen kuin syöttöputken 12. Tämä valukuilu on alapäästään avoin ja siinä on tila 29, joka on laajenevan katkaistun kartion muotoinen ja yhtyy muotin portin 6 10 muotoon. Se ulottuu tietylle etäisyydelle muotin yläpinnasta .

Kolme kerrosta ovat samanlaiset ja kunkin kerroksen rakenne näkyy kuviosta 3. Valukuilusta 28 lähtee vaakasuoraan neljä välikanavaa, joista kaksi 30A menevät yh-15 teen suuntaan keskenään samansuuntaisina ja toiset kaksi 30B menevät vastakkaiseen suuntaan ja ovat samoin keskenään samansuuntaiset. Kukin kanava 30B on yhden kanavan 30A jatkeena. Kerroksessa on vielä kaksi pitkänomaista, samanlaista ja päittäin eli symmetrisesti valukuilun pys-20 tyakseliin X-X nähden olevaa muottipesää 31. Kumpaakin muottipesää, jotka ovat molemmin puolin kuilua 28, syöttää kolme valukanavaa. Esitetyssä esimerkissä kutakin muotti-pesää varten on yksi valukanava 32A kuilun toisella puolella ja kaksi valukanavaa 32B kuilun toisella puolella. 25 Valukanava 32A yhdistää muottipesän kanavaan 30A ja maini-* tut kaksi valukanavaa 32B yhdistävät ne kanavaan 30B, joka sijaitsee sen jatkeena. Kukin kanava 30A tai 30B yhdistää valukuilun vain yhteen muottipesään 31. Koko kerrosta tarkasteltaessa (kuvio 3) yhtä muottipesää syöttävät valuka-30 navat, koska ne ovat sovitetut metallin syöttöä muottipesään koskevien vaatimusten mukaan, sijaitsevat vaihtele-: villa etäisyyksillä akselista X-X eikä niiden tarvitse olla toista muottipesää syöttävien valukanavien kanssa kohdakkain.

35 6 96099

Kanavien 30A ja 30B poikkileikkausala on suhteellisen pieni, koska kukin niistä syöttää vain pientä määrää valukanavia. Tarkemmin sanottuna yhden kerroksen välikana-vien 30A, 30B poikkileikkausalojen summa on selvästi pie-5 nempi kuin valukuilun 28 poikkileikkausala, esimerkiksi pienempi kuin 10 % mainitusta poikkileikkausalasta. Jos kanavien poikkileikkaus vaihtelee, tämän ehdon täyttää niiden tulokohdan poikkileikkausala.

Laitteisto toimii seuraavasti: kun kehikko 3 on 10 loitonnettu valusangosta 1, jokin sopiva tulenkestävää ainetta oleva tiiviste 33 sovitetaan muotin 4 tilan 29 pohjaan. Muotti 4, jonka jokaisessa muottipesässä on ei esitetty keerna, sovitetaan levylle 26 ja keskiöidään sen aukkoon 27, sitten kehikko 3 viedään kiskoilla 19 sulaa 15 valurautaa sisältävän valusangon 1 yläpuolelle siten, että muotin portti 6 on muotin tilan 29 kohdalla. Sylinteri 21 työnnetään tällöin ulos, jolloin se levyn 23 välityksellä painaa muottia 4 ja sen kannatinta 26 alaspäin jousien 25 voimaa vastaan. Tämä toimenpide puristaa tiivisteen 33 20 tilan 29 pohjan ja muotin portin 6 väliin ja varmistaa tiiviin liitoksen valukuilun ja syöttöputken välille.

Sitten valusanko 1 yhdistetään painelähteeseen 13 laitteen 15 avulla. Valuraudan vapaaseen pintaan kohdistuva paine saa sen nousemaan putkeen 12. Valurauta täyt-25 tää muotin kuilun 28, kanavat 30a ja 30B ja muottipesät • 31. Painetta pidetään yllä määrätyn ajan valmistettavien kappaleiden koosta ja muodosta riippuen. Kuilu 28 toimii tänä aikana varastona tai syöttökupuna, joka tuo muotti-pesiin lisää sulaa valurautaa korvaamaan kutistumat. Sit-30 ten valukanavat ja välikanavat jähmettyvät, kaasun paine • lasketaan normaaliarvoon valusangossa 1 laitteen 15 avul- I 4 : la ja kuilussa 28 ja putkessa 12 oleva sula valurauta pa laa takaisin valusankoon 1, jolloin nämä molemmat kanavat tyhj entyvät.

35 c=-.- -:1 · 96099 7 Tällöin sylinterin 21 vaikutus lakkaa, muotin ja sen kannattimen 26 muodostama yksikkö loittonee portista 6 jousien 25 vaikutuksesta ja koko kehikko 3 loittonee vaakasuoraan valusangosta kiskoja 19 pitkin.

5 Kanavien 30A, 30B edellä mainitun mitoituksen an siosta ja kun putkesta 14 syötetään sopivalla syöttöno-peudella kaasua, sula metalli nousee nopeasti kuiluun 38, aikaansaaden metallin pinnan riittävän staattisen korkeuden kunkin muottipesän syöttämiseksi erikseen kanavaparin-10 sa 30A ja 30B kautta. Tällä tavoin saadaan kaikki muotti-pesät täytetyiksi tasapainoisesti ja yhtäaikaa kerroksesta ja niiden muodosta riippumatta. Lisäksi välikanavien kapeus rajoittaa niissä virtaavan metallin virtausmäärää, mikä johtaa toisaalta mahdollisimman vähäiseen metallin 15 siirtymään kussakin valujaksossa ja toisaalta muottipesien hallitumpaan ja rauhallisempaan täyttymiseen. Lopputulokseksi saadaan valettujen kappaleiden virheettömyyden paraneminen.

Huomattakoon vielä, että käyttämällä välikanavia 20 sulkueliminä vältetään metallin palaaminen kovin jäähtyneenä valusankoon metallin hyötysuhdetta huonontamatta. Tämä on erittäin edullista valuolosuhteiden toistettavuuden kannalta. Lisäksi valukuilussa oleva hieman jäähtynyt metalli jakaantuu seuraavassa valussa muotin kaikkiin 25 muottipesiin ja lämpötase on erityisen suotuisa.

• · I • I

Claims (11)

96099

1. Menetelmä yksiaukkoisen hiekkamuotin (4) saman kerroksen useiden muottipesien (31) syöttämiseksi valet- 5 taessa metallia pienpaineella etenkin monikerrosvaluna, syötön tapahtuessa valukuilun (28), vähintään yhden väli-kanavan (30A, 30B) ja valukanavien (32A, 32B) kautta, tunnettu siitä, että kuhunkin välikanavaan liitetään ainoastaan valukanavia, jotka avautuvat yhteen muot-10 tipesään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttöputkeen ohjataan sulan metallin syöttövirta, joka on sovitettu aikaansaamaan tämän metallin nousemisen kaikkien välikanavien (30A, 30B) ylä- 15 puolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muotin syöttöpainetta pidetään yllä, kunnes kaikki välikanavat (30A, 30B) jähmettyvät, sitten tämä paine lasketaan.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen mene telmän toteuttamiseen tarkoitettu yksiaukkoinen hiekka-muotti, joka on tyyppiä, joka käsittää valukuilun (28) ja ainakin yhden kerroksen, jossa on useita muottipesiä (31), joita syöttävät valukanavat (32A, 32B), jotka liittyvät 25 valukuiluun vähintään yhden välikanavan (30A, 30B) kautta, • · · tunnettu siitä, että kaikki valukanavat, joita syöttää sama välikanava, avautuvat samaan muottipesään.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hiekkamuotti, tunnettu siitä, että kutakin muottipesää (31) 30 syöttää kaksi välikanavaa (30A, 30B), jotka menevät molemmin puolin valukuilua (28). • (

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hiekkamuotti, tunnettu siitä, että yhden kerroksen välikanavien (30A, 30B) tulokohtien poikkileikkausalojen summa on sel-35 västi pienempi kuin valukuilun (28) poikkileikkausala. 96099

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen muotti, tunnettu siitä, että se on monikerroksinen.

8. Laitteisto metallin valamiseksi pienpaineella yksiaukkoisessa hiekkamuotissa, joka laitteisto käsittää , 5 valusangon (1), josta lähtee ylöspäin avoin syöttöputki (12), valusankoon yhdistetyn painekaasun lähteen (13), vähintään yhden yksiaukkoisen hiekkamuotin (4), joka käsittää alaspäin avoimen valukuilun (28) ja vähintään yhden kerroksen, jossa on useita muottipesiä (31), joita syöttä-10 vät valukanavat (32A, 32B), jotka liittyvät valukuiluun vähintään yhden välikanavan (30A, 30B) kautta, ja laitteita (21) valukuilun alapään sovittamiseksi syöttöputken aukkoon, tunnettu siitä, että kaikki valukanavat, joita syöttää sama välikanava, avautuvat samaan muot-tipesään.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kutakin muottipesää (31) syöttää kaksi välikanavaa (30A, 30B), jotka menevät molemmin puolin valukuilua (28).

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yhden kerroksen välikanavien (30A, 30B) tulokohtien poikkileikkausalojen summa on selvästi pienempi kuin valukuilun (28) poikkileikkausala.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotti on moni- • · « kerroksinen. 96099