HU180686B - Method and apparatus for direct die casting non-ferrous metals - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás nem-vas fémek különösen alumínium és alumíniumbázisú ötvözetek közvetlen kokillaöntésére, továbbá berendezés az eljárás foganatosítására.

Az alumínium és az alumíniumbázisú ötvözetek közvetlen kokillaöntésénél gyakran találkozunk különféle fajtájú anyaghibával az öntvények felületén, így például a hengerelt lemezeknél sérült csíkokkal és a tömböknél zárványokkal. Ezek a hibák szükségessé teszik az öntvények felületének gyakran jelentó's mélységig való hántolását, a soronkövetkező hengerlés! művelet előtt.

Több éve ismeretes az, hogy az ilyen hibák előfordulását jelentősen csökkenteni lehet azáltal, ha a kokiUában levő olvadt fém szintjét alacsonyan tartják, azonban ez a módszer műveleti nehézségekkel jár, melyek főként az öntés megkezdésekor súlyosak.

Az 1,026.399 sz. angol szabadalomban azt javasolták, hogy az említett problémák csökkentése érdekében hajlékony hőszigetelő bélést kell alkalmazni a koküla felső felénél, s így a folyékony fémet meg lehet óvni a kokilla azon részének hűtő hatásától, amely az említett hőszigetelő béléssel van fedve és a kokillában levő fém tényleges, hatásos mélysége így lecsökken az alsó, csupasz rész mélységére. Amíg azonban ezen eljárás használatával jelentős fejlődés volt elérhető az öntvényfelület végső megmunkálása vonatkozásában, továbbra is fennmaradtak azok a nehézségek, amelyek az öntési folyamat megkezdésekor lépnek fel. Maga a bélés is könnyen megsérül és ezért gyakori cseréjére volt szükség.

Javasolták már azt is az ún. Isocast-rendszernél, hogy a kezdetben fellépő hibák leküzdésére, amikor kis fémolvadék-mélységgel dolgoznak, alkalmazzanak egy mozgó öntő180686 asztalt, ahol ezen öntó'asztal az öntési művelet előrehaladása közben felemelkedik s ilymódon a kokillában levő fémfürdőmélység fokozatosan csökken. Ezen rendszer hátránya az, hogy költséges berendezésre van szükség az öntőasztal pon5 tos mozgatásához, továbbá a siker erősen függ a kezeío szakmai ügyességétől, gyakorlatától.

Javasolták azt is, hogy alkalmazzanak igen pontos ellenőrzést a kokillában levő fémfürdő szintjének ellenőrzésére annak érdekében, hogy megvalósítható legyen a kokilla hű10 lésének mélység-ellenőrzése a billenő-kemencéből jövő fémfolyam programozott ellenőrzése révén, valamint azáltal, hogy igen szigorúan ellenőrzik a folyékony fémfolyamot az elvezetőcsatorna mentén a felöntésig, továbbá a kokillában levő fémfürdő szintjét. Az ilyen rendszerek elvileg igen kis 15 belső hőtartalommal rendelkeznek, s ennek megfelelően érzékenyek á főfolyamat paramétereinek átmeneti kisebb fluktuációira úgy, hogy a kisebb folyamatbeli változások szigorú ellenőrzésére is szükség van. Ennél sokkal fontosabb azonban, hogy a rendszer nem alkalmazható a felülről, felszínről tör20 ténő öntéshez, mivel igen alacsony folyékony fémszintre van szükség a kokillában és később már igen nehéz folyékony fémet juttatni a kokillában levő fémolvadék felszíne alá, így lényegesen korlátozott lesz az öntés minősége.

A találmány feladata ennek megfelelően tökéletesített el25 járás és berendezés létrehozása nem-vas fémek közvetlen kokillaöntéséhez, amelynek eredményeképpen az öntvények felületi hibái oly mértékben csökkennek, hogy egyes esetekben elkerülhető az öntvény felületi hántolása. Az eljáráshoz robusztus berendezést alkalmazunk, amelynek beszerzése az 30 ismertekkel összehasonlítva kevésbé költséges, s amelyet felszínről történő öntéshez is lehet alkalmazni.

-1180686

A feladatot a találmány értelmében nem-vas fémek, különösen alumínium és alumíniumbázisú ötvözetek közvetlen kokillaöntésénél, ahol az öntés vízzel hűtött kokillával történik, úgy oldjuk meg, hogy az öntési művelet során az olvadt folyékony fémet merev, hőszigetelő anyagból készült bélés 5 belsejébe juttatjuk, amely a kokillán belül, ahhoz viszonyítva mozgatható a folyékony fém áramlása irányában, miáltal megnöveljük a kokilla és a bélés közötti átfedést, továbbá hogy a kokilla üregben levő folyékony fém kerülete környezetében arra nyomást gyakorolunk, miáltal megváltoztatjuk a 10 kokilla fal folyékony fémmel érinthező belső felületének hosszát, éspedig kokillában és a bélésben levő folyékony fém mennyiségétől függetlenül.

Az eljárás előnyös foganatosítási módjánál a kokillafal folyékony fémmel érintkező belső felületének hosszát előre 15 meghatározott értékre csökkentjük, s ezt az állandósult öntési feltételek és körülmények fennmaradása idejére lényegileg állandó értéken tartjuk, majd az öntési művelet befejezésekor megnöveljük.

A kokilla megolvadt fémmel érintkező belső felületének 20 hosszát az öntési művelet megkezdése előtt előnyösen 15 cm-ig, a bélés legalsó helyzetében pedig 10 cm-ig választjuk meg, de egyes esetekben ez a hossz a bélés legalsó helyzetében 6 mm alatt is lehet.

A beles legalsó helyzetében a kiemelkedő öntvényt oldal- 25 irányban gázpárnával, vagy elektromágneses erővel célszerű megtámasztani azon hely felett, ahol a hűtővíz az öntvény felületére van vezetve. Amikor a bélés lefelé süllyed, azzal egyidejűleg lefelé süllyesztjük a hűtővíznek az öntvény felületre való vezetési helyét is, mégpedig a bélés mozgásával össze- 30 hangolt módon.

Az eljárás egyik előnyös foganatosítási módjánál a bélés legalsó helyzetében tömítjük a bélés és kokilla közötti rés fel ső részét, majd a résbe nyomás alatt álló gázt juttatunk és így szabályozzuk a résben levő folyékony fém szintjét. Gáz 35 ként levegőt, nitrogént vagy argont célszerű alkalmazni.

Egyes esetekben előnyös lehet, ha a kokilla és a bélés kö zötti résbe kenőanyagot juttatunk be.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló talál mány szerinti berendezésnek merev, hőálló anyagból készüli 40 bélése van, melynek mérete és alakja olyan, hogy réssel lehes sen beszerelni a kokillába, és a kokillának a fémbeömlésse' ellentétes végénél helyezkedik el, továbbá mechanikus eszközei vannak a kokilla és a bélés egymáshoz viszonyított mozga tására, vannak továbbá a folyékony fémet a bélésen át a ko 45 killába juttató eszközei, végül nyomáskeltő eszközei, amelyekkel a kokilla üregben levő folyékony fémre annak kerületi tartományában nyomás gyakorolható. Ily módon változtatni lehet a kokillafal belső felületének a folyékony fémmel érintkező hosszát. 50

Az egyik előnyös kiviteli alaknál a bélés olyan közel helyezkedik el a kokillafal belső felületétől, hogy a folyékony fém nem tud a kokilla és a bélés közé behatolni. Nyomáskeltő eszközként ilyenkor a bélés végfelülete szolgál, amelyet a belső homlokoldalán kb. 45°-os szög alatt ferdén célszerű ki- 55 alakítani. Kialakítható azonban a bélés végfelülete úgy is, hogy közelítőleg kövesse a kokillafal belső felületének köze lében kialakult folyékony fém-felszín görbületét.

A bélés végfelületére adott esetben hajlékony tűzálló anyagból levő, vagy szénszálakkal készült anyagcsík erősíthető, amely súrlódó kapcsolatban van a kokillával.

A bélés külső felülete célszerűen úgy lejt, hogy a bélés és a kokilla között kialakult rés a kokilla tetejénél legyen a lég nagyobb.

A berendezés egy másik kiviteli alakjánál a bélés olyan tá volságra van a kokillafal belső felületétó'l, hogy a folyékony fém be tud hatolni az így kialakult résbe, nyomáskeltő esz közként pedig a résnél elhelyezett, csőből és szelepből álló gázbevezetés szolgál.

Előnyös az a kivitel, ahol a kokilla alatt, azzal egybevágó gyú'rűalakű, porózus diafragma helyezkedik el, továbbá a kiemelkedő öntvény tartására a diafragmán át nyomás alatt álló gázt bevezető eszközei vannak.

A találmányt a továbbiakban annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül:

Az 1. és 2. ábra vázlatos, függőleges metszetben mutatja be a találmány szerinti berendezés egy részét, amely nem-vas fémek függőleges kéregöntéséhez szolgál és látható rajta a hőszigetelő anyagból készült mozgatható bélés különféle helyzetekben, a 3. ábrán egy megváltoztatott elrendezés látható a 2. ábra szerinti helyzetben,

4. ábránk egy, az előzőektől eltérő konstrukció hasonló ábrázolásmóddal, az 5., 6., és 7. ábrán egy további konstrukciós változatot láthatunk, lényegileg az 1. ábrának megfelelő ábrázolással, a 8. ábra a 4. és 5. ábrán bemutatott szerkezeti kialakítás kombinációját tünteti fel, a 9., 10. és 11. ábra az 5. ábra szerinti elrendezés további változatait mutatja be,

12. ábránkon vázlatosan látható egy nyitott kokilla mozgatható nyomófejjel, mozgatható béléssel és olyan ellenőrző berendezéssel, amely félautomatikus vagy automatikus öntést biztosít, a 13. ábra diagrammot mutat, melyen a nyomófej-sebesség és a hűtési mélység közötti összefüggés látható, a 14. ábrán olyan diagrammot mutatunk be, amely a nyomófej-sebesség változását mutatja az öntési hossz függvényében.

Visszatérve mármost az 1. ábrára, az ott bemutatott berendezésnek nyitott végű (azaz gyűrűalakú) 1 fémkokillája van, amelynek egyesített 2 vízcsatornájából hűtővíz juthat az emelkedő öntvényre a 3 nyílásokon át. A gyűrű-alakú merev 4 szigetelő bélést a 37 gyűrű tartja, amely viszont az 5 üreges dugattyúk felső végeire támaszkodik. Az 5 dugattyúk az 1 kokillában kialakított 3 8 hengerekben mozoghatnak. Ily módon tehát a 4 bélés gyorsan mozgatható felfelé vagy lefelé az 1 kokillán belül azáltal, hogy nyomás alatt álló levegőt juttatunk a 38 hengerekbe a 6 csöveken keresztül. A 4 bélés tűzálló szálakból, például alumíniumszilikát szálakból készült, ismert módon merevítve, amilyen a kereskedelemben is kapható. Alsó 7 végfelülete kb. 45°-os szög alatt hajlik és a szalagcsík van rárögzitve, amely olyan anyagból van, mint például a Fiberfrax (bejegyzett védjegy) és csúszó kapcsolatban van a kokilla fal 35 belső felületével annak érdekében, hogy megakadályozza a folyékony fémömledék felfelé való áramlását az 1 kokilla és a 4 bélés között.

Egy másik változatnál szénszálakból összefont fonal-pászmákat helyezünk el a 4 bélésben kialakított - nem ábrázolt - külső horonyban annak érdekében, hogy súrlódjon az 1 kokilla falán. Működés közben a 4 bélés felemeló'dik - miként az 1. ábrán látható - annak érdekében, hogy a kokillafal 35 belső felületének jelentős nagyságú D, hossza érintkezik a fémömledékkel, az öntés megkezdésének megkönnyítése céljából. A folyékony fémet a 8 kokillaüregbe egy nem ábrázolt — lefolyócsövön át tápláljuk be, vagy felszínről öntő berendezést alkalmazhatunk. Miután létrehoztuk a fémáramlást, a 4 bélést a 2. ábrán látható helyzetébe süly60 lyesztjük le, aminek eredményeképpen az 1 kokilla 35 belső felületének azon hossza, amely érintkezik a folyékony fémmel, D₂-re csökken. A 3. ábra keresztmetszetben mutatja be a 4 bélés egy változatának alakját, amelynél annak alsó 7 végfelülete úgy van kialakítva, hogy közelítőleg kövesse a folyé65 kony fém felszínének görbületét a kokillafal 35 belső felületének közelében. A 4 bélés külső felülete szintén lejtős, éspedig úgy, hogy a 4 bélés és az 1 kokilla közötti 9 rés az 1 kokilla tetejénél legyen a legnagyobb. A 4 bélés s az 1 kokilla közötti 9 résbe kenőanyagot juttathatunk bármilyen ismert 70 módon - az ábrán ez nem szerepel például olajhornyok

180685 útján. A 8 kokillaüregből kiemelkedő 10 öntvényt közvetlenül hűtjük a 2 vízcsatornából a 3 nyílásokon áthaladó víz segítségével. A 10 öntvényt hűthetjük még más, ismert módon is úgy, hogy a vizet - nem ábrázolt - eszközök révén juttatjuk hozzá, az 1 kokilla szintje alatt. Jóllehet előnyös az, ha a 4 bélés belenyúlik az 1 kokillába az öntés megkezdése előtt, de ennek nem kell szükségképpen így lennie és elmozgatható az 1 kokilla belseje felé, például egy olyan kezdeti helyzetből, amikor teljesen azon kívül helyezkedik cl. A D, érték általában 15 cm-ig, a D₂ érték pedig 10 cm-ig terjedhet, de előnyösen 2 és 3 cm között van, bizonyos ötvözetek gyors-öntésénél azonban a D₂ értéke 6 mm-nél is kisebb lehet.

Jóllehet az előzőekben arról volt szó, hogy a bélést optimális műveleti helyzetébe süllyesztjük le az öntés alatt és azután ebben a helyzetében marad, azonban belátható, hogy lehetnek olyan gyakorlati körülmények az öntés során, amelyek szükségessé teszik a bélés további fel- vagy lefelé való mozgását. Ez különösen akkor kedvező, ha a bélés mozgását automatikusan vezéreljük, éspedig a kiemelkedő öntvényre vonatkozó információs jel visszacsatolásával. Emellett számítani lehet a bélés bizonyos instabilitására. A bélést fokozatosan süllyeszthetjük a kokülába, de mozgathatjuk gyorsan, egyetlen lépésben is a felső helyzetéből az alsóba. Az utóbbi esetben kívánatos annak a helynek a lesüllyesztése is, ahol először juttatunk hűtővizet a 10 öntvényre, éspedig a bélés mozgásának mértékében.

A 4. ábra szerint az 1 fémkokillán nincsenek nyílások abból a célból, hogy hűtővizet lehessen juttatni az emelkedő 10 öntvényhez. A 4 bélés olyan helyzetbe lesüllyesztve látható, hogy az 1 kokilla hatásos hossza gyakorlatilag nulla. A 10 öntvényt oldalról az a sűrített levegő tartja, amelyet a gyűrűalakú, permeábilis 11 diafragmán keresztül juttatunk be a 12 levegőcsatornákból, amelyek a 11 diafragma 39 tartójában vannak kialakítva. A forgatható 13 vízcső arra szolgál, hogy a falaiban található perforáción át a vizet közvetlenül az emelkedő 10 öntvényre lehessen juttatni. A 13 vízcsövet úgy lehet forgatni, hogy a vízsugár iránya kívánság szerint szabályozható legyen, például a felső helyzetből le lehessen süllyeszteni az alsó helyzetbe, amikor a 4 bélés lesüllyed. Az öntési művelet megkezdésekor kívánatos az, hogy a hűtött kokillának legalábbis 3 cm-nyi része érintkezzék a megömlött fémmel és ha a bélés csak annyira süllyed le, hogy szabadon hagyja a kicsit a kokilla ömledékkel érintkező részét, akkor ezen ömledékkel érintkező rész hossza nem haladhatja meg az 1 cm-t. Az öntvény oldalsó tartásához nitrogén, argon, széndioxid vagy más olyan gáz használható, amely kevésbé lép az alumíniummal reakcióba, mint a levegő.

Az 5., 6. és 7. ábra azt mutatja be, miként használjuk a sűrített levegőt, vagy például nitrogént, illetve argont arra a célra, hogy ellenőrizzük az 1 kokillába a fémnívó-mélységét azon az alacsony szinten, amelyet az öntés megkezdése után alkalmazunk. A 4 bélés és a 37 gyűrű csőből és szelepből álló 15 gázbevezetést tartalmaz, amelyhez a sűrítettlevegő-ellátás csatlakozik. Működés közben a mozgatható szigetelő 4 bélés kezdetben azon felső helyzetében van, amelyet az 5. ábrán mutatunk be. Miután az öntés megkezdődött, a 4 bélést lesüllyesztjük a 6. ábrán látható műveleti helyzetbe, s ezt követően sűrített levegőt juttatunk be a 15 gáz bevezetésen át mindaddig, amíg a 9 résben levő fém el nem éri az optimális öntési minőséghez szükséges, a 7. ábrán bemutatott szintet. A levegőnek a 9 résből való elszivárgását a 16 tömítés gátolja, amely az 1 kokilla 36 felső részéből van kialakítva.

A 9 rés legalább 1 cm széles, de előnyös, ha szélessége 2 cm. Ezenkívül - nem ábrázolt - nyilasokat lehet kialakítani a 4 bélés alsó részében annak előmozdítására, hogy a folyékony fém be tudjon hatolni a 9 résbe. A 15 gáz bevezetés szelepe egyúttal a nyomáscsökkentő szerepét is betölti, s így segítségével meggátoljuk a 9 résben levő fém túlnyomását.

A 8. ábrán a 4 bélést alsó, műveleti helyzetében láthat juk. A 9 résbe sűrített levegőt juttattunk azért, hogy a fém szintjét a kívánt mértékben csökkentsük, illetve süllyesszük. A kiemelkedő fém oldalsó támasztását azáltal biztosítjuk, hogy a 12 levegőcsatornából sűrített levegőt juttatunk be a permeábilis 11 diafragmán keresztül. Amint a fém kiemelkedik a permeábilis anyagból készült gyűrű alakú 11 diafragmából, a beállítható 13 szórógyűrű segítségével vizet vezetünk hozzá.

A találmány szerinti eljárás egyik gyakorlati példájánál az

1. ábrán bemutatott típusú kokillát alkalmaztunk azzal a céllal, hogy 50 cmX 17,5 cm keresztmetszetűhengerlési tömböket öntsünk kereskedelmüeg tiszta alumíniumból. Az öntést úgy kezdtük, hogy a 4 bélés olyan helyzetben volt, amikor a kokilla 3,75 cm hosszú része érintkezik a folyékony fémmel. Az öntött fém felülete feltűnő sérült csíkokat mutatott kb. 2,5 cm távközökkel. Ezután a hőszigetelő 4 bélést annyira lesüllyesztettük, hogy az ömledékkel érintkező kokillahossz 2,2 cm legyen. Ekkor az öntött felület már igen jó volt, a hibás csíkok teljesen eltűntek. A jó öntési felület mindaddig fennállt, amíg az öntés befejeződött, kivéve azt a rövid hosszat, amelynek öntésekor a hőszigetelő 4 bélést szándékosan visszavittük két percre a magasabb helyzetébe, mire újból jelentkeztek a hibás csíkok. Az öntött tömb hossza 280 cm volt.

Egy további gyakorlati példánál 75 cm-es vízoszlopnyomású sűrített levegőt alkalmaztunk, leeresztő szeleppel kombinálva, hogy leszorítsuk a folyékony fémet a 9 résben. Ennek hatására a fém szintje a kokillaüreg főrészében elérte az első próbánál a kb. 1,2 cm-t, a második próbánál az 5 cm-t, ami bizonyította, hogy a fém szintje a gyűrű-alakú résben is lesüllyedt a kívánt mértékben, azaz 1,2 cm-re, illetve 5 cm-re, mivel a gyűrű-alakú rés, valamint a fő kokillaüreg keresztmetszetének területe kb. 1:1 arányban áll. A kokilla átmérője. 26,25 cm volt.

Egyes ötvözeteknél, főleg a nehezen hőkezelhető kompozícióknál gyakran merülnek fel öntési problémák azon repedési hajlamosság miatt, amelynek ezen ötvözetek ki vannak téve. Ezek a problémák a leggyakrabbak az öntés megkezdése idejében. Ilyen eseteknél ajánlatos lehet, ha megváltoztatjuk az 5. ábrán bemutatott hőszigetelő 4 bélés alakját oly módon, amint ezt a 9. ábra mutatja. A 4 bélés egy hagyományos 17 kiindulási tömbön felfekszik, miközben egy Fiberfrax (bejegyzett védjegy) vagy hasonló szálas hőálló anyagcsík a 4 bélés alsó 7 végfelületén fémtömör tömítést biztosít. Amikor ezen nehéz, problémás ötvözeteket öntjük, a 17 kiindulási tömböt felemeljük az 1 kokillán belül, s a hőszigetelő 4 bélést lesűlylyesztjük olyan mértékig, hogy fém-tömör tömítés alakuljon ki, amint ez a 9. ábrán látható. Ezután a fémet a 8 kokillaüregbe tápláljuk és a hőszigetelő 4 bélés, valamint a 17 kiindulási tömb által alakítjuk, de közben megakadályozzuk, hogy érintkezésbe jusson a vízhűtésű 1 kokillával, a 7 végfelületen levő anyagcsík által alkotott fémtömör tömítés segítségével. Amikor a folyékony fém szintje a hőszigetelő 4 bélésen belül elérte a kívánt mértéket, megkezdődik a 17 kiindulási tömb és a 4 bélés süllyedése és a folyékony fém beleömlik a gyűrű-alakú 9 résbe, mint ez a 10. ábrán látható. Ezután már egyszerű dolog a fém szintjének lesüllyesztése a 9 résben a 15 gázbevezetésen keresztül sűrített levegő bejuttatásával, éspedig azon optimális értékig, amely a jó öntési felületi minőséghez szükséges, mint ezt a 11. ábrán látjuk. Ilyen módon csökkenthetők a nehezen önthető ötvözeteknél fellépő repedési problémák, mivel a 8 kokillaüreget előre fel lehet tölteni fémmel a szükséges mélységben, mielőtt érintkezésbe jutna a vízhűtésű 1 kokillával, s ily módon kiküszöböltük a problémák egyik alapvető okát.

Azt is beláthatjuk, hogy a 8. és a 9-11. ábrán bemutatott elrendezésnél fix 4 bélést is alkalmazhatunk, amely a megkívánt legalsó helyzetben helyezkedik el, és így az 1 kokilla azon részének hosszúságát, amely a folyékony fémmel érintkezik, teljes mértékben a 4 bélés és az 1 kokilla közötti 9 résben uralkodó gáznyomással szabályozhatjuk. ,

-3180686

Ha nyomás alatt álló gázt használunk a 9 résben levő megömlött fém szintjének szabályozásához, akkor a 9 rés előnyös szélességének 1 cm és 3 cm között kell lennie.

Érthető, hogy az eddigiekben ismertetett valamennyi elrendezésnél a 4 bélés helyhezkötött is lehet. Ilyenkor olyan 5 eszközöket kell alkalmazni, amelyek az 1 kokilla emelését és süllyesztését biztosítják. Azonban - miként ezt az 1. ábrával kapcsolatban már ismertettük - célszerű, ha a 4 bélés pneumatikus működtetésű hengerből és dugattyúból álló hidraulika-egység dugattyúira támaszkodik. Nyilvánvaló, hogy a 4 bé- 10 lést részben a rá ható felhajtóerő' is tarthatja, az öntvény felső részében levő, folyékony fémalkotta tócsában. Mind a mozgatható, mind pedig a fix 4 bélésnek gáznyomással kombinált alkalmazása lehetővé teszi, hogy az öntési művelet során változtatni lehessen a kokilla azon részének hosszát, amely a fo- 15 lyékony fémmel érintkezik, függetlenül attól, hogy miként változik a kokillában levő folyékony fém mennyisége, Ily módon ezen paraméterek külön ellenőrzése révén optimális kiindulási körülmények, optimális folyamatos-öntési körülmények, valamint optimális öntés-befejezési körülmények való- 20 síthatók meg.

Függőleges közvetlen kéregöntési művelet során azok a változók, amelyeknek folyamatos ellenőrzése szükséges, a hőmérsékleten kívül a fémkiáramlás mértéke, a vízáramlás mértéke, az öntési sebesség, valamint a fém szintje a kokilla- -5 bán. így a jelen találmány, amely lehetó'vé teszi ezen paraméterek egymástól független változtatását, különösen alkalmas arra, hogy beiktassuk valamely félautomatikus vagy teljesen automatikus rendszerbe.

Ilyen rendszert mutat vázlatosan a 12. ábra, ahol a nyitott 30 1 kokilla 2 vízcsatornával rendelkezik, amelynek 3 szórónyílásai vannak. Ezek hűtővízzel való ellátásáról a 18 csó'vezeték gondoskodik. A mozgatható 4 bélés függőleges irányban mozoghat befelé, illetve kifelé az 1 kokillából és a 19 helyen csatlakozik a 20 hajtómechanizmushoz, amely például elekt- 35 romos úton működtethető, hidraulikus csillapítással ellátott pneumatikus rendszer lehet. A folyékony fém bejuttatására szolgáló 21 vezetó'csatorna az 1 kokillán kívül helyezkedik el olyan magasságban, hogy a fémet az 1 kokillához „felülről való” öntéssel juttatja, nem ábrázolt eszközök segítségével. 40 A 22 öntvénytartó a mozgó 23 nyomófejre van szerelve, ez pedig a 24 csatlakozási helyen kapcsolódik a 25 hajtómechanizmushoz. Ezen utóbbi lehet egy elektromos úton meghajtott csiga, de előnyösebb, ha elektromosan vezérelt hidraulikus dugattyúból és'hengerbó'l álló mozgató-egységet alkalma- 45 zunk. A 25 hajtómechanizmusnak 26 kézi vezérlése van, amely a 27 kétállású szimmetrikus kapcsolón át van vele öszszekötve és hagyományos indítási, megállási, irányváltási és sebességvezérlő elemeket tartalmaz. Hasonló elemek találhatók elektromos meghajtásokkal együtt a 28 automatikus ve- 50 zérlésben, amely a 25 hajtómechanizmushoz a 27 kapcsolón keresztül van csatlakoztatva.

A 29 logikai kapcsolás tulajdonképpen egy megfelelő' mikroprocesszor, amelyet úgy lehet beprogramozni, hogy irányítsa, illetve biztosítsa a kívánt sorrendben a munkaállá- 55 sokat, s el van látva számos beépített, meghibásodással szembeni biztosítással. A 23 nyomófej helyzetére, a 4 bélés helyzetére, s ezáltal az 1 kokilla azon hosszára is, amely a folyékony fémmel érintkezik, valamint a 21 vezető'csatornában levő megömlött fém szintjére vonatkozó információkat fo- 60 lyamatosan eljuttatjuk a 29 logikai kapcsoláshoz a megfelelő' helyzetjelző 30 és 31 detektoroktól, valamint a szintjelző 32 detektortól, s a működtető' jeleket folyamatosan juttatjuk a 29 logikai kapcsolástól a 20 hajtómechanizmushoz a 21 vezetó'csatornában levő 33 fémáramlás-szabályozóhoz, a 18 cső- 65 vezetékben levő vízfigyelő 34 áramszabályozóhoz, valamint a 25 hajtómechanizmus 28 automatikus vezérléséhez ha alkalmazunk ilyet.

A 13. ábrán grafikusan tüntettük fel a kísérleti úton meghatározott arányokat a 23 nyomófej sebessége, valamint az 70 kokilla folyékony fémmel érintkező hossza között annak érdekében, hogy biztosíthassuk az optimális öntési feltételeket. A szemléltetett feltételek optimális öntött tömb-minó'séget szolgáltatnak 1200-as ötvözet öntésénél derékszögű kokillákba, melyeknek mérete: 68,6 cm X 25,4 cm. Erősebben ötvözött kompozíciókhoz az arány eltolódik az origó felé. Az ilyen csekély eltolódás mértékét előre meghatároztuk kísérletek útján valamennyi ötvözetosztályhoz. így kb. 9 cm-nyi hosszon érintkeztetett kokillával elérhető'k az optimális feltételek a biztonságos és könnyű öntéskezdéshez. A gyors öntéshez, kb. 16,7 cm/perc nyomófej-sebesség mellett elérhetők az optimális öntési feltételek, ha a kokilla alsó részéből kb. 0,5 mm van érintkezésben a folyékony fémmel. Belátható, hogy a 4 bélés normális körülmények között nyugalmi helyzetben marad mindaddig, amíg a 23 nyomófej sebessége el nem éri a közelítőleg 3,75 cm/perc értéket. A gyakorlatban azonban, ha nincs szükség kb. 10 cm/percnél kisebb öntési sebességre és a működő kokilla hűtött hossza nem kisebb kb. 2,5 cm-nél, akkor a gyakorlati görbe követheti az „A”-val jelölt szaggatott vonalat és a 4 bélés csak akkor kezd el mozogni, ha a 23 nyomófej már lefelé süllyed.

A 14. ábra a 23 nyomófej sebességének beállítási görbéjét mutatja az emelkedő öntött ingot hosszának függvényében, ugyanahhoz az öntési művelethez, amelyet a 13. ábrán szemléltettünk. A görbe első' „B” görbeszakasza mutatja a 23 nyomófej mozgásának kezdeti gyorsulást tartalmazó periódusát. A változatlan, tehát állandó körülményeket jelző vonal vége felé a „C” pont jelzi azt a helyzetet, amelynél az 1 kokillához történő fémáramlást leállítjuk. Ez a helyzet vonatkozik azután a teljes öntési hosszra, valamint a rendszerben maradt megömledt fémmaradékra. A vízáramlást is csökkentjük a „C” ponttól kezdó'dó'en, de ezen a csökkentett szinten fenn kell azt tartani annak érdekében, hogy tovább hűtsük vele az ingotot.

Amint a 13. és 14. ábrán szemléltetett görbék tanúsítják igen célszerű a 23 nyomófej sebességének ellenőrző paraméterként való felhasználása a félautomatikus, vagy automatikus öntó'rendszereknél. A kokilla mélység és a vízáramlás mértéke szintén változtatható, a 23 nyomófej sebességével összhangban. így például a 12. ábrán bemutatott félautomatikus kivitelnél a 23 nyomófej sebességét kézi úton szabályozzuk a 26 kézivezérlés segítségével, míg a hűtési mélységet a 29 logikai kapcsolás útján ellenőrizzük és a 4 bélést az előre programozott helyzeteknek megfelelően mozgatjuk, amit a helyzetjelző 31 detektor kijelez. Ezzel egyidejűleg a fémáramlást és a vízáramoltatást is változtatjuk a 33 és 34 áramszabályozók útján, amikoris a fém áramlását a 32 detektor jelzi ki, előre meghatározott programmal összhangban. Amint ezt a 14. ábrán láthatjuk, célszerű ha a 23 nyomófej sebességét előre meghatározott programnak megfelelően változtatjuk, amely program az emelkedő öntött ingot hosszára van alapítva és a

12. ábra szerinti automatikus megoldásnál a 29 logikai kapcsolás gondoskodik megfelelő jelekről a 28 automatikus vezérlés számára a 23 nyomófej mindenkori helyzetével összhangban, amit a 30 detektor kijelez. Mivel a 23 nyomófej sebessége kivételével valamennyi műveleti paraméter kijelzése folyamatosan történik és a 29 logikai kapcsolás útján van szabályozva a kézi vezérlés során még akkor is, ha az utóbbi nem történik optimális módon az egyes öntvényeknél, az automatikus vezérlésmódra való átváltás azonnal és közvetlenül elvégzi valamennyi változtatható érték megváltoztatását úgy, hogy az optimális körülmények jöjjenek létre. Ez lehetővé teszi a kézi és az automatikus vezérlés közötti tetszés szerinti átkapcsolást.

Magától értetődik, hogy az öntés normális befejezésekor a 4 bélés és a 23 nyomófej visszatér felső helyzetébe.

A 29 logikai kapcsolásnál kívánatos meghibásodás elleni biztosítások alkalmazása annak érdekében, hogy alkalmazkodhassunk a vízáramlásában mutatkozó túl nagy változásokhoz, a fémáramlás megszakadásához és energiaellátási hibák-4180686 hoz, de legfőképpen biztosítva legyen, hogy a 4 bélés gyorsan visszatérjen legfelső helyzetébe, ha az öntvény felső tartománya túlhú'tötté válna.

A példaként szolgáló I., valamint a II. táblázat segítségével bemutatjuk azt a módot, ahogy a találmányt a gyakorlatban alkalmazni lehet. Az I. táblázat szemlélteti, hogyan kell a 23 nyomófej sebességének beállítását elvégezni, amikor 305 cm hosszú, 70x 25 cm keresztmetszetű hengerlési tömböt öntünk 1200-as ötvözetből, 10 cm/perc sebességgel, s a találmány szerinti műveleteket kézi szabályozással végezzük. Az a pont, ahol a fémáramlás befejeződik, az öntésre kerülő tömb hosszához viszonyítottan, természetesen függeni fog az alkalmazott csatornarendszerben levő fém mennyiségétől.

A II. táblázat azt adja meg, hogy milyen eljárási lépéseket kell követni akkor, ha ugyanezen tömböt a találmány szerinti automatikus módszerrel öntjük, de vízszintes fémátvezetéssel. Ebben a példában az öntési sebesség 13 cm/perc volt.

I. táblázat

Az öntvény hossza (cm)	Nyomófej-sebesség beállítás (cm/perc)	Megjegyzés
0	16,26	A nyomófej indul
3,8	16,26
5,7	25-,4
297	25,4	Befejeződik a fém áramlása
1	1
299	12,7
302	0	A nyomófej megáll

A példa a nyomófej sebességének progresszív változását mutatja be.

II. táblázat

Az „Öntés indul” gomb megnyomásakor a fém beáramlik az öntőcsatornába és a kokillába mindaddig, amíg a fém szintjének jelzésére szolgáló készülék az öntőcsatornában ki nem kapcsol.

Ezután a nyomófej lesüllyed a következő táblázatnak megfelelően :

Az öntvény hossza (cm)	Nyomófej-sebesség beállítás (cm/perc)	Megjegyzés
0	6,4
3,8	6,4	A sebesség egyenletesen emelkedik 6,4-
4	4	ről 13 cm/perc értékre
8,25	13
300 4	13 4	A sebesség egyenletesen csökken 13-ról
6,4 cm/perc értékre
302	0

megkezdődik a tömbkitolás rutinművelete.

A hengerlési tömb öntése 1200-as ötvözetből az I. és II. táblázatban feltüntetett nyomófej-sebességgel, valamint az ömledékkel érintkező kokillahossznak az 1. ábra szerinti megválasztásával rendkívül jó felület-minőséget szolgáltatott.

Claims (21)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás nem-vas fémek, különösen alumínium és alumíniumbázisú ötvözetek és hasonlók közvetlen kokillaönté-

   5 séhez vízzel hűtött nyitottkokillánát,azzal jellemezve, hogy az öntési művelet során az olvadt folyékony fémet egy merev, hőszigetelő anyagból készült bélés belsejébe juttatjuk, amely a kokillán belül, ahhoz viszonyítva mozgatható a folyékony fém áramlása irányában, miáltal megnöveljük a kokilla 10 és a bélés közötti átfedést, továbbá, hogy a kokillaüregben levő folyékony fém kerülete környezetében nyomást gyakorolunk ezen folyékony fémre, miáltal megváltoztatjuk a kokillafal folyékony fémmel érintkező belső felületének hoszszát, éspedig a kokillában és a bélésben levő folyékony fém 15 mennyiségétől függetlenül.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bélést olyan közel helyezzük el a kokillafal belső felületéhez, hogy megakadályozzuk a folyékony fém behatolását ezen felület és a bélés közé, továbbá, hogy a

   20 nyomást a bélés alsó végfelülete segítségével fejtjük ki.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bélést elegendő távolságban helyezzük el a kokillafal belső felületétől és így lehetővé tesszük, hogy a folyékony fém a közöttük kialakult résbe behatoljon,

   25 továbbá, hogy a nyomást úgy fejtjük ki, hogy egy nyomás alatt álló gázt vezetünk a gyűrűs résbe.
4. 4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kokillafal folyékony fémmel érintkező belső felületének hosszát egy előre meghatározott

   30 értékre csökkentjük, s ezt az állandósult öntési feltételek és körülmények fennmaradása idejére lényegileg állandó értéken tartjuk, majd az öntési művelet befejezésekor megnöveljük.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntési művelet

   35 megkezdése előtt a kokilla megolvadt fémmel érintkező felülete hosszát 15 cm-ig, a bélés legalsó helyzetében pedig 10 cm-ig választjuk meg.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kokilla megolvadt fémmel érintkező

   40 felülete hosszát a bélés legalsó helyzetében 6 mm alatt választjuk meg.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bélés legalsó helyzetében a kiemelkedő öntvényt oldalirányban gyűrű-

   45 alakú gázpárnával vagy elektromágneses erővel támasztjuk meg azon hely felett, ahol a hűtővíz rá van vezetve az öntvény felületére.
8. 8. A 7. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bélés lefelé süllyedésével egyidejűleg

   50 lefelé süllyesztjük azt a helyet is, ahol a hűtővíz az öntvény felületét éri, éspedig a bélés mozgásával összehangolt módon.
9. 9. A 3-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bélés legalsó helyzetében a bélés és a kokilla közötti rés felső részét tömítjük,

   55 i majd nyomás alatt álló gázt juttatunk a résbe, s így szabályoz¹ zuk a résben levő folyékony fém szintjét.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntést a bélés felemelt helyzetében kezdjük meg, majd az öntés megkezdését követően nyomás

    60 alatt álló gázt vezetünk a résbe, s ily módon a résben levő olvadt fém szintjét előre meghatározott magasságig csökkentjük.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy gázként levegőt, nitrogént vagy argont alkalmazunk.

    65
12. 12. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kokilla és a bélés közötti résbe kenőanyagot juttatunk.
13. 13. Berendezés az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy merev, 70 hőálló anyagból készült bélése (4) van, amelynek mérete és

    -5180686 alakja úgy van megválasztva, hogy réssel lehessen beszerelni a kokillába (1) és a kokillának a beömléssel ellentétes végénél helyezkedik el, továbbá, hogy mechanikus eszközei (5, 6, 38) vannak a kokilla (1) és a bélés (4) egymáshoz viszonyított mozgatására, ami által változtatható a kokillának (1) a bélés 5 (4) által átlapolt hossza, vannak továbbá a folyékony fémet a bélésen (4) át a kokillába (1) juttató eszközei és nyomáskeltó' eszközei, amelyekkel a kokillaüregben (8) levő' folyékony fémre, annak kerületi tartományában nyomás gyakorolható, amivel változtatni lehet a kokülafal belső felületének (35) a 10 folyékony fémmel érintkező hosszát (D,, D₂).
14. 14. A 13. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) olyan közel helyezkedik el a kokillafal belső felületétől (35), hogy a folyékony fém nem tud közéjük behatolni, továbbá, hogy nyomáskeltő eszköz- 15 ként a bélés (4) végfelülete (7) szolgál, amellyel nyomás gyakorolható a folyékony fém említett kerületi tartományára.
15. 15. A 13. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) olyan távolságra van a kokillafal belső felületétől (35), hogy a folyékony fém be tud 20 hatolni a résbe (9), továbbá, hogy a nyomáskeltő eszköz a résnél (9) elhelyezett gázbevezetés (15).
16. 16. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) végfelülete (7) a belső homlokoldalán kb. 4 5°-os szög alatt ferdén van kialakítva. 25
17. 17. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) végfelülete (7) úgy van kialakítva, hogy közelítőleg kövesse a kokillafal belső felületének (35) közelében kialakult folyékony fém-felszín görbületét.
18. 18. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) külső felülete úgy lejt, hogy a bélés (4) és a kokilla (1) között rés (9) a kokilla (1) tetejénél a legnagyobb.
19. 19. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélés (4) végfelületére (7) hajlékony tűzálló anyagból levő csík van erősítve, amely súrlódó kapcsolatban van a kokillával (1).
20. 20. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bélésre (4) legalább egy, szénszálakkal készült anyagcsík van kívülről ráeró'sítve, amely csúszókapcsolatban van a kokillával (1).
21. 21. A 13-20. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kokilla (1) alatt azzal egybevágó gyűrű-alakú, porózus diafragma (11) van elhelyezve, továbbá vannak a kiemelkedő öntvény tartására szolgáló nyomás alatt álló gázt a diafragmán (11) át bevezető eszközei (15).