HU198276B - Pressure casting method - Google Patents

Description

A találmány tárgya nyomásos öntési eljárás, amelynek során az olvadékot egy olvadéktartályból az öntőforma és az olvadéktartály között létrehozott nyomáskülönbség hatásával egy olvadéktartályból az öntőformába szállítjuk és az öntőformát feltöltjük, az öntőforma feltöltése idején az olvadék felett vákuumot, atmoszférikus- vagy túlnyomást hozunk létre.

A technika állása szerint ismert olyan nyomásos öntési eljárás, amelynek folyamán a folyékony fémet tartalmazó tartályból az olvadékot egy zárt anyagvezetéken keresztül vezetik az öntőformába, az olvadékkal az öntőformát kitöltik, az olvadéktartály és az öntőforma közötti gáznyomás különbség hatását felhasználva. Az öntőforma feltöltését atmoszférikus nyomáson kezdik el. Amikor az olvadék egy bizonyos magasságot elér, az öntőformában megfelelő vákuumot hoznak létre, ami által az öntőforma teljes feltöltésének sebessége szabályozható. Az öntőforma feltéltése és az olvadék megszilárdulása után az öntött munkadarabot eltávolítják.

Ezen eljárás hiányossága, hogy az olvadék a létrehozott vákuum, illetve az alacsony nyomás szerinti feltételek mellett szilárdul meg, és ennek következtében nein valósítható meg a kristályosodási folyamat szabályozása az öntvény teljes térfogatában, kiváltképpen bonyolult öntvényalakok esetében.

Ennek következménye pedig az öntvény fizikai-mechanikai tulajdonságaira kifejtett negatív hatás.

A találmánnyal célunk az említett hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan eljárás kidolgozása, amely lényegesen jobb működési hatásfokkal jellemezhető, mint az ismert megoldások.

A találmánnyal feladatunk olyan nyomásos öntési eljárás kidolgozása, amelynél megvalósítható a forma feltöltés és a kristályosodási folyamat szabályozhat ósága az öntvény teljes térfogatában, továbbá amelynél minimálisak az energiaveszteségek és megvalósítható az előállított öntvény kedvező fizikal-mechanikai tulajdonságai.

A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt ípusú nyomásos öntési eljárásnál a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az olvadékot a tartályból az olvadékot tartalmazó tartály és az öntőforma közötti gáznyornás különbség hatásával szállítjuk az öntőformába, és töltjük fel az öntőformát. Az öntőformába történő betöltés idején az olvadék felett vákuumot, atmoszférikus- vagy túlnyomást hozunk létre. A találmányunk szerint az öntőforma egy meghatározott magasságig való feltöltése után egy vagy több az öntőformához csatlakozó pótlólagos még fel nem töltött üregben a pillanatnyilag az öntőformában lévő nyomásnál lényegesen magasabb gáznyomást hozunk létre.

A pótlólagosan létrehozott magasabb gáznyomást mindaddig fenntartjuk, amíg az olvadék teljesen meg nem szilárdul az öntőformában, vagy pedig ezen nyomást a nyomás létrehozatalának kezdetétől a kristályosodási folyamat befejezéséig változtathatjuk.

A találmány szerinti eljárás előnyös hatása, hogy a pótlólagosan létrehozott nyomás abban az időpontban kezdi az olvadékra kifejteni Íratását, amelyet az alakítás az anyag és az öntőforma függvényében választhatunk meg, továbbá, hogy a nyomást magában az öntőformában hozzuk létre. Ilymódon befolyásolhatjuk az öntőforma feltöltését és az olvadék kristályosodását, azaz mindkét folyamat egyidejűleg és minimális energiaráfordítással szabályozható. Mindezek az előfeltételei annak, hogy az öntvények a megkívánt és egyidejűleg kedvező fizikai-mechanikai tulajdonságokkal legyenek létrehozhatók függetlenül az öntvény alakjától.

A találmányt részletesebben megvalósítási példákkal, rajzon ismertetjük, ahol az

1. ábta a találmány szerinti nyomásos öntési eljárás megvalósítására alkalmas berendezés vázlatos képe, ahol az olvadék az öntőformában és az olvadék tartályban lévő gáznyomás különbség hatására jut az öntőformába, a

2. ábra a nyomást» öntési eljárásnál alkalmazott szállítónyomás indikátor ábrája az 1. ábrán bemutatott berendezésnél, a

3. ábra az atmoszférikus öntés megvalósítására szolgáló berendezés vázlatos képe, ahol a szállítónyomást egy dugattyú segítségével hozzuk létre, a

4. ábra szállítónyoniás indikátor ábrája a 3. ábra szerinti nyomásos öntési eljárásnál, az

5. ábra a nyomásos öntési eljárás vázlatos képe, ahol vákuumot hozunk létre az öntőformában és a szállítónyoniás a gázfázisban fellépő nyomáskülönbségből ered, a

6. ábra a szállítónyoniás indikátor képe a 7. ábra szerinti vázlatos képének megfelelően, a

7. ábra a nyomásos öntési eljárás vázlatos ábrázolása, ahol túlnyomást hozunk létre az öntőformában, és a szállításhoz szükséges nyomást a gázfázisból, illetve az ott lévő nyomáskiilönbségből nyeljük, a

8. ábra a szállítónyomás indikátor képe az 5. ábra szerinti nyomásos öntési eljárásnál.

A talámányunk szerinti nyomásos öntési eljárás megvalósítására szolgáló berendezés — amint az az 1. ábrán látható - az 1 olvadéktartályból áll, amely a 2 anyagvezeték útjában a 3 öntőformával van összekapcsolva. Maga a 3 öntőforma két részből áll: az alsó félrészből és a felső 32 félrészből. A két 31 és 32 félrész között van a 4 öntőüreg kialakítva, és a felső félrészben van a pótlólagos 5 üreg.

Az 1 olvadéktartályt a 7 szeleppel csatlakoztattuk egy 6 présgáz tápegységhez. A 6 présgáz tápegységben lévő nyomást Pj -gyei jelöltük, és ez a szállításhoz szükséges nyomásnak felel meg. Az olvadéktartály a 8 présnyomásmérő szerkezettel van felszerelve, amelyet a 9 nyomás átalakító és a 10 szelep útján csatlakoztattunk a 13 gáztartályhoz, amelyben magas, P₃ nyomás van. A 3 öntőforma alsó 31 félrészében egy 11 multiplikádós henger helyezkedik el, amely részben a 12 szabályozó szelepen és egy csővezetéken át van a pótlólagos 5 üregekkel összekapcsolva, részben pedig egy másik csővezeték és a 10 szelep közbeiktatásárai a 13 gáztartályhoz csatlakozik.

A megvalósítási példánk szerinti nyomásos öntési eljárás műveleti lépései a következők:

Az olvadék öntéshez való előkészítése után az 1 olvadéktartály és a 3 öntőforma között gáznyomás különbséget hozunk létre (függetlenül attól, hogy vákuumot, atmoszférikus- vagy túlnyomást hozunk létre), és a 2 anyagvezetéken keresztül a 4 öntőüreg feltöltését megkezdjük. A feltöltés folyamán a szállítónyomás emelkedik, ami a súrlódó erők legyőzéséből, az olvadék hidraulikus magasságából és a szellőző nyílásokon át megszökő gázfázis fojtó hatásából adódik, aminak következtében a feltöltés ugrásszerűen megy végbe. Amint az olvadék egy meghatározott magasságot elér, amely magasságot az 1. ábrán az A-A egyenessel, illetve a 2. ábrán „a” ponttal jelöltünk, a szállító P_t nyomás megváltoztatja jellegét, pl. az öntvény keresztmetszetének változtatása következtében. A Pi nyomást mérő 8 présnyomásmérő szerkezet által leadott jel működteti a 9 nyomás átalakítót, ami nyitja a 10 szelepet, hogy a gáz a 13 tartály ból a 3 öntőforma még fel nem töltött pótlólagos 5 üregeibe és a 11 multiplikációs hengerhez jut. llymódon a 3 öntőformában a magas P₃ nyomást hozzuk létre. A 11 multiplikádós henger mozgása ugyanakkor megszakítja az olvadék áramlását az 1 olvadéktartályból és ezzel a 3 öntőformában az olvadékkal való teljes feltöltése befejeződik. A nyomás (különbség) megszűntével a lehűtés és a kész öntvény kivétele után az egész periódus megismételhető

Az eljárás megvalósítására szolgáló 3. ábra szerinti berendezés egy l olvadéktartályból áll, amelyet a 3 öntőformával egy öntőcső köt össze. A 3 öntőforma a bal oldali 31 félrészből és a jobb oldali 32 félrészből van kialakítva, ebben vannak elhelyezve a 4 öntőüreg és a pótlólagos 5 üregek. Az 1 olvadéktartály a 7 szelep 19 csővezeték és a 8 présnyomásmérő szerkezettel felszerelt 18 szervóhenger köti össze a 6 présgáz tápegységgel, amelyben P! nyomás van. A 18 szervóhenger 11 multiplikációs hengerrel van összekapcsolva, amely részben a 4 öntőüreghez csatlakozik egy csővezeték révén, részben pedig a 14 szelep közbeiktatásával a 13 gáztartályhoz csatlakozik, amelyben magas P₃ nyomás van. A 8 présnyomás mérő szerkezet a 9 nyomás átalakítóval van összekapcsolva, amely a 10 szelepen át csatlakozik a pótlólagos 5 üregekhez és a 11 multiplikációs hengerhez. A 9 nyomás átalakító és a pótlólagos 5 üreg közötti összekötő vezetékbe egy 12 szabályozó szelepet i! tattunk be.

A találmányunk szerinti nyomásos öntési eljárás a 3. ábrán bemutatott berendezéssel a következőképpen valósul meg:

A 18 szervóhenger dugattyúja AlSi-ötvözetből készül, amelynek köpenyvastagsága 6 mm, a köpeny alsó tartományában egy erősítő gyűrű van, a dugattyú csapszem közelében 20 mm-rel varr a köpenyvastagság bővítve, a dugattyú vastagsága pedig 25 mm. Az öntést egy kétrészes fémből készült 3 öntőformában végezzük, amely egy összetett magot tartalmaz a központi nyíláshoz és több magot a radiál nyílásokhoz. A 3 öntőformában ezen túlmenően szellőző csatornák, egy öntőcső és a pótlólagos 5 üreg találhatók.

A 11 multiplikációs hengerben a 13 gáztartály útján a 14 szelep nyitásával 60 MPa nagyságú gáznyomást hozunk létre. Ezt követően a 14 szelepet zárjuk és egy adag olvadékot beöntünk az 1 olvadéktartályba. A 7 szelep nyitásával a 6 tartály útján a 18 szervohengerben és a 11 multiplikációs hengerben hidraulikus nyomás jön létre. A 18 szervóhenger dugattyúja továbbítja az olvadékot, ami a 3 öntőforma 4 öntőüregét kitölti. A 3 öntőforma pótlólagos 5 üregének feltöltését követően megváltozik a 8 présnyomásmérő szerkezetről leolvasható P^ nyomásérték (4. ábra). Amint a pótlólagos 5 üreg részben fel van töltve, a szállítónyomás jellege újból megváltozik (4· ábra, pont), a 8 présnyomásmérő szerkezet által leadott jel működésbe hozza a 9 nyomás átalakítót, aminek következtében a 10 szelep nyit, a 11 multiplikádós henger dugattyúja működésbe lép, és a pótlólagos 5 üregekben 300 MPa nyomás jön létre. Ezt a nyomást tartjuk fenn egészen az öntvény teljes kikristályosodásáig, majd az öntvényt kivesszük. Megfelelő hőkezelés útján az ílymódon előállított öntvény a következő szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik: δη= 32 36 x 10^s, dimenzió: N/m², δβ= 27 -20 x 10 , dimenzió: N/m², δ > 3%, H_B 120- 140.

\ találmányunk szerinti nyomásos öntési eljárás megvalósítására látunk berendezést az 5. ábrán. A berendezés szerkezeti részei az 1 olvadéktartály, amelyet a 3 öntőformával egy 2 anyagvezeték köt össze. Á 3 öntőforma felső 31 félrésze és alsó 32 félrésze között a 4 öntőüreget alakítottuk ki. A felső 32 félrészben vannak ezen túlmenően a pótlólagos 5 üregek kialakítva. Az 1 olvadéktartályt a 7 szelep köti össze a 6 présgá/tápegységgel, amelyben P, nycmás van. Az. 1 olvadék tartály és a 3 öntőforma belső tere a 8 présnyomásmérő szerkezettel vannak összekapcsolva, ami viszont egy 9 nyomás átalakítóval van csatlakoztatva. A 9 nyomás átalakító a 10 szelepen keresztül csatlakozik a I 3 gáztartályhnz, amelyben P₃ nyomás van A 13 gáztartály egy ugyancsak 10 szelep utján csatlakozik a 11 multiplikációs hengerhez, amely viszont az alsó 31 félrész.hez van csatlakoztatva. A 12 szabályozó szelep segítségével oldotöik meg az összeköttetést & II multiplikádós henger dugattyú előtere és a 3 öntőforma pótlólagos 5 üregei között. A 3 öntőforma belső terét egy csővezeték és egy 16 szelep köti össze a 17 vákuumtar tállj al.

A találmányunk szerinti nyomásos öntési eljárás az 5. ábra szerinti berendezéssel a következő módon valósítható meg:

A munkadarab (az öntvény) jellemzői a követke zők Egy géjármű felfüggesztés alumínium ötvözetből előállított eleme, amely bonyolult kialakítású, vékony és vastagfalü formában változik 4 és 25 mm közötti vastagságokkal. A vastagabb részek súlypontilag három helyen találhatók és a középső nyílástól mintegy 300 400 nnn távolságra vannak A munkadarab (öntvény) igen bonyolult bordázatú, egészet? 90 mm-ig terjedő borda magasságokkal.

Az öntést egy kétrészes fémformában végezzük, amely egy légmentesen letömített kamrában van elhelyezve.

A két 31,32 félrész elválasztó felülete igen bonyolult kialakítású. Az öntvény nagyobb tömegű részeihez, illeszkedően vannak elrendezve a pótlólagos 5 üregek, magában az öntőformában pedig a légtelenítő csatornák vannak kiképezve Az egyes bordák közötti üregbe behelyezett betétdaiabokként vannak kialakítva, közöttük pedig a légtelenítő csa tornák vannak. Az öntés megkezdése előtt a 3 öntőformát magában foglaló kamrában a 16 szelep nyit ísával és a 1 7 vákuumfonáshoz való csatlakoztatással 0,1-0,2 MPa vákuumot hozunk létre. Az 1 olvadéktartály és a 3 öntőforma között létrehozott gáznyomás különbség révén megkezdődik a 4 öntcüreg feltöltése Amint az olvadék kezdi feltölteni a választó felületen lévő végtelenítő csatornákat a s/.üli tónyomás ismét megváltoztatja jellegét, amikor a 8 présnyomásmérő szerkezet jelet bocsát ki működni kezd a 9 nyomás átalakító, amely nyitja a IC szelepet. Ezáltal a 3 öntőforma pótlólagos 5

198.276

Üregében nagy nyomás keletkezik, amelyet a 11 multiplíkációs henger dugattyúja egyenlít ki. A magas nyomást fenntartjuk az öntvény megszilárdulásának befejeződéséig, míg a vákuumot csupán az öntőforma feltöltéséig tartjuk fenn. A magas nyomás megszüntetése után az öntvényt kivesszük.

A találmányunk szerinti nyomásos öntési eljárást a 7. ábrán látható berendezéssel a következőképpen valósítjuk meg: A berendezés szerkezeti elemei az 1 olvadéktartály, amelyet a 2 anyagvezeték köt össze a 3 öntőformával. A 3 öntőforma a bal oldali 31 félrészből és a jobb oldali 32 félrészből van kialakítva, amelyek között helyezkedik el a 4 öntőüreg. A bal oldali 31 félrészben vannak a pótlólagos 5 üregek kialakítva. Az 1 olvadéktartályt a 7 szelep köti össze a 6 présgáztápegységgel, amelyben Pj nyomás van. A 6 présgáztápegységet a 15 szelep köti össze a 3 öntőformával. Az 1. olvadéktartály egy 8 présnyomásmérő szerkezettel van felszerelve. A 8 présnyomásmérő szerkezet egy 9 nyomásátalakítóval van összekötve, amely a 10 szelepen át csatlakozik a 13 gáztartályhoz, amelyben P₃ nyomás van. A 13 gáztartályt és a 11 multiplíkációs hengert — amelyek egymással össze vannak kötve — a jobb oldali 32 félrészhez csatlakoztatjuk, míg a 11 multiplíkációs henger pótlólagos 5 üregeken át csatlakozik. A 7. ábrán bemutatott berendezésen a találmányunk szerinti nyomásos öntési eljárást a következőképpen valósítjuk meg:

A munkadarab (az öntvény) jellemzői: bordákkal kialakított alkatrész, amely vízgőzben 150 °C hőmérsékleten és 10 MPa nyomáson működik, szilárdsági követelmények: őg= 30—32 x 10⁵ N/m³ és δ >20%. Az öntést egy kétrészes öntőformában végezzük, amely rugalmas tömítésekkel van ellátva. A tömítőgyűrű és az öntőforma munkaürege között egy mély és széles csatorna van kimunkálva, amely a légtelenítő csatornák útján van a pótlólagos üreggel összekötve. Az öntőformában további légtelenítő csatornák és egy megfelelő tér van kialakítva a pótlólagos 5 üreg számára. Az 1 oivadéktartály tartalmazza a technikailag tiszta cinkolvadékot, amely nitrogén atmoszféra alatt 10xl0^s N/m³ nyomással kerül megmunkálásra. Az 1 olvadéktartályból és a 3 öntőformából álló rendszerben beállítjuk a 10x10’ N/in³ nyomást. A létrejövő gáznyomás különbség eredményeként az öntőforma az A-A szintig (8, ábra a. pont), feltöltődik, ami által az olvadékot továbbító nyomás jellege változik. A 8 présnyomás mérő szerkezet jele működteti a 9 nyomásátalakítót, ami viszont a 10 szelepet nyitja. Ennek folytán a 3 öntőforma fel nem töltött pótlólagos :5 üregében 96x10’ N/m³ nyomás keletkezik, amelyet a 11 multiplikációs henger nyomása egyenlít ki. A 11 multiplíkációs henger dugyttyújának mozgásával elzárjuk az 1 olvadéktartályból áramló olvadék útját és a 3 öntőforma magas nyomás alatt töltődik fel. Akikristályosodási folyamat befejeződése után ezt a nyomást a 3 öntőformában megszünteti ük, az öntvényt hűt-,5 jük, majd kivesszük a formából.

A találmányunk szerinti megoldás előnye, hogy alkalmazásával bonyolult alakú öntvények megfelelő kristályosodási tulajdonságokkal, illetve szilárdsági jellemzőkkel állíthatókelő.

Claims (3)

1. 20 SZABADALMI IGÉNYPONT

   1. Nyomásos öntési eljárás, amelynek során az olvadékot egy olvadéktartáíyból az öntőforma és az olvadéktartály között létrehozott gáznyomás különbség hatásáról egy olvadéktartályból az öntőformába

   25 szállítjuk és az öntőformát feltöltjük, továbbá az öntőforma feltöltése idején az olvadék felett vákuumot, atmoszférikus- vagy túlnyomást hozunk létre, azzal jellemezve, hogy az öntőforma (3) meghatározott magasságig történő feltöltése után az öntőforma (3) fel nem töltött kamrájában, vagy fel nem töltött üregeinek (5) egyikében az öntőformában (3) lévő gáznyomásnál lényegesen magasabb pótlólagos nyomást hozunk létre és ezt a pótlólagos nyomást az öntőforma (3) másik oldalán kifejtett gáznyomással egyenlítjük ki.

   35
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pótlólagosan létrehozott nyomást az öntőformában (3) lévő olvadék teljes megszilárdulásáig állandó szinten tartjuk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pótlólagosan létrehozott

   40 nyomás nagyságát a nyomás kezdeti mértékétől — az öntőformában (3) lévő olvadék teljes megszilárdulásáig — bizonyos mértékkel egyenletesen növeljük.