HU206844B - Method and sand mould for low-pressure casting metals - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás fémek kisnyomású öntésére, homokformában függőlegesen elrendezett, alulról nyíló beömlőcsatomához beömlőszárakkal kapcsolt formaüregekbe, amelynek során a fémolvadékot felszálló csövön vezetjük a beömlőcsalomába. A találmány tárgya továbbá olyan homokforma fémek kisnyomású öntésére, amely függőleges helyzetű, alulról nyíló beömlőcsatornát, legalább egy formaüregei és a formaüregei a beömlőcsatornával összekötő beömlőszárat tartalmaz.

Az ón. kisnyomású öntést egyre elterjedtebben alkalmazzák az iparban. Ilyen eljárásokat ismertet többek között a 2 295 808, a 2 367 566 és a 2 556 996 számú francia szabadalom. A megoldás különös előnye, hogy a hagyományos gravitációs öntéssel szemben pontosabb öntést tesz lehetővé és így igen jól alkalmazható vékonyfalú és/vagy bonyolult alakú és/vagy nagyméretű fém alkatrészek előállítására. Az eljárás során jól szabályozható nyomás biztosítható az olvadéktartályban lévő fém felülete fölött egy zárt tartályban, amelynek belsejébe gázt vezetnek. A fémolvadék felületére ható nyomás következtében az olvadék szorosan és pontosan kitölti a formaüreg minden részét.

Mindazonáltal a gyakorlatban bizonyos esetekben kitöltési problémák, például gázbuborékok vagy gázzsákok megjelenése észlelhető.

A jelen találmánnyal ezért olyan kisnyomású öntési eljárás és berendezés kialakítása a célunk, amely az említett hibákat kiküszöböli.

A kitűzött feladatot a találmány szerint olyan eljárással oldottuk meg, ahol a fémolvadékot homokformában függőlegesen elrendezett, alulról nyíló beömlőcsatomához beömlőszárakkal kapcsolt formaüregekbe vezetjük felszálló csövön keresztül, és az öntés során a fémolvadékkal úgy töltjük fel a formaüregeket, hogy az olvadék bevezetési sebességét legalább egyszer lelassítjuk a beömlőszárakban.

A fémolvadékot a felszállócsövön át célszerűen úgy tápláljuk a beömlőcsatornába, hogy az olvadékszint a beömlőszárak fölött legyen.

A találmány szerinti homokforma függőleges helyzetű, alulról nyíló beömlőcsatomát, legalább egy formaüreget és a formaüreget a beömlőcsatomával összekötő beömlőszárat tartalmaz, ahol az aktív beömlőszárak együttes keresztmetszetének területe az öntés egy pontján legalább akkora, mint a beömlőcsatorna keresztmetszete. Általában a kialakított aktív beömlőszárak együttes keresztmetszete legalább az öntés egy pontjában egyenlő a beömlőcsatorna keresztmetszetével vagy nagyobb annál.

A találmány szerinti öntőforma egy célszerű kiviteli alakjánál a formaüregek több szinten vannak elrendezve és a beömlőcsatoma keresztmetszete olyan érték, amely valamennyi beömlőszár keresztmetszetének területe és n-1 szinten lévő beömlőszár összes keresztmetszetének területe között van, ahol n az összes szint száma.

A formaüregek adott esetben eiosztócsatoma csoportokhoz vannak csatlakoztatva és ezek a beömlőszárakon keresztül kapcsolódnak a bevezetőcsatornához. Ennél a megoldásnál célszerűen mindegyik beömlőszár keresztmetszetének területe legalább akkora, mint a hozzá tartozó elosztócsatornák együttes keresztmetszetének területe.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezés egy lehetséges kiviteli alakjának függőleges metszete, a

2. ábra egy homokforma lehetséges kiviteli alakjának függőleges metszete a 3. ábra II—II síkjában és

3. ábra a 2. ábrán bemutatott megoldás III—III metszete.

Az 1. ábrán látható berendezés (1) olvadéktartályt tartalmaz, amelyben (2) fémolvadék van. Az (1) olvadéktartály körül (3) formatartó állvány van elhelyezve, belsejében (4) homokformával.

A berendezés öntöttvas (szürkeöntvény vagy szferolites, grafitos vasöntvény), acél vagy szuper ötvözet anyagú alkatrészek előállítására használható. Felépítése megegyezik a hagyományosan használt kisnyomású öntőberendezésekével.

Az (1) olvadéktartály (5) fedéllel van tömítetten lefedve. A tömítés, valamint a rögzítés módját az egyszerűség kedvéért nem tüntettük fel. Az (5) fedél (7) nyílásába (6) öntőfúvóka illeszkedik. Ennek (8) hengeres nyakrésze fölött (9) kúpos fejrész van. Az (5) fedél (7) nyílásába a (8) hengeres nyakrész illeszkedik és a (9) kúpos fejrész sík (10) válla fekszik fel az (5) fedél felső lapján. A kettő közötti tömítést a (10) vállbán lévő körhoronyba illeszkedő (11) tömítőgyűrű biztosítja. Az (1) oivadéktartályban lévő (2) fémolvadékba (12) felszállócső nyúlik be. Alsó része az (1) olvadéktartály fenekének közeiéig ér, felső része pedig a (6) öntőfúvókába illeszkedik.

Az (1) olvadéktartályhoz (13) gáztartály van csatlakoztatva (14) vezetéken át. A (14) vezetékbe (15) elzárószelep van beépítve és az (1) olvadéktartály (16) nyomásmérővel is el van látva, a (14) vezetéken beáramló gáz nyomásának mérésére az öntés során.

A (3) formatartó állvány (17) oszlopokból áll, amelyek alsó végén (18) görgők vannak és az egész (3) formatartó állvány ezen (18) görgők segítségével (19) síneken elmozdítható. A (17) oszlopok felső vége (20) mennyezettel van összekötve és ezen (21) munkahenger van rögzítve. A (21) munkahenger (22) dugattyúrúdjának alján (23) nyomólap van, a (4) homokforma befogására.

A (17) oszlopok közepénél mindegyiken (24) karima van és ezeken (25) csavarrugók támaszkodnak fel. A (25) csavarrugók a (17) oszlopokra felfűzött (26) alaplapot tartanak oly módon, hogy amikor a (26) alaplap nincs terhelve, a (6) öntőfúvóka szintje felett helyezkedik el. A (26) alaplap közepén olyan (27) nyílás van, amely lehetővé teszi a (26) alaplap leszorítását az (1) olvadéktartály (5) fedelére azáltal, hogy a (6) öntőfúvóka kinyúlását biztosítja.

A (4) homokforma osztott kivitelben készül és (28) beömlőcsatomával, valamint négy (29) formaüreggel van ellátva. A (29) formaüregeket (30) beömlőszárak kapcsolják a (28) beömlőcsatomához. A (29) formaüregek a (4) homokformában két különböző szinten van2

HU 206 844 B nak elhelyezve a körkeresztmetszetű és függőleges elrendezésű (28) beömlőcsatoma körül. A (28) beömlőcsatorna átmérője lényegében megegyezik a (12) felszállócső átmérőjével és alul nyitott.

A (4) homokforma alsó részében csonkakúp alakú (31) mélyedés van kialakítva a (6) öntőfúvóka befogadására.

A (30) beömlőszárak lényegében vízszintesek és páronként egymással párhuzamosan vannak elrendezve. Keresztmetszetük célszerűen négyszögletes.

A berendezés üzemeltetése során először (32) tömítést helyezünk a (4) homokforma (31) mélyedése és a (6) öntőfúvóka közé. Ezután a (26) alaplapra helyezett (4) homokformát (amelyet előzőleg magokkal szereltünk föl) központosítjuk a (26) alaplap (27) nyílásához viszonyítva. Ezt elvégezvén a (3) formatartó állványt a (19) síneken az (1) olvadéktartály fölé gördítjük oly módon, hogy a (6) öntőfúvóka a (4) homokforma (31) mélyedésével legyen egytengelyű.

Ezután mködésbe hozzuk a (21) munkahengert és az a (23) nyomólap segítségével rászorítja a (4) homokformát a (32) tömítésre, a (25) rugók ellenében.

Miután meggyőződtünk róla, hogy az (1) olvadéktartály és a (4) homokforma között tömített kapcsolat jött létre, kinyitjuk a (15) elzárószelepet. Az (1) olvadéktartályba beáramló gáz nyomása megemeli a (2) fémolvadék szintjét a (12) felszálló csőben és az öntöttvas olvadék kitölti a (4) homokforma (28) beömlőcsatomáját, (30) beömlőszárait, majd a (29) formaüregeket.

Ezután a nyomást fenntartjuk mindaddig, amíg a (30) beömlőszárakban lévő fémolvadék megdermed. Ez az intervallum az előállítandó termék alakjától és mérteitől függően változik. Ez alatt a (28) beömlőcsatoma felöntésként működik, azaz a fémolvadék innen áramlik be a zsugorodási üregek kitöltésére.

Miután a fémolvadék a (30) beömlőszárakban megdermedt, a gáznyomást atmoszferikus értékre csökkentjük, aminek következtében a fémolvadék kifolyik a (28) beömlőcsatomából és a (12) felszállócsőből, vissza az (1) olvadéktartályba.

Ennek lejátszódása után a (21) munkahengerből kiengedjük a folyadékot és ekkor a (25) rugók felemelik a (26) alaplapot a (4) homokformával együtt a (6) öntőfúvókáról. Ezáltal lehetővé válik, hogy az egész (3) formatartó állványt ismét kigurítsuk az (1) olvadéktartály fölül a (19) síneken.

A fentiekben leírtak lényegében megegyeznek a hagyományos technológiával. A találmány szerint azonban a (28) beömlőcsatorna keresztmetszetének méretét olyan értékre választjuk, amely a (30) beömlőszárak együttes keresztmetszetének területe és az egyik szinten lévő beömlőszárak keresztmetszetének területe között van. Ebből következően a nyomás alatti fémolvadék először felemelkedik a (28) beömlőcsatomában és megfelelő metál Iosztatikus magasságot biztosít a (29) formaüregek kitöltéséhez. Amikor a fémolvadék belép a csökkentett keresztmetszetű (30) beömlőszárakba, az áramlás sebessége megnövekszik. Amint az olvadék eléri az összes beömlőszárat, az áramlási sebesség csökken, és ezáltal lehetővé válik a több szinten elhelyezett formaüregek kitöltése fémolvadékkal anélkül, hogy turbulens áramlás és ennek hatására a homokforma eróziója lépne fel a beömlő rendszerben vagy a formaüregekben. Ugyancsak csökkenti a találmány szerinti eljárás során alkalmazott olvadék bevezetés a légbuborékok, illetve légzsákok kialakulásának veszélyét. További kedvező hatás, hogy az öntvények sűrűsége is növekszik.

A fémolvadéknak a beömlőcsatornába történő betáplálását az olvadéktartályban uralkodó nyomás és a csatornarendszer geometriája határozza meg. Mint mondottuk, a csökkenő keresztmetszetű csatornákban az áramlási sebesség növekszik. Szükség esetén az áramlási sebesség túlzott növekedését a tartálynyomás csökkentésével lehet elérni.

A 2. és 3. ábrán egy további (29) formaüreg kialakítása látható a (4) homokformában. Ennél a megoldásnál azonban mindegyik (29) formaüreghez több (30) beömlőszár vezet és ezeket (33) elosztócsatoma köti össze a (28) beömlőcsatomával. Annak érdekében, hogy itt is a fent leírt turbulenciamentes áramlás alakuljon ki, mindegyik (33) elosztócsatorna keresztmetszete nagyobb, mint a (30) beömlőszárak együttes keresztmetszetének területe.

Ha a formaüregek viszonylag nagyok, és a beömlőrendszer hasonló a 2., illetve a 3. ábrán bemutatotthoz, előfordulhat, hogy az első szinten lévő beömlőszárakban a fémolvadék megdermed, mielőtt a fémolvadék szintje a beömlőcsatornában eléri a kívánt magasságot. Ebben az esetben az öntőforma beömlőrendszerét (beömlőcsatorna, beömlőszár, elosztócsatomák) úgy kell méretezni, hogy a működő beömlőszárak keresztmetszeteinek területe mindig nagyobb legyen, mint a beömlőcsatoma keresztmetszete.

Működő beömlőszáron tehát a jelen találmány leírásában és az igénypontokban azokat a beömlőszárakat nevezzük, amelyek már nem üresek, de a fémolvadék bennük még nem dermedt meg. Meghatározásuk kísérleti úton történik.

Claims (6)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás fémeknek homokfonmában függőlegesen elrendezett, alulról nyíló beömlőcsatornához beömlőszárakkal kapcsolt formaüregekbe történő kisnyomású öntésére, amelynek során a fémolvadékot felszálló csövön vezetjük alulról a beömlőcsatomába, azzal jellemezve, hogy a fémolvadékkal úgy töltjük fel a formaüregeket, hogy az olvadék bevezetési sebességét az öntés során legalább egyszer lelassítjuk a beömlőszárakban.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémolvadékot a felszálló csövön át úgy tápláljuk a beömlőcsatornába, hogy az olvadékszint az öntés során a beömlőszárak fölött legyen.

3. Homokforma fémek kisnyomású öntésére, függőleges helyzetű, alulról nyíló beömlőcsatomával, legalább egy formaüreggel és a formaüregeket a beömlő3

HU 206 844 B csatornával összekötő beömlőszárakkal, azzal jellemezve, hogy az aktív beömlőszárak (30) együttes keresztmetszete legalább az öntés egy pontjában egyenlő a beömlőcsatorna (28) keresztmetszetével vagy nagyobb annál.

4. A 3. igénypont szerinti homokforma, azzal jellemezve, hogy a beömlőszárak (30) együttes keresztmetszete egyenlő a beömlőcsatorna (28) keresztmetszetével vagy nagyobb annál.

5. A 4. igénypont szerinti homokforma, azzal jellemezve, hogy a formaüregek (29) több szinten vannak elrendezve és a beömlőcsatoma (28) keresztmetszete az összes beömlőszár (30) együttes keresztmetszetének területe és n-1 beömlőszár (30) keresztmetszetének területe között van, ahol n a szintek száma.

5

6. A 3. igénypont szerinti homokforma, azzal jellemezve, hogy beömlőszár (30) csoportok vannak kialakítva és a beömlőszár (30) csoportok elosztócsatornák (33) útján vannak a beömlőcsatomához (28) csatlakoztatva, ahol az egyes elosztócsatornák (33) keresztmetszete legalább akkora, mint a hozzá csatlakozó beömlőszárak (30) összes keresztmetszetének területe.