NO132527B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved støping,

særlig av støpemateriale som fordamper intensivt eller dissosi-

erer ved støpetemperatur, og hvor støpematerialet smeltes i en digel under gasstrykk, som er høyere enn damp- eller dissosiasjonstrykket ved smeltetemperafcuren.

Por metaller er det kjent at det er mulig å fremstille legeringer ved først å sammensmelte de lett smeltbare komponenter og deretter tilsette de tungtsmeltelige komponenter til denne smelte, og heri bringe dem i oppløsning.

Et eksempel herpå er Fe/Zn-legeringer.

Denne mulighet er imidlertid sterkt begrenset på grunn

av at det vanligvis med en økning av konsentrasjonen av tungtsmeltelige komponenter, samtidig fremkommer en stigning for legeringens smeltetemperatur. Av denne grunn har det vist seg nødvendig for oppnåelse av den ønskede sammensetning å drive temperaturen opp til en slik høyde, hvor det inntrer høye og udefinerbare tap av noen av komponentene, som underligger en intensiv fordampning og eventuelt også en sublimering.

Av denne grunn har det vist seg umulig, ikke bare å

oppnå støpestykker av legeringer av lett fordampbare komponenter,

med et høyt innhold av tungtsmeltelige komponenter, men til og med å gjennomføre fremstillingen av visse legeringer ved normale forhold.

Ved andre materialer som blir bearbeidet ved støping oppstår.vanskelighetene ved at disse, enda før.de har nådd temperaturen for den tilstrekkelige smelteflytende tilstand har en tendens til en lett termisk dissosiasjon. Mange ganger oppstår de ovenfor ved fremstilling av metallegeringer omtalte vanskeligheter selv ved fremstillingen av disse materialer, idet noen av utgangskomponentene har en tendens til termisk dissosiasjon før oppnåelsen av den temperatur som er nødvendig for fremstillingen av støpematerialet ved forbindelsen av disse komponenter.

I praksis blir fordampningen eller den termiske dissosiasjon til en viss grad begrenset, idet støpesmeltens overflate blir bedekket med et sjikt av flussmiddel eller av overflate-aktive beskyttelsessubstanser. Plussmiddelsjiktet forhindrer unnvikelse av dampene eller spaltningsproduktene fra den termiske dissosiasjon av smeiten, imidlertid bare til damptrykket, henholdsvis dissosiasjonstrykket har overskredet det atmosfæriske trykk. I et høyere trykk blir flussmiddelsjiktet gjennombrutt og taper dermed sin beskyttelseseffekt.

Sammensmeltingen av komponentene i en autoklav, selv-følgelig igjen under anvendelse av et flussmiddelsjikt, gir muligheten for fremstillingen av legeringen under et øket trykk som ihvertfall er likt eller større enn damptrykket til de lett fordampbare komponenter som svarer til legeringens dannelses-temperatur, henholdsvis til dissosiasjonstrykket for lett dissosierende materialer.

Den således i en autoklav gjennomførte smelting løser ikke den oppgave å fremstille støpestykker av slike materialer,

da ved en senkning av temperaturen, eller ved en fornyet oppvar-ming av materialet i støpeformen ved atmosfæretrykk, den ovenfor omtalte uønskede effekt med fordampning eller dissosiering av de lett fordampbare eller lett dissosierbare komponenter uunngåelig vil fremkomme.

Å lukke hele systemet, bestående av smelteinnretning, støpeformen og.forbindelsesrørene inn i en autoklav, er en rent teoretisk mulighet for løsningen av dette problem, da gjennom-føringen ville være forbundet med anskaffelsen av en ytterst kostbar innretning med hvis hjelp dessuten prinsipielt bare enkelte støpestykker kunne bli fremstilt.

Det er videre kjent en fremgangsmåte for støping av metaller og andre materialer under trykk, ved samtidig gassmottrykk, samt en innretning for gjennomføring av denne fremgangsmåte, hvilken innretning tillater at støpeprosessen fra opp-stigningen av smeiten i materøret til støpeformen, og frem til størkning av den ferdige avstøpning, kan bli gjennomført ved regulert gasstrykk. En slik fremgangsmåte er f.eks. kjent fra U.S. patent nr. 3.196.501.

Denne fremgangsmåte muliggjør imidlertid likeledes

ikke at materialer av den omtalte type kan bli støpt, da fravær av et overtrykk i støpekammeret før innstøpingen av smeiten i støpeformen og opphevingen av trykket etter størkning av det ferdige støpestykke for å muliggjøre uttaket av dette fra støpe-formen, likeledes har en fordampning eller dissosiasjon som resultat, såvel som også en eventuell koking av det smeltede materiale.

Fra norsk patent nr. 119.107.er det kjent en innretning for støping av metaller eller andre stoffer under gasstrykk ved samtidig innvirkning av et gassmottrykk. Ved denne innretning er det mellom et kammer hvor smeltedigelen er anbragt og støpeformen anordnet en lukkbar åpning, som smeiten ved hjelp av et passende gasstrykk kan bringes til å passere for derved å utfylle støpeformen.

Ved anvendelse av denne innretning er det nødvendig for å kunne utta støpeformen eller det ferdige støpelegeme å

åpne kammeret rundt støpeformen. Dette bevirker at det skjer en trykkavlastning i.hele systemet. En slik trykkavlasthing er ikke.bare uøkonomisk, idet det herved nødvendigvis bortgår damp av støpematerialer som fordamper intensivt eller dissosierer ved støpetemperaturen, men det er heller ikke akseptabelt som følge av faren for en eksplosjonsaktig fordampning av disse materialer. En slik eksplosjonsaktig fordampning kan bare motvirkes hvis

hele den i. smeltedigelen værende smelte anvendes til dannelsen av et støpelegeme. Denne løsning er imidlertid ikke anvendbar i praksis, og dette.skyldes ikke bare økonomiske hensyn. Det er således umulig å dosere mengdene nøyaktig, dels som følge av støpetekniske vanskeligheter og dels som følge av fordampning. Som følge herav blir støpeformen enten ufullstendig fylt eller det blir støpemasse tilbake i smeltedigelen.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en fremgangsmåte samt et apparat hvormed man ut fra et i smeltedigelen værende smeltet materiale kan fremstille et stort antall støpelegemer med en ønsket sammensetning, selv når det i støpematerialet inngår bestanddeler' som fordamper eller dissosierer ved støpetemperatur.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved gjennomføring av hele prosessen fra oppvarmingen av det faste utgangsmateriale og dettes komponenter til smelting eller ved disses forening til frembringelse av en støpesmelte til fjerning av det støpte produkt fra støpeformen under et regulert gasstrykk. I forbindelse hermed velges den gass, med hvilken trykket skal utøves i avhengighet av dens kjemiske forhold til de smeltede komponenter, og trykket velges i avhengighet av behovéfc under de enkelte fremgangsmåtetrinn, men holdes likevel alltid tilstrekkelig høyt til å forhindre en-fordampning eller dissosiasjon. Virkningen av gasstrykket på smeiten opprettholdes, inntil virkningen på det ferdige stivnede, støpte produkt oppheves fordi dette fjernes.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er således kjennetegnet ved at det uavbrutt opprettholdes et gasstrykk som er større enn damp- eller dissosiasjonstrykket for de enkelte bestanddeler i støpematerialet i smeltedigelen, at det i det rom som inneholder støpeformen, under oppvarmingen og smeltingen samt etter størkningen av det ferdige støpegods, opprettholdes atmosfæretrykk, og at trykket i støpeformen umiddelbart før inn-føringen av smeiten heri bringes opp på samme størrelsesorden som trykket i smeltedigelen.

Ved gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det mulig til innføring av smeiten i støpeformen å benytte det gasstrykk som allerede er oppnådd i smeltedigelen.

Ifølge oppfinnelsen skjer innføringen av smeiten i støpeformen således bare under innvirkning av en trykkforskjell mellom trykkene i smeltedigelen og støpeformen. Det er tilstrekkelig å øke dette trykk fra den side som svarer til smeltedigelen, eller å redusere fra den side som svarer til støpeformen, slik at den derved oppståtte trykkforskjell kan fremkalle til-førselen- av smeiten til støpeformen og med en hastighet som er avhengig av trykkforskjellens størrelse.

Uten å foreta vesentlige endringer av fremgangsmåten kan det til overføring av smelte til støpeformen også benyttes andre kjente midler som f.eks. tyngdekraften ved dreining av apparatet på en slik måte at smeiten strømmer fra'smeltedigelen ned i støpeformen uten noe stempeltrykk.

Ved en særlig enkel utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen holdes gasstrykket i de rom som omgir støpe-formen og smeltedigelen under innføringen av smeiten i støpe-formen, like høye, og innføringen av smeiten skjer under innvirk-

— — v /v f

ning av smeltens tyngdekraft.

Ifølge en annen foretrukket utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bringes smeiten under innvirkning av trykkforskjell mellom smeltedigel og støpeform til å utfylle en doseringssylinder, hvorfraiden under innvirkning av et i denne sylinder bevegelig stempel innføres i støpeformen. Herved sikres det at støpeformen blir helt fylt.

Apparatet ifølge oppfinnelsen, som omfatter et kammer

for en smeltedigel, et kammer for en støpeform og organer som ved hjelp av forbindelsesrør med ventiler og en trykkgassbeholder opprettholder et gasstrykk som er større enn damp- eller disso-sias j onstrykket for de enkelte bestanddeler i støpematerialet i kammeret, som omgir smeltedigelen, er kjennetegnet ved at det har organer for opprettholdelse av atmosfæretrykk i kammeret som omgir støpeformen, under oppvarmingen og smeltingen samt etter størkningen av det ferdige støpegods, samt til. å bringe trykket i støpeformen opp på et trykk med samme.størrelsesorden som trykket i smeltedigelen umiddelbart før innføringen av smeiten heri, og at de to kammere. er forbundet med hverandre ved hjelp av et materør.med en sperreinnretning.

Oppfinnelsen blir i det følgende nærmere forklart ved hjelp av et eksempel på utførelsen som er fremstilt på tegningen,

som viser;;.

fig. 1 en innretning for gjennomføring av fremgangs-

måten ifølge oppfinnelsen, ved hvilken smeiten blir transportert til støpeformen ved gasstrykk,

fig. 2 og 3 en innretning som virker ved hjelp av tyngdekraften.,

fig. 4 en..innretning som arbeider ved hjelp av stempeltrykk.

Støpesmelten eller dens komponenter blir ført inn i en digel 1, som sammen med.en oppvarmningsinnretning'2 er lufttett innesluttet i, et kammer 3- Et for uttømming av smeiten anordnet rør 4 er lukket ved hjelp, av en sperreinnretning 5, slik at ved en gradvis stigning av temperaturen i kammeret 3 kan gasstrykket i dette, bli øket ved. innføring av komprimert gass fra et trykk-kammer 6 over sperreorganer 7 og .8. Herved er spérreorganet 12 åpent, slik at. kammeret 10 står under atmosfærisk trykk, hvorved man har den mulighet at de nødvendige hjelpeoperasjoner kan

gjennomføres for støpeformen 11.

Når smeiten er støpeferdig, blir kammeret 10 samt støpe-formen 11 ved lukking av sperreorganene 12 isolert fra den ytre luft og det blir sluppet inn trykkgass fra beholderen 6 over sperreorganet 9. På denne måte oppnås i hele systemet det samme trykk, som blir holdt tilstrekkelig stort til å forhindre en fordampning eller dissosiasjon av smeiten. Sperreinirretningen 5 kan åpnes, og på grunn av at det på begge sider virker det samme trykk, opptrer ingen forandringer hverken av gasstrykket i noen del av innretningen eller av smeltens egenskaper.

Deretter blir smeiten transportert opp gjennom mate-røret 4 for fylling av gassformen 11 ved hjelp av en innstilling av den ønskede trykkforskjell mellom kammeret 3 i smeltebeholderen og kammeret 10 for støpeformen, noe som hensiktsmessig f.eks. kan oppnås ved en ekstra økning av gasstrykket i kammeret 3-Direkte deretter blir gasstrykket i kamrene 3 og 10 igjen utjev-net, f.eks. ved økning av gasstrykket i kammeret 10 til nivået for trykket i kammeret 3». hvorved den smelte som står i materøret 4 strømmer tilbake til smeltebeholderen 1. Nå kan sperreinnretningen 5 bli lukket, og i kammeret 10 kan det treffes tiltak for en hurtig avkjøling av den fylté støpeform 11. Etter at støpe-stykket er størknet, blir gasstrykket ved lukking av sperreorganet 9 og åpning av sperreorganet 12 fjernet, hvorved uttak av støpestykket fra støpeformen 11 kan gjennomføres. Arbeidsprosessen blir gjentatt idet det etter innlegging av en tom støpeform igjen foretas en økning av gasstrykket i kammeret 10,' • og ved åpningen av sperreinnretningen 5 transporteres en ny por-' sjon støpesmelte til støpeformen 11.

Arbeidsprosessen kan bli gjennomført praktisk talt uten tap ved fordampning eller dissosiasjon hvis smeltens frie overflate i beholderen 1 blir tildekket med et sjikt av hensiktsmessig valgt flussmiddel. Så lenge gasstrykket i kammeret 3 er større enn damptrykket henholdsvis det partielle dissosiasjons-trykk for hvilken som helst av smeltekomponeritene, forblir fluss-middels j iktet ubeskadiget, og det kan ikke foregå noen unnvikélse av damper eller dissosiasjons-spaltingsprodukter.

En likeverdig mulighet for utførelse med innretningen for gjennomføring av fremgangsmåten kan man oppnå ved lufttett lukking av digelen med det smelteflytende materiale. I dette tilfelle kan det bli oppnådd den samme gjennomføring av arbeidsprosessen ved en analog regulering av gasstrykket i digelen,

idet oppvarmingsinnretningen og dens kammer kan bli lagt fri under atmosfærisk trykk.

Som det fremgår av fig. 2 og 3 omfatter innretningen for gjennomføring av fremgangsmåten ved hjelp av tyngdekraften de samme grunnelementer som innretningen ifølge fig..1 og tillater følgelig at den teknologiske rekkefølge av arbeidstrinnene blir bibeholdt, hvorved det for innføringen av smeiten i støpe-formen må bli gjennomført en dreining av hele innretningen fra stillingen ifølge fig. 2 til stillingen ifølge fig. 3.

Beholderen for smeiten er lufttett lukket, slik at det ikke er nødvendig å innelukke denne samt oppvarmingsinnretningen 2 i et kammer, slik det er tilfelle med innretningen ifølge fig. ' 1. De i digelen 1 ved innretningen ifølge fig.. 2 innførte komponenter for smeiten blir oppvarmet .ved hjelp, av oppvarmingsinnretningen og. befinner seg etter åpningen av sperreorganene 7 s 8 og 9 under virkning av gasstrykket fra trykkgassbeholderen 6, hvorved dette gasstrykk er tilstrekkelig stort til å forhindre en fordampning eller en dissosiasjon av smeiten henholdsvis av hvilken som helst-av dens komponenter, ved oppnåelse av. den temperatur som,er nødvendig:for gjennomføring av støpeprosessen.

Ved oppnåelse, av denne temperatur blir. innretningen dreiet til' den på fig. 3 viste stilling og dette gjennomføres ved åpnet sperreinnretnin<g-> 5."» for at støpeformen 11 skal kunne bli fylt med smelte ved-hjelp-av tyngdekraften.

Etter-avslutning av støpeprosessen blir sperreinnretningen 5 igjen stengtVed. en hensiktsmessig utforming av mate-røret.4 kan denne lukking skje etter tilbakedreiningen av innretningen til den opprinnelige stilling (fig. 2) og ved lukking av . sperreorganet 9 og åpning av sperreorganet ..12 kan den. allerede stivnede avstøpning bli tatt ut av støpeformen 11., fra hvilken i mellomtiden trykket er,fjernet.

Hvis det i materøret 4 på støpesmeltens ,vei er inne-bygget en doseringssylinder 13 (fig. 4), i hvilken stemplet 14 kan forskyves, så blir-den i denne sylinder -under.virkningen av trykkforskjellen innførte støpesmelte etter lukking av sperreinnretningen 5 ved fremføring av stemplet 14 trykket imi i støpeformen 11.

Ventilen 15 muliggjør en utligning av trykket bak

stemplet 14 og trykket i smeltekammeret 3* for at den i materøret tilbakeblivende smelte skal kunne strømme tilbake til- beholderen . for smeiten.

Etter gjennomføring av stempelslaget, blir kammeret 10

satt under atmosfærisk trykk ved lukking av sperreorganet 9 og åpning av sperreorganet 12, hvoretter den allerede stivnede avstøpning kan bli tatt ut av støpeformen.

Enhver av de ovenfor omtalte innretninger kan alt etter valg av en nøytral henholdsvis en reduksjonsbeskyttelsesgass bli benyttet til støping av reduserbare aktive materialer'..

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved støping, særlig av støpematérialer som fordamper intensivt eller dissosierer ved støpetemperatur,. og hvorved støpemåterialet smeltes i en digel under et gasstrykk- som' er høyere enn damp- eller dissosiasjonstrykket ved smeltetempera— turen, karakterisert ved at-det uavbrutt opprettholdes et gasstrykk som er større'enn damp- eller.dissosiasjonstrykket for de enkelte bestanddeler i støpemåterialet i smeltedigelen, at det-i det rom som inneholder støpeformen, under, oppvarmingen og smeltingen samt etter størkningen-av det ferdige støpegods, opprettholdes -atmosfæretrykk, og at' trykket i støpe-formen umiddelbart før innføringen av smeiten-heri bringes.til, - samme størrelsesorden som trykket-i smeltedigelen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, ka r. a 'k t e r i s e r t ved at innføringen av" smeiten i støpeformen bare foregår under innvirkning av en trykkforskjell mellom trykkene i smeltedigelen og smeltef ormen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav. 1, k å r a k t e r i s ert ved at gasstrykket i de rom som omgir-støpeformen og smeltedigelen, under innføringen av smeiten i - støpeformen, holdes like<* >høye, og at innføringen av smeiten skjer urider innvirkning av smeltens tyngdekraft.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert v e d ' at smeiten under innvirkning av'en trykkforskjell mellom smeltedigelen og støpeformen bringes til å' utfylle en doseringssylinder, hvorfra den under innvirkning av et i denne sylinder bevegbart stempel innføres i støpeformen.

5. Apparat til støping av materiale, særlig av slike som fordamper intensivt eller dissosierer ved støpetemperatur, i samsvar med fremgangsmåten ifølge et eller flere av kravene 1 - 4, omfattende et kammer (3) for en smeltedigel (1), et kammer (10) for en støpeform (11) og organer som ved hj.elp av forbin-delsesrør med ventiler ( 7, 8, 9) og en trykkgassbeholder (6) opprettholder et gasstrykk som er større enn damp- eller disso-sias j onstrykket for de enkelte bestanddeler i støpemåterialet i kammeret (3), som omgir smeltedigelen, karakterisert ved at det har organer for opprettholdelse av atmosfæretrykk i kammeret (10) som omgir støpeformen, under oppvarmingen og smeltingen samt etter størkningen av det ferdige støpegods, samt til å bringe trykket i støpeformen (11) opp til et trykk med samme størrelsesorden som trykket i smeltedigelen (1) umiddelbart før innføring av smeiten heri, og at de to kammere (3, 10) er forbundet med hverandre ved hjelp av et materør (4) med en sperreinnretning (5)-