Opis patentowy opublikowano: 15.08,1979 l Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Caterpillar Tractor Co., Peoria (Stany Zjedno¬ czone Ameryki) Sposób i urzadzenie do wprowadzania dodatków do formy odlewniczej iFrzedimiioiem wynalazku jest sposób i urzadzenie ido wjpirowadzain&a doidatków ido foasmy odlewniczej.(Znane jest Toawiazanie dotyczace dodawania do¬ datków do cieklego imefeaUu w formie odlewniczej, polegajace na tyim, ie dodatki takie wprowadza sie w ipdataci drutu wykonanego z materialu stanowia¬ cego dodatek, który to dirut wchodzi bezposrednio do zbiornika wlewowego i wlewu glównego w for¬ mie odlewniczej. Kanaly wlewowe, laczace wlew glówny z wneka formy, sluza do ustalania wydat¬ ku przeplywu cieklego metalu do wneki formy i predkosc doprowadzania drutu jest odpowiednio do tego wydatku dostosowana aby uzyskac do¬ kladne regulowanie ilosci matteriailu stanowiacego dodatek wprowadzany do odlewu. Chociaz sposób ten stanowi znaczne ulepszenie w porównaniu z istniejacyimi dotychczas sposobami wprowadzania dodatków do form odlewniczych to jednak okazalo sie, ze mozna uzyskac jeszcze wiejcsze ulepszenie jesli w formie odlewniczej umieszczona bedzie do¬ datkowa komora imieszagaca, która sluzy specjal¬ nie do jednoczesnego pomieszczenia cieklego meta¬ lu i drutu z materialu stanowiacego dodatek aby zagwarantowac równomierne rozpuszczanie sie do¬ datku w cieklym metalu.Tak wiec zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu i urzadzenia do wprowadzania dodatków do formy odlewniczej, które (pozwolilyby na uzys¬ kanie bardziej zupelnego i jednorodnego miesza¬ nia sie dodatku z metalem odlewu.Zadanie to rozwiazano wedlug wynalazku tak, ze w formie odlewniczej w której znajduje sie wneka odtwarzajaca ksztalt odlewu i uklad wle¬ wowy, przez który ciekly metal wplywa do itej wnefci a takie zbiornik wffewowy do przyjecia cie¬ klego metalu i kierowania go dalej do ukladu wle¬ wowego, a poza ta forma urzajdzenie podajace do ciaglego doprowadzania dodatku w postaci drutu bez konca do formy odlewniczej, otoiesaczono po¬ miedzy zbiornikiem wlewowym i wnejfca fbtrmy komore mieszania dla przyjecia drutu z materialu stanowiacego dodatek, usytuowana w ukladzie wle¬ wowym, (przy czym doprowadzany drut; który topi sie i miesza zasadniczo zupelnie z cieklym meta¬ lem przeplywajacym przez komore mieszania, wprowadza sie pionowo od góry poprzez kanal po¬ laczony z ta komora mieszania.Przedmiot wynailazku jest przedistawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig- 1 przedstawia urzajdzenie wedlug wynalazku do wprowadzenia dodatków do formy odlewniczej, po¬ kazane w rzucie bocznym i czesciowo w przekroju, fig. 2 — czesc formy odlewniczej w przefcroj 3 — te sama czesc formy odlewniczej co na fig. 2 ale w rzucie perspektywicznym.Jak pokazano na fig. I, urzadzenie 10 do wpro¬ wadzania dodatków do formy odlewniczej, jest polaczone z forma odlewnicza 11 i jest wyposazo¬ ne w mechanizm 12 do podawania drutu. Dodaltki, stosowane w rozwiazaniu wedlug niniejszego wy- 102 9993 102 999 4 nalazku, maja postac drutu 13, który oidiwija sie z rolki lub .szpuli 14 i swym koncem 15 siega do wnetrza formy odlewniczej 11. Budowa drutu 13 nie jest istotna dla wynalazku i imoize byc on wy¬ konany w kazdej ze znanylch dotychczas postaci, przykladowo jako liity <|rut skladajacy sie w ca¬ losci z materialu stanowiacego dodatek, jako lity drut z materialu stanowiacego dodatek ale otoczo¬ ny plaszczem ochironym aUbo jako drut wewnatrz drazony i wypelniony dodatkiem w postaci sprosz¬ kowanej. Rolka 14 jest oilozyskowana obrotowo na walku 16, który przebiega pomiedzy dwieina, usy¬ tuowanymi w odstepie od siebie, plytami podpo¬ rowymi 17. Plylty 17 sa izamocowaine na ramie 18, która jest opuszczana i podnoszona za pomoca cy¬ lindra hydraulicznego 19. Uklad doprowadzajacy 21 dla drutu jest umieszczony ponizej rolki 14 i sklada sie z szeregu rolek najpedowych 22, które sa zamontowane obrotowo wewnatrz obudowy 23, która jest zamocowana do ramy 18. Rolki nape¬ dowe 22 sa napedzane silnikiem nawrotnyim 24 o regulowanej liczbie obrotów w normalny sposób za posrednictwem nie pokazanej na rysunku prze¬ kladni i obracaja sie wlspóllbieznie. Rolki napedowe 22 sa rozmieszczone przeciwlegle wzgledem siebie parami i przemieszczaja drut do do'lu .przez srodek otwartego elementu grzewczego 26 urzadzenia pod¬ grzewajacego 27, które umieszczone jest pod ukla¬ dem doprowadzajacym 21. Drut 13 wychodzi na zewnatrz przez otwór prowadzacy 28, znajdujacy sie na dolnym koncu 29 urzadzenia podgrzewaja¬ cego 27.Forma odlewnicza 11 sklada sie z dolnej czesci 31 i dopasowanej do niej czesci górnej 32, które sa nalozone na siebie i polaczone rozlacznie ze so¬ ba tworzac zamknieta wneke 33 formy z usytuowa¬ nym pionowo rdzeniem 34. Na górnej powierzchni 38 czesci górnej 32 formy znajduje sie otwarty zbiornik wlewowy 37, .stanowiacy czesc ukladu wlewowego 39, który laczy sie z wneka 33 formy.Zbiornik wlewowy 37 laczy sie poprzez wlew glówny 40 i belke wlewowa doprowadzajaca 41 z komora reakcyjna lub mieszania 42, której ksztalt bedzie dalej opisany bardziej szczególowo. Komo¬ ra mieszania 42 lalczy sie z pionowym kanalem 47, a ponadto przewezenie 46 laczy belke wlewowa odprowadzajaca 43 z zasilaczem 44, który z kolei polaczony jest z wneka 33 formy poprzez wlew odprowadzajacy. W górnej czesci 32 formy znaj¬ duje sie wspomniany kanal pionowy 47 zasadni¬ czo równolegly do wlewu glównego 40, który la¬ czy komore mieszania 42 z górna powierzchnia 38 formy. Forma odlewnicza 11 znajduje sie w takim polozeniu, ze kanal 47 ulsytuowany jest wspólosio¬ wo do otworu prowadzacego 28 tak, ze drut 13 wchodzi koncentrycznie do1 kanalu 47. Zbiornik wlewowy 37 jest tak usytuowany, ze strumien cieklego metalu 48 wylewanego z kadzi 49 trafia do tego zbiornika.Na górnej powierzchni 38 formy umieszczony jest luzno klocek prowadzacy 52, który ma otwór 53 pokrywajacy sie z kanalem 47 w górnej czesci 32 formy. Otwór 53 ma na swym górnym koncu stozkowe prowadzenie 54. Na spodzie klocka 52 znajduje sie wybranie 56. Klocek prowadzacy 52 jest korzystnie wykonany z zeliwa lub innego ciezkiego metalu, tak, ze pozostaje on nierucho¬ my dzieki swemu wlasnemu ciezarowi po usta¬ wieniu go we wlasciwym polozeniu na powierz¬ chni górnej 38 górnej czesci 32 formy.Jak to widac lepiej na fig. 2 i 3, komora mie¬ szania 42 znajduje sie w dolnej czesci 31 formy odlewniczej 11 i ma ksztalt pólkolisty. Komora mieszania 42 jest utworzona przez dwie pionowe sciany boczne 57, których dolne krawedzie polaczo¬ ne sa ze soba pólkoliscie uksztaltowanym dnem 58 majacym w przekroju poprzecznym ksztalt lu¬ kowy 59, jak to jest pokazane na fig. 3. Równa powierzchnia dolna 60 górnej czesci formy 32 two¬ rzy górna sciane komory 42. W dolnej czesci 31 formy znajduje sie belka wlewowa doprowadzaja¬ ca 41, która znajduje sie nizej niz belka wlewowa odprowadzajaca 43, która jest uformowana w gór¬ nej czesci formy 32. Ponadto przekrój poprzeczny belki wlewowej doprowadzajacej 41 jest nieco wiekszy niz przekrój poprzeczny belki wlewowej odprowadzajacej 43 aby zapewnic calkowite wy¬ pelnienie komory 42 przez co zostaje ustabilizowa¬ ny poziom metalu w zbiorniku wlewowym 37, a na metalu 48 znajdujacy sie w komorze mieszania 42 dziala cisnienie statyczne.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest ni¬ zej opisane. Urzadzenie 10 jest stosowane w pro¬ cesie zalewania formy z jednoczesnym wprowa¬ dzeniem do formy odlewniczej 11 dodatku w po¬ staci drutu, podczas którego to procesu ciekly me¬ tal jest wlewany z kadzi odlewniczej 49 do zbior¬ nika wlewowego 37 z zachowaniem okreslonej predkosci zalewania. Ciekly metal 48 przeplywa przez wlew glówny 40 i belke wlewowa doprowa¬ dzajaca 41 do komory mieszania 42. Jednoczesnie z zalewaniem formy cieklym metalem 48 poprzez zbiornik wlewowy 37 pracuje cylinder hydraulicz¬ ny 19 tak, ze dolny koniec 15 drutu 13 przemiesz¬ cza sie do dolu i wchodzi poprzez otwór 53 w klocku prowadzacym 52, kanal 47 do cieklego me¬ talu 48 w komorze mieszania 42. Silnik 24 ukladu doprowadzajacego 21 dla drutu zostaje wprawio¬ ny w ruch aby zapewnic podawanie drutu 13, gdy cylinder hydrauliczny 19 zostanie wycofany z po¬ wrotem. Ksztalt drutu jest tak dobrany, ze topi sie on w komorze 42 z równomierna predkoscia, a predkosc doprowadzania drutu z jaka pracuje uklad doprowadzajacy 21 jest korzystnie tak dob¬ rana, zeby byla zgodna z predkoscia topienia sie drutu.Gdy drut 13 zanurzony w stopionym metalu 48 znajdujacym sie w komorze mieszania 42 topi sie lub rozpuszcza w tym metalu, to temperatura me¬ talu w obrebie konca drutu nieznacznie sie obni¬ za. Strefa tej obnizonej temperatury jest oznaczo¬ na na fig. 2 linia przerywana i oznaczona odnos¬ nikiem A. Obnizona temperatura w strefie A zwieksza uzyskany efekt dzialania dodatku, z któ¬ rego sklada sie drut 13. Strumien cieklego metalu 48 w komorze mieszania 42 rozprowadza dodatek w metalu tak, ze dochodzi do wrzenia lub paro¬ wania i przy tym spowodowana zostaje turbulen¬ cja i wymieszanie w strefie, która jest zaznaczo- 40 45 50 55 60102 999 6 na linia przerywana i oznaczona odnosnikiem B.Temperatura stopionego metalu 48 i mieszaniny z dodatkiem zaczyna wzrastac w strefie B. Niektóre rodzaje drutu moga byc pokryte dodatkiem sfero- idyzacyjnym lub/i odtleniajacym, który ma cha¬ rakter subtancji obnizajacej temperature i takze sie rozpuszcza przy zewnetrznym brzegu strefy B, przy czym temperatura cieklego metalu 48 stale wzrasta w miare jak dodatek miesza sie intensyw¬ nie z tym metalem.Pólkoliste uksztaltowanie komory mieszania 42 powoduje opóznienie predkosci przeplywu ciekle¬ go metalu 48 w otoczeniu drutu aby powiekszyc rozpuszczanie sie dodatku w tym metalu, przy czym predkosc przeplywu przy wylocie komory mieszania 42 zwieksza sie powodujac intensyw¬ niejsze mieszanie sie dodatku i cieklego metalu 48.Ponadto dzieki zaokraglonemu zarysowi komory mieszania 42 eliminuje sie wszelkie ostre krawe¬ dzie i powstawanie stref stagnacji, które moga sa¬ siadowac ze strumieniem metalu.Gdy obrobiony ciekly metal z komory mieszania 42 wyplywa poprzez belke wlewowa odprowadza¬ jaca 43 i przewezenie 46 to przedostaje sie on do zasilacza 44, a w koncu do wneki 33 formy. Tlen¬ ki, siarczki i inne zanieczyszczenia wydzielaja sie na powierzchni w komorze mieszania 42 i belce wlewowej odprowadzajacej 43 przy czym przewe¬ zenie 46 i zasilacz 44 sa tak usytuowane, ze unie¬ mozliwione zostaje przedostanie sie zanieczysz¬ czen.Strumien cieklego metalu 48 ze zbiornika wle¬ wowego 37 przeplywa przez uklad wlewowy 39 do wneki 33 dopóki wneka ta nie zostanie wypelniona.Do tego momentu metal z kadzi 49 wyplywa stale, ale z ta chwila zostaje zatrzymany, doprowadza¬ nie drutu wylaczone i uruchomiony cylinder hy¬ drauliczny 19 w celu podniesienia ramy 18 i tym samym wyciagniecia konca 15 drutu z komory mieszania 42 i z kanalu 47.W pelnych przypadkach, gdy sklad drutu 13 i/lub temperatura cieklego metalu 48 w kadzi 49 czy¬ nia to koniecznym wlaczone zostaje urzadzenie podgrzewajace 27, aby podgrzac drut 13 do zada¬ nej temperatury, podczas gdy ten przemieszcza sie przez urzadzenie podgrzewajace, w celu zwieksze¬ nia predkosci. rozpuszczania sie drutu w metalu.W takim przypadku mozna cofnac silnik 24, w celu przeprowadzania calego drutu poprzez urzadzenie podgrzewajace, zanim rozpocznie sie zalewanie for¬ my. Nastepnie odpowiednio do momentu rozpocze¬ cia zalewania zostaje wlaczone^ urzadzenie 27 i sil¬ nik przelaczony na bieg do przodu, aby przepro¬ wadzic drut 13 poprzez urzadzenie 27, przez co drut ten wchodzi swym koncem 15 do komory mieszania 42 w momencie pojawienia sie w niej cieklego metalu 48.Z powyzszego opisu wynika, ze niniejszy wy¬ nalazek daje do dyspozycji ulepszone rozwiazanie wprowadzania dodatków do formy odlewniczej, za pomoca którego uzyskuje sje bardziej jednorodne i lepsze wymieszanie dodatku z plynnym metalem niz to bylo dotychczas mozliwe. Komora miesza¬ nia 42 tworzy podluzne, stosunkowo waskie koryt¬ ko, przez które musi przeplywac wszystek metal plynacy do formy, a ksztalt tej komory zapewnia zupelne wymieszanie dodatku z cieklym metalem. PL