PL177931B1

PL177931B1 - Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku

Info

Publication number: PL177931B1
Application number: PL94309605A
Authority: PL
Inventors: Jean-Michel Lauradoux
Original assignee: Union Miniere France Sa
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 2000-01-31
Also published as: DE69400355T2; FR2700343B1; CN1045630C; ES2092893T3; MY109927A; EP0679198A1; AU5860794A; PL309605A1; EP0679198B1; DE69400355D1; CN1116433A; ZA939736B; FR2700343A1; BR9405776A; GR3021536T3; ATE141109T1; HK1007770A1; WO1994016113A1; PH30294A

Abstract

1. Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi sie stop na ba- zie cynku, dostarcza sie forme kauczukowa i odsrodkowo odlewa sie stopiony stop na bazie cynku w tej formie kauczukowej, uzyskujac odlany wyrób, znamienny tym, ze topi sie stop zawierajacy wagowo 6,0-8,0% Al i 3,2-4,3% Cu oraz, j ako reszta, cynk i nieuniknione zanie- czyszczenia, po czym odlewa sie ten stop, korzystnie, w temperaturze 5 do 30°C wyzszej od temperatury jego likwidusu. 4. Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi sie stop na ba- zie cynku, dostarcza sie forme do odlewania pod cisnieniem i cisnieniowo odlewa sie stopiony stop na bazie cynku w tej formie, uzyskujac odlany wyrób, przy czym korzystnie odlewa sie ten stop w urzadzeniu z komora goraca, znamienny tym, ze topi sie stop zawierajacy wagowo 6,0-8,0% Al i 3,2-4,3% Cu oraz, jako reszta, cynk i nieuniknione zanieczyszczenia, po czym odlewa sie ten stop, korzystnie, w temperaturze 5 do 30°C wyzszej od temperatury jego likwi- dusu. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, zawierającego glin i miedź, przez odlewanie odśrodkowe w formie kauczukowej lub przez odlewanie ciśnieniowe w formie metalowej.

Znany jest sposób w/twajrzaoir wyrobów ze stopu na bazie c/uIu, zawierającego glin i miedź przez odlewanie odśrodkowe tego stopu w formie kauczukowej. Został on opisany w artykule „Rubbrr-mkld-spiu2castlng for low cost prototype or production paots”, który zamieścił L.S. Schaer nr str 113-117 pisma „Machine Design” z 20 st/czuir 1977 r. Ten znau/ sposób wytwarzania wykorzystuje bądź stop zawierający 3,5% Al i 3,5% Cu (reszta Zn) - zwany „Formalloy” bądź stop zawierający 11% Al i 1°/o Cu (reszta Zn) nazwany „ILZRO-12” (wsz/stkir procentowe zawartości podane w niniejszym zgłoszeniu patentowym sąpo^ntami wagowymi).

Stopy „Fkrmallky” i „ILZRO” cechuje zakres temperatur krzepnięcia zawarty odpowiednio pomiędzy 380-390°C oraz 380-432°C i są one odlewane odpowiednio w temperaturach 393-427°C i 440-480°C.

Foomalloy posiada tę wadę, że proces jego krzepnięcia rozpocz/or się formowaniem dendrytów lub bazaltów, które mogąutoudolać przepływ płyuuego stopu wewnątrz formy odlewniczej, powodując ryzyko wad odlewów.

ILZRO-12 ze swej strony wymaga temperatury odlewania co najmniej 440°C, co prowadzi do przyspieszonego zniszczenia kauczuku silikonowego, z którego w/kknaka jest forma.

Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku zawierającego glin i miedź przez odlewanie ciśnieniowe tego stopu w formie metalowej został opisany w dokumencie „Les alliages de zinc de L^derie. Un facteur de progres, les alliages Zamak”, Centre Technique du Zinc PUBLIMAC, 92600 As^eres, styczeń 1972. Ten znany sposób wytwarzania w/korz/stuje stop o zawartości 3,9-4,3% Al, 0,75-1,25% Cu i 0,03-0,06% Mg (reszta Zn) nazwany „Zamak 5”. Zamak 5 posiada zupełnie jak Formaltoy strukturę odlewu o tendencji dendoytycznej lub bazalto177 931 wej. Inne sposoby wytwarzania tego samego rodzaju zostały opisane w dokumentach DE-B-1211403, FR-A-132 1677 i US-A-246 7956.

Według pierwszego z tych dokumentów wykorzystuje się stop zawierający 6,7-7,5% Al,

3,2-4,2% Cu i 0,01 -0,1 %o Be (reszta -Zn) , wedłggdmgiegostppaawicrający El0% Al,0,l-5% Cu, 0,005-0,05% Mg i 0,0001-0,01% Be (reszto Zr) l wedhig rzedego i stop zawirrający 245% Ali , 0,03-3,50%o Cu, 0l01l0,30% Mg i 0,00001-0,0001% Be (reszta Zn). Te trzy sposoby wytwarzania wykorzystują beryl jako składnik stopu. Ponieważ beryl w postaci pary jest bardzo toksyczny, realizacja tego sposobu wytwarzania wymaga zastosowania ostrych środków zabezpieczających, jest zatem bardzo kosztowna.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania opisanego powyżej, który byłby wolny od niedogodności znanych sposobów wytwarzania.

Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi się stop na bazie cynku, dostarcza się formę kauczukową i odśrodkowo odlewa się stopiony stop na bazie cynku do tej formy kauczukowej, uzyskując odlany wyrób, według wynalazku charakteryzuje się tym, że topi się stop zawierający 6,0-8,0% Al i 3,2-4,3% Cu oraz, jako reszta, cynk i nieuniknione zanieczyszczenia, po czym odlewa się ten stop, korzystnie, w temperaturze 5 do 30°C wyższej od temperatury jego likwidusu.

Jeszcze lepsze wyniki uzyskuje się, jeśli topi się stop zawierający 6,7-7,3% Al oraz

3.6- 4,0^% Cu, a najlepiej, jeśli topi się stop zawierający 7,0% Al i 3,8% Cu.

Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi się stop na bazie cynku, dostarcza się formę do odlewania pod ciśnieniem i ciśnieniowo odlewa się stopiony stop na bazie cynku do tej formy, uzyskując odlany wyrób, przy czym korzystnie odlewa się ten stop w urządzeniu z komorą gorącą według wynalazku charakteryzuje się tym, że topi się stop zawierający 6,0-8,0^% Al i 3,2-4,3%o Cu oraz, jako reszta, cynk i nieuniknione zanieczyszczenia, po czym odlewa się ten stop, korzystnie, w temperaturze 5 do 30°C wyższej od temperatury jego likwidusu.

3.6- 4,0% Cu, a najlepiej, jeśli topi się stop zawierający 7,0% Al i 3,8% Cu.

Okazało się, ze stop zawierający 6,0-8,0% Al i 3,2-4,3% Cu, zaś resztę stanowi cynk, na przykład cynk elektrolityczny oraz zanieczyszczenia, których obecność jest nieunikniona daje odlew o strukturze erobngkrysSalicznej i może być odlewany w temperaturze niższej niż 440°C. Okoliczność, że stop może być odlewany w temperaturze niższej niż 440°C jest szczególnie istotna dla odlewania odśrodkowego. Zawartość Cu nie może być niższa niż 3,2% i wyższa niż 4,3%; w przeciwnym przypadku zachodzi ryzyko powstania struktury o tendencji eenerySycznej lub bazaltowej.

Zawartość Al niższa niż 6,0% powoduje również powstanie struktury dendr^cznej lub bazaltowej, podczas gdy zawartość Al wyższa niż 8,0% doprowadza temperaturę odlewania do około 440°C. Stop wykazuje doskonałą płynność.

Jak wspomniano, poprawę płynności stopu osiąga się, jeśli wykorzystuje się stop o zawartości 6,7-7,3% Al i 3,6-4,0% Cu, a najlepiej stop o składzie eutektycznym: 7,0% Al, 3,8% Cu i 89,2% Zn. Okazało się, że płynność stopu wzrasta w miarę zbliżania się jego składu do składu euteksycznegg. Zauważywszy, że - jak się okazało - obecność w stopie zanieczyszczeń wpływa niekorzystnie na jego płynność, zaleca się stosowanie stopu, w skład którego wchodzi cynk o stopniu czystości co najmniej 99,995°%, glin o stopniu czystości co najmniej 99,91°% oraz miedź o stopniu czystości co najmniej 99,99%.

Doskonal^iąp^mność stopu stosowanego w sposobie wytwarzania według wynalazku obrazują podane niżej wyniki serii prób lejności typu Radone.

Próby te polegająna „odlewaniu” płynnego metalu przez jego zasysanie do poziomej rury, w której panuje stałe podciśnienie i stała temperatura oraz pomiar długości zassanego metalu. Długość ta stanowi miarę lejności czyli płynności metalu.

177 931

Próbie takiej poddano następujące stopy:

- stop wykorzystywany w sposobie wytwarzania według wynalazku i, który później zostanie określony jako „Superloy”,

- stop „Superloy”, do którego dodano 0,005% Be i, który później zostanie określony jako „Stop z Be”,

- stop ,,Zamak 5” wspomniany wyżej i dwa inne stopy na bazie cynku, które sązwykle stosowane do odlewania pod ciśnieniem i, które są nazywane „Zamak 2” i „Zamak 3”.

Parametry krzepnięcia i analiza chemiczna stopów

	Krzepnięcie °C	Analiza chemiczna %
	stan płynny	stan płynny	Al	Co		Pb	Fe	Col	Be
Superloy	379	379	6,90	3,70	0,001	0,0014	0,0020	0,0002
Stop z Be	379	379	6,90	3,70	0,001	0,0014	0,0020	0,0002	0,005
Zamak 2	390	379	4,01	2,80	0,040	0,0015	0,0025	0,0008
Zamak 3	387	381	4,04	0,001	0,043	0,0020	0,0021	0,0009
Zamak 5	386	380	4,06	0,880	0,044	0,0022	0,0020	0,0009

Próby przeprowadzono w następujących warunkach:

- temperatura kąpieli:	420°C
- podciśnienie:		204 mm Hg
- średnica rury:		3 nm
Długość zassanego metalu w mm:
Superloy:	415
Stop z Be:	385
Zamak 2:	290
Zamak 3:	22^>
Zamak 5:	260

Jest godnym uwagi, że płynność stopu Superloy jest 43% większa niż płynność stopu Zamak 2, który ze swej stronyjest bardziej płynny niż inne stopy Zamak, lecz bardziej godnym uwagi jest fakt, że dodatek tylko 0,005% berylu do Superloy powoduje obniżenie płynności o 8%.

Superloy posiada w temperaturze otoczenia następujące parametry mechaniczne:

- wytrzymałość na rozciąganie: 315 MP a

- granica wydłużenia trwałego 0,2%: 210 MPa

- twardość Brinella: 95

- wydłużenie: 6%

Jest oczywiste, że dla uzyskania maksimum korzyści z procesu wytwarzania według niniejszego wynalazku należy wykonywać odlewanie w temperaturze, która jak najmniej, na przykład 5-30°C, przekracza temperaturę likwidusu stopu lub temperaturę krzepnięcia w przypadku składu eutektycznego.

Sposób wytwarzania według wynalazkujest szczególnie przydatny dla produkcji miniaturowych samochodzików przez odlewanie ciśnieniowe.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi się stop na bazie cynku, dostarcza się formę kauczukową i odśrodkowo odlewa się stopiony stop na bazie cynku w tej formie kauczukowej, uzyskując odlany wyrób, znamienny tym, że topi się stop zawierający wagowo 6,0-8,0% Al 13,2-4,3% Cu orzz,jakorestrta, yynk i nieuniknione aanicc/.yscczcnia, po czym odlewa się ten stop, korzystkir, w temperaturze 5 do 30°C wyższej od temperatury jego linwideeu.

2. Sposób według zastrz. 1, curmienn/ tym, że topi się stop zawierający 6,7-7,3% Al oraz

3,6-4,0% Cu.

3,2-4,3% Cu oraz, jako reszta, cykn i nieeninnikur zruirccyezczenir, po czym odlewa się ten stop, ^οζ^^, w temperaturze 5 do 30°C wyższej od temperatury jego likwidusu.

3. Sposób według zasń-z. 2, zurmirkny tym, że topi się stop zawierający 7,0% Al i 3,8% Cu.

3,6-4,0% Cu.

4. Sposób wytwarzania wyrobów ze stopu na bazie cynku, w którym topi się stop na bazie cynku, dostarcza się formę do odlewania pod ciśnieniem i ciśnieniowo odlewa się stopiony stop na bazie cynku w tej formie, uzyskując odlany wyrób, przy czym aorz/stuie odlewa się ten stop w urządzeniu z komorą gorącą, zurmienu/ tym, że topi się stop zawierający wagowo 6,0-8,0% Al i

5. Sposób według zasto-z. 1, zurmiruu/ tym, że topi się stop zawierający 6,7-7,3% Al oraz

6. Sposób według zastrz. 2, znrmirun/ tym, że topi się stop zawierający 7,0% Al i 3,8% Cu.