PL198130B1 - Forma odlewnicza oraz sposób wytwarzania formy odlewniczej - Google Patents

Abstract

1. Forma odlewnicza (10) wykorzystywana do produkcji opakowa n szklanych takich jak butelki, s loiki i tym podobne, przy czym forma zawiera zeliwny korpus i przynajmniej jedn a powierzchni e formy definiuj ac a wn ek e (14) do przyjmowania stopionego szk la, a która to po- wierzchnia formy jest wyposa zona w pow lok e (16) pokrywaj ac a zasadniczo ca la t e powierz- chni e, znamienna tym, ze pow loka jest po la- czona metalurgicznie z form a i jest wykonana ze stopu posiadaj acego twardo sc wed lug Roc- kwell 'a w zakresie HRC35 do HRC50 i zakres temperatury topnienia od 1040°C do 1090°C, zawieraj acego od 7% do 31% wag. kobaltu, 5% do 20% wag. chromu, 0,1 do 1% wag. w egla, 2,5% do 6,5% wag. wolframu, 1,5% do 4% wag. zelaza, 1,0% do 5,5% wag. krzemu i od 0,5% do 3,5% wag. boru, oraz ewentualnie mangan, miedz i/lub fosfor, z dope lnieniem obejmuj acym od 40% do 75% niklu oraz nie- uniknionych zanieczyszcze n. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ulepszona forma odlewnicza wykorzystywana w produkcji opakowań szklanych, takich jak butelki, słoiki i tym podobne opakowania. Ponadto przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania takiej formy odlewniczej.

Artykuły szklane mogą być produkowane w sposób szybki i prosty na skalę przemysłową przy wykorzystaniu wdmuchiwania powietrza do porcji stopionej masy szklanej, często umieszczanej na krańcu rury, przez którą może przepływać powietrze.

Aby zapewnić odpowiednią kontrolę kształtu wykończonego artykułu jest on wydmuchiwany znajdując się wewnątrz formy. Ogólnie stopione szkło jest wytwarzane w pierwszej części pieca, następnie przedostaje się do drugiej części pieca znanej pod nazwą komory roboczej gdzie pozwala się na jego niewielkie wystudzenie. Wystudzone szkło jest podawane do kanału przesyłowego, po czym formowane są porcje, które są wprowadzane do formy wstępnej. Porcje są następnie wytłaczane lub wydmuchiwane z wykorzystaniem sprężonego powietrza do postaci półproduktu o kształcie zdefiniowanym przez wewnętrzną powierzchnię formy. Kształt ten z grubsza odpowiada kształtowi gotowego pojemnika, jest natomiast mniejszy i grubszy, i znany pod nazwą „bańki”. Następnie bańka jest wytłaczana lub wydmuchiwana w formie wykończającej, przyjmując ostateczny żądany kształt.

Z uwagi na bardzo wysokie temperatury jakim poddawane są formy w czasie wprowadzania rozgrzanego szkła, duży gradient temperatur występujący w formie oraz gwałtowne cykle temperaturowe, w powszechnym użyciu występują formy wykonane z żeliwa, niemniej w niektórych przypadkach możliwe jest wykorzystanie innych droższych stopów. Żeliwo jest wykorzystywane ponieważ jest tanie i łatwe w obróbce, dobrze przewodzi ciepło i może wytrzymać stosunkowo wysokie temperatury.

Pomimo, że posiada te zalety, pod pewnymi względami żeliwo posiada ograniczenia. Po pierwsze, w wysokiej temperaturze żeliwo podlega przemianom metalurgicznym i zostaje mechanicznie i termicznie zdegradowane. Po drugie, gdy poddane szybkiemu cyklowi termicznemu żeliwo może pękać. Pęknięcia mają tendencję do rozwijania się na krawędziach wgłębień ale później pojawiają się w głównym korpusie wnęki.

Pęknięcia powodują powstawanie wad powierzchni gotowych wyrobów szklanych, co jest nieakceptowalne zarówno z punktu widzenia estetycznego, a w przypadku artykułów takich jak opakowania wprowadza nieakceptowalne osłabienia strukturalne, które są szczególnie istotne w przypadku opakowań cienkościennych.

Innym ograniczeniem czasu życia formy jest jej odporność na zużycie oraz zdolność zachowania niezmiennych wymiarów i wykończenia powierzchni w czasie. Zużycie jest często powodowane potrzebą czyszczenia formy w regularnych odstępach czasu, przykładowo z wykorzystaniem piaskowania.

Aby utrzymać gładkie czyste odlewy oraz zachować wysoką i ciągłą szybkość produkcji, powierzchnie wnęki są napylane lub „przecierane” środkami zapobiegającymi przyleganiu. Rozwiązanie takie stwarza problemy związane z bezpieczeństwem pracy i zagrożeniem zdrowia pracowników, powoduje także odkładanie się czynnika zapobiegającego przywieraniu na powierzchni wnęki formy odlewniczej. Osad gdy staje się zbyt duży musi być okresowo usuwany z wykorzystaniem piaskowania.

Możliwe zużycie powierzchni wnęki, w szczególności krawędzi wraz z występowaniem pęknięć wymaga aby forma odlewnicza została wycofana z produkcji i zreperowana lub złomowana.

Konwencjonalnie, żeliwo może zostać zreperowane z wykorzystaniem ręcznego procesu tlenowo-acetylenowego napylania proszku. Materiał, którym dokonuje się napraw to topliwy proszek na bazie niklu o doskonałych własnościach nawilżających i stapiających, o twardości podobnej do żeliwa, tak więc forma odlewnicza może zostać poddana dokładnej obróbce po jej „załataniu” bez niebezpieczeństwa „nagłego wzrostu głębokości skrawania” narzędzia skrawającego.

Zgłoszenie patentowe GB-A-2 130 242 ujawnia sposób wytwarzania powłoki ze stopu na bazie niklu, mocowanej spawalniczo na części wykonanej z żeliwa o minimalnej porowatości powierzchni spawanych, sposób obejmuje wykorzystanie procesu przenoszenia plazmy z wykorzystaniem łuku elektrycznego, w którym część wykonana z żeliwa jest elektrycznie połączona z obwodem wytwarzania plazmy, a przepływ proszku jest kierowany przez łuk plazmowy na powierzchnię części wykonanej z żeliwa. Sposób ponadto dotyczy sterowania odkładaniem stopu na bazie niklu podczas napylania, w celu zachowania jeziorka stopionego stopu pomiędzy przenoszącym łukiem plazmowym a podłożem części wykonanej z żeliwa, chroniąc stop przed przegrzaniem i spalaniem grożącym mu ze strony łuku plazmowego, jednocześnie promując reakcję spawania pomiędzy stopionym stopem i żeliwnym

PL 198 130 B1 podłożem. Napylanie plazmowe przebiega stopniowo wzdłuż żeliwnego podłoża, które ma zostać przykryte powłoką, zachowując jeziorko stopionego stopu pomiędzy łukiem plazmowym i żeliwem, aż do chwili całkowitego pokrycia części żeliwnej. Przedmiotem wynalazku jest także w ten sposób wytworzony produkt kompozytowy.

Dokument GB-A-1 333 053 przedstawia formę odlewniczą wykorzystywaną do produkcji pustych artykułów szklanych, która to forma posiada ciągłą, przywierającą, porowatą warstwę okładziny utworzoną na powierzchni stykającej się ze szkłem, wykonaną z wykorzystaniem napylania płomieniowego lub napylania plazmowego, wspomniana wykładzina zawiera od 50% do 85% niklu i kobaltu, w procentach wagowych, oraz od 50% do 15% aluminium lub grafitu lub też drobno ziarnistej krzemionki lub fluorku wapnia.

Celem prezentowanego wynalazku jest wprowadzenie formy odlewniczej oraz powłoki formy odlewniczej, która posiada ulepszone własności termiczne, przeciwdziałające powstawaniu pęknięć oraz poprawioną odporność na zużycie, tak aby wprowadzić wydłużony czas życia formy odlewniczej, poprawione własności uwalniające, które ograniczają konieczność przecierania formy odlewniczej. oraz doskonale wykończoną powierzchnię wnęki, co poprawia jakość uzyskiwanych powierzchni oraz pozwala na wykonanie detali rytowniczych na wykończonym produkcie szklanym.

Zakresem wynalazku objęte są wszystkie kombinacje przynajmniej dwóch opisanych elementów lub rozwiązań technicznych ujawnionych w zastrzeżeniach i/lub opisie.

Według pierwszego aspektu prezentowanego wynalazku, wynalazek wprowadza formę odlewniczą wykorzystywaną do produkcji artykułów szklanych, takich jak butelki, słoiki i tym podobne, przy czym forma zawiera żeliwny korpus i przynajmniej jedną powierzchnię formy definiującą wnękę do przyjmowania stopionego szkła, a która to powierzchnia formy jest wyposażona w powłokę pokrywającą zasadniczo całą tę powierzchnię, charakteryzującą się tym, że powłoka jest połączona metalurgicznie z formą i jest wykonana ze stopu posiadającego twardość według Rockwell' a w zakresie HRC35 do HRC50 i zakres temperatury topnienia od 1040°C do 1090°C, oraz zawierającego od 7% do 31% wag. kobaltu, 5% do 20% wag. chromu, 0,1 do 1% wag. węgla, 2,5% do 6,5% wag. wolframu, 1,5% do 4% wag. żelaza, 1,0% do 5,5% wag. krzemu i od 0,5% do 3,5% wag. boru, oraz ewentualnie mangan, miedź i/lub fosfor, z dopełnieniem obejmującym od 40% do 75% niklu oraz nieuniknionych zanieczyszczeń.

Forma odlewnicza korzystnie zawiera segmenty lub sekcje posiadające obszary odlewania, które łącznie tworzą wnękę formy, korzystnie dwa pół-korpusy posiadające pustą przestrzeń w każdym segmencie lub pół-korpusie.

Korzystnie powłoka wykorzystywana według wynalazku posiada grubość od 0,2mm do 1,5 mm, jeszcze korzystniej 0,5 mm do 0,8 mm i zawiera od 15% do 31% kobaltu i od 40% do 60% niklu w procentach wagowych, jeszcze korzystniej od 20% do 31% kobaltu i od 41% do 54% niklu.

Forma według wynalazku zawiera powłokę obejmującą korzystnie w procentach wagowych, od 9% do 17% chromu, od 0,2% do 0,8% węgla, od 3,0% do 4,5% wolframu, od 3,0% do 3,3% żelaza, od 2,0% do 4,5%, korzystniej od 2,5% do 3,7% krzemu i od 1,2% do 2,5%, korzystniej od 1,2% do 2,1% boru, przy czym powleczone są powierzchnia wnęki i obszary formy nie stykające się ze szkłem, na przykład wieszaki formy i rygle.

Sposób wytwarzania formy odlewniczej według wynalazku dostarczający powłokę na formę żeliwnego korpusu polega na tym, że powłokę tworzy się ze stopu posiadającego twardość według Rockwell'a w zakresie HRC35 do HRC50 i zakres temperatury topnienia od 1040°C do 1090°C, oraz zawierającego od 7% do 31% wag. kobaltu, 5% do 20% wag. chromu, 0,1 do 1% wag. węgla, 2,5% do 6,5% wag. wolframu, 1,5% do 4% wag. żelaza, 1,0% do 5,5% wag. krzemu i od 0,5% do 3,5% wag. boru, oraz ewentualnie mangan, miedź i/lub fosfor, z dopełnieniem obejmującym od 40% do 75% niklu oraz nieuniknionych zanieczyszczeń, i przy czym powłokę wtapia się w formę przy wykorzystaniu procesu dwuetapowego, gdzie w pierwszym etapie proszek nakłada się na powierzchnię wnęki formy odlewniczej przy pomocy napylania termicznego, a w drugim etapie napyloną formę rozgrzewa się do temperatury od 1045°C do 1085°C pod próżnią w piecu.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się proszek zawierający specjalnie przygotowany proszek stopu, w którym każda cząstka zasadniczo zawiera elementy końcowej powłoki stopowej lub też powłoka zawiera jeden lub kilka różnych proszków, które zostały ze sobą wymieszane, przy czym korzystniej stosuje się jeden proszek będący stopem niklu i drugi proszek będący stopem kobaltowym, oraz stosuje się napylanie termiczne, które korzystnie stanowi napylanie tlenowo-acetylenowe lub napylanie z dużą prędkością mieszanki tlenowo paliwowej.

PL 198 130 B1

W korzystnym aspekcie sposobu według wynalazku stosuje się formę, którą rozgrzewa się do temperatury od 1050°C do 1080°C, a proszek nakłada się na powierzchnię wnęki i obszary formy, które nie wchodzą w kontakt ze szkłem na przykład wieszaki formy i rygle.

Odkryto, iż wprowadzenie powłoki wykonanej ze stopu obejmującej całą powierzchnię wnęki formy przedłuża w sposób znaczący czas życia formy odlewniczej, w porównaniu do formy niepowlekanej. Przez całą powierzchnię formy wnęki należy rozumieć zasadniczo całe pole powierzchni, która podczas pracy styka się z gorącym szkłem. Odkryto również, że powłoki według wynalazku w niektórych przypadkach pozwalają na wykonanie opakowań szklanych o powierzchni o lepszej jakości wykończenia oraz na umieszczenie na tej powierzchni detali rytowniczych. Powłoki wykonane według wynalazku wymagają także znacznie rzadszego przecierania w porównaniu do powłok niepowlekanych, a w wielu przypadkach oszczędności były znaczące.

Powłoka stosowana w rozwiązaniu według wynalazku jest znacznie twardsza niż żeliwo, co zwiększa odporność na zużycie formy odlewniczej.

Powłoka wykonana ze stopu może zawierać stopy kobaltu i niklu. Wprowadzenie kobaltu poprawia własności stopu w wysokich temperaturach, równocześnie oferując wspaniałe zachowanie powłoki w czasie szybkozmiennych cykli temperaturowych, w zakresie od 300°C do 800°C. Kobalt może być zastąpiony - w całości lub częściowo - przez chrom.

Zaletą wprowadzenia niklu do stopu jest to, że stop wtapia się w korpus formy przy temperaturze niższej niż 1090°C w próżni, może także poprawić zdolność uwalniania formy odlewniczej.

Stop stosowany według wynalazku może zawierać domieszki kwarcu i boru. Dobór różnych proporcji tych składników poprawia własności stapiania stopu i wpływa na twardość powłoki.

Stop powłoki może także zawierać wolfram, chrom, węgiel, żelazo oraz inne składniki. Dobór różnych proporcji jednego lub większej liczby z tych składników wpływa na twardość stopu zachowywaną w określonym zakresie, umożliwiając jednocześnie zamiany zawartości niklu i kobaltu. Umożliwia to odpowiednie dobranie własności stopu do wymagań danego produktu szklanego.

Powłokę stosowaną w rozwiązaniu według wynalazku wtapia się - łączy się metalurgicznie - z formą odlewniczą. Połączenie metalurgiczne daje pewność, że powłoka nie oddzieli się od podłoża, ponadto zapewnia także dobre przewodnictwo cieplne na drodze pomiędzy szkłem przez powłokę do formy odlewniczej.

Powłokę wtapia się w formę przy zastosowaniu procesu dwustopniowego, w którym wprowadzony jest proszek, w którego skład wchodzą składniki tworzące stop powłoki. Proszek może zawierać specjalnie przygotowany proszek stopu, którego każda cząstka zasadniczo zawiera składniki ostatecznego stopu powłoki. Alternatywnie, może zawierać jeden lub większą liczbę różnych proszków, które mogą być ze sobą wymieszane. Przykładowo, jeden z proszków może stanowić stop niklu, podczas gdy inny stanowi stop kobaltu. Takie rozwiązanie daje swobodę tworzenia mieszanek proszków, bazujących na komercyjnie dostępnych proporcjach. Modyfikacja proporcji zawartości niklu i kobaltu umożliwia dobranie temperatury topnienia tak, aby odpowiadała właściwościom i charakterystykom materiału bazowego.

W pierwszym etapie procesu proszek nakłada się na powierzchnię wnęki formy odlewniczej z wykorzystaniem napylania termicznego. Możliwe jest także wykorzystanie napylania tlenowo-acetylenowego lub napylania z dużą prędkością mieszanki tlenowo paliwowej. Oczywiście, osoby o stosownym wykształceniu z łatwością zauważą, iż możliwe jest zastosowanie innych technik, takich jak powlekanie laserowe, spawanie łukiem plazmowym lub innych technik spawalniczych.

W drugim etapie procesu napyloną formę rozgrzewa się w piecu próżniowym. Temperatura powinna zostać podniesiona do takiego poziomu, w którym powłoka wtapia się w formę odlewniczą, tworząc połączenie metalurgiczne oraz tworząc jednorodną, spójną gładką powłokę pozbawioną porowatości. Oczywiście, powłoka może zostać wtopiona z wykorzystaniem alternatywnych technik, takich jak na przykład z wykorzystaniem otwartego płomienia, indukcji magnetycznej, łuku lub technik podgrzewania laserowego. Wtapianie w piecu próżniowym jest sposobem korzystnym z uwagi na stopień kontroli temperatury w krytycznych chwilach procesu, w rezultacie otrzymujemy powłokę, która zapewnia wspaniałą odporność na zużycie i szok temperaturowy, i zapewnia efektywne przewodzenie ciepła z korpusu formy odlewniczej.

Powłoka formy odlewniczej jest wykonywana ze stopu zawierającego pomiędzy 40% a 75% niklu i pomiędzy 7% a 31% kobaltu, w procentach wagowych. Korzystnie zawiera pomiędzy 41% a 54% niklu i pomiędzy 20% a 31% kobaltu, proporcje te są szczególnie odpowiednie dla powłok

PL 198 130 B1 oryginalnych oraz pomiędzy 60% a 75% niklu i pomiędzy 7% a 20% kobaltu w przypadku materiału z przeznaczeniem na naprawy.

Według drugiego aspektu wynalazku, wynalazek wprowadza powłokę formy odlewniczej wykorzystywanej do produkcji dmuchanych opakowań szklanych, powłoka formy zbudowana jest ze stopu zawierającego pomiędzy 40% a 75% niklu i pomiędzy 7% a 31% kobaltu (w procentach wagowych), a dopełnieniem stopu są inne składniki i/lub nieuniknione zanieczyszczenia.

Dla powłok pierwotnych (oryginalnych) stop korzystnie zawiera pomiędzy 40% a 60% niklu i pomiędzy 15% a 35% kobaltu. W przypadku powłok naprawczych korzystnie zawiera pomiędzy 60% a 75% niklu i pomiędzy 7% a 20% kobaltu. Należy zauważyć, że materiał naprawczy może być z powodzeniem nałożony na materiał pierwotny w postaci powłoki.

Dla powłok pierwotnych (oryginalnych) stopy korzystnie zawierają pomiędzy 41% a 54% niklu i pomiędzy 20% a 31% kobaltu. Odkryto, iż stopy o tych węższych zakresach składników szczególnie dobrze pełnią rolę powłok pierwotnych (oryginalnych). Dla powłok naprawczych stopy korzystnie zawierają pomiędzy 60% a 71% niklu i pomiędzy 10% a 18% kobaltu. Odkryto, iż stopy o tych węższych zakresach składników szczególnie dobrze pełnią role powłok naprawczych.

Przez wprowadzenie powłoki zawierającej w znacznych proporcjach zarówno nikiel jak i kobalt, możliwe jest znaczne wydłużenie czasu życia formy odlewniczej w porównaniu do formy niepowlekanej lub zreperowanej. Powłoka oferuje bardzo dobre własności w zakresie temperatur pomiędzy 300°C a 800°C, w szybkich cyklach temperaturowych. Daje także korzyści wynikające z ograniczenia konieczności przecierania oraz poprawia jakość powierzchni opakowania szklanego.

Powłoka może zawierać także takie składniki jak wolfram, molibden, chrom, węgiel, żelazo, bór i krzem. Wolfram może zostać zastąpiony, w całości lub częściowo, przez molibden. Kobalt może być zastąpiony w całości lub częściowo, przez chrom. Możliwe jest dodanie także innych składników, takich jak mangan, miedź i/lub fosfor.

Korzystnie powłoka początkowo zawiera proszek. Proszek może być specjalnie skomponowany i wyprodukowany lub też może zostać przygotowany przez dokładne wymieszanie dwóch lub większej liczby powszechnie dostępnych proszków. Przykładowo, odpowiedni proszek może zostać wyprodukowany przez wymieszanie proszku kobaltowego dostępnego pod nazwą EMP 1170, produkowanego przez Castolin, z proszkiem niklowym dostępnym pod nazwą PE 8040 firmy Castolin. Dostępne są również inne proszki kobaltowe pod nazwą CO 451 firmy Osprey Metals Ltd. (Red Jacket Works, Midlands Road, Neath, West Glamorgan, SA11 1NS, Anglia), proszki niklowe pod nazwą MHA#40 oferowane są przez Mitsubishi Materials Corporation.

Proporcje niklu do kobaltu w powłoce mogą być dobierane w taki sposób, aby powłoka wtopiła się w podłoże przy temperaturze pomiędzy 1010°C a 1090°C. Proszek ten może być wstępnie napylony termicznie na podstawę formy odlewniczej (przykładowo z wykorzystaniem napylania tlenowo-acetylenowego lub z wykorzystaniem pistoletu natryskowego, napylenia z wysoką prędkością mieszanki tlenowo-paliwowej), a następnie podgrzany do temperatury od 1045°C do 1085°C, korzystnie 1050°C do 1080°C, w zależności od jakości próżni, w celu wtopienia w formę. Proces taki tworzy połączenie metalurgiczne i gwarantuje, że powłoka nie oddzieli się od podłoża oraz poprawia przewodność termiczną pomiędzy powłoką a formą.

Zaletą zastosowania powłoki niklowo/kobaltowej w stosunku do zastosowania na przykład powłoki niklowej jest to, że kobalt poprawia własności powłoki w wysokich temperaturach. Zasadniczo powłoka kobaltowa posiadałaby punkt topnienia powyżej 1100°C, co jest wartością zbyt dużą do zastosowania wraz z żeliwem. Wprowadzenie stopu na bazie niklu obniża temperaturę topnienia.

Dla powłok pierwotnych (oryginalnych) oraz opcjonalnie dla powłok naprawczych, skład powłoki może obejmować zasadniczo od 5% do 20% ale korzystnie 9% do 17% chromu, 0,1% do 1% ale korzystnie 0,2% do 0,8% węgla, 2,5% do 6,5% ale korzystnie 3,0% do 4,5% wolframu, 1,5% do 4% ale korzystnie 3,0 do 3,3% żelaza, 1 do 5,5% ale korzystnie 2,5% do 3,7% krzemu i 0,5% do 3,5% ale korzystnie 1,2% do 2,1% boru. Ponadto powłoka może zawierać także mangan, miedź i fosfor.

Gotowa powłoka po końcowej obróbce skrawaniem - gdy wymagana - może posiadać grubość pomiędzy 0,2 mm a 1,5 mm, niemniej korzystną grubością jest grubość pomiędzy 0,5 mm a 0,8 mm. Tak więc powłoka 0,5 mm daje niezwykły poziom ochrony termicznej oraz zapewnia dobre przewodnictwo cieplne.

Według trzeciego aspektu wynalazku, wynalazek wprowadza formę wykorzystywaną w produkcji wydmuchiwanych artykułów szklanych, forma posiada wewnętrzną powłokę według drugiego aspektu wynalazku.

PL 198 130 B1

Powłoka może być wtopiona w formę, która w najkorzystniejszym przypadku zawiera żeliwny korpus. Korpus może składać się z dwóch lub większej liczby elementów, które, gdy są ze sobą połączone definiują wnękę, w której wydmuchiwana lub wytłaczana może być porcja szkła. Powłoka może zostać ograniczona do tych powierzchni formy, które stykają się z obrabianym szkłem. Powłoka może także być nałożona na spoiny, krawędzie, rygle oraz inne obszary formy i systemu produkcji szkła, chroniąc je przed szokiem termicznym, zużyciem oraz uszkodzeniami mechanicznymi lub innymi.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono formę odlewniczą wykorzystywaną do produkcji dmuchanych opakowań szklanych.

Forma 10 zawiera dwa pół-korpusy 12, 12a, które gdy zostaną ze sobą połączone utworzą wnękę, w której może zostać wydmuchany artykuł szklany. W przedstawionej formie można wykonać butelkę.

Każdy pół-korpus 12, 12a jest odlewany i obrabiany skrawaniem w żeliwie. Wnętrze każdego z pół-korpusów 12, 12a jest zdefiniowane, zawiera wnękę lub pustą przestrzeń 14 i posiada gładką powierzchnię, która odpowiada kształtem powierzchni połowie gotowego produktu, który ma być produkowany z wykorzystaniem formy 10. Zewnętrzna część każdego korpusu 12, 12a posiada zewnętrzną powierzchnię 18, która jest nieregularna w przekroju poprzecznym, a która jest tak dobrana, że współpracuje z uchwytem - nie przedstawiony - który dociska korpusy 12, 12a do siebie podczas odlewania, gdy do wnętrza wprowadzono szkło.

Gładka powierzchnia wewnętrzna każdej wnęki 14 połówek formy 12, 12a jest pokryta powłoką 16 wykonaną ze stopu. Powłoka 16 zawiera w przybliżeniu 49% niklu, 26% kobaltu, 13,5% chromu, 0,48% węgla, 3,5% wolframu, 2,3% żelaza, 3% krzemu i 1,7% boru (w jednostkach masy).

Aby nałożyć powłokę 16, wstępnie miesza się dokładnie ze sobą dwa różne stopy w postaci sproszkowanej. Jednym ze stopów jest stop bazujący na kobalcie na przykład EMP 1170 firmy Castolin, drugim jest stop niklowy taki jak PE 8040 firmy Castolin. Po zmieszaniu sproszkowany stop nanosi się na powierzchnię formy 10 z wykorzystaniem lancy termicznej lub tlenowo-acetylenowego pistoletu natryskowego. Wstępnie nałożoną powłokę 16 rozgrzewa się w piecu do punktu topnienia w okolicy 1060°C i pozostawia do ostygnięcia. Powłoka 16 jest następnie poddawana obróbce skrawaniem, której celem jest uzyskanie wykończonej formy odlewniczej.

Doświadczenie produkcyjne pokazało, iż formy powlekane 10 zachowują znacznie dłuższy czas życia, wymagają niższej częstotliwości przecierania i pozwalają na wykonanie opakowania szklanego o znacznie lepiej wykończonej powierzchni. Zawartość niklu i kobaltu łącznie w powłoce zapewnia możliwość połączenia dobrych własności w wysokich temperaturach i możliwość połączenia z materiałem bazowym. Dodanie kobaltu powoduje, że powłoka wytrzymuje wysokie temperatury a pozostała część niklu sprawia, że stop może zostać wtopiony do formy 10 przy wystarczająco niskiej temperaturze, co pozwala zachować własności żeliwa.

Wprowadzenie składników utwardzających takich jak węgiel, chrom, krzem, bór i wolfram chroni powierzchnię wnęki, a w szczególności krawędzie wnęki 14 przed zużyciem podczas pracy i czyszczenia.

W przypadku zużycia formy i powłoki możliwe jest dokonanie napraw z wykorzystaniem wtapianej łaty, wykonanej z nowej powłoki ze stopu przykrywającej uszkodzony obszar. W takim przypadku możliwe jest wykorzystanie wsadu stopowego, który charakteryzuje się niższą temperaturą topienia niż pierwotna (oryginalna) powłoka. Rozwiązanie takie sprawia, że powłoka naprawcza może zostać rozgrzana do punktu topienia bez przegrzewania powłoki oryginalnej. Tak więc, korzystny materiał naprawczy posiada temperaturę topienia w zakresie 1030°C -1060°C. Oczywistą zaletą tego podejścia jest to, że pozwala ominąć trudności związane z potrzebą usuwania oryginalnej uszkodzonej powłoki.

Odpowiednia kombinacja materiału pierwotnego i materiału naprawczego może zostać utworzona, gdy pierwotny materiał powłoki posiada pomiędzy 40% a 60% niklu i 15% a 35% kobaltu, a materiał naprawczy posiada pomiędzy 60% a 70% niklu i 7% do 20% kobaltu.

Wynalazek daje ulepszone własności w odniesieniu do częstotliwości przecierania, poprawionej jakości wykończenia powierzchni oraz przedłużonego czasu życia formy odlewniczej.

Claims (12)

1. Formaodlewnicza (10) wykorzyst}yvanado produkcji opakowań szklanych takichjakbutelki, słoiki i tym podobne, przy czym forma zawiera żeliwny korpus i przynajmniej jedną powierzchnię formy definiującą wnękę (14) do przyjmowania stopionego szkła, a która to powierzchnia formy jest wyposażona w powłokę (16) pokrywającą zasadniczo całą tę powierzchnię, znamienna tym, że powłoka jest połączona metalurgicznie z formą i jest wykonana ze stopu posiadającego twardość według Rockwell' a w zakresie HRC35 do HRC50 i zakres temperatury topnienia od 1040°C do 1090°C, zawierającego od 7% do 31% wag. kobaltu, 5% do 20% wag. chromu, 0,1 do 1% wag. węgla, 2,5% do 6,5% wag. wolframu, 1,5% do 4% wag. żelaza, 1,0% do 5,5% wag. krzemu i od 0,5% do 3,5% wag. boru, oraz ewentualnie mangan, miedź i/lub fosfor, z dopełnieniem obejmującym od 40% do 75% niklu oraz nieuniknionych zanieczyszczeń.

2. Forma odlewnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera segmenty lub sekcje posiadające obszary odlewania, które łącznie tworzą wnękę formy, korzystnie dwa pół-korpusy (12, 12a) posiadające pustą przestrzeń (14) w każdym segmencie lub pół-korpusie.

3. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że powłoka (16) posiada grubość od 0,2 mm do 1,5 mm, korzystnie 0,5 mm do 0,8 mm.

4. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że powłoka zawiera od 15% do 31 % wag. kobaltu i od 40% do 60% wag. niklu, korzystnie od 20% do 31% wag. kobaltu i od 41% do 54% wag. niklu.

5. Forma według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że powłoka (16) zawiera w procentach masowych, od 9% do 17% wag. chromu, od 0,2% do 0,8% wag. węgla, od 3,0% do 4,5% wag. wolframu, od 3,0% do 3,3% wag. żelaza, od 2,0% do 4,5% wag., korzystnie od 2,5% do 3,7% wag. krzemu i od 1,2% do 2,5% wag., korzystnie od 1,2% do 2,1% wag. boru.

6. Forma według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że powleczone są powierzchnia wnęki i obszary formy nie stykające się ze szkłem, na przykład wieszaki formy i rygle.

7. Sposób wytwarzania formy odlewniczej zdefiniowanej w zastrzeżeniach 1-6, w którym dostarcza się powłokę na formę żeliwnego korpusu, znamienny tym, że powłokę tworzy się ze stopu posiadającego twardość według Rockwell'a w zakresie HRC35 do HRC50 i zakres temperatury topnienia od 1040°C do 1090°C, oraz zawierającego od 7% do 31% wag. kobaltu, 5% do 20% wag. chromu, 0,1 do 1% wag. węgla, 2,5% do 6,5% wag. wolframu, 1,5% do 4% wag. żelaza, 1,0% do 5,5% wag. krzemu i od 0,5% do 3,5% wag. boru, oraz ewentualnie mangan, miedź i/lub fosfor, z dopełnieniem obejmującym od 40% do 75% wag. niklu oraz nieuniknionych zanieczyszczeń, i przy czym powłokę wtapia się w formę przy wykorzystaniu procesu dwuetapowego, gdzie w pierwszym etapie proszek nakłada się na powierzchnię wnęki formy odlewniczej przy pomocy napylania termicznego, a w drugim etapie napyloną formę rozgrzewa się do temperatury od 1045°C do 1085°C pod próżnią w piecu.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się proszek zawierający specjalnie przygotowany proszek stopu, w którym każda cząstka zasadniczo zawiera elementy końcowej powłoki stopowej, lub też powłoka zawiera jeden lub kilka różnych proszków, które zostały ze sobą wymieszane.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się jeden proszek będący stopem niklu i drugi proszek będący stopem kobaltu.

10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się napylanie termiczne stanowiące napylanie tlenowo-acetylenowe lub napylanie z dużą prędkością mieszanki tlenowo paliwowej.

11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się formę, którą rozgrzewa się do temperatury od 1050°C do 1080°C.

12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że proszek nakłada się na powierzchnię wnęki i obszary formy, które nie wchodzą w kontakt ze szkłem, na przykład wieszaki formy i rygle.