PL224449B1 - Sposób wytwarzania wielkogabarytowych tulei ze stopów miedzi KIGEMA metodą odlewania odśrodkowego z zastosowaniem wirówki - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielkogabarytowych tulei ze stopów miedzi KIGEMA metodą odlewania odśrodkowego z zastosowaniem wirówki, w którym zastosowano miedziane kokile, które charakteryzują się lepszymi parametrami wymiany ciepła pomiędzy formowaną tuleją a ogrzaną kokilą, a także drobniejszą ziarnistością, co w konsekwencji przynosi lepsze właściwości mechaniczne wytwarzanych tulei. Zastosowanie miedzianych form (kokil) umożliwia również korzystną zmianę wymiarów kokili takich jak grubość, długość, w miejscu ich wytwarzania, w zależności od aktualnego zapotrzebowania. Odlewanie odśrodkowe o poziomej osi obrotu umożliwia, poprzez zwiększoną stale kontrolę szybkości stygnięcia odlewu uzyskanie drobnoziarnistej struktury i zwiększenie o 20-60% wytrzymałości odlewu. Tym samym wzrasta szczelność odlewu, jego odporność na korozję i twardość. A twardość zwiększa odporność powierzchni na zużycie ścierne. Kształtowanie struktury i właściwości użytkowych wyrobu, a szczególnie odporności na ścieranie, może więc odb ywać się poprzez dobór parametrów technologicznych takich jak: prędkość wirowania formy i prędkość chłodzenia kokili i odlewu.

Dotychczas w technice wytwarzania m.in. pierścieni łożyskowych proces technologiczny polega na wykonaniu odlewki pierścienia i jego obróbce mechanicznej przez skrawanie i/lub przez walcowanie.

Dotychczas także do odlewania rur i tulei stosowano urządzenia składające się z wirujących kokili o napędzie mechanicznym z rynną stalową służącą do doprowadzania ciekłego metalu do w ewnętrznej powierzchni kokil chłodzonych wodą. W urządzeniach tych siła odśrodkowa powodowała równomierne kształtowanie się metalu na całej długości odlewu.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 104369 urządzenie do odśrodkowego odlewania rur, zwłaszcza kielichowych, zawierające stały fundament, do którego jest zamontowana obrotowo dookoła swojej osi kokila odlewnicza wyposażona w urządzenie oparcia osiowego w jednym i drugim kierunku, zawierające koronę usytuowaną w płaszczyźnie prostopadłej do osi i złączoną z kokilą oraz rolki oporowe, zamontowane na fundamencie w sposób pozwalający na toczenie się ich na wewnętrznym boku korony, a urządzenie oparcia osiowego zawiera czop zamocowany na stałe na fundamencie i usytuowany promieniowo w stosunku do kokili w płaszczyźnie środkowej korony, na którym jest zamontowany swobodnie obrotowo i prostopadle do niego dźwigar, który sam niesie na sobie dwie lekko stożkowe rolki oporowe, których osie znajdują się w płaszczyźnie osi czopa oraz osi dźwigara i które są zamontowane obrotowo z luzem na dźwigarze, przy czym korona ma dwa boki oporowe, pomiędzy którymi w trapezoidalnym wgłębieniu są usytuowane rolki, których zestaw w kierunku osiowym pozwala na kątowe wychylenia dźwigara. Istotą urządzenia do odlewania pierścieni lub tulei według wynalazku jest to, że kokila ma kształt rury wewnątrz przedzielonej pierścieniami osadzonymi w ściankach rury i rozmieszczonymi wzdłuż rury w równych odstępach od siebie.

Znane są również z europejskiego opisu patentowego EP 2214850 uformowane tuleje cylindrowe zawierające wiele warstw materiału a różnymi poziomami stabilności i odporności na zużycie, mające co najmniej jedną warstwę umieszczoną na zewnątrz formowania korpusu tulei, przy czym korpus tulei jest wykonany ze stopu aluminiowego o dużej wytrzymałości, lub stopu aluminium ze środkami wzmacniającymi tworząc powierzchnię o niskim współczynniku tarcia stopu Al-Si. Wynalazek ponadto odnosi się do metody produkcji tulei cylindrowych, w szczególności przez odśrodkowe odlewanie stopu Al-Si tak, że cząstki Si gromadzą się w obszarze wewnętrznym w celu wytworzenia powierzchni o niskim współczynniku tarcia i zubożają się w obszarze zewnętrznym w celu wytworzenia zubożonego stopu aluminium.

Sposób według wynalazku polega na tym, że do elektrycznego, indukcyjnego pieca hutniczego ładowany jest surowiec w postaci stałej takiej jak miedź Cu i dodatki stopowe takie jak: aluminium Al i/lub żelazo Fe i/lub bor B i/lub nikiel Ni, które nadają poszczególnym warstwom tulei pożądane własności fizyko-mechaniczne, zwartą strukturę odlewu i odpowiednią wielkość ziarna materiału tulei. Tam zostaje on stopiony i w takim stanie przelewany jest do kadzi, która wcześniej jest podgrzana palnikiem gazowym do temp ok. 300°C na stanowisku wygrzewania kadzi. Następnie za pomocą suwnicy lejniczej gorący metal wlewany jest poprzez układ zalewowy w maszynie do wirującej formy w wirówce o poziomej osi wirowania, gdzie wylana tuleja wraz z kokilą jest chłodzona wodą w celu zapewnienia pożądanej, równomiernej krystalizacji wylanej tulei w całej objętości, a po uformowaniu gotowa odlana tuleja jest wypychana z kokili przez moduł oddzielania tulei od kokili z tłokiem wyp ychającym i transporterem.

PL 224 449 B1

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiony jest schemat technologiczny produkcji tulei ze stopów miedzi - KIGEMA.

Sposób wytwarzania wielkogabarytowych tulei ze stopów miedzi KIGEMA metodą odlewania odśrodkowego z zastosowaniem wirówki polega na tym, że do elektrycznego, indukcyjnego pieca hutniczego (5), ładowany jest surowiec w postaci stałej: Cu i dodatki stopowe: aluminium Al i żelazo Fe, które nadają poszczególnym warstwom tulei pożądane własności fizyko-mechaniczne, zwartą strukturę odlewu i odpowiednią wielkość ziarna materiału. Tam zostaje on stopiony i w takim stanie przelewany jest do kadzi (2), która wcześniej jest 100 podgrzana palnikiem gazowym (4) do temp 300°C na stanowisku wygrzewania kadzi (1), a następnie za pomocą suwnicy lejniczej (3) gorący metal wlewany jest p oprzez układ zalewowy w maszynie(6) (7) do wirującej formy w wirówce o poziomej osi wirowania, gdzie wylana tuleja wraz z kokilą jest 105 chłodzona wodą (8) w celu zapewnienia pożądanej, równomiernej krystalizacji wylanej tulei w całej objętości, a po uformowaniu gotowa odlana tuleja jest wypychana z kokili przez moduł oddzielania tulei od kokili z tłokiem wypychającym i transporterem (9). Transport pomiędzy poszczególnymi stanowiskami procesu odbywa się za pomocą suwnicy elektrycznej. Z uwagi na rozmiary oraz drgania układu, stabilność maszyny zapewnia mocna konstrukcja i stalowa obudowa. Całość jest zakotwiona do specjalnie przygotowanego fundamentu.

Claims (9)

1- Stanowisko do wygrzewania kadzi

1. Sposób wytwarzania wielkogabarytowych tulei ze stopów miedzi KIGEMA metodą odlewania odśrodkowego z zastosowaniem wirówki, znamienny tym, że do elektrycznego, indukcyjnego pieca hutniczego (5), ładowany jest surowiec w postaci stałej takiej jak miedź Cu i dodatki stopowe, tam zostaje on stopiony i w takim stanie przelewany jest do kadzi (2), która wcześniej jest podgrzana palnikiem gazowym (4) do temp ok. 300°C na stanowisku wygrzewania kadzi (1), a następnie za pomocą suwnicy lejniczej (3) gorący metal wlewany jest poprzez układ zalewowy w maszynie (6) (7) do wirującej formy w wirówce o poziomej osi wirowania, gdzie wylana tuleja wraz z kokilą jest chłodzona wodą (8), a po uformowaniu gotowa odlana tuleja jest wypychana z kokili przez moduł oddzielania tulei od kokili z tłokiem wypychającym i transporterem (9).

2- Kadź służąca do transportu stopionego metalu,

2. Sposób wytwarzania wielkogabarytowych tulei ze stopów miedzi według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatki stopowe dodawane do elektrycznego, indukcyjnego pieca hutniczego (5) to aluminium Al i/lub żelazo Fe i/lub bor B i/lub nikiel Ni.

PL 224 449 B1

Rysunek

Rys.

3- Suwnica elektryczna - transport kadzi do i od stanowiska wygrzewania kadzi, oraz transport metalu wylanego z pieca do wirówki w celu zalania tulei, transport odlanych tulei,

4- Palnik gazowy do podgrzewania kadzi

5- Indukcyjny piec hutniczy: topienie stopów metali kolorowych, głównie stopy miedzi

6- Wirówka z poziomą osią obrotu bazująca na kokilach miedzianych

7- Moduł mocowania kokili z lejem do zalewania stopu miedzi i wirnikiem

8- Moduł chłodzenia wirującej kokili w układzie poziomym

9- Moduł oddzielania tulei od kokili z tłokiem wypychającym i transporterem

Departament Wydawnictw UPRP