PL25946B1 - Sposób odlewania metali lekkich i ich stopów. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku niniejszego jesit sposób odlewania metali lekkich, zwla¬ szcza maigjneizu i glinu oraz ich stopów.

Do odlewania metali lekkich i stopów z metali lekkich stosuje sie ogólnie formy piaskowe. Jednakze wskutek obecnosci wo¬ dy w piasku napotyka; sie podczas odlewu nai znaczne trudnosci, gdyz metale lekkie, zwlaszcza magnez i wysokoprocentowe- sto¬ py magnezowe, w stanie stopionym reagu¬ ja gwaltownie z woda lub para wodna. W celu usuniecia tych trudnosci stosowano dwa sposoby.

Pierwszy ze sposobów, stosowanych juz oddawna w ogólnej technice odlewniczej Iporówn. patent amerykanski nr 198 852 z roku 1878), dazacy do unikniecia uzywa¬ nia suszonych form piaskowych, które sa koisztowne i nie zapewniaja na dluzszy przeciag czasu dbbrych wyników, polega rspa tym, ze db uplastyczniania piasku sto- -rafe sie ciecze niewodine, zwlaszcza oleje weglowodorowe. Sposób ten jest opisany w patencie amerykanskim nr 1 363 384 (Bak- kema), w którym zastosowano takie srodki wiazace lacznie z wysuszonym piaskiem formierskim, zwlasizcza do odlewania mag¬ nezu. Podobny sposób stanowi przedmiot patentu niemieckiego nr 376 739, w którego opisie wymieniono rozmaite materialy for¬ mierskie, a mianowicie: piasek, proszek we¬ glowy, palona magnezje, karborund, bez-woti^_';'^^Hiti^^_.imSc^i^>f^eac^feitiotoiMra i pjo- •dqbn4 '• - ?. , *> i ; L • U ; ,-* • Bo&^^^^^cóby, f dokonane.wedlug sposobu iHefl^slego, nie mialy wplywu na rozwój techniki, drugi sposób, polegajacy na dodawaniu do piasku formierskiego ma¬ terialów ófchnoajmych, uzyskal doniosle zna¬ czenie techniczne przy odlewaniu magne¬ zu. Poczatkowo próbowano wysuszone for¬ my piaskowe doskonalic przez dodawanie materialów ochronnych przewlekajac scian¬ ki formy piaskowej warstwa materialu, który w zetknieciu sie ze stopionym meta¬ lem wywiazuje gazy nie reagujace z magne¬ zem (patenft niemiecki nr 368906). Jednak sposób ten tylko posrednio wzbogacil tech¬ nike o tyle, iz okazalo sie, ze tego rodzaju materialy ochronne umozliwiaja równiez prostrze, lecz dotychczas nie wykonalne o- dlewanie magnezu w wilgotnych formach piaskowych. W patencie niemieckim nr 384 137, w którym sposób ten jest opisany, podaJno jako przyklady takich materialów ochronnych: siarke, diwuweglany, szcza¬ wiany, kwas borowy; do materialów tych zaliczono pózniej mocfznik. Do tego samego celu zastosowano pózniej inne materialy ochronne, np. sole amonowe, a mianowicie fluorek amonu, dwu-fluorek amoinu albo sole, zawierajace fluorek amonu w postaci zespolonej; mieszaniny fluorku amonowe¬ go lub soli, zawierajacych fluorek amonowy w postaci zespolonej z materialami o cha¬ rakterze kwasnym; kwas boro-fluoro-wodo¬ rowy albo lotne sole tego kwasu; fluoro¬ krzemiany metali, jak fluoro-krzemian so¬ dowy lub magnezowy, i fluorki metali.

Ten sposób odlewania magnezu w su¬ rowych formach piaskowych, który przez zastosowamie jesizcze innych materialów ochronnych, uznanych za dobre, zostal zna¬ cznie polepszony, posiada jednak duza wa¬ de, a mianowicie male przewodnictwo ciepl¬ ne formy piaskowej, co wplywa ujemnie na drobnokrystaliczna budowe odlewu i jego wlasciwosci mechaniczne. Jezeli zas domie¬ sza sie do piasku albo powlecze scianki we¬ wnetrzne formy materialem, który podbzas odlewania metalu wytwarza gazy, to po¬ miedzy odlewem a forma powstaje jak by poduszka gazowa, która opóznia ostygainie odlewu, przez co odlew w miejscach grub¬ szych bedzie posiadal budowe grubokrysjta- liczna, a w miejscach przejscia od przekro¬ jów grubszych do cienszych — wloskowate rysy. Oba te zjawiska wywieraja bardzo niekorzystny wplyw na wlasciwosci me¬ chaniczne odlewu. Znane srodki pomocni¬ cze, sluzace doi powiekszenia przewodni¬ ctwa cieplnego (wprowadzanie do materia¬ lów formierskich mialko rozdrobnionych dodatków, dobrze przewodzacych cieplo; stosowanie form z plytami chlodzacymi), zwiekszaja tylko koszty, bez pewnosci o- trzymania zupelnie zadowalajacych wyni¬ ków. Zwlasztciza przy odlewaniu w formach z plytami chlodzacymi zachodzi niebezpie¬ czenstwo, ze wskutek skraplania sie wody na tych plytach w odlewie wytworza sie miejsca wypalone i pecherze.

Zgodkiie z wynalazkiem niniejszym do odlewania metali lekkich i ich istopów w formach nietrwalych, to jest przeznaczo¬ nych do uzytku jednorazowego, lacznie ze znanymi srodkami ochronnymi, zwykle u- zywanymi do umozliwienia pracy w for¬ mach piaskowych, w których proszek za¬ wiera pewne ilosci wody, stosuje sie jako glówne -materialy formierskie suche tlenki metali albo ubogie w krzemionke rudy tlen¬ kowe i materialy hutnicze, np. tlenek mag¬ nezu albo palony magnezyt, tlenek chromu albo chromit, przy czym materialy te w znany sposób przeprowadza sie w stan pla¬ styczny za pomoca cieklego srodka wiaza¬ cego w rodzaju olejów weglowodorowych.

Tlenki metali, podane powyzej, wykazuja znacznie wieksze przewodnictwo cieplne niz piasek kwarcowy, np. przewodnictwo cieplne magnezji jest 2 razy wieksze od przewodnictwa piasku, Równiez cieplo wlasciwe jednostki objetosci tych tlenków - 2 —jest znacznie wieksze od ciepla wlasciwego takiej ze jednostki piasku kwarcowego.

Zamieszczona nizej tabela, w której a ozna- czia przewodnictwa cieplne, c — cieplo wla¬ sciwe, y — ciezar jednostki objetosci, a c . y cieplo wlasciwe jednostki objetosci, podaje liczby przewodzenia ciepla przez piasek kwarcowy, spiekany magnezyt i chromit w postaci zziarnowamego proszku w ciagu minuty: Kcal Kcal kg Kcal Material a = , 0 . c = h.m°C 300° piasek kwarcowy 0,32 spiekany magnezyt 0,68 chromit 0,46 kg" C ' ' ~ 400° 0,210 0,275 0,22 dm3 ,<;,7-dm30C 1,47 0,309 2,54 0,698 2,56 0,563 Dzieki tej znacznej wyzszosci podanych maiterialów formierskich pod wzgledem przewodnictwa cieplnego cieplo jest tak szybko odbierane z odlewu, iz chlodzenie nie opóznia sie. Prócz tego, wskutek zasto¬ sowania suchych materialów formierskich w polaczeniu z cieklymi (niewodnymi) srodkami uplastyczniajacymi, a wiec dzieki praktycznie biorac zupelnemu wylaczeniu wody, mozna ze szczególna korzyscia do¬ brac materialy ochronne, które w zetknie¬ ciu ze stopionym metalem wywiazuja za¬ ledwie bardzo drobna ilosc gazów lub par albo prawie zupelnie nie ulegaja rozklado¬ wi, tak iz znacznie szybsze ostygamie ma¬ terialu formierskiego, pomimo obecnosci materialów ochronnych, nie zostaje praiwie zupelnie oslabione. Stosowanie takiego ro¬ dzaju materialów ochronnych jest korzy¬ stne ponadto iz innych wzgledów, gdtyz z obfitym wydzielaniem gaizów i par zwiaza¬ ne jest nieuniknione zmniejszenie sie ilosci materialu ochronnego w materiale formier¬ skim, co' pociaga za soba nie tylko zwiek¬ szenie kosztów wskutek zwiekszonego zu¬ zycia tych srodków dodatkowych, lecz tak¬ ze mozliwosc otrzymywania podczas odle¬ wania odlewów brakownych o miejscach wypalonych i t. d., jesli zawartosc materialu ochronnego zmniejszy sie ponizej dopusz¬ czalnego minimum* Dzieki otinzymywaniu drobnoziarnistej budowy odlewu oraz unikniecia w odlewie rys wloskotwatych osiagal sie znaczne polep¬ szenie mechanicznych wlasciwosci odle¬ wów. Do wyjasnienia dodatnich wlasciwo¬ sci takich odlewów sluza nizej podane wy¬ niki doswiadczen, w których porównano wytrzymalosc nai irozrywanie pretów, odle¬ wanych w wilgotnych formach piaskowych z dodatkiem 5% siarki, z wytrzymaloscia pretów, odlanych w formach ze spieczone¬ go magnezytu, przesyconego olejem we¬ glowodorowym, oraz w takich samych for¬ mach chromitowych z dodatkiem 2% fluor¬ ku amonowego, wytworzonych w takich sa¬ mych warunkach. Aby wykazac szczególna wyzszosc pracy w tych formach wzieto do tych doswiadczen porównawczych fluorek amonu, który w temperaturze odlewania wydziela znaczne ilosci gazów, a wiec w o- góle nie nalezy do korzystnych materialów ochronnych w mysl wynalazku. Odlano pre¬ ty o srednicy 17, 20, 22 i 27 mm i obtoczo¬ no je na tokarce dlo srednicy 16 i 18 mm; F oznacza wytrzymalosc na rozrywanie w kg/mm2, D — rozciagliwosc w % %. — 3 -JffririciB *Ab#*ycb f»*tów U jn*i F D cfanamit i&2 8,6 Okazuje sie, ze prety, odlanie w formach ze spieczonego magnezytu, pogadaja wlar« sciwosci meckpmiegine, równie prawie wlar sciwosciom, które posiadaja prety, odlane w chrotmicie, natomiast prety, odlamie w su¬ rowych formach piaskowych, wykazuja znaczni*, jnjiejsza wytaymalosc na ra^ry- waaiie t pwciagliwosc. Jednoczesnie przy zastoso«ratfj4u sposobu wedlug wyndtauku otrzymuje sie bardzo male nadlewki, pod¬ czas gdy w formach z samego piasku, na¬ wet ftsy *wiek*z#oiu a 5Q>% m&kmsw*, nasadzanych na glowice loaryw&inyipii >mm* atepate paretów^ ni«c oaia^L w wagfasok o- Ra ftarttpm, ag^flróstejg wm/m hem* zmlmwmmfs*wcz<*góiayck Twhte<ów§m* ccatfe aaWzy zatog)** pcnadto i te akoikaw n wy^PW4,oycfe ^^y *zycit* fer» ptaistor wysb i i>«WQd«w*wc4t ^iiia zawartadcjia l*a!$s$tó8i^ lta#u& isitapjy ?iag- ttttftftfe W* ^ cfcewtanwe cfeo$atae wobec kf38fflj$fi&i sae-wwtei w pkdku, Pqwwpaii W &rc*g$ ^diewiMB^ Bit ajozn* ^ aafefcpew^ n^cift >^y»^ P^feyWgtai* piasku do «Ad- lawtów* wjflft WMf p<*WW» W* pffiaMa* piania tewik^A z ptaku tormietttkieg* gttficebs&i d& mtahk twora** kfzenH Wl¥Mgfckc% fuk^iwi*. n* motak Równia i, to^^%.«&JltfNM dftfychettt W Z>wr*ca- $% Wtietffjk z%lae&ia& W* u*yw do wyliwa- r^awa fenm 4fc e^e^mlac mifttfMZttc pta*k* a <$*&& »mtf«&* ^*e«ioakL (pacom* Ii^tefftea. Q#mmm-*t$ XWL MS» akr. 6GQi Wteat nfemooki na 5#J8£1 *tr. t v*ti&&% 56>t z^teij% ucmi&ta JH»e* dobo* P*>4anyck in^esi*^ fojwkwkioki- W>K nych od k£zejniQ£& ljut> z#wwaiaeyd* » w bardzo malej ilosci. Jako materialy o- 20mm 23 ran 23uam F D F D F J> 15,7 5,8 15,1 5,1 13,7 4,5 1JM 7* 17,a 7,0 153 53 chronme, stosowane wedlug wynalazku, przy których tlzyciu gazy nie wywiazuja gie wcale hjfe wywiazuja sie w malej ilo¬ sci, szczególnie odpowiednimi okazaly sie te, które przez odszczepienie gazo¬ wych zwiazków fluoru wytwarzaja fluor¬ ki z oblewanym metafes^ a wiec w zad¬ nym ratzie nie sa wzgladem m*tahi obo- jetne, Przede wszystkim wiec stosuje sie fluoro-krzemiany metali, zwlaszcza zas fluoro-krzemian sodowy i magnezowy, któ¬ re podkws otftmmjiia rox**cz?piaja. sie cze&ckyiro na iluorak metahi i crtor&ihife* jo-knwniajji. ktoary daiala np. na m»£BM uffytwftraaiac cjmótilia powlok* fluorktt i**tfa£3K, Dodatek l# 11mftFo-kriemia»ti KMbftMTftffei ^k formy *mgo*iyttv prasyso* 4i§9 olejm* ^egbwoiorowya^ dbp calko* parna, odhrctaa* Jwiom lppine bom wbtomwi onatf* sie prz*a dodanie fhtprorknattoaftnjtt aw#a» owe^a do m*t*- Fifttui«TiweMJli^<^ ^fzy caym stuli toj ik^ steroz^ iu* 1.SB, afey W wtsdkisk »ab»- gów d^d*tl»wyck otopttywftci dkiskood^ oditf^r^. ftfamfec Iboro-boMtny aa od|»- wynftksku abiei&zego; aa oi» i^dhuk «MQ»ai% (totez* mii. fker^kraeiwiaiLy^ m«- tali. DgjuJfenift Wd«tk na^nry^jacydL rawg- n^» flg&te^l&tf wbr^amyabt n» wytwarza- koy^h ,£*nittagl&v iazwwej", pokga na zwiek**e*i« 3tepk>wgo m#t«iu4 MngWR nr w*koiecii* z SQi^nk*mi fwmyt *awi««Wiymi |M)d»oft ir^termly oohp^nn^ ttjfc wydawkkcymi ta¬ ki^ mateilialy* aply^tj me#lw* kwfccz^ nix w zetknieciu * m»¥»ii sckdkaw formawy- nn; Podczas, gdy pr»y ediewaaitt magttezm tworzy sie awyfetet »iin«ttieii, |dfey3»icy po¬ dobnie felt dMtmm lnicd.y i po^bdhwsr ^ 4 —podobnie jak woda powierzchnie pomar¬ szczona oraz wykazujacy dzieki temu du¬ za sklonnosc do czernienia i spalania sie, to powierzchnia strumienia odlewniczego w zetknieciu z takimi formami nabieraj wy¬ gladu, który najlepiej mozna okreslic przez porównanie z gladka powierzchnia rteci.

Dzieki temu#magnez nie tworzy zwiazków z tlenem i azotem oraz nie zapala sie. Ta¬ kie zachowanie sie strumienia cieklego magnezu daje duze korzysci, które mozna osiagnac jedynie przy uzyciu materialów ochronnych, wchodzacych w reakcje z ma¬ gnezem.

Aby powiekszyc przewodnictwo suchych materialów formierskich, polaczonych ze srodkiem wiazacym (nie wodnym), a jed¬ noczesnie osiagnac wyzszy stopien pla¬ stycznosci, mozna stosowac lacznie z nimi inne ubogie w krzemionke materialy for¬ mierskie, które moga sluzyc w pewnym stopniu, jako srodek wiazacy glówny ma¬ terial formierski. Mozna równiez stosowac dodatki pochodzenia nieorganicznego, np. glinke, bauksyt, jak równiez dodatki po¬ chodzenia organicznego, np. proszek we¬ glowy lub grafit. W kazdym razie jednak ilosc skladnika materialu formierskiego, u- bogiego w krzemionke i posiadajacego do¬ bre przewodnictwo cieplne, powinna prze¬ wazac, przy czym zawartosc tego skladni¬ ka nie powinna byc mniejsza od 90%.

Przez zestawianie glównego materialu formierskiego i (albo) materialów dodatko¬ wych ze skladników o ziarnie grubszym i ziarnie drobniejszym mozna równiez regu¬ lowac plastycznosc materialu formierskiego.

Takie zestawianie materialu formierskiego daje poza tym mozliwosc dostosowywania wlasciwosci form do wymagan stawianych przy odlewaniu. Ewentualnie material for¬ mierski mozna zestawiac z materialu gru¬ bo rozproszonego i materialu o rozprosze¬ niu koloidalnym. W ten sposób mozna zu¬ pelnie uniknac dodawania obcych materia¬ lów do dobrze przewodzacego cieplo ma¬ terialu formierskiego stosujac: zamiast ma¬ terialów stalych innego typu, w celu zwiek¬ szenia plastycznosci, mieszaniny, zawiera¬ jace w mniejszych lub wiekszych ilosciach ten material formierski w stanie koloidal¬ nym, a mianowicie w postaci odpowiednie¬ go organo-solu.

Przyklad I. Magnezyt palony o skla¬ dzie mniej wiecej 85 — 90% MgO, 3 — 5% krzemionki, 3 — 4% tlenku zelaza, 1% tlenku glinu, 1,3% tlenku wapnia o wielko¬ sci ziarn 0 — 0,5 mm, miesza sie z 4% glin¬ ki i 1 % wegla kamiennego o ziarnistosci w przyblizeniu takiej samej i wiaze za pomo¬ ca asfaltowego oleju ziemnego lub sztucz¬ nej mieszaniny olejów weglowodorowych z bitumem, wzietej w ilosci stanowiacej o- kolo 3% calosci, przy czym do mieszaniny dodaje sie jako materialu ochronnego 3% fluoro-krzemianu sodowego albo 1 % fluo- ro-krzemianu magnezowego. Z masy tej wytwarza sie forme w zwykly sposób i po¬ wleka jej powierzchnie np. zawiesina fluo¬ ro-krzemianu sodowego lub magnezowego w spirytusie albo grafitem, albo tez natry¬ skuje sie jednym z tych materialów o- chronnych. Odlewanie uskutecznia sie w zwyklych temperaturach.

Przyklad II. Zamiast spieczonego ma¬ gnezytu stosuje sie, jako glówny material formierski w mieszaninie, podanej w przy¬ kladzie I, chromit o skladzie w przyblize¬ niu nastepujacym: 40 — 50% tlenku chro¬ mowego, 14% tlenku zelaza, 14% tlenku glinu, 14% tlenku magnezu, 7% krzemion¬ ki o jednakowej ziarnistosci; wytwarzanie formy odbywa sie jak i w przykladzie I.

Znane jest wytwarzanie mas formier¬ skich do odlewania cieklej stali lub ciekle¬ go zelaza z materialu zasadowego, bardzo ubogiego w wolna i zwiazana krzemionke ze srodkami wiazacymi. Zwlaszcza zaleca¬ no, jako odpowiedni material, palony ma¬ gnezyt. Jako material do wytwarzania form do odlewania zelaza i stali zaleca sie stosowac zamiast masy formierskiej, zawie- — 5 — •rajacej krzemionke, mase formierska z ma¬ gnezji, gdyz magnezja dzieki swej wyso¬ kiej ogniotrwalosci, w przeciwienstwie do krzemianów piaskowych, nie topi sie je¬ szcze w temperaturze odlewania cieklego zelaza lub stali, a tym samym nie tworzy latwo plynnych zuzli. A zatem takze.pod¬ czas odlewania stali, stosujac magnezyt jako glówny material formierski, mozna u- niknac wytwarzania sie latwo plynnych zu¬ zli krzemionkowych. Odlewanie zas lek¬ kich metali uskutecznia sie w temperatu¬ rach, lezacych znacznie ponizej punktów topienia krzemianów piaskowych.

Zastrzez cni a patentowe. 1. Sposób odlewania metali lekkich i ich stopów w formach do uzytku jednora¬ zowego, znamienny tym, ze lacznie ze zna¬ nymi srodkami ochronnymi, uzywanymi zwykle w celu umozliwienia pracy z zawie¬ rajacym wode piaskiem formierskim, sto¬ suje sie jako glówny material formierski suche tlenki metali lub ubogie w krzemion¬ ke rudy tlenkowe i produkty hutnicze, np. tlenek magnezu albo palony magnezyt, tle¬ nek chroimu albo chromit, przy czym mate¬ rialy te w znany sposób przeprowadza sie w stan plastyczny za pomoca cieklego (nie wodnego) srodka wiazacego w rodzaju ole¬ jów weglowodorowych. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze ze gnanych materialów ochron¬ nych dobiera sie takie, które w zetknieciu ze stopionym metalem wywiazuja zaledwie mala ilosc gazów i par albo pozostaja pra¬ wie nierozlózone, jak równiez takie, które w temperaturze odlewania tworza z odle¬ wanym riietalem fluorki. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tym, ze do wytwarzania form do uzytku jednorazowego stosuje sie miesza¬ niny ubogich w krzemionke materialów formierskich o dobrym przewodnictwie cieplnym z innymi ubogimi w krzemionke materialami formierskimi pochodzenia nie¬ organicznego, np. glinka, bauksytem, albo pochodzenia organicznego np. proszkiem weglowym lub grafitem, przy czym w mie¬ szaninach tych przewaza skladnik o do¬ brym przewodnictwie cieplnym, którego zawartosc nie powinna byc mniejsza niz 90%. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze material formierski zesta¬ wia sie z grubszych skladników i bardziej mialkich skladników o koloidalnym stopniu rozdrobnienia.

Oesterreichisch Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft.

Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.

Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa.