PL50483B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 18.11.1966 50483 KI 31c, 8/07 MKP B 22d UKD Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Adalbert Wittmoser, inz. Johannes Schade, inz. Erich Krzyzanowski.Wlasciciel patentu: Grunzweig-Hartmann A. G. Ludwigshafen nad Renem (Niemiecka Republika Federalna) Model jednorazowy do odlewania metali i podobnych stopów Wynalazek* dotyczy modeli odlewniczych, a zwla¬ szcza ulepszonych modeli jednorazowych.W dotychczas znanych sposobach odlewania mo¬ del majacy ksztalt odlewu i wykonany z drzewa, metalu, wosku, lub tworzywa sztucznego wklada sie do formy odlewniczej w mase formierska. Po zageszczeniu masy formierskiej usuwa sie model i wlewa stop do przestrzeni utworzonej przez model. Mozna do tego celu stosowac równiez mo¬ dele jednorazowe, to znaczy takie, które znisz¬ czone zostaja kazdorazowo po uformowaniu. Tak wiec mozna na przyklad wytopic model wykonany z wosku.Znacznie prostsza metoda odlewania znana jest z patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki Pólnoc¬ nej Nr 2830343. Wedlug tego patentu model jest wykonany z tworzywa ekspandowanego, na przy¬ klad z polistyrenu lub tworzyw podobnych. Mo¬ del ten pozostaje w formie odlewniczej po zafor- mowaniu i po wlaniu stopu odgazowuje on pra¬ ktycznie bez pozostalosci. Do stosowania tego spo¬ sobu nadaje sie sucha, sypka masa formierska, do której celowo dodaje sie twardniejace na zi¬ mno spoiwo.Jak wykazaly próby, jakosc otrzymanych tym sposobem odlewów jest czesto niewystarczajaca, poniewaz moga zachodzic niepozadane reakcje stopu z produktami pirolizy tworzywa piankowego lub z masa formierska. Niedogodnosci te wyste¬ puja zwlaszcza wtenczas, jezeli stosuje sie jako 10 15 30 mase formierska substancje sucha i sypka, ponie¬ waz masa ta nie stawia dostatecznego oporu dzia¬ laniu erozyjnemu stopu. Przez dodatek spoiwa do masy formierskiej mozna wprawdzie zwiekszyc jej wytrzymalosc, jednoczesnie obniza sie jednak jej przepuszczalnosc dla gazów pochodzacych z pi¬ rolizy. Nalezy tez uwzglednic znane wady tych spoiw, a równiez ich wysoka cene. Niekorzystne jest tez wydzielanie przez spoiwa nieprzyjemnych zapa¬ chów.Wedlug wynalazku opracowano nowy model jed¬ norazowy z tworzywa piankowego takiego jak po¬ listyren, lub polietylen, nadajacy sie zwlaszcza do stosowania w metodzie odlewania wedlug patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki Pólnocnej nr 2.830.343, w której model wprowadza sie do masy formierskiej, która ewentualnie moze byc luzna, sypka i/lub zmieszana z twardniejacym na zimno spoiwem, a po wlaniu stopu model ten zostaje zgazowany i usuniety. Model ten odróznia sie od dotychczas znanych tym, ze na swej zewnetrznej powierzchni jest wyposazony w skorupowa powlo¬ ke w zasadzie niepalna, najlepiej silnie przepusz¬ czajaca gazy lub tez stajaca sie porowata w cza¬ sie odlewania i/lub zawiera we wnetrzu stale lub gazowe substancje, które sa znane w zasadzie w metalurgicznej obróbce stopów.Model ulepszony wedlug wynalazku pozwala na wyeliminowanie wystepujacych dotychczas niedo¬ godnosci i umozliwia uzyskanie odlewów o bez- 5048350483 blednej powierzchni nawet wtenczas, gdy odlewa sie je w luznej masie formierskiej, na przyklad suchym piasku kwarcowym, który nie potrzebuje zawierac spoiwa. Jako mase formierska mozna sto¬ sowac nawet srut metalowy lub tym podobne. Po¬ nadto za pomoca nowego modelu polepszyc mozna w bardzo prosty sposób nie tylko powierzchnie, lecz równiez wewnetrzna strukture odlewu.Materialy i sposoby do wytwarzania powlok we¬ dlug wynalazku sa w zasadzie znane. Najlepiej nadaja sie do tego celu odporne na wysokie tem¬ peratury substancje; mineralne, które sa badz to porowate, lub-tez staja sie bardzo przepuszczalne na skutek oddzialywania na nie goracego stopu.Substancjami takimi sa np. kwas krzemowy, az¬ best, sztuczne wlókna mineralne, szamot, glina, pumeks, bentonit, perlit, wermikulit i tym podob¬ ne substancje, do których w razie potrzeby mozna dodac na przyklad piasek kwarcowy.Jako spoiwo dla tych substancji mineralnych mozna stosowac substancje twardniejace na go¬ raco lub lepiej na zimno, takie jak gips, cement, skrobia, zwlaszcza jednak tworzywa sztuczne.Najlepiej wykonuje sie z substancji mineralnych, spoiwa i wody papke, do której dodaje sie srodek zwilzajacy lub ewentualnie równiez srodek two¬ rzacy powierzchniowe filmy.Papke te naklada sie na model wykonany z two¬ rzywa piankowego recznie lub przez natrysk, czy przez maczanie. Powloka wymaga do wyschniecia tylko krótkiego okresu czasu na powietrzu, mozna jednak pozostawic ja równiez w stanie wilgotnym.Grubosc powloki nie jest krytyczna, lecz na ogól nie nalezy stosowac powlok grubszych niz 6 mm, a najlepiej jest uzywac powlok 2—5 mm. Zew¬ netrzna powierzchnia powloki moze byc szorstka i nierówna.Dalsza korzyscia powloki jest to, ze mozna do niej dodawac bez trudnosci substancje powodujace tworzenie sie specjalnych struktur na powierzchni odlewu. Mozna równiez bez trudu powlec naj¬ pierw model cienka warstwa substancji dodatko¬ wej, a wlasciwa powloke nalozyc dopiero na te warstewke. Dla odlewów, których powierzchnia ma byc szczególnie twarda i odporna na scieranie, tak jak np. przy walcach i krzywkach jako sub¬ stancje dodatkowe nadaja sie np. grafit, telur lub zelazokrzem, które to substancje do tego celu sa wprawdzie znane, a które jednak dotychczas moz¬ na bylo wprowadzic do pustej przestrzeni uzy¬ skanej po modelu tylko w bardzo skomplikowany sposób. Innymi srodkami tego typu sa np. krzem lub tez siarka, która nadaje sie zwlaszcza do stopów metali lekkich.W tworzywie piankowym modelu wykonanego wedlug wynalazku moga byc równiez zawarte znane w zasadzie substancje przeznaczone do ob¬ róbki metalurgicznej stopu. Do spowodowania po¬ wstawania grafitu w stopach zeliwa lanego nadaja sie czynniki tworzace zelazokrzem lub grafit ku- leczkowy, takie jak magnez, wapn, cer, a ponadto substancje zapobiegajace krzepnieciu zeliwa lane¬ go w temperaturze bialego zaru, takie jak magnez, lub krzem lub tez substancje, które powoduja ta¬ kie krzepniecie, a wiec substancje takie jak siar¬ ka wzglednie telur.Do tworzywa piankowego modelu mozna doda¬ wac ponadto inne srodki stopowe na przyklad 5 wanad, molibden, chrom, krzem. Ab^ te dodatki rozmiescic mozliwie równomiernie w modelu wzglednie w odlewie, wskazane jest, aby dodawac je do monomeru lub tez do polimeru przed eks¬ pandowaniem, najlepiej w postaci drobnego prosz- 10 ku. Mozna jednakze równiez tego rodzaju substan¬ cje dpdatkowe wprowadzac w puste przestrzenie wykonane w modelu.Wedlug wynalazku mozna wprowadzic do zam¬ knietych komórek tworzywa piankowego srodki 15 gazowe, mogace polepszyc jakosc odlewu. Mozna wiec wypelnic komórki gazem niepodtrzymujacym palenia, takim jak azot, dwutlenek wegla, chlo¬ rowcowane weglowodory (np. CF2 = CC12, CF2 = = CC1F i podobne gazy znane pod nazwa han- 20 dlowa freon). Dzieki temu' uniemozliwia sie spa¬ lenie tworzywa piankowego, a tym samym zmniej¬ sza ilosc gazu, który nalezy odprowadzic.Mozliwe jest równiez odlewanie w atmosferze gazów ochronnych. W niektórych przypadkach 25 moze byc wskazane wprowadzenie do tworzywa piankowego gazowego chlorowca, na przyklad chlo¬ ru, które to pierwiastki reaguja z niektórymi stopami metali lekkich, tworzac korzystne powloki.Zwlaszcza tego rodzaju powloki, które staja sie 30 porowate dopiero na goraco, pozwalaja przy tym na dluzsze skladowanie tego rodzaju modeli bez wystapienia strat gazów wypelniajacych je na sku¬ tek dyfuzji.Na ogól w modelach wykonanych z tworzywa 35 piankowego odgazowujacego nie potrzeba stoso¬ wac rdzeni. Jezeli jednak stosowanie takich rdze¬ ni jest konieczne ze wzgledu na zle dojscie do wglebien wykonanych we wnetrzu scian, mozna rdzenie takie wprowadzic do modelu w czasie 40 ekspandowania lub tez po tym zabiegu. Mozna przy tym stosowac rdzenie z tradycyjnych mate¬ rialów na przyklad z piasku i spoiwa, jak równiez rdzenie z tworzywa piankowego odgazowujacego, przy czym te ostatnie powleka sie warstwa izolu- 45 jaca, która hamuje przenoszenie ciepla od stopu na rdzen z tworzywa piankowego tak dlugo, az graniczaca warstwa stopu zestali sie.Nastepnie cieplo odlewu powoduje odgazowanie rdzenia i pozostaje wglebienie wykonane w odle- 50 wie, które to wglebienie wymaga tylko nieznacz¬ nej obróbki, poniewaz reszta warstwy izolujacej moze byc z latwoscia wydmuchana. Warstwa izo¬ lujaca moze skladac sie glównie z gipsu, gliny, tlenku magfnezu, tlenku wapnia i tym podobnych 55 hydraulicznego lub organicznego spoiwa jak octan poliwinylu, czy skrobia jak równiez ewentualnie proszków metalicznych lub blaszek metalicznych i moze byc naniesiona w sposób podobny jak powloka modelu na rdzenie wykonane z pianko- 60 wyeh tworzyw. Nieoczekiwanie wystarczaja jako warstwy izolacyjne warstwy o grubosci tylko kil¬ ku milimetrów.Z piankowego tworzywa sztucznego odgazowu¬ jacego mozna wytworzyc nie tylko sam model 65 lecz równiez kanaly wlewowe, odpowietrzajace50483 i laczace i/lub urzadzenie wlewowe, przy czym korpus modelu moze byc polaczony przynajmniej z czesciami elementów z tworzyw piankowych, przeznaczonych do tworzenia kanalów lub wle¬ wów, juz w czasie ekspandowania lub tez po tym 5 procesie na przyklad przez klejenie. Pod pojeciem wlewy rozumie sie przy tym dodatkowe przestrze¬ nie zapasowe dla stopu znajdujace sie w formie 2. odlewniczej i które stosuje sie, aby zapobiec two¬ rzeniu sie jamy skurczowej przy metalach wyka- 10 zujacych duzy skurcz.Dotychczas w miejscach szczególnie wrazliwych na tworzenie sie jam skurczowych umieszczano juz w ukladzie odlewniczym srodki grzejne lub izo¬ lujace. Tak wiec po usunieciu tradycyjnego mo- 15 delu w przestrzeni utworzonej przez ten model stosowano na przyklad puste ksztaltki z odpowied- 3 nich materialów. Jako srodki grzejne sluzyly mie¬ szaniny termitowe, a jako srodki izolujace naj¬ czesciej silnie wypalone substancje ceramiczne, 2o które jednak sa malo podatne, drogie i malo efek¬ tywne. Do tego celu nadaja sie powloki wedlug wynalazku, przy czym dzieki tym powlokom osia¬ gnac mozna znacznypostep. 4 W miejscach narazonych na tworzenie sie jam 25 skurczowych naklada sie na modelu w bardzo wygodny sposób powloke o takiej grubosci, która gwarantowac bedzie potrzebna w danym miejscu izolacje cieplna. Grubosc takiej warstwy moze wynosic na przyklad 20 mm lub tez wiecej. W ra- 30 zie potrzeby mozna dzialanie izolujace powiekszyc jeszcze dzieki dodatkowemu stosowaniu czynni¬ ków grzejnych.Izolujace czesci powloki powinny skladac sie przewaznie ze wspomnianych juz mineralnych 35 substancji wlóknistych, a wiec z azbestu lub mi¬ neralnych wlókien sztucznych. W ten sposób zbu- 5. dowane powloki izoluja daleko lepiej niz puste ksztaltki ceramiczne stosowane dotychczas. Mimo stosunkowo luznej struktury tego rodzaju sub- 40 stancji wlóknistych, nie powstaja w czasie zafor- mowywania modelu jakiekolwiek trudnosci, po¬ niewaz wystepujace przy tym sily sa przejmowane 6. przez model.Jest rzecza zrozumiala, ze tego rodzaju modele 45 nadaja sie nie tylko do odlewania metali, lecz równiez do wszelkich innych stopów, takich jak szklo, stopy krzemianowe i tym podobne, jezeli tylko ich temperatura odlewania w wystarczaja¬ cej mierze przekracza temperature rozkladowa 50 tworzywa piankowego. 7. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Model jednorazowy do odlewania metali i po- 55 dobnych stopów wykonany z tworzywa eks¬ pandowanego, takiego jak polistyren, czy polie¬ tylen, nadajacy sie zwlaszcza do stosowania w metodzie odlewania, w której model wpro¬ wadza sie do masy formierskiej, która ewen- 60 tualnie moze byc luzna, sypka i/lub zmieszana z twardniejacym na zimno spoiwem, a po wy¬ laniu stopu model ten zostaje zgazowany i usu¬ niety, znamienny tym, ze na swej zewnetrznej powierzchni jest wyposazony w skorupowa po¬ wloke w zasadzie niepalna, najlepiej silnie prze¬ puszczajaca gazy lub tez stajaca sie porowata w czasie odlewania i/lub we wnetrzu zawiera stale lub gazowe substancje, znane w zasadzie w metalurgicznej obróbce stopów. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jego powloka sklada sie z mineralów porowatych, lub tez stajacych sie przepuszczal¬ nymi dla gazów, takich, jak kwas krzemowy, azbest, mineralne, wlókna sztuczne, szamot, gli¬ na, pumeks, czy bentonit oraz ze spoiwa twar¬ dniejacego na zimno lub na cieplo, przy czym powloka ma grubosc do 6 mm, a najlepiej 2—5 mm. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tym, ze jego powloka zawiera srodki sluzace do oddzialywania na strukture powierz¬ chniowa odlewu takie jak grafit, telur, zelazo¬ krzem, krzem, lub siarka, przy czym srodki te moga stanowic cienka warstwe pomiedzy two¬ rzywem piankowym a powloka. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1—3 zna¬ mienny tym, ze tworzywo piankowe, z którego jest wykonany posiada ciezar objetosciowy 10—25 kg/m3, a jego komórki sa zamkniete lub lepiej otwarte, przy czym w pierwszym przypadku komórki te sa napelnione w zasa¬ dzie powietrzem lub gazem niepodtrzymujacym palenia, takim jak dwutlenek wegla, azot chlo¬ rowcowany weglowodór, na przyklad freon lub zwlaszcza w przypadku odlewania stopów me¬ tali lekkich na przyklad aluminium, komórki wypelnione sa chlorowcem, na przyklad gazo¬ wym chlorem. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1—4 zna- . mienny tym, ze tworzywo piankowe modelu zawiera drobno rozdrobnione znane w zasadzie substancje stopowe i/lub sluzace do metalur¬ gicznej obróbki stopów takie jak zelazokrzem, wapn, magnez, cer, siarka lub telur. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1—5, zna¬ mienny tym, ze zawiera rdzenie wykonane ze znanych materialów lub najkorzystniej z od¬ gazowujacego tworzywa sztucznego, otoczone warstwa izolujaca cieplnie, wykonana z mate¬ rialów ognioodpornych, ewentualnie plytek me¬ talu, jak równiez przewaznie z organicznego spoiwa i zakotwiczone w modelu w czasie eks¬ pandowania lub przez klejenie. Model jednorazowy wedlug zastrz. 1—6, zna¬ mienny tym, ze jest on polaczony z kanalami wlewowymi, odpowiekszajacymi i laczacymi lub przynajmniej z ich czesciami jak równiez wy¬ posazony wzglednie polaczony jest z urzadze¬ niami wlewowymi, przy czym przynajmniej urzadzenia wlewowe zwlaszcza do odlewania silnie kurczacych sie metali, sa otoczone zna¬ nymi w zasadzie srodkami grzejnymi lub izo¬ lujacymi, przy czym te ostatnie najlepiej wy¬ konane sa ze sztucznych wlókien mineralnych i maja do 20 lub wiecej milimetrów grubosci. PL