Przedmiotem niniejszego wynalazku jest forma odlewnicza wyposazona we wneke o takim zarysie w przekroju poprzecznym, ze co najmniej jeden punkt na obwodzie wneki znajduje sie w innej odleglosci od srodka tej wneki niz kazdy inny punkt.Dotychczas zawsze aktualnym zagadnieniem jest zmniejszenie wrazliwosci takich form odlewniczych na pekanie podczas ich uzytkowania, a zwlaszcza wrazliwosci zeliwnych form odlewniczych, prze¬ znaczonych do odlewania wlewków stalowych. By¬ ly juz proponowane rózne srodki techniczne ma¬ jace na celu wzmocnienie tego rodzaju form odle¬ wniczych, na przyklad byly stosowane tasmy stalo¬ we otaczajace wneke formy odlewniczej i wtopio¬ ne w te forme podczas jej wytwarzania. Z tych czy innych wzgledów tego rodzaju srodki techniczne na ogól nie poprawily istniejacego stanu rzeczy.Ponadto, jak dlugo wytwarza sie tego rodzaju for¬ my odlewnicze, zawsze wystepuje niepozadana sklonnosc do tworzenia sie cienkich warstw metalu o duzej zawartosci fosforu przy wewnetrznych rogach formy odlewniczej, co jest wada czesto spotykana w konstrukcjach konwencjonalnych form odlewniczych (znana jako „luszczenie sie rogów").Zadaniem niniejszego wynalazku jest stworzenie przeznaczonej do odlewania metalu formy odlewni¬ czej, w której otaczajace jej wneke sciany mialyby mniejsze sklonnosci do pikania w porównaniu 10 15 20 25 80 z konwencjonalnymi formami odlewniczymi i która zmniejszalaby zjawisko „luszczenia sie rogów'V Zadanie to zostalo rozwiazane dzieki temu, ze stworzony zostal sposób konstruowania przeznaczo¬ nych do odlewania metalu form odlewniczych, któ¬ re wyposazone sa we wneke o zadanym przekroju poprzecznym i o zadanych wymiarach, przy czym sposób ten odznacza sie tym, ze najpierw sporza¬ dza sie wykres izoterm, jakie w czasie stygniecia odlewu metalowego istnieja w przekroju poprzecz¬ nym scian formy odlewniczej, która ma sciany o jednakowej grubosci i wneke o wyzej wspomnia¬ nym zadanym ksztalcie i wymiarach, a nastepnie konstruuje sie ostateczna postac formy odlewniczej, która ma wneke o zadanym ksztalcie i wymiarach, a której sciany w przekroju poprzecznym maja zewnetrzny zarys zasadniczo zgodny z przebiegiem okreslonej izotermy, wybranej z wspomnianego wyzej wykresu izoterm. Wykres izoterm sporzadza sie za pomoca: wykonania próbnej formy odlewni¬ czej, która ma sciany o jednakowej grubosci oraz wneke o wymienionym wyzej zadanym ksztalcie i wymiarach, wykonania odlewu metalu w tej prób¬ nej formie odlewniczej i pomierzenia w czasie stygniecia odlanego metalu temperatur w róznych miejscach sciany takiej formy odlewniczej. Opty¬ malnie najmniejsza grubosc ikazdej czesci sciany ostatecznej postaci formy odlewniczej wyznacza sie na bazie konstrukcyjnych wymagan wytrzymalos¬ ciowych, a wybrana izoterma jest ta izoterma, 5431854318 która daje te minimalna ze wzgledów wytrzymalos¬ ciowych grubosc danej czesci sciany formy odlew¬ niczej.Poza tym stworzona zostala forma odlewnicza, która wyposazona jest we wneke o takim zarysie w przekroju poprzecznym, ze co najmniej jeden punkt na obwodzie wneki znajduje sie w innej od¬ leglosci od srodka tej wneki niz kazdy inny punkt, a odznacza sie tym, ze jej wneka otoczona jest sciana, która jest grubsza w miejscach najblizszych srodka wneki niz w miejscach najbardziej odda¬ lonych od srodka wneki, przy czym wspomniana sciana ma taki ksztalt w przekroju poprzecznym, ze po wlaniu metalu do wneki formy odlewniczej wykres izoterm w przekroju poprzecznym w czasie stygniecia sklada sie z linii, które w plaszczyznie wspomnianego przekroju przebiegaja zasadniczo równolegle do boków formy odlewniczej. Wneka formy odlewniczej ma w przekroju poprzecznym zarys wielokata. Zmiany grubosci sciany formy od¬ lewniczej sa stopnowe, tak ze zewnetrzny obwód tej sciany w przekroju poprzecznym jest utworzo¬ ny z szeregu krzywych o lagodnych krzywiznach.W celu lepszego zrozumienia wynalazku zostana teraz bardziej szczególowo opisane przyklady jego wykonania w postaci wlewnic, z powolaniem sie na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schema- * tycznie rzut z boku konwencjonalnej kwadratowej wlewnicy, fig. 2 — przekrój poprzeczny wlewnicy z fig. 1, fig. 3 — schematycznie rzut z boku wlew¬ nicy wedlug wynalazku, fig. 4 — przekrój poprzecz¬ ny wlewnicy z fig. 3, fig. 5 — poprzeczny przekrój konwencjonalnej prostokatnej wlewnicy, fig. 6 — poprzeczny przekrój odmiany wlewnicy wedlug wynalazku.Na fig. 2, 4, 5, sa wrysowane izotermy (tzn. linie laczace punkty o jednakowej temperaturze). W ce¬ lu unikniecia niejasnosci rysunku na figurach tych i na fig. 6 pominiete zostalo oznaczajace przekrój kreskowanie.Konwencjonalne wlewnice, tj. wlewnice zaprojek¬ towane wedlug tradycyjnej, obecnie stosowanej praktyki, maja zewnetrzny ksztalt odpowiadajacy zasadniczo ksztaltowi wneki formy. W szczególnos¬ ci przekrój poprzeczny, wykonany przez srodek wlewnicy o kwadratowej wnece, bedzie mial za¬ rys zewnetrznego obwodu na ogól kwadratowy i wspólsrodkowy z wneka.Taka konwencjonalna wlewnica zostala przed¬ stawiona na fig. 1 i 2, przy czym wlewnica ta ma wneke 1 o przekroju kwadratowym oraz kwadra¬ towy zarys obwodu zewnetrznego 2. Stosowany obecnie zarys obwodu zewnetrznego 2 jest tego ro¬ dzaju, ze sciany wlewnicy maja zasadniczo jedna¬ kowa grubosc. Oznaczone odnosnikami, 3, 4, 5 liinie sa izotermami istniejacymi wewnatrz sciany takiej wlewnicy, a uzyskane zostaly w czasie starannych pomiarów rozkladu temperatur, dokonanych w dzie¬ siec minut po wlaniu stali do wlewnicy w celu uzyskania flewka. Izotermy 3. 4, 5 sa kolejno izo¬ termami coraz nizszych temperatur i mozna zaob¬ serwowac^ ze obszary najwyzszych temperatur, po¬ dwiazane izoterma 3 {jej czesci siegajace do wnetrza wneki nie sa pokazane ,na rysunku), sa usytuowane wzdluz boków wneki wlewnicy, natomiast rogi wneki sa chlodniejsze i maja temperature odpowia¬ dajaca nastepnej z kolei nizszego rzedu izotermie 4.Ponadto izotermy te stanowia wykres przeplywu ciepla, jaki odbywa sie w sposób ciagly poprzez 5 sciane wlewnicy, i uwidoczniaja, ze rogi wlewnicy maja wyraznie nizsza temperature iniz boki, a gra¬ dient temperatury jest najwiekszy przy tych wlas¬ nie rogach.Podczas doswiadczen dokonano równiez pomiarów io temperatury zaledwie po pieciu minutach od chwi¬ li dokonania odlewu, ale uzyskane izotermy mialy ksztalt podobny do ksztaltu opisanych wyzej izo¬ term. A zatem zostalo ujawnione, ze predkosc prze¬ nikania ciepla od wlewka do wlewnicy jest naj- 15 wieksza w rogach, a najmniejsza przy scianach bocznych. Nalezy nadmienic, ze izotermy dla tem¬ peratur nizszych niz temperatura odpowiadajaca izotermie 5 dochodza do zewnetrznej powierzchni wlewnicy na jej rogach. Wynika stad, ze wywoly- 20 wane róznicami temperatur naprezenia powstaja w obszarach rogów scian wlewnicy i te wlasnie na¬ prezenia sa powodem pekniec, które w tych wlasnie obszarach wystepuja we wlewnicach konwencjo¬ nalnych. 25 Wynalazek niniejszy bierze za podstawe wykresy rozkladu ciepla, ujawnione za pomoca wspomnia¬ nych wyzej pomiarów, i stwarza wlewnice, której sciany zamiast jednakowej grubosci maja grubosci rózne, a zewnetrzny obwód poprzecznego przekroju 30 wlewnicy nasladuje w pewnym stopniu ksztalt izo¬ term konwencjonalnej wlewnicy. Jedna odmiana wykonania wynalazku jest przedstawiona na fig. 3 i 4., przy czym wneka 11 wlewnicy ma te same wymiary i ksztalt co wneka 1 wlewnicy pokazanej 35 na fig. 1 i 2, natomiast jej zewnetrzny obwód 12 przypomina ksztaltem izoterme 5. W ten sposób uzyskuje sie najgrubsza sciane wlewnicy w srodku kazdego jej boku, a najciensza — przy kazdym jej rogu. Przy takim zaprojektowaniu sciany wlewnicy 40 zmienne grubosci wyrównuja nierówny skadinad przeplyw ciepla od wneki wlewnicy, a wynikiem tego jest bardziej równomierny rozklad ciepla we wlewnicy. Wskutek tego, wystepujace w scianie wlewnicy róznice temperatur sa znacznie mniejsze AK w porównaniu do róznic temperatur wystepuja- 45 cych w scianie wlewnicy konwencjonalnej, a zatem umniejszona zostala, jezeli nie calkowicie wyelimi¬ nowana, sklonnosc wlewnic do pekania.Na przedstawionej na fig. 3 i 4 wlewnicy zosta- crt ly przeprowadzone pomiary temperatur po uplywie 50 rozmaitych czasów od chwili dokonania odlewu wlewka. Odnosnikami 13, 14, 15 oznaczono izotermy uzyskane z pomiarów dokonanych po 10 minutach od chwili dokonania odlewu. Nalezy tu nadmienic, ze izotermy te sa liniami przebiegajacymi zasad-* niczo równolegle do boków wneki, a oczywiste jest, ze przeplyw ciepla przez scianki jest zasadniczo równomierny. < Chociaz przyklad wykonania wynalazku zostal 60 opisany w odniesieniu do wlewnicy o kwadrato¬ wym przekroju poprzecznym wneki, to rozumie sie samo przez sie, ze wynalazek ten dotyczy wlewnic o [kazdym dowolnym ksztalcie przekroju poprzecz¬ nego ich wneki. Fig. 5 przedstawia poprzeczny 65 przekrój konwencjonalnej wlewnicy o prostokat-5 54ai8 6 nym przekroju poprzecznym jej wneki 20 i o scian¬ kach zasadniczo jednakowej grubosci. Podczas, styg¬ niecia we wnece wlewnicy odlanego wlewka zostal sporzadzony wykres izoterm, którego poszczególne izotermy oznaczono odnosnikami 22, 23, 24, 25, 28.Zgodnie z tym, jedynym nadajacym sie do wyko-' rzystania ksztaltem zewnetrznego obwodu wlewnicy wedlug wynalazku jest zasadniczo ksztalt izotermy 26. Wlewnica taka jest pokazana ma fig. 6, a jej wneka 27 ma ten sam ksztalt i wymiary co i wne- : ka 20.W celu wyznaczenia zewnetrznego obwodu prze- .. kroju poprzecznego oraz obwodowego ksztaltu sciany wlewnicy wedlug wynalazku, po uprzednim ustaleniu ksztaltu i wymiarów wneki, sporzadza sie najpierw wykres izoterm, jakie istnieja w kon¬ wencjonalnej wlewnicy o tym samym ksztalcie i wymiarach wneki. Jeden z odpowiednich do tego celu sposobów polega na wykonaniu próbnej wlew¬ nicy o jednakowej grubosci scian, wlaniu do niej metalu, i. jak to juz bylo wyzej opisane, sporza¬ dzeniu wykresu izoterm, w poczatkowym okresie stygniecia metalu. Z kolei konstruuje sie wlewnice, która ma zewnetrzny ksztalt lub zewnetrzny ob¬ wód w przekroju poprzecznym, odpowiadajacym, w granicach praktycznej mozliwosci, wybranej izo- ; termie.Wybór odpowiedniej izotermy bedzie zalezal od wymagan wytrzymalosci konstrukcyjnej wlewnicy, która to wytrzymalosc bedzie warunkowala naj¬ mniejsza grubosc najczenszej czesci jej sciany.A zatem normalnie wybiera sie te izoterme, która zapewnia te minimalna grubosc sciany. Oznacza to (fig. 1), ze zgodnie z wykresem izoterm, najcien¬ sza sciana wlewnicy powinna znajdowac sie przy rogach wneki. Minimalna grubosc sciany wlewnicy jest okreslana zatem przy tych rogach, a nastep¬ nie odpowiednia izoterma (w opisanej poprzednio odmianie wykonania wynalazku izoterma 5) wy¬ znacza juz ksztalt i wymiary zewnetrznego obwodu sciany wlewnicy. Za pomoca przeprowadzonych doswiadczen zostalo stwierdzone, ze dla wlewnic, które maja ten sam ksztalt wneki, ale rozmaite jej wymiary pozostaje ten sam : ksztalt zewnetrzny z odpowiednio zmienionymi zewnetrznymi wymia¬ rami. A zatem dla danego ksztaltu wneki wlewnicy trzeba sporzadzic tylko jeden jedyny wykres izo¬ term.Innym aspektem wynalazku jest stworzenie spo¬ sobu wykonywania formy odlewniczej, na przyklad wlewnicy. A zatem z masy formierskiej lub z rów¬ nowaznego materialu, w którym ma byc odlana wlewnica, formuje sie zwykly centralny rdzen. Na- 5 tomiast otaczajace rdzen sciany formuje sie jako wneke, która w przekroju poprzecznym ma ksztalt i wymiar^ obwodu takie same jak jedna z izoterm sporzadzonego uprzednio wykresu izoterm, jakie ist¬ nieja w konwencjonalnej wlewnicy o takim samym - 10 ksztalcie i wymiarach wneki. Gdy do takiej formy zostanie zalany meta], z którego ma byc wykonana wlewnica, to podczas stygniecia cieplo z tego zalar nego metalu przeplywa do masy formierskiej rdze¬ nia z zasadniczo jednakowa predkoscia. Doswiad- 15 czenia pokazaly, ze taki,wlasnie rozklad przeplywu ciepla prowadzi do zmniejszenia, a w niektórych przypadkach do zupelnego wyeliminowania „lusz¬ czenia sie rogów".Chociaz przedstawione przyklady wykonania 20 wynalazku dotyczyly wlewnie, to rozumie sie sa¬ mo przez sie, ze cechy znamienne wynalazku do¬ tycza wszelkiego rodzaju form odlewniczych. PL