PL80525B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Materials and Method Limited, Reigate (Wielka Brytania) Sposób wytwarzania zeliwa sferoidalnego w odlewach oraz forma do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zeliwa sferoidalnego w odlewach, w którym grafit wystepuje w postaci kulek lub w postaci brylek oraz forma do stosowania tego sposobu.Wedlug znanych dotychczas sposobów, sferoidy- zacje cieklego zeliwa szarego przeprowadzano przy jego wplywie z pieca lub tez w kadzi odlewniczej.Sposoby te sa zalezne od zastosowanych stopów sferoidyzujacych takich jak: magnez, wapn, lit, stront, bar, cer, dydym, lantan i itr, które latwo sie utleniaja w temperaturze cieklego zeliwa sza¬ rego lub tez sa lotne i wykazuja tendencje do utleniania sie w czasie obróbki cieklego metalu, a nastepnie w czasie przenoszenia do form. Konsek¬ wencja tego jest strata wlasnosci wytrzymaloscio¬ wych zeliwa, wynikajaca z tego, ze grafit wyste¬ puje po odlaniu w postaci platkowej. W technice odlewniczej wystepowanie tego zjawiska okresla s\a jako „zanikanie sferoidyzacji", przy czym zja¬ wisko to jest powszechnie znanym problemem w przemysle.W celu wyeliminowania wyzej opisanej wady stosowano duze ilosci srodków sferoidyzujacych lub stosowano ich dalsze dodawanie w czasie procesu odlewania lub tez modyfikowano zeliwo w kadzi albo w czasie procesu odlewania. Wszystkie te do¬ datki zwiekszaja znacznie koszt procesu i rzadko jest mozliwe ich odzyskiwanie w ilosci wiekszej niz 40%.Poza tym, nadmierne ilosci stopów sferoidyzuja- 15 20 30 cych powoduja tworzenie sie tlenków albo krze¬ mianów, które pozostajac w stopie tworza zanie¬ czyszczenia odlewów aYzo szumowiny na powierz¬ chni kapieli. Moga one tworzyc równiez wewnetrz¬ ne pecherze lub tworzyc naskórek odlewu oraz moga zwiekszac skurcz zeliwa, co jest przyczyna obnizania wlasnosci fizycznych produktu konco¬ wego.Dalsza wada znanych sposobów jest to, ze metale alkaliczne lub metale ziem rzadkich takie jak cer, dydym, lit, magnez i stront stanowia równiez sklad¬ niki weglikotwórcze, co jest waznym problemem w dalszej obróbce, poniewaz odlewy sa kruche i lamliwe oraz charakteryzuja sie zmniejszona skra- walnoscia i plastycznoscia.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wiekszosci opisanych wyzej wad z jednoczesnym zmniejsze¬ niem kosztów produkcji przez bezposrednie doda¬ wanie sferoidyzatora do wneki formy.Podstawione zadanie osiagnieto przez zastosowa¬ nie komory wstepnej, która nazwano komora po¬ srednia, do której wprowadza sie stop sferoidyzuja¬ cy. Komora posrednia moze byc usytuowana w kaz¬ dej odpowiedniej pozycji wzgledem ukladu wlewo¬ wego lub wneki formy, w taki sposób ze wplywa¬ jacy ciekly metal kontaktuje sie ze sferoidyzatorem i rozpoczyna sie rozpuszczanie przebiegajace w spo¬ sób ujednolicony i ciagly az do calkowitego zapel¬ nienia formy metalem.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, wytwa- 805253 rza sie odlewy z zeliwa, w którym grafit wystepuje w postaci \sferoidalnej kulek lub brylek, przy czym ciekle zeliwo bez uprzedniego modyfikowania od¬ lewane jest do wneki formy odlewniczej poprzez jedna lub wiecej komór posrednich zawierajacych czyiuafc steroidyzugaicy.Dalsza; cecha sposobu Wedlug wynalazku jest to, ze reakcja rozpoczyna sie w chwili, gdy ciekly metal pokryje srodek sferoidyzujacy, dzieki czemu zabezpiecza go przed kontaktowaniem sie z powie¬ trzem.Zgodnie ze sposobem, wedlug wynalazku stosuje sie forme- odlewnicza, która zawiera uklad wlewo¬ wa, na.drocjze przeplywu cieklego metalu znajduje sie komora posrednia, której wnetrze przystosowane jest do wprowadzanja srodka sferoidyzujtacego< Przy wykonywaniu odlewów zlozonych sposobem ^ed3BS**"wynalazku fforma moze byc wyposazona w- •wiecej- laiz j£den wlew doprowadzajacy lub uklad wlewowy dla cieklego metalu i w tym przy¬ padku komora posrednia moze byc polaczona z jed¬ nym lub wszystkimi' ufcladanii wlewowymi aiteo samymi wlewami doprowadzajacymi ciekly metal do formy odlewniczej,' na przyklad1 kotnora posred¬ nia moze byc polaczona z kazdym wlewem dopro¬ wadzajacym. Poza tym w wiekszosci form odlew¬ niczych wprowadza sie lotny material zawierajacy wegiel w celu otrzymywania atmosfery redukujacej dla polepszenia powierzchni i/lub w celu zabezpie¬ czenia sie przed stratami pozadanych skladników znajdujacych sie w cieklym zeliwie z^pefola^acym forme. Dzieki temu przy stosowaniu sposobu' wedlug wynalazku straty temperatury w czasie odlewania sa bardzo male, a straty spowodowane utlenianiem sa calkowicie wyeliminowane.Dalsla zaieta sposobu wedlug wynalazku jest mozliwosc dokladnej regulacji ilosci sferofrfyzatora, odpowietjma^ do ciezaru metalu, w któtfym wydziela sia ptefit w postaci sferoidalnej. Eliminuje to nie¬ bezpieczenstwo powstawania szumowin i wtracen oraz ulatwia pózniejsza d&róbke. Na przyfelad, cal¬ kowite wydzieleni* grafitu o doskonalym ksztalcie sferoidalnym dokonano przy zastosowaniu tak ma¬ lejHosci stfodfea sfefroidainego jak 0yl5% w stosun¬ ku do ci^zatfu surowego odlewu-. Wedlug jakiego¬ kolwiek znanego sposobu, stosowanego uprzedniOi konieczne jest dodawanie co najmniej 8,75% tego srodka*. Dzidki temu- Uzyskuje sie bardzo wazna oszczednosc stopów, które sa najbardziej kosztow¬ nymi skladnikami stosowanymi przy wytwarzaniu zeliw* sfetfoidafcnego.W sposobie wedlag wynalazku moze byc stoso¬ wany jakakolwiek ze znanych modyfikatorów (zmieniaczy) lub miesz&nin sferoidyzujacych. Nie wystepuje przy tym turbulencja ani wydzielania gazów, uzyskuje sie zdrowe i zwarte odlewy.Srddfci Sferdidyzujaee mozna stosowac w postaci bryl', kruszyw, czy proszku lub tez jako wytlo¬ czone Ittb s&rasówatie ksztaltki. Rozmiar i ksztalt czastek sferoldyfrujacych oraz ich ilosc zalezy od takich i paraiwetrów jak rozmiar i ksztalt formy, cisnienie ferrostatyczne, sklad i temperatura meta¬ lu, ciezar l typ odlewu oraz sposób jego wytwarza¬ nia.Puzyklad stosowania sposobu wedlug wynalazku 4 ilustruje rysunek,' na którym fig, 1 przedstawia w widoku ogólnym z góry dolna czesc formy, fig. 2 — przekrój podluzny przez czesc Ukladu do¬ prowadzajacego, a fig. 3 — przekrój poprzeczny 5 wzdluz linii A—A tej czesci ukladu zawierajacej wlew glówny, komore posrednia, przegrode oraz wlew doprowadzajacy do nadlewu. Forma przedsta¬ wiona na rysunku jest forma do odlewania skrzyn¬ ki suwakowej. Do odlewania skrzynek suwakowych i*' powszechnie stosowane sa takie formy, jak poka¬ zano na fig. 1. Ciekly metal wplywa do formy po¬ przez zbiornik wlewowy, nie pokazany na rysunku, nastepnie poprzez wlew glówny 2, komore posred¬ nia 3, nadlew 4, wlew doprowadzajacy 5. Srodek 15 sferoidyzujacy jest umieszczony w komorze posred¬ niej wyposazonej w przegrode 6 sluzaca' do regulacji przeplywu oraz czasu pozostawania metalu w ko¬ morze posredniej. Skrzynke formierska oznaczono na rysunku liczba 7. Gdy ciekle zeliwo wplywa do 20 formy odlewniczej 1 kontaktuje sie z dodatkami sferoidyzujacymi w komorze posredniej 3. W czasie krzepniecia zeliwa nastepuje sferofcdyzacja grafitu wydziela sie on wówczas w postaci kulek lub brylek.Nastepujace przyklady sluza do dokladniejszego 25 wyjasnienia wedlug sposobu wynalazku.Przyklad I. Kadz cieklego zeliwa szarego o wytrzymalosci na rozciaganie odlanej próbki o srednicy 14,3 mm Rr = 22,3 kG/mni2 przeznaczono do wykonania serii odlewów kól samochodowych. 80 Wszystkie zastosowane formy byly we wszystkich szczególach identyczne, majac komore posrednia uksztaltowana i usytuowana w prostej linii ponizej wlewu glównego. Ilosc sferoidyzatora (w tym przypadku zelazo-stopu skladajacego sie z 55% 85 krzemu, 4% magnezu i odpowiednio zelaza) obliczo¬ no na fr,35% w stosunku do calkowitego ciezaru surowego odlewu, który wynosil 38^59* fc^. A wiec zgodfiie z tym zastosowano 0,133 kg srodka sferom idyzujacego, w postaci brylek o rozmiarach. «o 1,3 cmX0,? cm.Formy zalewano w kolejnosci zatetodajac 12 imn na calkowite napelnienie wneki formy. W czasie odlewania nie nastapila* turbulencja, nife stwierdzono opatów ani plomienia. 45 Badanie wykazalo^ ze wszystkie odlewy zawiera¬ ly jednolity grafit sferoidamy ha podlozu calkowicie pozbawionym weglika. Odlewy byly zwarte w ca¬ lym przekroju i mialy lepszy naskórek niz dotych¬ czas bylo mozliwe do uzyskania. Obrabiane zeliwo ro posiadalo dla odlanej próbki o sreóMcy 14,3 mm wytrzymalosc na rozciaganie R = 81^84 kDtoma, a wydluzenia 4%. .Przyklad II. Kadz cieklego zeliwa szarego o wytrzymalosci na rozciaganie odlanej próbki 55 o srednicy M,3 mm Rr = 22,3 kG/mm* przeznaczono na wykonanie serii walów korbowych do silnika Wysokopreznego. Komora posrednia umieszczona wewnatrz skrzyni formierskiej zostala powiekszona; Ilosc srodka sferoidyzujacego w tym przypadku co zostala obliczona w stosunku, do ciezaru odlewa^ nego walu- przy czym zastosowano sferoidyzator w postaci tabletek. Dokladnie 0,22& kg tatrletek sferoidyzatora umieszczono w komorze posrednie] przed zamknieciem formy. Nastepnie formy zalano, e5 tak jak w przykladzie I, parzy czym równiez nie5 8(B2Si 6 stwierdzono oparów. Otrzymane odlewy mialy rów¬ niez doskonala strukture i wytrzymalosc na roz¬ ciaganie wynoszaca R = 84,16 kG/mm2 dla odlanej próbki o srednicy 14,3 mm oraz wydluzenie 2%.Przyklad III. Sklad i wlasnosci zastosowane¬ go zeliwa zawierajacego grafit w postaci platków byly nastepujace: Wegiel 3,62% krzem 2,12% fosfor 0,05% mangan 0,64% siarka 0,01% Wytrzymalosc na rozciaganie Rr = 21,39 kG/mm2 dla odlanej próbki o srednicy 14,3 mm, wydluze¬ nie 0%.W tym przypadku komora posrednia zostala zbudowana oddzielnie w postaci zespolu rdzeniowe¬ go i usytuowana czesciowo na zewnatrz formy.Komore posrednia zamknieto z pozostawieniem wlotu dla metalu z tuleja umieszczona powyzej, przy czym wyjscie usytuowane zostalo ponizej wlewu glównego formy. Stwierdzono przydatnosc zastosowania takich warunków, w przypadku nie¬ odpowiedniej przestrzeni w skrzynce formierskiej dla umieszczenia komory posredniej lub tez w przy¬ padku odlewów o duzych wymiarach lub- odlewów zlozonych.Do wykonania segmentu chlodzacego uzyto 25,44 kg zeliwa oraz 7% stopu skladajacego sie z wapnia, magnezu, zelaza i krzemu umieszczono w komorze posredniej.Obserwacja otrzymanego odlewu wykazala, ze jest on identyczny jak w poprzednich przykladach.Po ochlodzeniu i zbadaniu odlewu stwierdzono, ze grafit zostal calkowicie przeksztalcony w postac sferoidalna. Odlew byl scisly i jednolity na calym przekroju, przy czym jego wytrzymalosc na roz¬ ciaganie wynosila R = 87,11 kG/mm2 dla odlanej próbki o srednicy 14,3 mm, a wydluzenie 4%. fr PL PL

Claims (8)

1. Za strzezenia patentowe 1.'Sposób wytwarzania zeliwa sferoidalnego w odlewach, znamienny tym, ze niesferoidyzowane uprzednio zeliwo odlewa sie do wneki formy od- w tattniczej przez jedna lub wiecej komór posrednich zawierajacych czynnik sferoidyzujacy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czynnik sferoidyzujacy wprowadza sie do komory posredniej w postaci bryly, kruszywa lub proszku 15 lub tez jako wytloczone lub ubite ksztaltki.

3. Forma do wytwarzania zeliwa sferoidalnego w odlewach, zawierajaca uklad wlewowy i nadlew, znamienna tym, ze zaopatrzona jest w komore po¬ srednia (3) polaczona z wneka (1) i usytuowana na 20 drodze przeplywu cieklego metalu do wneki (1) formy sluzaca do umieszczania czynnika sferoidy- zujacego.

4. Forma wedlug zastrz. 3, znamienna* tym, ze komofca posrednia (3) umieszczona jest za zbiorni- 25 kiem wlewowym,

5. Forma wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze komora posrednia (3) jest umieszczona za wlewem glównym (2).

6. Forma wedlug zastrz 3, znamienna tym, ze 30 komora posrednia (3) znajduje sie miedzy ukladem wlewowym a nadlewem.

7. Forma wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze komora posrednia (3) znajduje sie miedzy wlewem doprowadzajacym (5) a pozostala czescia ukladu 35 wlewowego.

8. Forma wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze komora posrednia (3) lub komory posrednie polaczo¬ ne sa z jednym lub wszystkimi ukladami wlewo- . wymi i wlewami doprowadzajacymi (5).80525 2 — 3^ 6- 4— ^T^ -¦¦-c —-p M i | A j 5 Fig.' --I Drukarnia Techniczna w Bytomiu. Zam. 308 — 115 egz. Cena 10 zl PL PL