SE441420B - Kokill - Google Patents

Description

79090734; i synnerhet uppträder i form av ytporositet och ytsprickor. Vidare måste man alltid räkna med nötning av skikten, vilket leder till en för många produkter (t.ex. folier) oacceptabel förorening av gjutytan.

Slutligen har det visat sig, att gjutning av många aluminiumlegering- ar med medlöpande kokiller endast är möjlig då begynnelsestelningen sker så brant, att ytcellstorleken på gjutbandet ligger vid 10 - 20 fm.

De sedvanliga beläggningsskikten leder dock till mjukare stelning, vilket har till följd uppträdande av ytfel, i synnerhet ytporositet.

Permanenta keramiska skyddsskikt har nackdelen, att de, med avseende på de höga beläggningskostnaderna, uppvisar en endast begränsad livs- längd. Även vid detta beläggningsförfarande är det svårt att inställa en för gjutning av legeringar tillräckligt brant begynnelsestelning.

Vid en mekaniskt räfflad kokill kontrolleras värmeövergången genom åstadkommande av en lämplig ytojâmmet.Om smältan kommer i kontakt med en exempelvis genom bestrålning med stâlkulskrot räfflad kokillyta, så berör den, då det metallostatiska trycket icke är alltför högt, en- dast ojämnheternas toppar, medan i räfflorna luftkuddar bildas, Genom en lämplig dimensionering av den relativa kontaktytan varvid Fi betecknar kontaktytan på en ojämnhetstopp, Fo hela kokillytan, och n betecknar antalet ojämnhetstoppar, samt räffeldjupet och det genomsnittliga avståndet mellan angränsande ojämnhetstoppar, är det möjligt att styra värmegenomgången genom ko- killerna.

Enligt teknikens ståndpunkt finns det tvâ mekaniska metoder för lämp- lig ruggning av gjutytan på medlöpande kokiller: a) Med hjälp av spånavgivande metoder (fräsning, hyvling) inarbetas räfflor i ytan. Detta förfarande är förbundet med olika nackdelar.

W... ..... v.. -...._..__..__.._._.......__._ _.4 , __... _.,__._ _ ___., _,_ _ vsfleovz-4 Pâ grund av de höga kraven på homogenitet hos värmegenomgången genom kokillytan är kravet på homogen räffling extremt högt. Moderna be- arbetningsverktyg uppfyller dessa krav endast för räfflor med räffel- avstånd upp till ca 1 mm. Vid finare räfflingar blir det svårt att hålla räffeldjupet samt kontaktytan konstant. Vidare ökar bearbetnings- kostnaderna med tilltagande finhet hos räfflingen i avsevärd utsträck- ning, särskilt dä den bearbetade ytan vid stränggjutanläggningar med medlöpande kokiller är rätt grov (en anläggning med medlöpande, trak- torbandliknande kokillband uppvisar exempelvis vid en gjutbredd av 2 m och en gjutlängd av 3 m en kokillyta av totalt ca 30 m2).

Grova räfflingar, dvs. räffelavstând > 0,5 mm, leder dock vid gjut- ning av breda band till sprickor, då genom ett alltför djupt inträng- ande av metallen i räffeldalarna vid häftningsfriktionen mellan det stelnade godset och kokillen blir så stor, att en stelningskrympning förhindras. b) Genom bestrålning av kokillytan med hårda partiklar, i synnerhet stålkulor, intryckes fördjupningar i ytan. Detta förfarande leder till en homogen hämning av värmeflödet, vilket vid lämpligt metallo- statiskt tryck åstadkommer gjutning även av höglegerade metaller (t.ex. AlMg 4,5) med medlöpande kokiller, i synnerhet då kokillerna består av koppar. Praktiska erfarenheter har dock uppenbarat en an- nan nackdel vid detta förfarande, vilken belyses nedan.

Vid längre gjutdrift kan man icke undvika att i de genom bestrålning- en bildade fördjupningarna ansamlas föroreningar, vilka vid upphett- ning avspaltar gaser. Till dessa räknas organiska substanser, hydro- xider och olika salter, som innehåller kristallvatten. Om vid gjut- ningen metallen kommer i kontakt med en på detta sätt förorenad yta, så avspaltas motsvarande gas. Framförallt vid högre gjuthastigheter instänges denna gas mellan smälta och kokill, då på grund av den spe- cifika räfflingen, närheten till varandra hos kratrar, vilka är skilda från varandra genom åsar, så förhindras strömningen av gasen paral- lellt med kokillytan i hög grad, så snart smältan berör ytan. Gas- blåsor mellan kokill och stelnande smälta leder dock till fel i gjut- bandet, vilket i allmänhet betyder utskott. Vidare har det visat sig, att ett avlägsnande av föroreningarna genom olika reningsförfaranden icke löser problemen med den för produktionsdriften erforderliga sä- kerheten. Ändamålet med denna uppfinning är âstadkommande av en kokill med 7999073-'4 räfflad eller ojämn yta för gjutning av metaller, vilken yta ästad- kommer den erforderliga homogena och exakt doserade bromsningen av värmeflödet mellan smälta och kokill och samtidigt undvikes fel i gjutytan, vilka framkallas av gasinneslutningar mellan smälta och kokilll Enligt uppfinningen uppfylles detta ändamål genom kokiller, särskilt för gjutning av aluminium eller aluminiumlegeringar, vilkas inner- ytor uppvisar ett genom räfflor bildat ojämnhetsmönster med sådana mått, att smältan endast berör ojämnheternas toppar under det att i räfflorna luftkuddar bildar sig varvid kokillerna kännetecknas av att räfflorna ömsesidigt korsar varandra och därmed bildar en mång- fald ojämnhetstoppar vilkas avstånd från varandra uppgår till 0,05 till 1 mm. Genom att räfflornas dalar är förbundna med varandra på ett sådant sätt, kan vid beröring av smältan med kokillen frigjorda gaser oförhindrat bortgå i räffeldalarna parallellt med kokillytan och därigenom förhindras en upplyftning av smältan från gjutytan ge- nom en alltför kraftig ökning.av gastrycket.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen uppvisar kokill- ytan ett ojämnhetsmönster bestående av en regelbunden anordning av pyramid- eller stympkonliknande upphöjningar eller ojämnhetstoppar.

Om.en metallsmälta strömmar på denna kokillyta, så berör den endast denna i området för de parallellt med hela kokillytan liggande ytorna f på ojämnhetstopparna. Därigenom kan värmeövergången vid begynnelse- stelning inställas genom upprättande av likheten a fp d. = /d2 Avståndet d mellan angränsande ojämnhetstoppar definieras härvid som avståndet mellan centrum på motsvarande ytor f.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen gäller för värdena av 0,05<.~.<<0,5, företrädesvis 0,1 <°š< 0,25, varvid avståndet d uppgår till 0,05 - 1 mm, företrädesvis 0,2 - 0,5 mm.

Det har vidare visat sig fördelaktigt att hålla höjden h för ojämn-' hetstopparna, dvs. det vinkelrätt mot ytan f mätta avståndet mellan ytan f och det genom de djupaste punkterna på räffeldalarna tänkta planet, inom gränserna 0,1 d < h < d, företrädesvis 0,15 d < h < 0,4 d. _ 790907341 Omfångsrika driftsförsök med olika aluminiumlegeringar på en sträng- gjutanläggning med ett medlöpande, traktorbandliknande kokillband har visat, att med de på detta sätt räfflade kokillytorna undvikes bildning av de nämnda gasinneslutningarna och sålunda kan en per- fekt gjutbandkvalitet uppnås.

Förbättringen av gjutbandkvaliteten vid användning av kokillerna enligt uppfinningen kan förklaras genom att gasen, vilken bildas vid den första kontakten mellan smälta och kokillyta, kan strömma fritt i de sammanhängande kanalerna mellan ojämnhetstopparna och sålunda bortgâ därifrån.

För framställning av ojämnhetsmönstret är speciella metoder lämpade, vilka med utgångspunkt från en slät kokillyta icke framkallar några mekaniska deformationer på kokillytan. Företrädesvis etsas ojämnhets- mönstret i kokillytan.

För bildning av ett exakt definierat ojämnhetsmönster har det visat sig särskilt fördelaktigt att genomföra etsningen med hjälp av foto- kemiska etsningsmetoder, vilka vanligtvis användes för framställning av textiltryckvalsar eller för tryckta kopplingar inom elektroniken.

Jämförelseförsök med olika aluminiumlegeringar på en stränggjutanlägg- ning med ett medlöpande traktorbandliknande kokillband har visat, att i synnerhet vid användning av kokiller av koppar är det fotokemiska etsningsförfarandet att föredraga för bildning av det definierade ojämnhetsmönstret jämfört med mekaniska metoder. Mekaniskt räfflade kopparytor uppvisar alltid en viss ytdeformation. Denna är enligt er- farenhet beroende pâ korrosion, väte- och syreförsprödning. Vidare iakttages vid de mekaniskt räfflade ytorna krypförlopp, vilka nega- tivt kan pâverka geometrin för medlöpande kokiller. Samtliga dessa ogynnsamma fenomen iakttages icke vid fotokemiskt och sålunda abso- lut deformationsfritt räfflade ytor.

Vidare har genom försök visats, att fotokemiskt räfflade kokillytor, av liknande skäl som vid gjutning med medlöpande kokiller, även vid formgjutning och vid stränggjutning med glidkokiller leder till en avsevärd förbättring av gjutytan, vilket innebär en minskning av ef- terbcarbetninqskostnader.

Nedan âskädliggöres uppfinningstanken med hjälp av schematiska rit- ningar, där 'ÜGQÛVS-lr fig. 1 visar ett tvärsnitt genom en del av en exempelvis genom bestrålning med stålkulskrot räfflad kokillyta, och I fig. 2 i perspektivvy visar ett avsnitt av ytan på en kokill en- ligt uppfinningen.

I fig, 1 är smältan (2) i kontakt med en exempelvis genom bestrâl- ning med stålkulskrot räfflad kokillyta (1) och berör därvid endast området kring ojämnhetstopparna (3), medan mellan smältan (2) och ojämnhetsdalarna (4) en luftkudde (5) föreligger¿ Genom lämplig dimensionering av den relativa kontaktytan, dvs. här förhållandet mellan summan av ytorna FT -*F4 till motsvarande total- yta Fo, samt ojämnhetsdjupet t och det genomsnittliga avståndet a mellan angränsande ojämnhetstoppar kan värmeövergången styras mellan smälta och kokill.

Avsnittet av ytan på en kokill enligt uppfinningen i fig. 2 visar ett regelbundet mönster av ojämnhetstoppar (6) liknande stympade pyramider. Dessa ojämnhetstoppar karakteriseras av en höjd h samt en parallellt med hela kokillytan liggande yta f{ Angränsande ojämn- hetstoppar ligger på ett avstånd av d från varandra.

Av fig. 2 framgår direkt att ett sådant regelbundet ojämnhetsmöns- ter medför en exakt och reproducerbar styrning av värmeövergângen mellan smälta och kokill, varvid samtidigt det sammanhängande kanal- systemet mellan de olika ojämnhetstopparna garanterar oförhindrat utlopp av bildade gaser.

Claims (4)

79090734» Patentkrav

1. Kokiller. särskilt för gjutning av aluminium eller alumi~ niumlegeringar. vilkas innerytor uppvisar ett genom räfflor bildat ojämnhetsmönster med sådana mått. att smältan endast berör ojämnheternas toppar under det att i räfflorna luftkud- dar bildar sig. k ä n n e t e c k n a d e av att räfflorna ömsesidigt korsar varandra och därmed bildar en mångfald ojämnhetstoppar (6), vilkas avstånd (d) från varandra uppgår till 0.05 till 1 mm,

2. Kokill enligt krav l. k ä n n e t e c k n a d av en regelbunden anardning av pyramid- eller stympad-kon-liknande ojämnhetstoppar (6).

3. Kokill enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att ojämnhetstopparna (G) med avseende på deras avstånd d uppvisar en höjd h mellan 0.1 d och 1.0 d. och att pyramid- eller de stympade konytorna f uppfyller villkoret 0.05 < f/dz < 0.5.

4. Kokill enligt krav 3. k ä n n e t e c k n a d av att ojämnhetstopparna (Q) uppvisar ett avstånd d av 0.2 till 0,5 mm och en höjd h mellan 0.15 d och 0,4 d och av att pyramid- eller de atympade konytorna uppfyller villkoret 0.1 < f/62 < 0.25.