SE452859B - Skal- eller rorformigt foremal, i synnerhet med komplicerad form, vilket foremal er avsett att inga i en maskin, t ex en forbrenningsmotor, samt sett att framstella foremalet - Google Patents

Description

35 452 859 med en kvarvarande dorn eller kärna. Sålunda beskrivas i SE-A-8300603-1 en metod att framställa maekindelar med en värmeisolerad gaskanal (i praktiken torde endast inlopps-_ kanaler till en motore förbrânningsrum komma ifråga) genom termisk sprutning av ett mycket tunt-första skikt (tjocklek ca 0,1 - 0,2 mm) av en mjukmetall, såsom zink, tenn, bly) koppar eller lättmetall, på en sandkärna. Ett andra skikt med en tjocklek på 0,5 - 2,5 mm av en metall eller metallegering, såsom enkelt och billigt kolstål, palägges genom termisk sprutning mot det företa skiktet, varpå ett tredje skikt, vilket tjänar som värmebarriär och består av ett keramiskt material pålägges, exempelvis genom termisk eprutning. Där- efter inplaceras sandkärnan med de påförda tre skikten i en gjutform för gjutning av maskindelen på konventionellt sätt.

Efter gjutningen avlägsnas aandkärnan, så att de tre skikten bildar ett kanalfoder i maskindelen.

Vid denna kända metod föreligger emellertid risk för sprick- bildning vid termisk påsprutning av de olika skikten, vilka har olika värmeutvidgningsegenskaper. Vidare är det första skiktet, vilket bildar den invändiga ytan i maskindelen, ej korrosionsbeständig och ej heller lämpet för exempelvis av- gaskanaler. Smältpunkten för mjukmetallen är alltför låg för att tillåta sådan användning i förbränningsmotor. Således är avgastemperaturen normalt 850°C, medan smältpunkten för zink är ca 420°C.

Syftet med uppfinningen är att undanröja nackdelarna med och begränsningarna hos de kända metoderna och att möjliggöra enkel framställning av skal- eller rörformiga föremål, även med komplicerad geometri, genom termisk sprutning av en värme- och korroeionsbeständig metallegering. Ytterligare ett syfte är att möjliggöra ingjutning av ett dylikt föremål i en gjuten kropp med en eller flera kanaler eller kaviteter som bildas av ingjutna skal- eller rörformiga föremål enligt uppfinningen. 10 20 25 30 35 452 859 Huvudsyftet uppas med ett föremål resp. ett framställningssätt i enlighet med efterföljande patentkrav 1 och 7. Övriga lämpliga särdrag anges i patentkraven 2 ~ 6 resp. 8,9.

Vid framställning av ett dylikt föremål är det sålunda väsent- ligt att den kärnkropp, mot vilken ett första, relativt tunt skikt pasprutats, avlägsnas innan ytterligare material páföres genom sprutning. Särskilt lämpligt är det att kärnkroppen tillverkas av gjutsand, som exempelvis genom uppvärmning kan förlora sin formstabilitet ooh uttömmas från det tunna röret eller skalet. Fortsatt pasprutning kan därefter genomföras till önskad tjocklek, utan risk för sprickbildning till följd av spänningar, som oundvikligen uppkommer om kärnkroppen lämnas kvar.

Lämpligen kan den termiska sprutningen av det andra skiktet regleras sa, att detta andra skikt innehåller mer oxider och/eller porer än det första skiktet, varigenom önskade egen- skaper, i synnerhet sämre värmeledningsförmaga, erhålles i detta andra skikt. Det är naturligtvis även möjigt att paföra ett tredje skikt, antingen mellan de bada andra eller sasom ett utanpå det andra skiktet pasprutat skikt. Ett sådant, företrädesvis relativt tunt tredje skikt kan t.ex. användas som diffusionsspärr för kol eller nickel. Det kan även an- vändas för att förbättra de mekaniska egenskaperna vid höga temperaturer.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bi- fogade ritning, som åskådliggör ett utföringsexempsl.

Pig. 1 visar schematiskt en sandkärna; Fig. 2 visar sandkärnan med ett pasprutat, tunt första skikt; 10 15 20 25 30 35 452 859 Fig. 3 visar det önskade rörformiga föremålet efter avlägsnan- de av sandkärnan och pasprutning av ett relativt tjockt andra skikt pà det första skiktet.

Pà i och for sig känt sätt tillverkas sàledes en kärnkropp 1 av gjutsand med fenolharts som bindemedel. Såsom visas i fig. 1 har denna kärnkropp 1 en utvändig konfiguration, som motsvarar det önskade, rörformiga föremàleta invändiga kon- figuration, och dessutom hallarpartier la, lb vid vardera änden för fastspänning av kärnkroppen. I utföringsexemplet utgörs det önskade föremålet av en avgaskanal i ett topplock till en förbränningsmotor.

I enlighet med fig. 2 pàsprutas pà denna kärnkropp 1 ett rela- tivt tunt och väsentligen porfritt skikt 2 av en metallegering innehållande ca 5% Al, 22% Cr och resten huvudsakligen Fe.

(Halterna avser vikt%). Eventuell porositet skall utgöras av slutna porer. Da skikttjockleken uppgår till minst 0,5 mm, 'företrädesvis ca 1 millimeter, avbryts sprutningen, varpå sandkärnan 1 avlägsnas genom att den pàsprutade sandkärnan uppvärmes i en ugn vid ca 600°C under 2-3 timmar och sanden därefter uttömmes ur det tunna, rörformiga metallegerings- skiktet 2.

Därefter pàsprutas ett andra skikt 3 utvändigt på det första, självbärande tunna skiktet 2. Genom frånvaro av kärnkropp tillàtes det första skiktet 2 att utvidgas och krympa fritt under inverkan av temperaturvariationer, utan risk för spänningar och ätföljande sprickbildning. Tjockleken hos detta andra skikt kan vara minst 1 mm. Sprutningen kan utföras utan avbrott för kylning eller avsvalning.

Olika metoder för sprutning kan tänkas. Pöreträdesvis sprutas det första, relativt tunna skiktet 2 med en tradmatad flam- spruta, vilket ger ett tätt skikt. Om ett ytskikt med stor 10 15 20 25 30 452 859 renhet eftersträvas (sma mängder oxider och porer), kan skiktet paföras genom plasmasprutning. Det andra skiktet 3 kan lämpligen paföras med en pulvermatad flamspruta för erhallande av en lämplig mängd porer och oxider. Härvid eftersträvas en sammanlagd mängd av 5 - 25%, företrädesvis ca 15%, porer och oxider.

Det andra skiktet 3 behöver dock ej ha samma materialsamman- sättning som det första skiktet 2, utan kan t.ex. besta av annan metallegering med hög varmhàllfasthet.

Med hänsyn till de vârmespänningar som kan uppstå i materialet är det dock en fördel om skiktet består av samma material coh skiljer sig at endast i fraga om perositet och oxidinnehàll.

Dessutom kan ett tunt tredje skikt läggas antingen emellan eller utanpå de tva ovannämnda skikten. Det tredje skiktet kan bl.a. fungera som hindeskikt eller diffusionsspärr.

Föremalet och framställningsmetoden enligt uppfinningen har flera fördelar. Den geometriska formen kan väljas efter önskan, liksom material och godstjocklek. Sålunda kan mycket tjocka skikt (andra skikt 3) paföras efter det att kärnkroppen avlägsnats. Vidare är framställningsmetoden relativt snabb (metall kan sprutas på rödvarmt underlag) och hanteringen tam- ligen enkel. Kassationen är mycket lag p.g.a. den eliminerade sprickrisken. Även efterföljande arbetsmoment, t.ex. ingjut- ning, underlättas och kan utföras med stor precision. Genom undvikandet av keramiska material underlättas dessutom ater- vinning av skrot.

Claims (9)

452 859 PATENTKRAV

1. Skal- eller rörformigt föremål, i synnerhet med komplicerad form, vilket föremål är avsett att inga i en maskin e.d., i synnerhet i en förbränningsmotor, och har ett första, invändigt skikt (2) av en mot en kärnkropp (1) termiskt sprutad metall- legering och ett andra, tjockare skikt, bestående av en ut- vändigt om det första skiktet (2) termiskt påsprutad metall- legering, k ä n n e t e c k n a t a v att det första ekiktet (2) består av en högtemperatur- och korroeionsbeständig metall- legering med en tjocklek på 0,5 - 1,5 mm, och att det andra skiktet (3) likaledes består av en högtemperaturbeständig metallegering, vilken innehåller mer oxider och/eller porer än det första ekiktet (2) och därigenom tjänar som värmebarriär, varvid det andra ekiktet (3) för undvikande av eprickbildning är påsprutat efter avlägsnande av nämnda kärnkropp (1).

2. Föremål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra skiktet (3) har väsentligen samma materialsammansätt- ning som det första skiktet (2).

3. Föremål enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra skiktets (3) porositet och oxidinnehåll över- stiger 10%.

4. Föremål enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att åtminstone det första skiktet (2) består av 1 - 12% Al, 10 - 30% Cr, eventuellt små mängder av ett eller flera element i gruppen Si, Mn, Co, Y, HE, eventuellt små mängder oxider och nitrider samt reeten Fe.

5. Föremål enligt nagot av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a t a v att det andra skiktets (3) tjocklek är större än 1 mm, företrädesvis ca 2,5 mm. 452 859

6. , Föremål enligt nagot av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v ett tredje skikt emellan eller utanpå de tva andra skikten och väsentligen tunnare än dessa.

7. Sätt att framställa ett skal- eller rörformigt föremål enligt något av föregående krav, varvid föremålet framställes genom termisk sprutning av en högtemperatur- och korrosione~ beetändig metallegering, k ä n n e t e c k n a t a v att namnda forsta skikt (2) bildas genom termisk eprutning mot en kärnkropp (1), vars utvändiga dimensioner motsvarar det färdiga föremálets invändiga dimensioner, varpå kärnkroppen (1) av- lägsnas och nämnda andra, tjockare skikt (3) paföres utvändigt om det första ekiktet (2) genom termisk sprutning, så att det färdiga föremalets invändiga yta bildas av det företa skiktet (2).

8. Sätt enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att kärnkroppen (l) är tillverkad av gjutsand.

9. Sätt enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t a v att den termiska eprutningen regleras sa, att det andra ekiktet <3) innehåller mer oxider och/eller porer än det första skiktet (2).