SE466584B - Anordning foer matning av gjutgods - Google Patents

Description

O\ OO J> 2 Detta medför att smältan först stelnar i gjutgodsdetaljen och därefter i mataren. Mataren kan därigenom leverera smält metall till gjutgodset och kompensera för volymminskningen under stelnandet. Den icke önskvärda sugningen uppstår därför i mataren, vilken efter stelnandet kan avlägsnas och smältas om.

Matare dimensioneras dels med hänsyn till gjutgodsets stelningstid dels med hänsyn till den totala förväntade volymkontraktionen. Ett mått på gjutgodsets stelningstid utgör förhållandet mellan detaljens volym i för hållande till dess yta. Detta förhållande kallas modul. Större moduler ger längre stelningstider. För att nå ett högt godsutbyte är det önskvärt att matarens volym blir så liten som möjligt. Inom gjuteriindustrin utformas matarna oftast som cylindriska eller sfäriska kroppar. Mataren dimensioneras företrädesvis så att dess stelningstid blir obetydligt längre än för gjutgodset. Modulförhållandet mellan matare och gods är vanligen mellan 1.0 till 1.2 beroende på legeringstyp mm. Detta gör att enbart ca 5 - 20 % av matarens volym kan utnyttjas som matningsmetall. Matarnas vikt är betydande och uppgår ofta till 30 - 60 % av gjutgodsets vikt. En förbättring av matarnas funktion är önskvärd och påverkar det totala godsutbytet och medför lägre tillverkningskostnader för gjuterierna bl.a. genom lägre energiåtgång och materialförbrukning. fw ' lå 466 584 3 Kända metoder för att kunna öka utnyttjandet av matare är att förlänga stelningstiden genom att omge mataren med ett isolerande material eller med ett värmeavgivande, exotermt, material. Det vanligaste sättet är att en cylindrisk hylsa av ett exotermt material anbringas i gjutformen så att den omsluter matarháligheten. Det exoterma materialet består på känt sätt av olika slags blandningar av komponenter som via en kemisk reaktion avger värme vid hög temperatur. En typisk exoterm blandning består av en brännbar substans t.ex. aluminium- eller magnesiumpulver, ett syreavgivande material t.ex. järnoxid, salpeter, brunsten, ett reaktionsdämpande fyllmedel t.ex. kvartssand och ett bindemedel t.ex. vattenglas. När matarhàligheten fylls av gjutmetall startar den exoterma reaktionen vilken fördröjer stelnandet i mataren och därigenom gör det möjligt att utnyttja en större del av matarens volym.

Den kända matningstekniken finns beskriven i gjuteriteknisk litteratur t.ex. "Gelenkte erstarrung von Gusseisen & Stahlguss" av R. Wlodaver, "Grundlagen der Giess- und Speisertechnik fuer Sandformguss" av prof. B. Rabinovic, "Gating and Risering" av Dr. J.

Svoboda.

O\ (TI CO -ß 4 Problemet med den kända tekniken att använda exoterma matarhylsor är bl.a att hylsan anbringas utvändigt vilket är utrymmeskrävande.

Värmen från hylsan går till en del förlorad ut i formmaterialet och har därför en begränsad effekt pà metallen i centrum på mataren. I vissa fall kan det även vara svårt att anbringa matarhylsan eftersom den vanligen skall anbringas i den övre halvan av gjutformen.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att på ett enkelt och praktiskt sätt förbättra utnyttjandet av matare för gjutgods.

Föreliggande uppfinning k ä n n e t e c k n a s av att en stav tillverkad av ett känt exotermiskt material placeras koncentriskt inuti mataren. Vid gjutning startas den exoterma reaktionen på känt sätt. Härigenom tillföres smältan i mataren energi varvid stelningstiden förlängs. Energitillförseln sker inifrån och härigenom till den del av smältan som kan fungera som matningsmetall. Praktiskt taget ingen energi går förlorad genom direkt värmeöverföring till formmaterialet. Genom att staven är placerad inuti mataren reduceras matarens vikt dels motsvarande stavens volym dels genom att dess stelningstid förlängs och därigenom kan utnyttjas bättre. 466 5s4 5 Genom att staven sätts i en anvisare i underdelsformen är den enkel att anbringa i gjutformen.

Behovet av matningsmetall per tidsenhet är störst i början av stelnandet och sjunker därefter beroende på frigivning av stelningsvärme från legeringen samt genom att formmaterialets värmetransportförmàga minskar.

Detta gör att behovet av matningsmetall under den första delen av stelnandet kan tillgodoses utan hjälp av exoterma tillsatser. Det exoterma materialet gör störst nytta under sista delen av stelnandet när behovet av matningsmetall per tidsenhet är lágt. Därför bör den exoterma staven sträcka sig från botten upp till ca 80% av matarhålighetens höjd. Stavens diameter avpassas efter matarhálighetens diameter och efter behovet av matningsmetall. En för liten diameter innebär att andelen tillförd energi blir för låg. En alltför stor diameter medför att andelen tillgänglig matningsmetall blir för liten. Datorsimuleringar över stelningsförlopp samt praktiska prov har visat att den exoterma stavens diameter bör ligga inom området 40 - 80 % av matarhàlighetens diameter. .466 58: 6 Uppfinningen skall i det följande beskrivas med hänvisning till den bifogade schematiska ritningen.

Figur A visar en genomskärning av en del av en typisk tvådelad gjutform visande matarhåligheten (1), matarhalsen (4) som förbinder mataren (1) med gjutgodsdetaljen (5). Inuti den företrädesvis cylindriska matarhåligheten (1) finns en cylindrisk stav (2) gjord av exotermt material på känt sätt.

Staven positioneras företrädesvis koncentriskt och vertikalt genom att den sticks in i och fasthålles av en anvisare (3) i den undre delen av gjutformen.

Gjutformens delningsplan eller partlinje (6) avgränsar över- och underdelsformen. Den stavformiga kroppens (2) diameter bör uppgå till ca 60% av matarhålighetens (1) diameter vilken kan beräknas på känt sätt. Den stavformiga kroppens (2) höjd inuti matarhåligheten (1) bör uppgå till ca 80% av matarhålighetens (1) höjd.

Anvisarens (3) höjd avpassas efter stavens höjd så att densamma fixeras på ett tillfredsställande sätt.

Normalt utförens anvisaren med en höjd av 80% av dess diameter.

Figur B visar en genomskärning av en traditionell matare efter användning. Tömningen av matningsmetall har skett på känt sätt så att en hålighet s.k. pipe (7) utbildats i matarens övre del. 466 584 7 Figur C visar en genomskärning av en matare i vilken den beskrivna uppfinningen tillämpats. Den övre delen av pipen (8) har samma form som om en konventionell matare använts. Därefter ändras formen väsentligt eftersom matningsmetall har tagits frán ett område runt den exoterma stavens periferi. Eftersom detta område tillförs värme från det exoterma materialet sjunker legeringens viskositet dvs den blir mer lättfluten varvid längre matningsträckor kan uppnås i gjutgodset.

Eftersom matningsmetall tages från ett omrâde runt staven med relativt stor horisontell area blir pipens djup väsentligt lägre än vid konventionell teknik.

Detta medför att matarens totala höjd i vissa fall kan reduceras.

Praktiska prov med en gjutgodsdetalj i olegerat stål med en vikt om 50 kg och en modul av 2 cm visade att med traditionell metodik fordrades en matare med en höjd av 175 mm och en diameter av 140 mm. Matarens vikt var 18.5 kg och dess utnyttjning ca 11% vid ett pipedjup av ca 100 mm. Med den föreslagna uppfinningen användes en matare med höjden 145 mm och en diameter av 140 mm. Den exoterma stavens höjd var 110 mm och dess diameter 85 mm. Efter gjutning var denna matarens vikt 9.7 kg och pipens djup 55 mm. Viktreduktionen var alltså 8.8 kg eller 47%. 466 584 8 Den stavformiga exoterma kroppen utformas företrädesvis med ett cylindriskt tvärsnitt eventuellt svagt konat uppåt. Tvärsnittet kan dock ha annan form t.ex. vara t fyrkantigt eller eliptiskt. För vertikalt delade formar kan samma princip användas antingen genom att anvisaren utformas i rät vinkel mot staven eller att mataren utformas horisontellt. Staven kan kompletteras med tillsatser av olika slag vilka har en metallurgisk effekt på smältan.

Fördelarna med den föreslagna uppfinningen jämfört med den kända tekniken är huvudsakligen: a) Reduktion av matarvikten. b) Enkel applicering. c) Inget externt utrymmesbehov. d) Lägre förbrukning av exotermt material. e) Atmosfärtrycket kan nå restsmältan i mataren. f) Varmare matningsmetall. g) Reducerat pipedjup. f)

Claims (1)

466 584 PATENTKRAV

1. Anordning för matning av gjutgods bestående av en hålighet (1) ansluten till gjutgodset (5) pá känt sätt och företrädesvis med ett cylindriskt tvärsnitt och med en inre koncentriskt placerad stav (2) av exotermiskt material och företrädesvis med cylindriskt tvärsnitt, k ä n n e t e c k n a d därav att staven (2) är placerad vertikalt inuti hàligheten och utgående fràn hàlighetens undre del (3) och att stavens (2) höjd är mellan 50 - 90% av matarhàlighetens (1) höjd och att stavens (2) tvärsnittsarea är mellan 20 - 80% av matarhàlighetens (1) tvärsnittsarea.