SE506408C2 - Förfarande och gjutform för framställning av cylinderfoder av gjutjärn - Google Patents

Description

506408 10 15 20 25 30 35 2 fasthet än vad som är möjligt genom centrifugalgjutning.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att väggarna till ett rörformigt, uppåt öppet formutrymme i en metallkokill in- fodras med ett skikt av ett isolerande formmaterial och att gjutjärnssmältan påfylles uppifrån på sådant sätt, att kyleffekten från kokillen och infodringen ger en riktad stelningsfront från infodringens nedre ände och uppåt till en matarvolym överst för det sist stelnade järnet.

Skiktet av isolerande formmaterial är företrädesvis ett hårt och relativt tunt (ca 5-15 mm) sandskal av en härdande formmassa med lämpligt känt organiskt eller oorganiskt bindemedel framställt med kända metoder eller råsand.

Formningen utföres med hjälp av en schablon med ämnets form, vilken införes i kokillens formutrymme, varefter sandskalet formas i spalten mellan schablonen och kokillväggen genom att sanden skjuts in med en vanlig kärnskjutmaskin alterna- tivt pressas.

Genom att enligt uppfinningen se till att stelningen blir kraftigt riktad från formutrymmets botten och uppåt, elimi- neras risken för sugningsporositet i själva ämnet, då det sist stelnade järnet hamnar i matningsvolymen. Förfarandet har visat sig kunna medge en så kraftig sänkning av Cekv och höjning av legeringshalten, att brottgränsen i cylinderfoder kunnat höjas med ca 40% och elasticitetsmodulen med ca 20% jämfört med centrifugalgjutna cylinderfoder. Trots hög fosforhalt har inga sugningsporer bildats.

Uppfinningen beskrives nedan under hänvisning till bifogade ritning, där figuren visar ett längdsnitt genom en gjutform för gjutning av cylinderfoderämnen.

I figuren betecknar 1 en tjockväggig stålkokill med ett rörformigt, nedåt slutet och uppåt öppet formutrymme 2, vars väggar är klädda med skikt 3 av isolerande material, före- trädesvis härdande formmassa eller råsand. 10 15 20 25 30 35 506 408 3 Kokillen 1 är avsedd för framställning av ett cylinderfoder- ämne 4 och formutrymmet 2 har en till fodrets längdsnitt anpassad konisk profil, vars övre del bildar en matnings- volym 5 för smältan. I figuren är i åskådliggörande syfte ett färdigbearbetat foder markerat med punkt-streckade linjer.

Gjutningen sker i det visade utföringsexemplet genom att smältan 7 hälls från en skänk eller avgjutningsugn med i en till formen 1 ansluten gjutskål 8, men smältan kan även hällas direkt i formutrymmet 2. I ett produktionsutförande arrangeras kokiller i en rad eller cirkel med fyra till åtta kokiller. Gjutningen sker då i en gjutskål med utlopp till respektive kokill.

Förfarandet enligt uppfinningen är i första hand utvecklat för att tillämpas vid framställning av cylinderfoderämnen av gjutjärn med en godstjocklek av 8-20 mm, i synnerhet gråjärn med följande legeringsämnen och procenthalter: c si Mn s' 2.4-3.2 1.so-2.2o o.s-1.o P cr no v? o.3-o.s o.s-1.3 0.1-1.0 o.1-o.3 För cylinderfoderämnen med dessa godstjocklekar och lege- ringsämnen har det visat sig lämpligt att utnyttja sand- skalsskikt med en tjocklek av 5-15 mm. Genom att härvid dimensionera skiktet tunnare i formutrymmets nedre del, företrädesvis 5-10 mm, och tjockare i den övre delen, före- trädesvis 10-15 mm (såsom antyds i figuren) kommer smältan att kylas snabbare i den nedre delen, vilken ytterligare bidrar till att styra stelningsfrontens förflyttning ned- ifrån och uppåt.

Genom det långsamma stelnandet i den sandskalsisolerade kokillen möjliggöres betydligt lägre Cekv och högre halt av 506 408 10 15 20 4 karbidstabiliserande legeringsämnen. Härigenom kan brott- gräns, utmattningshållfasthet och elasticitetsmodul höjas avsevärt, vilket medför att cylinderfodren kan dimensioneras tunnare, något som i sin tur medför högre cylindervolym/- effekt i en given motorblockstorlek, eller att hållfasthets- och styvhetsmarginalerna i konstruktionen ökar.

Den höga legeringen av karbidstabiliserande ämnen medför även att volymen och hårdheten hos den slitagebärande fasen i cylinderfoderjärn, steaditen, ökar. Detta sker genom att mängden cementit i steaditen ökar. Jämfört med normalt fosforlegerat cylinderfoderjärn ökar halten från normala ca 4% steadit vid 0.6% fosfor till ca 7%, vilket resulterar i bättre slitageegenskaper.

Vid traditionell centrifugalgjutning varierar det sprutade isolerskiktets tjocklek samt kokilltemperaturen. Den sand- skalsisolerade kokillen, som utnyttjas vid förfarandet enligt uppfinningen, har emellertid en stabilt jämn isoler- verkan. Detta resulterar i jämn stelnings- och svalnings- hastighet, vilket i sin tur ger jämnare hårdhets- och håll- fasthetsnivå, skärbarhet m.m., dvs. generellt bättre kvali- tet.

Vid de högsta angivna legeringshalterna blir hårdheten relativt hög p.g.a. att kokillens kyleffekt får betydelse vid perlitomvandlingstemperaturen ca 750'C. Detta kan med- föra något försvårad bearbetning.

För att undvika att perlithårdheten blir onödigt hög har i en vidareutveckling av förfarandet enligt uppfinningen en metod utvecklats, som minskar svalningshastigheten just vid perlitomvandlingen, så att perliten blir glesare och där- igenom mjukare.

Detta uppnås genom att fodret i austenitiskt tillstånd, 800- l050'C, tas ur formen och omdelbart förs ned i och täcks av ett isolerande medium, företrädesvis pulverformig vermi- kulit, och hålls i detta tills fodrets temperatur sjunkit 506 408 5 under perlitomvandlingstemperaturen.

Härigenom kan den låga cekv och legeringsämnena till fullo utnyttjas för att uppnå en gynnsam stelningsstruktur, vilket har störst effekt på de eftersträvade egenskaperna utan att perlithårdheten blir onödigt hög.

Claims (11)

506408 10 15 20 25 30 35 6 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av ett rörformigt element av gjutjärn, företrädesvis ett cylinderfoder av gjutjärn till kolvmotorer, k ä n n e t e c k n a t av att väggarna till ett rörformigt, uppåt öppet formutrymme (2) i en metall- kokill (1) infodras med ett skikt av ett isolerande form- material (3) och att gjutjärnssmältan (7) påfylles uppifrån på sådant sätt, att kyleffekten från kokillen och infod- ringen ger en riktad stelningsfront från infodringens nedre ände och uppåt till en matarvolym (5) överst för det sist stelnade järnet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det rörformiga formutrymmet (2) infodras med ett isole- rande skikt (3), som ges mindre väggtjocklek vid formut- rymmets nedre del än vid dess övre del.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t fodras med en härdande formmassa (3). av att det rörformiga formutrymmet (2) in-

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e C k n a t fodras med råsand (3). av att det rörformiga formutrymmet (2) in-

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4 för framställning av cylinderfoder av gjutjärn för kolvmotorer, k ä n n e - t e c k n a t väggtjocklek av 5-15 mm. av att det isolerande skiktet (3) ges en

6. Förfarande enligt något av föregående krav för framställ- ning av ett cylinderfoder av höghållfast gråjärn, k ä n n e t e c k n a t av att formutrymmet (2) fylles med en gjutjärnssmälta (7) med följande legeringsämnen och procenthalter: 10 15 20 25 30 sas 408 7 C å Si Mn S 2.4-3.2 1.60-2.20 0.5-1.0 P Cr Mo V 0.3-0.8 0.8-1.3 0.1-1.0 0.1-0.3

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, för att minska perlitens hårdhet i ett cylinderfoder, k ä n n e - t e c k n a t av att fodret tas ur formutrymmet i austeni- tiskt tillstånd och i detta tillstånd omedelbart överföras till och fullsändigt omslutes av ett isolerande medium; företrädesvis pulverformig vermikulit, och hålls i detta tills fodret svalnat under perlitomvandlingstemperaturen.

8. Gjutform för gjutning av cylinderfoder av gjutjärn till kolvmotorer, k ä n n e t e c k n a d av en av en metall- kokill (1) bildad stationär form med ett rörformigt formut- rymme (2), som är öppet uppåt och upptill övergår i enš matarvolym (5), varvid formutrymmet och matarvolymen är infodrade med ett isolerande skikt (3), som har mindre» väggtjocklek vid sin nedre del än vid sin övre del.

9. Gjutform enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det isolerande skiktet (3) består av en härdande formmassa.

10. Gjutform enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det isolerande skiktet (3) består av råsand.

ll. Gfntform enligt något av kraven 8-10, k ä n n e - t e c k n a d av att det isolerande skiktet (3) har en väggtjocklek av 5-15 mm.