SE510712C2 - Förfarande samt anordning för gjutning av föremål - Google Patents

Description

510 712 2 10 15 20 25 30 35 Typiska tryck för en gjutning av detta slag är 5000 bar el- ler högre, men denna angivelse är ingalunda att tolka som begränsande för uppfinningen. Det är praktiskt taget omöj- ligt att göra en gjutform för gjutande av ett någotsånär komplicerat föremål, vilken tål tryck av den storleksordning vi här talar om i många gjutningscykler, varför man hittills varit tvungen att acceptera ett förorsakande av orimligt höga kostnader, därest en gjutning skall ske under ovan angivna betingelser, varför en sådan process för fram- ställning av ifrågavarande föremål inte har varit kommersi- samma de- / ellt intressant i det fall man önskar framställa talj ett större antal gånger.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning och ett förfarande av inledningsvis definierat slag, vilka råder bot på ovannämnda olägenheter hos ovan be- skrivna tidigare kända sådana förfaranden och anordningar och gör det möjligt att gjuta föremål under stelnande av gjutmaterialet under högt tryck på ett ur ekonomisk synpunkt attraktivt sätt under uppnående av högkvalitativa föremål.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att förse en sådan anordning dessutom med en kammare anordnad att mottaga gjutformen under gjutningen och medel anordnade att hos ett kammaren uppfyllande medium alstra ett gjutformen allsidigt påverkande högt tryck av väsentligen samma storlek som trycket gjutmaterialet står under under gjutningen för att isostatiskt väsentligen balansera på gjutformen via gjutma- terialet och nämnda medium inverkande krafter, samt ett för- farande enligt bifogade självständiga förfarandepatentkrav. sätt isostatiskt måste inte materialet gjutformen är gjord av vara speciellt Genom att på detta avlasta gjutformen lO l5 20 25 30 35 3 510 712 höghållfast ens om mera komplicerade detaljer skall gjutas, för att gjutformen skall tåla gjutning vid mycket höga tryck under gjutmaterialets stelnande från smält tillstånd i många cykler. Således blir det möjligt att framställa föremål av material med mycket goda hållfasthetsegenskaper i förhållan- devis stora serier utan att för den skull den använda gjut- formen förstörs.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar anordningen organ anordnade att under gjutningen regist- rera trycket i gjutformens gjututrymme och styra nämnda me- del att ställa in trycket hos mediet i kammaren i beroende av trycket i gjutformens gjututrymme. På detta sätt kan/det tillses att trycket hos mediet i kammaren ständigt är sådant att gjutformen ständigt är väsentligen isostatiskt avlastad oberoende av förändringar av trycket under vilket gjutmate- rialet står under i gjutformen när det stelnar från det smälta tillståndet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är gjutformen bildad av flera separerbara delar, och nämnda me- del är anordnade att hos nämnda medium alstra ett tryck i kammaren, vilket är något högre än gjutmaterialets tryck i gjututrymmet under gjutningen, för att understödja ett hop- hållande av nämnda delar hos gjutformen under gjutningen.

Genom att välja ett något högre tryck hos nämnda medium än det tryck gjutmaterialet står under i gjutformen kan nämnda mediun1 på detta sätt utnyttjas till att hjälpa till att hålla ihop gjutformens delar under gjutningen, så att detta kan säkerställas på ett mycket tillförlitligt sätt.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda organ anordnade att tillföra ett plastmaterial i smält tillstånd under nämnda höga tryck till gjututrymmet.

Detta är speciellt fördelaktigt, då en gjutning av föremål av plast under utnyttjande av nämnda höga tryck medför ett 10 15 20 25 30 35 510 712 4 uträtande av plastens molekylkedjor före stelningen, vilket medför väsentligt förbättrade hållfasthetsegenskaper i för- hållande till en stelning av en sådan plast med ej uträtade molekylkedjor.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda organ anordnade att tillföra nämnda gjutmaterial i gjutformens gjututrymme under“ ett tryck överstigande 5000 bar. Det har visat sig att gjutmaterial som under stelning från smält tillstånd står under ett tryck överstigande 5000 bar erhåller mycket goda hållfasthetsegenskaper.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda organ anordnat att tillföra en metall eller metalle- gering i smält tillstånd till gjutformens gjututrymme under högt tryck för gjutning av ett föremål. Härigenom möjliggörs gjutning av föremål av metall eller nætallegeringar under utpressning av s k “sugningar“ i gjutgodset för uppnående av höghållfasta föremål.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen en inrättning anordnad att styra tempe- raturen hos det till gjutformens gjututrymme under högt tryck tillförda gjutmaterialet i funktion av den tid gjutma- På detta sätt till det material som användes och de tryck det står under för terialet befunnit sig i. nämnda gjututrymme. möjliggörs en anpassning av själva stelningsförloppet uppnående av bästa möjliga hållfasthetsegenskäper hos gjut- godset.

Enligt en annan föredragen utföringsfornx av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av den föregående utfö- ringsformen, uppvisar inrättningen organ för direkt eller indirekt värmning av gjutformen för förlängande av uppe- hållstiden av nämnda gjutmaterial i gjututrymmet innan stel- ning därav till nämnda föremål sker. Detta kan vara av spe- 10 20 25 30 35 5 510 712 ciell fördel, kylkedjor som tar förhållandevis lång tid på sig för att därest exempelvis ett plastmaterial med mole- räta ut sig används som gjutmaterial. För vissa material be- hövs kanhända inte alls något sådant förlängande, och då kan det avstàs från nämnda värmning.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos upp- finningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Härnedan beskrivs en såsom exempel anförd föredragen utfö- ringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritning, på vilken: Den enda fig 1 är en förenklad, delvis skuren vy av en an- ordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, även det förfarandet för genom vilken uppfinningsenliga gjutning av föremål kan beskrivas.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig l illustreras mycket schematiskt uppbyggnaden av en anordning för gjutning av föremål enligt en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen, varvid endast de delar av anord- ningen som har något med uppfinningen att göra visats i för- enklande syfte. Anordningen uppvisar en av sidoväggar l, vilka kan bilda en cylindrisk eller annan godtycklig form, samt undre 2 och övre 3 lock tätt avgränsad tryckkammare 4.

De båda locken hålls på plats genom vid 5 och 6 antydda undre respektive övre pressbord. För att kunna motstå det höga tryck som förekommer uppvisar en icke visad, pressborden påverkande pressram för hållande av locken på plats vanligvis en kraftig förstärkning genom en mångvarvig 10 15 20 25 30 35 510 712 6 lindning av pianotråd under hög förspänning. Anordningen innefattar vidare en gjutform 7, vilken här är bildad av två lika skulle kunna vara i ett stycke eller i flera delar än två. ett däri 10, form ett däri skall inbördes separerbara delar 8, 9, men vilken gärna Gjutformen uppvisar inneslutet gjututrymme vilket erhålla. uppvisar den gjutet föremål Anordningen uppvisar även organ ll anordnade att tillföra nämnda gjutmaterial under ett relativt atmosfärtrycket högt tryck till gjututrymmet 10. Dessa organ är här bildade av en s k injektor med förmåga att spruta in gjutmaterialet i flytande form under ett tryck av cirka 6000 bar i gjututrym- met 10 och hålla gjutmaterialet under detta tryck tills det stelnat. För denna skull löper en kanal 12 från injektorn ll och in i gjutformen 7. I föreliggande fall avses polyeten i smält tillstånd tillföras gjutformen på detta sätt. Fördelen med att tillföra polyetenet med detta höga tryck och låta det få stelna från smält tillstånd under sådant tryck är att de detta uppbyggande molekylkedjorna kommer att ratas ut med avsevärt förbättrade hållfasthetsegenskaper som följd. Emel- lertid innebär detta höga tryck i normala fall orimligt stora påfrestningar på gjutformen, då gjutmaterialet kommer att sträva efter att trycka isär gjutformens båda delar 8, 9, så att en sådan gjutform normalt inte klarar mer än fåtal gjutningscykler innan den måste kasseras p g a att den ska- dats. rade detaljer.

Detta gäller speciellt vid gjutande av mera komplice- Hos anordningen enligt föreliggande uppfin- ning löses emellertid detta problem genom att det tillses att gjutformen '7 under själva gjutningen blir isostatiskt avlastad genom att ett kammaren 4 uppfyllande medium, vilket företrädesvis ar flytande och med fördel olja, bibringas ett gjutformen allsidigt páverkande högt tryck av väsentligen samma storlek som trycket gjutmaterialet står under under gjutningen. Därvid är det viktigt att gjutformen 7 är så an- ordnad i tryckkammaren 4 att nämnda nædium förmår omsluta 10 15 20 30 35 7 510 712 och angripa gjutformen fràn alla håll, varvid gjutformen än- dock kan vara anordnad i väsentlig anliggning mot det övre locket 3, och/eller gjutformens ytor kan vara försedda med skrovlighe- såsom är visat i figuren, men då lockets ter eller dylikt för att se till att mediet når in mellan dessa. Enligt en mycket fördelaktig variant anordnas gummi eller annan elastomer som nædium åtminstone närmast gjutformen, och ett flytande medium, såsom olja skulle kunna uppfylla resten av kammaren. Härigenom hålls gjutformen torr och blir lättare och trevligare att hantera när den uttages ur kammaren. .. ., ~ n .. a í « Närmare bestämt uppvisar anordningen medel for astadkommande av erforderligt tryck inuti kammaren 4, och dessa medel innefattar ett organ 13 anordnat att tillföra ett medium un- der högt tryck till ett slutet rum 14 för påverkande av en stor yta 15 på ett med en mindre motstående yta 16 in i kam- maren 4 skjutande uppnående av kraft- På detta förflytta sig inåt i tryckkammaren 4 under reducerande av stycke 17 för förstärkning. sätt kan stycket 17 bringas att dess volym och därigenom ökande av trycket hos det däri befintliga mediet. Det illustreras schematiskt att anordnade att tillför organ 18 vilket anordningen även innefattar registrera det tryck med organen 11 gjutmaterialet till gjututrymmet 10 och på grundval av dessa tryckinformationer styra organet 13 och därigenom nämnda medel att ställa in trycket hos mediet i kammaren 4 i beroende av trycket i gjutformens gjututrymme. Härigenom kan det tillses att trycket i kammaren hela tiden är optimalt 10 rådande gjutformen. anpassat till det för närvarande i gjututrymmet trycket för önskad isostatisk avlastning av Därvid är det dock möjligt att man i praktiken väljer att hela tiden ha ett något högre tryck inuti kammaren än i gjututrymmet för att därigenom alstra till gjutformens sam- manhållning bidragande krafter. 10 15 20 25 30 35 510 712 Anordningen är även försedd med en inrättning 19 anordnad att styra temperaturen hos gjutformen i funktion av den tid gjutmaterialet befunnit sig j. nämnda gjututrymme, och för denna skull uppvisar inrättningen schematiskt antydda organ 20 för värmning av gjutformen och på så vis även av det däri befintliga gjutmaterialet för förlängande av uppehàllstiden detta material har i gjututrymmet innan stelning därav till nämnda föremål sker. På detta sätt blir det möjligt att, därest så önskas, se till att det tar förhållandevis lång tid innan temperaturen hos gjutmaterialet sjunker så pass mycket att stelningen begynner, i det fall materialet är av sådan beskaffenhet att det åtgår förhållandevis lång tid för att däri skall tillfredsställande grad. ingående molekylkedjor räta ut sig i När gjutningen väl är avslutat kan gjutformen 7 “plundras“ genom att locket 3 kan lyftas och sedan svängas undan, såsom antydes genom pilarna 21, 22.

Tack vare den uppfinningsenliga isostatiska avlastningen av gjutformen under gjutningen av föremål under höga tryck blir det möjligt att även för gjutning av komplicerade detaljer som ej använda enkla, billiga gjutformar av ett neterial, måste vara speciellt höghållfast, och ändock använda dessa under många cykler.

Såsom nämnts ovan kan föremål av allehanda typer av material gjutas på detta sätt, varvid det dock direkt kan sägas att anordningen är mycket väl lämpad för gjutningen av detaljer av plastmaterial samt metaller och metallegeringar, speci- ellt detaljer av aluminium, exempelvis för turbinblad till flygplan, där mycket höga krav ställs på hållfasthet och livslängd.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan en mängd 10 15 20 25 30 510 712 möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman, utan att denne för den skull avviker från uppfinningens grundtanke, sådan denna definieras i patent- kraven.

Exempelvis vore det möjligt att nivån på de använda trycken är en annan än vad som beskrivits ovan, varvid dock uppfin- ningen är speciellt väl lämpad för tryck överstigande 2000 bar och ännu hellre 5000 bar.

Värmningen av själva gjutformen skulle kunna ske på annor- lunda sätt, kammaren eller i eller utanför de denna avgränsande väggarna l. exempelvis genom anordnande av värmeelement i Vad gäller registrerande av trycket hos gjutmaterialet i gjutformen skulle detta kunna ske direkt vid själva tillför- selorganet, såsom är visat på ritningen, men det vore natur- ligtvis även möjligt att anordna en trycksensor på annat ställe närmare gjutformen. anordnade att under gjut- Patentkravsdefinitionen “organ ningen registrera trycket i gjutformens gjututrymme och styra nämnda medel att ställa in trycket hos mediet i kamma- ren i beroende av trycket i gjutformens gjututrymme“ är att ge en mycket generell betydelse och inbegriper även fallet av att de organ som tillför gjutmaterialet till gjutformen under högt tryck och alstrar det höga trycket hos det gjut- formen omgivande mediet är bildade av en enda gemensam tryckkälla, till en separat tryckmultiplikator för gjutmaterialet och såsom hydraulikkälla, vilken kan vara ansluten mediet. På detta sätt kan trycket hos mediet anpassas till det hos gjutmaterialet. 510 712 1° Tryckmultiplikatorn för mediet skulle mycket väl, i motsats till vad som är visat i figuren, kunna vara belägen utanför själva “pressramen“.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 ll 510 712 Patentkrav

1. l. Förfarande för gjutning av föremål, vid vilket ett fly- tande gjutmaterial under ett relativt atmosfärtrycket högt tryck tillförs ett i en gjutform (7) inneslutet gjututrymme (10) och hålls under detta höga tryck under stelning där, kännetecknat därav, att ett gjutformen omgivande medium un- der gjutningen bibringas ett gjutformen allsidigt påverkande högt tryck av väsentligen samma storlek som trycket gjutmä- terialet står under under gjutningen för att isostatiskt väsentligen balansera på gjutformen via gjutmaterialet och nämnda medium inverkande krafter. /

2. Förfarande enligt krav l, gjututrymme (10) nämnda medium ställs in i beroende av trycket i gjutformens gjututrymme. kännetecknat därav, att trycket i gjutformens registreras och trycket hos

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat därav, att det utförs på en gjutform (7) som är bildad av flera sepa- rerbara delar (8, 9), och att nämnda medium bibringas ett tryck som är något högre än trycket hos gjutmaterialet i gjututrymmet (10) under gjutningen för att understödja ett hophållande av nämnda delar hos gjutformen. l-3, därav, att ett smält plastmaterial sprutas in i gjutformens något av kraven kännetecknat

4. Förfarande enligt gjututrymme med nämnda höga tryck för gjutning av ett före- mål.

5. Anordning för gjutning av föremål, vilken innefattar en (10) mat att uppfyllas av ett flytande gjutmaterial avsett att (ll, 12) att tillföra nämnda gjutmaterial under ett relativt atmosfärtrycket högt gjutform (7) med ett däri inneslutet gjututrymme utfor- stelna däri samt organ anordnade tryck till gjututrymmet för stelning av detta under detta 10 15 20 25 30 35 12 510 712 höga tryck, kännetecknad därav, att anordningen dessutom in- nefattar en kammare (4) anordnad att mottaga gjutformen un- (13-17) maren uppfyllande medium alstra ett gjutformen allsidigt på- der gjutningen och medel anordnade att hos ett kam- verkande högt tryck av väsentligen samma storlek som trycket gjutmaterialet står under under gjutningen för att isosta- tiskt väsentligen balansera på gjutformen via gjutmaterialet och nämnda medium inverkande krafter.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad därav, att den in- nefattar organ (18) anordnade att under gjutningen regist- rera trycket i gjutformens gjututrymme (10) och styra nämnda medel att ställa in trycket hos mediet i kammaren (4) i be- roende av trycket i gjutformens gjututrymme.

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, kännetecknad därav, att gjutformen (7) är bildad av flera separerbara delar (8, 9), och att nämnda medel är anordnade att hos nämnda nædium alstra ett tryck i kammaren, vilket är något högre än gjut- materialets tryck i gjututrymmet (10) under gjutningen, för att understödja ett hophållande av nämnda delar hos gjutfor- men under gjutningen.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7, kännetecknad därav, (11, 12) plastmaterial i smält tillstånd under nämnda höga tryck till att nämnda organ är anordnade att tillföra ett gjututrymmet.

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad därav, att nämnda organ (ll, 12) är anordnade att tillföra polyeten i snålt tillstånd till nämnda gjututrymme under nämnda höga tryck för gjutning av ett föremål. 5-9, är anordnade att tillföra

10. Anordning enligt något av kraven (ll, 12) kännetecknad därav, att nämnda organ 15 20 25 30 35 13 510 712 nämnda gjutmaterial under ett tryck som överskrider 2000 bar.

11. Anordning enligt krav 10, kännetecknad därav, att nämnda organ (11, 12) är anordnade att tillföra nämnda gjutmaterial till gjutformens gjututrymme under ett tryck överstigande 5000 bar.

12. Anordning enligt något av kraven 5-7, 10 eller 11, kän- (11, 12) tillföra en metall eller metall-legering i smält tillstànd till av ett föremål. netecknad därav, att nämnda organ är anordnade att gjutformens gjututrymme under högt tryck för gjutning

13. Anordning enligt krav 12, kännetecknad därav, att nämnda organ (11, 12) är anordnade att tillföra aluminium i smält tillstånd under högt tryck till gjututrymmet för gjutning av ett föremål.

14. Anordning enligt något av kraven 5-13, kännetecknad (13-17) ett högt tryck hos ett kammaren (4) uppfyllande flytande me- därav, att nämnda medel är anordnade att åstadkomma dium.

15. Anordning enligt krav 14, kännetecknad därav, att nämnda medium är olja. av kraven 5-13,

16. Anordning enligt något kännetecknad därav, att nämnda medel (13-17) är anordnade att åstadkomma ett högt tryck hos en, ett första medium bildande, åtminstone den gjutformen omgivande delen av kammaren uppfyllande elastomer.

17. Anordning enligt krav 16, kännetecknad därav, att kamma- ren uppvisar en tillsammans med nämnda del hela kammaren (4) 14 510 712 10 15 bildande andra del anordnad att mottaga ett andra nämnt medium i flytande tillstånd.

18. Anordning enligt något av kraven 5-17, (13-17) nämnda höga tryck i nämnda kammare kännetecknad därav, att nämnda medel är anordnade att alstra (4) genom att minska kam- marens volym och därigenom komprimera mediet.

19. Anordning enligt något av kraven 5-18, kännetecknad därav, att den uppvisar en inrättning (19-20) anordnad att styra temperaturen hos det till gjutformens gjututrymme (10) under högt tryck tillförda gjutmaterialet i funktion av den / tid gjutmaterialet befunnit sig i nämnda gjututrymme.

20. Anordning enligt krav 19, kännetecknad därav, att nämnda (20) för förlängande av uppehàllstiden (10) inrättning uppvisar organ för direkt eller indirekt värmning av gjutformen (7) innan stelning av nämnda gjutmaterial i gjututrymmet därav till nämnda föremål sker.