urządzenie do przewidywania struktury stopów

OPIS PATENTOWY
POLSKA
RZECZPOSPOLITA
LUDOWA
! 149 360
czytelnia!
Patent dodatkowy
do patentu nr
^^
Sil
Zgłoszono: 85 10 31
sĘjl&
Pierwszeństwo2
Urzęau
/P. 256069/
Poi/fnroweoO
—
Int. Cl.4 G01N 33/20
URZĄD
PATENTOWY
Zgłoszenie ogłoszono: 87 05 04
PRL
Opis patentowy opublikowano: 1990 03 31
Twórcy wynalazku:
Tadeusz Grochal, Roman Ryglicki, Wojciech Wierzchowski
Uprawniony z patentu:
Instytut Odlewnictwa, Kraków /Polska/
URZĄDZENIE DO PRZEWIDYWANIA STRUKTURY STOPÓW ODLEWNICZYCH,
ZWŁASZCZA STOPNIA SFEROIDYZACJI ŻELIWA
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie umożliwiające przewidywanie struktury stopów
odlewniczych przed zalaniem ciekłego stopu do formy.
Wynalazek znajduje zastosowanie w przemyśle metalurgicznym i odlewniczym, Z polskie¬
go opisu patentowego nr 118845 znane jest urządzenie do przewidywania struktury metalogra¬
ficznej odlewu posiadającego formę odlewniczą z wnęką odlewniczą, która to wnęka odlewni cza łączy się z drugą wnęką, przy czym druga wnęka zawiera tę część masy, która jest szyb¬
ciej chłodzona, podczas gdy wnęka odlewnicza zawiera pozostałą część masy. Tygiel stanowią¬
cy formę składa się z dwóch części połączonych ze sobą, pczy czym część w której chłodzenie
masy stopionego metalu następuje szybciej, ma mniejszą średnicę, a urządzenie do pomiaru
temperatury znajduje się w części tygla o mniejszej średnicy.
Wadą znanego urządzenia jest to, że próbka krzepnie w warunkach odmiennych od warun¬
ków przemysłowych, przez co struktura próbki znacznie odbiega od struktury odlewu przemy słowego.
Problem ten rozwiązuje urządzenie według wynalazku. W urządzeniu wykorzystano znane
zjawisko spadku napięcia prądu elektrycznego na oporze. W urządzeniu według wynalazku opór
stanowi próbka ciekłego metalu. Wartość oporu próbki zmienia się w zależności od struktu¬
ry
i od temperatury.
149 360
2
149 360
Urządzenie według wynalazku ma cylindryczną formę odlewniczą z cylindrycznym nadlewem o powierzchni przekroju poprzecznego znacznie większej niż powierzchnia przekroju po¬
przecznego cylindrycznej wnęki formy.
Istotą rozwiązania jest tot że układ zasilający i pomiarowy połączone są z formą
o specyficznym kształcie* Wnęka formy podzielona jest pionowymi ściankami na trzy części.
Jedna ścianka dzieli wnękę formy na pół, a druga ścianka dzieli jedną z połówek na dwie
dalsze równe części. Wysokość ścianek dzielących wnękę formy jest mniejsza niż wysokość
cylindrycznej wnęki formy. Elektrody układów zasilającego i pomiarowego wmontowane są w
dno formy w częściach wyznaczonych przez ściankę mniejszą. Ten kształt formy zapewnia kie¬
runkowo krzepnięcie zawartych w niej próbek, dzięki czemu uzyskuje się próbki zwarte, bez
rzadzizn i jam skurczowych na długości pomiarowej. Długość pomiarową stanowią obie próbki
mniejsze, czyli podwójna odległość od elektrod układu pomiarowego do dolnej krawędzi nadlewu. Próbka większa potrzebna jest do zapewnienia kierunkowego krzepnięcia obu próbek mniej¬
szych. Powierzchnia przekroju poprzecznego nadlewu jest tak duża w porównaniu z powierzch¬
nią przekroju poprzecznego próbek, że wartość jego oporności jest pomijałnie mała i nie
zniekształca wyników pomiaru. Kształt próbki i warunki krzepnięcia sprawiają, że próbka
krzepnie w sposób zbliżony do warunków przemysłowych i uzyskiwaną strukturę, a tym samym
wyniki pomiarów odnieść można wprost do stopów uzyskiwanych w warunkach przemysłowych. Dla
zwiększenia dokładności pomiaru można jednocześnie rejestrować przebieg krzywej termicznej
krzepnięcia. Urządzenie może być zasilane zarówno prądem stałym jak i przemiennym*
Urządzenie według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawione jest na rysunku, na
którym fig. 1 pokazuje schemat urządzenia, fig. 2 formę w przekroju pionowym, a fig. 3 po¬
kazuje formę w widoku z góry.
Urządzenie według wynalazku składa się z układu zasilającego 1, układu pomiarowego 2
i formy 3« Forma 3 ma kształt cylindryczny i zakończona jest u góry cylindrycznym nadlewem
o powierzchni przekroju poprzecznego znacznie większej od powierzchni przekroju poprzecz¬
nego wnęki formy 3. Cylindryczna wnęka formy 3 podzielona jest pionowymi ściankami pierw¬
szą 4 i drugą 5. Ścianka pierwsza 4 dzieli wnękę formy 3 na pół, a ścianka druga 5 dzieli
jedną z połówek wnęki na dalsze dwie równe części* Wysokość ścianek pierwszej 4 i drugiej
5 jest mniejsza niż wysokość cylindrycznej wnęki formy 3. W prezentowanym przykładzie w
ściance pierwszej 4 w połowie jej wysokości zamontowana jest termopara 6 połączona z reje¬
stratorem. Układ zasilający 1 i układ pomiarowy 2 połączone są z formą 3 elektrodami, któ¬
re wmontowane są w dnie formy 3 w częściach wyznaczonych przez ściankę drugą 5.
Działanie urządzenia według wynalazku jest następujące* Włącza się układ zasilający
1* Do formy 3 wlewa się ciekły stop metalowy, co powoduje zamknięcie obwodu elektrycznego,
a tym samym włączenie układu pomiarowego 2.
Układ zasilający 1 zasila urządzenie prądem o stałej wartości,
jakim
niezależnie od zmian,
podlega próbka ciekłego stopu metalowego. Układ pomiarowy 2 mierzy i rejestruje prze¬
bieg zmian sygnału napięciowego na oporze jakim jest badana próbka, a jednocześnie termo¬
para 6 mierzy i rejestruje przebieg zmian temperatury. Po zastygnięciu stopu w formie 3 wy¬
łącza się układ zasilający 1*
Analiza, otrzymanych krzywych zmian sygnału napięciowego i zmian temperatury pozwa¬
la na określenie struktury stopu. Podstawą do określenia struktury jest przebieg zmian sy¬
gnału napięciowego w czasie zalania formy ciekłym metalem do zakrzepnięcia próbki. Dla zwię¬
kszenia dokładności pomiaru prowadzi się jednocześnie zapis zmian temperatury.
Analizując obie otrzymane krzywe można szybko i w sposób jednoznaczny określić zmiany
149
360
3
zachodzące w stopie podczas krzepnięcia, a tym samym przewidzieć strukturę stopu. Pozwa¬
la to na uzyskanie stopu o żądanej strukturze, a więc na zmniejszenie ilości braków i wy¬
topów nietrafionych, co ma ogromne znaczenie ekonomiczne.
Zastrzeżenia
patentowe
1. Urządzenie do przewidywania sktruktury stopów odlewniczych zwłaszcza stopnia sferoidyzacji żeliwa, mające cylindryczną formę odlewniczą z cylindrycznym nadlewem o powierz¬
chni przekroju poprzecznego znacznie większej niż powierzchnia przekroju poprzecznego cyli¬
ndrycznej wnęki formy, znamienna
tym, że z cylindryczną wnęką formy /3/ połą¬
czony jest układ zasilający /1/ i układ pomiarowy /2/ i że wnęka formy /3/ podzielona jest
pionowymi ściankami pierwszą /4/ i drugą /5/ w ten sposób", że ścianka pierwsza /4/ dzieli
wnękę formy /3/ na pół, a ścianka druga /5/ dzieli jedną z utworzonych połówek na dwie ró¬
wne części, przy czym wysokość ścianek pierwszej /4/ i drugiej /5/ jest mniejsza niż wyso¬
kość cylindrycznej wnęki formy /3/» natomiast w dnie formy /3/ w częściach wydzielonych
ścianką drugą /5/ wmontowane są elektrody układów zasilającego /1/ i pomiarowego /2/D
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne
tym, że w ściance pierwszej
/4/ w połowie jej wysokości wmontowana jest termopara /6/.
Fig. 3