Sposób i urządzenie do odlewania pod ciśnieniem stopów

POLSKA
RZECZPOSPOLITA
OPIS PATENTOWY
143 490
LUDOWA
Patent dodatkowy
do patentu nr
Zgłoszono:
Int. Cl.4 B22D 17/00
B22D 17/14
B22D 18/04
B22D 27/09
(P. 251034)
84 12 17
Pierwszeństwo
|CZY TELNIAl
URZĄD
Zgłoszenie ogłoszono:
86 07 01
PATENTOWY
PRL
1 Uw:<iu
Opis patentowy opublikowano: 88 12 31
Twórcywynalazku: Andrzej Białobrzeski, Piotr Słowik
Uprawniony z patentu: Instytut Odlewnictwa,
Kraków (Polska)
Sposób i urządzenie do odlewania pod ciśnieniem stopów metali,
zwłaszcza stopów aluminium, w atmosferze gazów aktywnych
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do odlewania pod ciśnieniem stopów metali,
zwłaszcza stopów aluminium, w atmosferze gazów aktywnych.
Jedną z ujemnych cech technologii odlewania ciśnieniowego stopów metali jest częste wystę¬
powanie wad wewnętrznych w postaci porowatości gazowej, umiejscowionych w różnych fragmen¬
tach odlewów. Główną przyczyną jest trudność związana z właściwym odpowietrzeniem formy
ciśnieniowej, a zwłaszcza tych jej części, które umiejscowione są poza płaszczyzną podziału form,
jak na przykład głębokie wnęki odtwarzanych odlewów. Próby zmniejszenia porowatości gazowej
w odlewach ciśnieniowych prowadzi się zasadniczo w trzech kierunkach: podwyższania ciśnienia
jednostkowego w komorze prasowania, wytwarzania obniżonego ciśnienia atmosferycznego /pró¬
żni/ we wnęce formy i komorze prasowania oraz przedmuchiwania objętości wnęki formy i komory
prasownia gazem aktywnym. Obniżanie ciśnienia atmosferycznego we wnęce formy w warunkach
technicznych stosują systemy Nelmora, Mortona bądź ich adaptację dokonaną przez firmę Buchler.
Proces odlewania ciśnieniowego w atmosferze gazów aktywnych polega na wypełnianiu
objętości wnęki formy i układu wlewowego gazem aktywnym. Proces ten w literaturze technicznej
określony jest jako proces "PF" /"Porę - Free", bez porowatości/. Faza gazowa okludowana w
odlewie ciśnieniowym składa się z powietrza wypełniającego objętość komory prasowania i wnęki
formy oraz produktów spalania i parowania środków smarnych i oddzielających. Gaz aktywny w
czasie wypełniania wnęki formy ciekłym stopem, reaguje z nim, tworząc stały związek, który
równomiernie rozproszony pozostaje w odlewie. Aktywną fazę gazową w zależności od rodzaju
stopu tworzą pary metali /cynku, magnezu/, chlorki metali o dużej prężności pary oraz tlen, który
wchodzi w reakcję z metalami. Każdy z wymienionych systemów zmniejszania porowatości gazo¬
wej w odlewach ciśnieniowych jest stosowany w procesach produkcyjnych. Najbliższym znanym
rozwiązaniem w zakresie urządzenia jest zespół zaworów próżniowych typu Buchlera wyposażo¬
nych w dodatkowe zawory.
2
143 490
Celem wynalazku jest opracowanie technologii otrzymywania odlewów ciśnieniowych w
atmosferze gazów aktywnych, zapewniających równocześnie bezpieczną pracę ludzi. Główną
przyczyną braku szerszego rozpowszechnienia technologii odlewania ciśnieniowego w atmosferze
gazów aktywnych a szczególnie w atmosferze tlenu jest trudność w dozowaniu niezbędnej ilości
gazu reagującego ze stopem, co głównie dotyczy tlenu, gdyż gaz ten w warunkach przemysłowych
jest bardzo niebezpieczny, ponieważ w przypadku zwiększenia jego ilości ponad ilość niezbędną
może spowodować reakcję wybuchową.
Celem rozwiązania tego zagadnienia skonstruowno urządzenie, które nie tylko umożliwia
zastosowanie technologii gwarantującej otrzymywanie dobrych odlewów ciśnieniowych ale
zapewnia również bezpieczną pracę obsługujących je ludzi, gdyż do stanowiska odlewania dostar¬
czana jest tylko ilość tlenu niezbędna dla przeprowadzenia reakcji z ciekłym stopem, dla jednej
operacji zalewania formy.
Sposób odlewania pod ciśnieniem stopów metali nieżelaznych w atmosferze gazów aktywnych
według wynalazku, polega na obniżeniu ciśnienia atmosferycznego we wnęce formy i układzie
wlewowym za pomocą układu próżniowego. Po odłączeniu układu próżniowego następuje naty¬
chmiastowe połączenie wnęki formy i układu wlewowego ze zbiornikiem gazu aktywnego. Wsku¬
tek istnienia podciśnienia we wnęce formy oraz nadciśnienia w zbiorniku gazu aktywnego nastę¬
puje wypełnienie gazem aktywnym wnęki formy. W chwili rozpoczęcia wypełniania wnęki formy
ciekłym metalem następuje odcięcie układu próżniowo-gazowego przez zawór odcinający.
Urządzenie według wynalazku do odlewania pod ciśnieniem w atmosferze gazów aktywnych
stopów metali wyposażone jest w zespół próżniowy połączony z formą ciśnieniową przewodem z
zainstalowanym na nim zaworem odcinającym, do którego podłączonyjest kanał odpowietrzający
wnękę formy. Między zespół próżniowy a zawór odcinający wmontowano trójdrogowy dwupołożeniowy rozdzielacz połączony przewodem ze zbiornikiem gazu aktywnego. Zbiornik gazu aktyw¬
negojest połączony przewodem giętkim z butlą gazową usytuowaną poza stanowiskiem odlewania
ciśnieniowego.
Rozwiązanie według wynalazku polegające na celowym skojarzeniu dwóch metod postępo¬
wania mających na celu uzyskanie odlewów bez por, a to obniżenie ciśnienia atmosferycznego we
wnęce formy i metody przedmuchiwania wnęki formy gazem aktywnym, zwiększa intensywność
oddziaływania w kierunku usunięcia z wnęki formy szkodliwych gazów przed jej wypełnieniem
ciekłym metalem.
Urządzenie do odlewania pod ciśnieniem stopów metali w atmosferze gazów aktywnych,
według wynalazku, przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku.
Urządzenie wyposażone jest w zespół próżniowy 7 połączony z formą ciśnieniową 9 poprzez
kanał odpowietrzający 8 z zaworem odcinającym 3 połączonym z przewodem 11, na którym
zamontowano trójdrogowy dwupołożeniowy rozdzielacz 1 połączony przewodem ze zbiornikiem
gazu aktywnego 2. Zbiornik gazu aktywnego 2 połączonyjest przewodem giętkim 4 z butlą gazową
5 umieszczoną poza stanowiskiem odlewania ciśnieniowego. Cykl pracy urządzenia rozpoczyna się
od obniżenia ciśnienia atmosferycznego w objętości formy i układu wlewowego 10. Wmontowany
w system próżniowy trójdrogowy rozdzielacz dwupołożeniowy 1 odcina zespół próżniowy 7 i łączy
wnękę formy ciśnieniowej 10 ze zbiornikiem gazu aktywnego 2 posiadającego objętość większą o
20-30% od objętości wnęki formy i układu wlewowego 10. Zbiornik 2 wypełniony jest gazem
aktywnym o ciśnieniu 0,03 - 0,05 MPa. Przez rozdzielacz 1 i otwarty zawór odcinający 3, sterowany
układem maszyny ciśnieniowej, następuje zassanie gazu aktywnego ze zbiornika 2 do objętości
wnęki formy i układu wlewowego 10, na skutek podciśnienia wytworzonego we wnęce formy 10 i
nadciśnienia w zbiorniku 2. W czasie wypełniania wnęki formy i układu wlewowego 10 ciekłym
metalem, zespół próżniowy 7 i gazowy 2 zostają odłączone od wnęki formy 10 zaworem odcinają¬
cym 3. W tym momencie układ wytwarzający obniżone ciśnienie przestaje działać.
W czasie wypełniania wnęki formy 10 ciekłym metalem, krzepnięcia odlewu i jego usuwania z
formy 9, zbiornik 2 zostaje ponownie wypełniony gazem aktywnym poprzez reduktor ciśnienia i
przewód giętki 4 z butli 5 umieszczonej poza obrębem stanowiska odlewania ciśnieniowego. W
pierwszej fazie procesu obniżając ciśnienie atmosferyczne we wnęce formy i układu wlewowego 10
następuje usunięcie z niej resztek produktów parowania i spalania preparatów smarujących i
oddzielających, które w czasie zalewania nie zdążyły ujść z formy kanałem odpowietrzającym 8.
143 490
3
Wyposażenie stanowiska odlewania w zbiornik z gazem aktywnym 2 o objętości niezbędnej do
jednorazowego wypełnienia wnęki formy i układu wlewowego 10 pozwala na odsunięcie butli 5 na
bezpieczną odległość od stanowiska zalewnia form ciekłym metalem. Wynalazek może być zasto¬
sowany w odlewniach ciśnieniowych metali nieżelaznych i może współpracować z każdym znanym
system obniżającym ciśnienie atmosferyczne w objętości wnęki formy a szczególnie z systemami
Vacuum - Biichler i Optivac - Hodler. Wynalazek może być stosowany w maszynach ciśnieniowych
zarówno gorącokomorowych jak i zimnokomorowych.
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób odlewania pod ciśnieniem stopów metali, zwłaszcza stopów aluminium, w atmosfe¬
rze gazów aktywnych znamienny tym, że do wnęki (10) formy ciśnieniowej (9), przed jej wypełnie¬
niem ciekłym metalem po obniżeniu we wnęce (10) ciśnienia atmosferycznego, wprowadza się gaz
aktywny ze zbiornika (2), w którym wytworzono ciśnienie rzędu 0,03-0,05 MPa.
2. Urządzenie do odlewania pod ciśnieniem stopów metali, zwłaszcza stopów aluminium, w
atmosferze gazów aktywnych, wyposażone w zespół próżniowy, znamienne tym, że wnęka (10)
formy ciśnieniowej (9) połączona jest poprzez kanał odpowietrzający (8) z zaworem odcinającym
(3), połączonym z przewodem (11), na którym zamontowano trójdrogowy dwupołożeniowy roz¬
dzielacz (1) odcinający zespół próżniowy (7).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym,
że posiada zbiornik gazu aktywnego (2) o pojemności wystarczającej do jednorazowego napełnie¬
nia objętości wnęki (10) formy ciśnieniowej (9), połączony przewodem giętkim (4) z butlą gazową
(5) usytuowaną poza stanowiskiem odlewania ciśnieniowego.
143 490
O
Pracownia Poligraficzna UP PRL. Nakład 100 egz.
Cena 220 zł