FI59350C - Foerfarande foer formning av en form under reducerat tryck - Google Patents

Description

1--..---1 rftl M1. KUUUUTUSJULKAISU c Q 1 C Π

™ ( UTL.AGG N I NGSSKRI FT 593 JU

C (45)Patentti myönnetty 10 OS 1931 Patent meddelat ^ ' (51) K».ik.3/Int.ci.3 B 22 C 9/02 SUOMI — FINLAND (21) PaUnttlh*l(*mul — P»t«nt»n«eknlnj 732716 (22) Haktmlipilvl — AraOknlnifdic 29.09-73 (El) ' ' v · (23) Alkupilvl — GlMghatxUg 29.09.75 (41) Tullut julkliekil — Bllvlt off«ntll| 31.03.76

Patentti· ia rekisterihallitut .... ............ . ,,,., _ ' (44) NihtlvUulpanon ja kuuL|ulkalsun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen ' Araökan utlagd och utl.*krlften publlcurad 30.0I+. 81 (32)(33)(31) Pyydetty *tuoikeu*—B«glrd prieritet 30.09.71* Japani-Japan(JP) 111635/7^ (71) Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha, 5-1, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Kyozo Yahagi, Hiroshima-ken, Takashi Yasukuni, Hiroshima-ken, Japani-Japan(JP) (71*) Oy Kolster Ab (5M Menetelmä muotin alipainekaavaamiseksi - Förfarande för formning av en form under reducerat tryck

Esillä oleva keksintö koskee parannuksia muotin alipaine-kaavausmenetelmässä .

Tässä menetelmässä muotille saadaan haluttu muoto kehittämällä alipaine kaavausaineen muodostavien hiekkarakeiden väli-aukkoihin ja käyttämällä hyväksi paine-eroa väliaukkojen ja mallin avulla muodostetun ontelon välillä. Seuraavassa kuvataan tätä aiemmin tunnettua menetelmää kuvion 1 avulla, joka esittää kaaviollisen leikkauksen muotista, joka on kaavattu tavanomaisen menetelmän mukaan. Tässä kuviossa on ylä- ja alakehykset 1a ja 1b varustettu kaasunpoistoelimillä. Nämä kaavauskehykset täytetään sideainetta sisältämättömällä kaavaushiekalla 2 ja peitetään ilman-pitävän kalvon muodossa olevalla suojavaipalla 3 alipaineen voimiseksi ylläpitää kaavaushiekassa 2. Suojavaipat muotoillaan mallien (ei esitetty) päälle, niin että saadaan muottiontelo 4, joka on avoin nousukupuun 5, joka toimii myös ilmareikänä, ilmareikä 6 ja valu- eli kaatosuppilo 7 sulaa metallia varten. Kun sulaa metallia kaadetaan kaatosuppilon 7 kautta onteloon 4, jonka yläpinnassa on esitetynlainen syvennys 4a, niin suojavaippa 3 palaa 2 59350 pois syvennyksen 4a alueelta sillä seurauksella/ että ontelo 4 pääsee kaavaushiekassa 2 olevien väliaukkojen yhteyteen ja ontelossa 4 vallitseva paine lähestyy kaavaushiekan 2 painetta ja tulee negatiiviseksi. Tämä aiheuttaa sellaisten valuvikojen kuin deformoitumien syntymisen.

Sen vuoksi aiemmin tunnetussa menetelmässä on ontelon 4 alipaineistumisen estämiseksi muottiin tehty atmosfääriin yhteydessä oleva ilmareikä 6. Valmistettavien valukappaleiden muodostaa riippuen tulee kuitenkin usein välttämättömäksi muodostaa lukuisia ilmareikiä (kaasunpoistoreikiä) 6 kaikkiin tällaisiin syvennyksiin 4a. Kussakin tapauksessa tarvittavien ilmareikien 6 muodostamisesta ei pelkästään seuraa tuotemäärän laskua (koska sulaa metallia menee ilmareikiin 6>, vaan myös näiden reikien 6 tekeminen on hankalaa työtä, kuten ensiksi tapahtuva suojavaipan (ilmanpitävän kalvon) 3 adsorbointi eli liisteröinti mallin pinnalle ilmareikien (ei esitetty) muodostamiseksi tai ilmareikien muodostamiseen käytettävän mallin ja muotin muodostavan mallin välisen kosketuspinnan teippaus ja lisäksi jää jäljelle vielä ongelmia kehysten 1a ja 1b yleisen käyttökelpoisuuden suhteen. Esim. siinäkin tapauksessa, että kehysten 1a ja 1b sisämittojen ollessa 1000 mm x 1000 mm tai joko suuremmat tai pienemmät tuot-teitten muodosta riippuen, järjestetään kehyksiin imuputkia (ei esitetty) kaavaushiekassa vallitsevan alipaineen tasauttamiseksi ja näissä tapauksissa rajoitetaan ilmareikien lukumäärää, koska nämä ja imuputket häiritsevät toisiaan, niin että epäkohdaksi muodostui tuotteiden muodon rajoittuneisuus. Epäkohtana oli lisäksi, että kaatosuppiloon 7 ja siitä lähtevään valukanavaan 7a oli asennettava suojaava putki (ei esitetty), koska ilman tällaista suojaputkea valusuppilossa 7a ja valukanavassa 7 suojavaippa 3 palaisia pois valukanavan 7a yläpinnalta sulan metallin turbu-lenttisen virtauksen johdosta, mikä aiheuttaa kaavaushiekan mekaanisen lujuuden heikentymisen ja siten sellaisten valuvikojen kuin "washed defects" tai "disturbed defects" (huuhtouma- tai pin-nansiirtymä vikojen, so. yleensä pintavikojen) syntymisen.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on lieventää edellä mainitulla tavanomaisella menetelmällä kaavattujen muottien epäkohtia ja haittoja, jolloin keksinnönmukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että valukanavan alueella ja niillä alueilla, joissa kaavausaineen suoja-aine todennäköisesti tuhoutuu valetta- 3 59350 van sulan aineen sisäänviennin aikana käytetään muotissa kaavaus-ainetta, joka osittain tai kokonaan koostuu kaavaushiekasta, johon on sekoitettu 0/5...3,0 paino-% sideainetta.

Esillä olevan keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi ja sen toimeenpanotavan paljastamiseksi viitataan nyt esimerkkinä esitettyyn kuvioon 2, joka on kaaviollinen leikkaus muotista, joka on valmistettu esillä olevan keksinnön menetelmän mukaan.

Kuvion 2 muotti toimii samalla tapaa kuin kuvion 1 muotti ja samankaltaiset osat, jotka on samalla tavoin konstruoitu ja joilla on sama tehtävä, on merkitty samoilla viitenumeroilla. Erityisesti kaavausaine 2 on kaavaushiekka, joka ei ollenkaan sisällä vettä tai sideainetta.

Viitenumerolla 8 on merkitty kaavausaine, jolla on alhainen paakkuuntuvuus eli kovettuvuus ja joka koostuu kaavaushiekasta ja siihen sekoitetusta sideaineesta 0,5...3,0 paino-% ja jota o-saksi tai kokonaan käytetään kaavaushiekan 2 sijasta ontelon 4 yläpuolella olevan syvennyksen 4a koko yläpintaosassa (jota pin-taosaa suojavaippa 3 suojaa atmosfääriltä sulaa metallia kaadettaessa) sekä myös kaatoaukon 7 yläpintaosassa ja valukanavassa 7a, kun kaavaushiekkaa 2 kaadetaan kaavauskehyksiin 1a ja 1b. Kaavausaine 8 on jonkin verran kovettumiskykyä omaavaa kaavaushiekkaa, joka käsittää pääasiassa hienorakeista hiekkaa (esim. zirkoni-hiekkaa, kromiittihiekkaa, oliviinihiekkaa jne.), raekokonumerot 5...8, sekä 0,5...3,0 paino-% sideainetta jonkinasteisen mekaanisen lujuuden antamiseksi hiekalle kohotetussa lämpötilassa. Lisättävänä sideaineena käytetään seosta, jossa on 0,5...2,0 paino-% kaoliinia ja 0,5...0,2 % vettä tuorehiekkamuotin ollessa kyseessä, 0,5...2,0 % natriumsilikaattia vesilasi- eli ns. C02~kaasu muotin ollessa kyseessä, 0,5...3,5 % sementtiä sementtihiekkamuo-tin ollessa kyseessä tai 0,5...3,0 % furaania, alkyyliä jne. hartsimuotin ollessa kyseessä. Muotin jokaisen osan valmistamiseksi kaavataan eli muotoillaan ensiksi suojavaippa 3 imun avulla mallin päälle. Sitten asetetaan kehys 1a tai 1b suojavaipalle 3, täytetään kaavausaineella ja peitetään. Sitten kehys pannaan alttiiksi tyhjölle kaasunpoistoelimillä. Sen jälkeen muodostetaan muottiontelo panemalla yhteen ontelot, jotka on muodostettu molempien kehysten vierekkäisistä suojavaipoista.

Kun tässä menetelmässä kaavaushiekka viedään kaavauskehyk-seen, niin pienen kovettumiskyvyn omaavaa kaavausainetta 8 käytetään osittain tai kokonaan ontelo- eli mallihiekkana sideainetta 59350 4 sisältämättömän kaavaushiekan 2 sijasta ja johdetaan muodostettavan muottiontelon syvennyksen 4a pintaosaan, jota suojavaippa 3 suojaa atmosfääriltä valamisen aikana, sekä valukanavan 7a ylä-pintaosaan, joka on taipuvainen huuhtoutumaan pois sulan metallin vaikutuksesta.

Kun kaavaushiekan 2 ja 8 väliaukkojen paine lasketaan alipaineeseen asti tavalliseen tapaan kehysten 1a ja 1b kaasunpoisto-elimillä konventionaalisen menetelmän mukaisesti, voidaan muodostaa suojavaipan 3 rajoittama ontelo. Tässä tapauksessa pienen ko-vettumiskyvyn omaavassa ja paikallisesti ontelon 4 valukanavan 7a ja syvennyksen 4a yläpintaosiin suojavaipan 3 ulkopuolelle pantavassa kaavaushiekassa 8 olevan vesilasin sisältämä vesi poistuu kuitenkin alipaineen johdosta, joten kaavaushiekasta 8 tulee mekaanisesti luja ja se säilyttää riittävän mekaanisen lujuutensa sulan metallin lämpöä vastaan valuvaiheen aikana. Niinpä kaavaus-aineen 8 muodostaman syvennyksen 4a deformoitumaa ja sellaisia valuvikoja kuin hiekan sekoittuminen valukappaleeseen, mikä johtuu siitä, että sula metalli huuhtelee valukanavaa 7a, ei enää esiinny.

On huomautettava, että tässä tapauksessa - jos pienen ko-vettumiskyvyn omaavan kaavausaineen 8 juoksevuus on huono - vähenee kaavaushiekan sulloutuvuus sullontavaiheen aikana minkä johdosta hiekkarakeiden väliaukot suurenevat verrattuna sideainetta sisältämättömään kaavaushiekkaan 2, niin että sulaa metallia muottiin kaadettaessa on mahdollista, että sula metalli menee väli-aukkoihin ja aiheuttaa ns. tunkeumailmiön. Mutta jos pysyttäydytään yllä mainitussa seostussuhteessa, tätä ei tapahdu ja valu-kappaleille saadaan hyvä pinta. Kaavaushiekan 8 irtoavuus muottia poistettaessa valuvaiheen jälkeen eroaa hyvin vähän sideainetta sisältämättömän kaavaushiekan 2 irtoavuudesta eikä näin ollen menetä lainkaan alipainekaavausmenetelmän etuja.

Koska kuvion 2 yhteydessä selitetyllä menetelmällä on yllä mainitut tunnusmerkit ja vaikutukset, sillä voidaan katsoa olevan seuraavat käytännölliset edut: (1) Alipainekaavausmenetelmällä voidaan saada muotti, joka ei aiheuta valun aikana sellaisia virheitä kuin muotin deformoitumaa, huuhtoutumaa tms.

(2) Koska tavanomaisessa menetelmässä käytetty ilmareikä 6 tulee tarpeettomaksi, ei ainoastaan lisätä tuotemäärää ja vähennetä työmäärää, vaan myös lisätään valukehyksen yleistä käyttökelpoisuutta.