CZ302712B6

CZ302712B6 - Technologie výroby bimetalických a vícevrstvých odlitku odlévaných gravitacním nebo odstredivým litím

Info

Publication number: CZ302712B6
Application number: CZ20100088A
Authority: CZ
Inventors: Svoboda@Arnošt
Original assignee: Afe Cronite Cz S.R.O.
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-09-14
Also published as: CN102917816B; WO2011110137A4; WO2011110137A1; EP2531314A1; US20120312495A1; MX2012008889A; CZ201088A3; CN102917816A; EP2531314B1; US8746322B2

Abstract

Pri technologii výroby bimetalických a vícevrstvých odlitku odlévaných gravitacním nebo odstredivým litím se do formy postupne odlévají alespon dva rozdílné kovové materiály. Pred zahájením lití druhého materiálu se zahájí privádení plamene do formy, címž se beze zbytku spotrebuje veškerý kyslík nalézající se ve forme a intenzivne se redukují prípadné oxidy na povrchu vrstvy predchozího litého materiálu.

Description

Technologie výroby bimetalických a vícevrstvých odlitků odlévaných gravitačním nebo odstředivým litím

Oblast techniky

Vynález se týká technologie výroby bimetalických a vícevrstvých odlitků odlévaných gravitačním nebo odstředivým litím, při kterém se do formy postupně odlévají alespoň dva rozdílné kovové materiály.

Dosavadní stav techniky

Bimetalické nebo vícevrstvé odlitky, které jsou odlity ze dvou nebo více různých kovových materiálů, např. různých slitin, a to tak, že dva nebo více materiálů jsou nality do jedné a téže formy. Nejprve je nalit první materiál, který vytvoří první vrstvu odlitku a po určité časové prodlevě je do téže formy nalit druhý materiál, který vytvoří druhou vrstvu, případně analogicky je do téže formy po další prodlevě nalit další materiál, který vytvoří další vrstvu odlitku atd. Zcela nezbytnou podmínkou pro vytvoření vysoce kvalitního bimetalického či vícevrstvého odlitku je dosažení dokonalého difuzního spojení jednotlivých vrstev odlitku na hranici styku jednotlivých vrstev. Aby došlo k dokonalému difůznímu spojení jednotlivých vrstev odlévaných se vzájemnou časovou prodlevou, je nutno zajistit, aby na zatuhlém, ale stále žhavém povrchu první vrstvy nebyly v okamžiku lití druhého materiálu do formy žádné oxidy nebo oxidické blány, nebo aby se tyto oxidy či oxidické blány nevytvářely v tekutém kovu pri jeho proudění vtokovou soustavou a dutinou formy v průběhu odlévání druhého materiálu. Je známo několik řešení pro eliminaci či snížení výskytu těchto oxidů či oxidických blan.

Z DE 101 13 962 je znám způsob lití k výrobě kovových součástí sestávajících alespoň ze dvou rozdílných materiálů, přičemž jeden je na ocelové bázi a druhý na hliníkové bázi. Tento způsob obsahuje kroky nanesení kovové vrstvy přednostně na těleso z materiálu na ocelové bázi, přičemž kovová vrstva je přednostně na bázi hliníku, a vložení takto povlakovaného tělesa do licí formy před jeho zalitím hliníkem. Před vlastním zalitím hliníkem se na hliníkovou vrstvu vytvořenou na povrchu ocelového tělesa přivede tekutý prostředek, čímž dojde k redukci, případně k odstranění, okysliČeného povlaku vytvořeného na kovové vrstvě a lící materiál na bázi hliníku vytvoří s kovovou vrstvou pri zalití metalurgické spojení. Tekutý prostředek je tvořen eutektickou kompozicí sestávající z K3A1F6 a KA1F4.

Z EP 348 300 je znám způsob výroby součásti z polymetalického kompozitu litím spodem. Součást obsahuje alespoň dvě vrstvy z různých kovových materiálů. Vložka pokrytá vrstvou parafinu se zavěsí do kokily, která tvarem odpovídá obrysu vložky, spodem se kokila naplní kovem o určité teplotě a určitou rychlostí tak, že kov zcela zalije vložku a vytvoří polymetalický ingot, který se potom za tepla či za studená válcuje.

ZEP 1 462 194 je znám způsob výroby kovových součástí obsahujících alespoň dva rozdílné materiály, z nichž jeden je na bázi ocelové slitiny a druhý je na bázi hliníkové slitiny. Pri tomto způsobu se nejdříve na těleso vyrobené ze slitiny na ocelové bázi nanese kovová vrstva na hliníkové bázi, přednostně na bázi Al - Si nebo Fe. Následně se na takto vytvořenou kovovou vrstvu aplikuje silikonový prášek a/nebo borax (Na₂B₄O7-T0H2O, hydratovaný boritan sodný). Následně se takto povlakované těleso umístí do licí formy a zalije se slitinou na hliníkové bázi.

Z JP 58032543, JP 1066061 a JP 7308742 je známo různé užití inertního plynu Ar (Argon) buď v podstatě v čisté podobě, nebo ve směsi s 2 % až 8 % vodíku k vytvoření a udržování neoxidační atmosféry v prostoru budoucího metalurgického spoje vrstev různých kovů v jedné výsledné kovové součásti.

CZ 3(12712 (56

Společnou nevýhodou známého stavu techniky je omezena účinnost eliminace vzniku oxidů a oxídiekých vrstev.

Cílem vynálezu je zejména dosáhnout vyššího účinku eliminace nežádoucích oxidů a oxid ických vrstev, které negativně ovlivňují spojení jednotlivých vrstev rozdílných odlévaných materiálů.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo technologií výroby birnetalických a vícevrstvých odlitků odlévaných gravitačním nebo odstředivým litím, jehož podstata spočívá v tom, že před zahájením lití druhého materiálu se zahájí přivádění plamene do formy, čímž se bezezbytku spotřebuje veškerý kyslík nalézající se ve formě a intenzivně se redukují případné oxidy na povrchu vrstvy předchozího litého materiálu.

Touto technologií se dosáhne toho, že hořením hořlavého plynu je jednak bezezbytku spotřebován veškerý kyslík nalézající se ve formě a jednak dochází k intenzivní redukci případných oxidů na povrchu vrstvy předchozího litého materiálu, a to oxidů vzniklých v průběhu tavení, v průběhu vylévání materiálu z tavící pece, v průběhu setrvání materiálu v licí pánvi a v průběhu lití materiálu do formy.

Výhodná provedení technologie, zejména výhodně použitelný hořlavý plyn apod., jsou předmětem závislých patentových nároků.

Příklady provedení vynálezu

Technologie výroby birnetalických a vícevrstvých odlitků odlévaných gravitačním nebo odstředivým litím bude popsána na příkladu odlévání dvouvrstvého, tj. bímetalického, odlitku gravitačním litím. Vynález je však analogicky a bez vynaložení vynálezecké činnosti aplikovatelný také na technologii výroby vícevrstvých gravitačně litých odlitků a také na dvouvrstvé či vícevrstvé odstředivě lité odlitky.

Bimetalické a vícevrstvé odlitky se gravitačním litím odlévají do formy, která obsahuje dutinu s vtokovou soustavou, systém nálitků a výfuků a ostatní potřebné prvky pro řádné odlévání.

Do takto připravené formy se zavede proud zapáleného hořlavého plynu, např. tak, že se k formě přivede hadice napojená na zásobník plynu a opatřená na svém konci vhodným hořákem, např. ocelovou trubičkou atd., případně doplněnou uzavíratelným ventilem pro uzavření proudění hořlavého plynu. Příkladně se hořák s proudícím zapáleným hořlavým plynem zavede do dutiny formy přes otevřené nálitky nebo speciálně k tomuto účelu vytvořeným kanálem nebo jiným vhodným otvorem (kanálem) vytvořeným ve formě. Proud zapáleného hořlavého plynu prochází dutinou formy, spaluje veškerý kyslík ve formě a dále uniká otvory a kanály ven z formy a dále hoří ve volném prostoru nad formou.

Po zavedení proudu zapáleného hořlavého plynu do formy se zahájí lití prvního materiálu do formy, přičemž první materiál se do formy nalévá v požadovaném množství, např. do dosažení požadované výšky prvního materiálu ve formě, což je zajištěno vytvořením vhodného přetoku ve formě, odměřením množství materiálu v licí pánvi, např. vážením nebo podle objemu, apod. Po celou dobu lítí prvního materiálu pokračuje proudění zapáleného hořlavého plynu formou.

Po nalití potřebného množství prvního materiálu do formy se počká dobu potřebnou pro vytvoření tuhé kůry na povrchu prvního materiálu ve formě, přičemž po tuto dobu stále pokračuje proudění zapáleného hořlavého plynu formou.

-2CZ 302712 B6

Po vytvoření tuhé kůry na povrchu prvního materiálu ve formě se za stálého proudění zapáleného hořlavého plynu formou nalije do formy druhý materiál, který vytvoří druhou vrstvu odlitku.

V případě, že se odlévá bimetalický, tj. dvouvrstvý, odlitek, hořák, kterým do formy proudí zapálený hořlavý plyn, se nejdříve v okamžiku úplného zalití celého povrchu prvního materiálu druhým materiálem vytáhne z formy, čímž se ukončí proudění plamene formou a dosáhne se vytvoření kvalitního difúzního spoje obou materiálů.

Pokud se odlévá odlitek s více než dvěma vrstvami, ponechá se hořák ve formě nejméně až do okamžiku, kdy poslední odlévaný materiál úplně zalije celý povrch předchozího materiálu.

V obou případech se hořák vytáhne z formy nej později v okamžiku, kdy kjeho ústí začne dosahovat hladina posledního odlévaného materiálu, což je ochrana zejména před zalitím ústí hořáku odlévaným materiálem.

Při odstředivém lití dvouvrstvého nebo vícevrstvého odlitku se hořák axiálně zasune do rotující kokily, a to nejlépe ze zadní strany a dostatečně hluboko, aby proudící zapálený hořlavý plyn procházel celou délkou kokily a vystupoval na obou koncích kokily. V takovém uspořádání přitom není nutno hořák vytahovat z kokily v průběhu lítí druhého materiálu.

Alternativně se proud zapáleného hořlavého plynu zavede do formy až po nalití prvního materiálu do formy, tj. před nalitím druhého materiálu do formy.

Hořlavým plynem používaném při technologii podle tohoto vynálezu je přednostně vodík, nebo zemní plyn nebo propan-butan, nebo jiný hořlavý plyn s exotermickou reakcí s kyslíkem (acetylén, etylén, metan, plynné uhlovodíky, atd.), nebo hořlavá směs plynů apod.

Alternativně se do formy přivádí plamen vytvořený např. zapálením hořlavé kapaliny apod.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pri výrobě bimetalických nebo vícevrstvých odlitků pro různé použití.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Technologie výroby bimetalických a vícevrstvých odlitků odlévaných gravitačním nebo odstředivým litím, při kterém se do formy postupně odlévají alespoň dva rozdílné kovové materiály, vyznačující se tím, že před zahájením lití druhého materiálu se zahájí přivádění plamene do formy, čímž se bezezbytku spotřebuje veškerý kyslík nalézající se ve formě a intenzivně se redukují případné oxidy na povrchu vrstvy předchozího litého materiálu.
2. Technologie podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahájení přivádění plamene do formy se provede před zahájením lití prvního materiálu do formy.
3. Technologie podle kteréhokoli z nároku I nebo 2, vyznačující se tím, že plamen se do formy přivádí hořákem vloženým do otvoru ve formě.
4. Technologie podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že přivádění plamene do formy se ukončí nejdříve v okamžiku, kdy poslední litý materiál zcela překryje celou plochu předchozího materiálu ve formě.

- j CZ 302712 B6
5. Technologie podle kteréhokoli z nároků I až 3, vyznačující se tím, že přivádění plamene do formy se ukončí nejpozději v okamžiku ukončení lití posledního materiálu do formy.
6. Technologie podle kteréhokoli z nároků I až 5, vyznačující se tím, že přivádění plamene do formy se provede přiváděním proudu zapáleného hořlavého plynu do formy.
7. Technologie podle nároku 6, vyznačující se t í m , že hořlavým plynem je vodík.
8. Technologie podle nároku 6, vyznačující se tím, že hořlavým plynem je zemní plyn.
9. Technologie podle nároku 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že hořlavým plynem je propanbutan.
10. Technologie podle nároku 6, vyznačující se tím, že hořlavým plynem je plyn s exoterm ickou reakcí s kyslíkem.
11. Technologie podle nároku 6, vyznačující se tím, že hořlavým plynem je hořlavá smčs plynů.
12. Technologie podle kteréhokoli z nároků I až 5, vyznačující se tím, že přivádění plamene do formy se provede přiváděním proudu zapálené hořlavé kapaliny.