FI93176C - Menetelmä ja laite metalliseosten ruiskuvalua varten - Google Patents

Description

93176

Menetelmä ja laite metalliseosten ruiskuvalua varten Tämän keksinnön kohteena on menetelmä dendriittisiä ominaisuuksia omaavan metallimateriaalin ruiskuvalua var-5 ten, menetelmän käsittäessä: materiaalin syöttämisen suu-lakepuristinkoteloon, jonka yksi pää päättyy poistosuutti-meen; materiaalin siirtämisen kotelon läpi kohti suuttimen vieressä olevaa kokoamisvyöhykettä; materiaalin kuumentamisen solidus- ja likviduslämpötilan välissä olevaan läm-10 pötilaan materiaalin muuntamiseksi puolijähmeään tikso-trooppiseen tilaan; materiaalin leikkaamisen sen liikkuessa kohti kokoamisvyöhykettä dendriittisen kasvun estämiseksi. Keksinnön kohteena on lisäksi laite dendriittisiä ominaisuuksia omaavan metallimateriaalin ruiskuvalua var-15 ten, laitteen käsittäessä: suulakepuristinkotelon, jonka yhdessä päässä on poistosuutin, jonka lähistöllä on kokoa-misvyöhyke ja jossa on suuttimesta kaukana oleva ottoauk-ko; syöttölaitteen materiaalin syöttämiseksi koteloon ot-toaukon kautta; laitteen kotelossa olevan materiaalin kuu-20 mentamiseksi lämpötilaan, joka on riittävän korkea dendriittisen kasvun estämiseksi; edestakaisin liikkuvan pu-ristinvälineen materiaalin siirtämiseksi kotelon läpi ot-toaukosta kokoamisvyöhykkeelle.

Dendriittisellä kiderakenteella ympäristölämpöti-: 25 lassa varustettuja metalliseoksia on tavallisesti sulatettu ja sen jälkeen asetettu suurpaineisten ruiskuvalupro-sessien alaisiksi. Tällaisiin tavanomaisiin ruiskuvalupro-sesseihin liittyy kuitenkin tiettyjä ongelmia, kuten sula-massahäviö, sulatusjauheen tai vastaavan aiheuttama li-30 kaantuminen, liialliset jätteet, suuri energiakulutus, pidentyneet käyttöjaksot, suulakkeiden rajoittunut käyttöikä huomattavan lämpöshokin tai vastaavan johdosta sekä suulakkeiden rajalliset täyttöasennot. Käytössä olevat metalliseokset käsittävät rajoittamattomassa mielessä 35 US-pa tentti julkaisuissa numerot 3 840 365, 3 842 895, 3 902 544 ja 3 936 298 selostetut seokset.

931 76 2

Polymeeristen materiaalien ruiskuvalutekniikat sisältävät useita ominaispiirteitä, jotka olisivat edullisia, jos ne sisältyisivät sellaisten metalliseosten ruiskuvaluun, jotka voidaan muuntaa tiksotrooppiseen tilaan.

5 Tällaiset tekniikat sisältävät polymeerimateriaalirakeiden syöttämisen huonelämpötilassa syöttösuppilosta ruuvisuula-kepuristimeen ilman sulatusjauhetta ja muita epäpuhtauksia. Nämä polymeeriset rakeet kuumennetaan suulakepuristimessa pehmennettyyn tilaan, minkä jälkeen suulakepuristi-10 men poistopäähän asetettu muotti täytetään virtaavalla materiaalilla. Mitään likaantumista ja sulametallihäviöitä ei tapahdu näiden polymeeristen materiaalien suulakepuris-tusprosessien yhteydessä ja niissä käytetyt alhaisemmat lämpötilat vähentävät muottiin kohdistuvan lämpöshokin 15 aiheuttamaa ongelmaa. Polymeeristen materiaalien ruisku- valun yhteydessä muotti voidaan täyttää mistä tahansa asennosta osatäyttöjen maksimaalisen tehokkuuden sanelemalla tavalla. Keksinnön mukainen laite ja menetelmä sisältävät useimmat, ja jopa kaikki, näistä suotavista omi-20 naisuuksista.

US-patenttijulkaisuissa numerot 4 694 881 ja 4 694 882 selostetaan dendriittisillä ominaisuuksilla varustetun metalliseoksen muuntaminen tiksotrooppiseen puoli jähmeään tilaan valvotun kuumennuksen avulla metalli-25 seoksen pitämiseksi solidus- tai jähmeyslämpötilansa yläpuolella ja likvidus- tai nesteytyslämpötilansa alapuolella olevassa lämpötilassa asettamalla metalliseos samalla alttiiksi leikkausvoiman vaikutukselle ruiskuvalun aikana. Tällä tavoin voidaan tiettyjä ruiskuvaluun liittyviä etuja 30 käyttää hyväksi määrättyjen painevaluun liittyvien haitto jen voittamiseksi. Esillä oleva keksintö sisältää metalli-seosten ruiskuvaluun liittyviä lisäparannuksia ja -etuja.

Aikaisemmin tunnettuja tiksotrooppisten metalli-seosten ruiskuvalua varten tarkoitettuja menetelmiä voi- 35 daan parantaa huomattavasti muodostamalla ja säilyttämällä II : 3 93176 lämpötilaprofiili määrättyä metalliseosta varten kuumentamalla tätä metalliseosta ruuvisuulakepuristimessa jähmeys-lämpötilansa ylittävään ja nesteytyslämpötilansa alittavaan lämpötilaan ja välttämällä ennen ruiskutustoimenpi-5 dettä lisäämästä huomattavammin metalliseokseen kohdistuvaa voimaa. Tämä toteutetaan syöttämällä puolijähmeä materiaali suulakepuristimen suuttimen ja ruuvikärjen välissä olevaan kokoamistilaan tai -vyöhykkeeseen ja vetämällä ruuvia sisään sen pyöriessä poistosuuttimesta poispäin 10 olevassa suunnassa, samalla kun suuttimen ja ruuvikärjen välinen tila täytetään materiaalilla. Tavanomaisen polymeerisen materiaalin ruiskuvalun yhteydessä suulakepuristimen ruuvi vedetään sisään suuttimen ja suulakepuristimen ruuvikärjen väliseen tilaan kerääntyneen paineen avulla.

15 Metalliseosten luonteen johdosta on havaittu vält tämättömäksi valvoa huolellisesti tällaisten metalliseosten paineistusta niiden ollessa puolijähmeässä tilassa suulakepuristimessa. Haluttu leikkausnopeus on säilytettävä, mikä siten sanelee ruuvin kiertonopeuden ja materiaa-20 Iin syöttönopeuden suulakepuristimeen. Tämä määrittää puolestaan ruuvin sisäänvetonopeuden ennen ruiskutustoimenpi-dettä. Lisäksi puolijähmeää metallimateriaalia ruiskuva-lettaessa on tärkeää valvoa lämpötilaa, painetta ja suula-kepuristinruuvin nopeutta metalliseoksen yhdistettyjen 25 nestemäisten ja jähmeiden olomuotojen vaihe-erottumisen estämiseksi.

Lämpötilaprofiilia, syöttönopeutta, leikkausnopeutta sekä ruiskutuspainetta ja -nopeutta valvottaessa seu-raavassa selostettavalla tavalla voidaan polymeerisen ma-30 teriaalin ruiskuvaluprosesseja ja -koneita käyttää ruisku-valettujen osien muodostamisessa metalliseoksista. Vähentämällä painetta ruiskutustoimenpiteen lopussa suulakepuristimen suuttimen läheisyydessä ja sen jälkeen suuttimen lämpötilaa sekä leikkaustoiminnon puuttuessa voidaan jäh-35 meä metallitulppa muodostaa suuttimessa eliminoimaan ta- 4 95176 vanomaisen mekaanisen sulkuventtiilin tarve ja tällaiseen venttiiliin liittyvät ongelmat. Haluttaessa voidaan suut-timessa kuitenkin käyttää myös tavanomaista sulkuventtii-liä.

5 Keksinnön mukaiselle menetelmälle dendriittisillä ominaisuuksilla varustetun metallimateriaalin ruiskuvala-miseksi on tunnusomaista, että menetelmä käsittää kokoa-misvyöhykkeen laajentamisen, riippumattomasti materiaalin siirtymisestä vyöhykkeelle, ja nopeudella joka on ainakin 10 yhtä suuri kuin se nopeus, jolla materiaalia siirtyy koko-amisvyöhykkeelle; materiaalin leikkaamisen keskeyttämisen kokoamisvyöhykkeellä; materiaalin lämpötilan pitämisen kokoamisvyöhykkeellä dendriittisen kasvun estävällä tasolla; ja riittävän voiman jaksottaisen kohdistamisen koko-15 amisvyöhykkeelle kerääntyneeseen materiaaliin, kokoamis- vyöhykkeeseen kerätyn materiaalin pakottamiseksi poistumaan suuttimen kautta muottiin.

Keksinnön kohteena on myös dendriittisillä ominaisuuksilla varustetun materiaalin ruiskuvalua varten tar-20 koitettu laite, jolle on tunnusomaista, että laite käsittää välineet kokoamisvyöhykkeen laajentamiseksi, riippumattomasti materiaalin siirtymisestä kokoami s vyöhykkeelle, ja nopeudella, joka on ainakin samansuuruinen kuin nopeus jolla materiaalia siirtyy kokoamisvyöhykkeelle, jolloin 25 vältetään huomattavien rasitusten vaikuttaminen materiaaliin kokoamisvyöhykkeellä; välineet materiaalin leikkaamiseksi sen siirtyessä kotelon läpi ottoaukon ja kokoamisvyöhykkeen välillä; ja välineet materiaalin poistamiseksi kokoamisvyöhykkeeltä suuttimen kautta muottiin.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 6 ja 8 - 15.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen tarjoamat edut käyvät ilmi seuraavasta selostuk-35 sesta oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 93176 5

Kuvio 1 esittää osittain leikattua kaavamaista si-vukuvantoa keksinnön mukaisesta ruiskuvalulaitteesta;

Kuvio 2 esittää graafisesti tyypillistä käyrästöä näyttäen ruuvinopeuden ja hydraulisen väliainepaineen 5 ruiskutustoimenpiteen aikana;

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti suulakepuristimen koteloa ja ruuvia sekä kuumennuslaitetta kuumennusvyöhykkei-den muodostamista varten;

Kuvio 4 esittää suurennettua osittaista leikkaus-10 kuvantoa ruiskuvalulaitteen suutinpäästä;

Kuvio 5 esittää suurennettua osittaista poikkileikkausta muunnetusta syöttötapista ja suuttimesta;

Kuvio 6 esittää yksinkertaistettua kaaviota väliaineen painepiiristä, jota käytetään suulakepuristimen 15 ruuvin valvontaan.

Metalliseoksen ruiskuvalu merkitsee ainutlaatuista prosessia korkealaatuisten valettujen osien valmistusta varten. Tämä prosessi eroaa suurpaineisesta suulakevalusta siinä suhteessa, että sen alussa käytetään huonelämpöti-20 lassa olevia rakeita, jauhetta tai lastuja, jotka syötetään neutraalin ilmakehäpaineen alaisina eliminoiden siten tavanomaisen sulatuskattilan käyttö ja siihen liittyvät ongelmat. Se eroaa myös äskettäin kehitetystä ruiskuvalu-prosessista, jonka yhteydessä käytetään polymeeristä tai 25 vahasideainetta virtauksen apuvälineenä. Koska mitään si deainetta ei käytetä, muottivalettu metallituote edustaa lopullista tuotetta eikä mitään sideaineesta vapauttavaa prosessia tarvita. Esillä olevaan keksintöön sisältyvä tekniikka perustuu puolijähmeän tiksotrooppisen lietteen 30 muodostamiseen, joka mahdollistaa metallin ruiskuvalun.

Keksinnön mukaisesti valmistettujen muottivalettu-jen osien ominaisuuksia voidaan menestyksellisesti verrata suurpainevalettujen osien vastaaviin ominaisuuksiin. Tietyissä suhteissa esillä olevan keksinnön kohteena ole-35 van ruiskuvalumenetelmän mukaisesti valmistetut osat ovat 6 95176 ominaisuuksiltaan parempia. Keksinnön mukaisesti ruiskuva-letut osat ovat esimerkiksi jatkuvasti vähemmän huokoisia kuin vastaavanlaiset painevaletut osat. Huokoisuus alentaa huomattavasti tällaisen osan sallittua mitoituslujuutta.

5 Siten keksinnön avulla saadut kestävämmät osat merkitsevät selvää etua tavanomaisiin painevalettuihin osiin verrattuna.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti tavanomaista ruisku-valukonetta 10, johon on tehty tiettyjä seuraavassa selos-10 tettavia muutoksia puolijähmeän metallimateriaalin valamiseksi keksinnön mukaisella tavalla. Kone 10 sisältää syöt-tösuppilon 11 sopivasta metalliseoksesta tehtyjen rakeiden, lastujen tai jauheen syöttämiseksi huonelämpötilassa. Esillä olevan keksinnön ominaispiirteiden selostamiseksi 15 käytetään esimerkkeinä keksinnön yhteydessä käytettävistä sopivista metalliseoksista pääasiassa alumiini- tai magne-siumseoksia, sopivimmin magnesiumseoksia.

Syöttösuppilon 11 pohjaan on liitetty määrätila-vuussyöttölaite 12, johon materiaalirakeet syötetään pai-20 novoiman avulla. Tämä syöttölaite käsittää ruuvikierän (ei näy), joka siirtää rakeet yhtenäisellä nopeudella suulakepuristimeen. Syöttölaite 12 on yhteydessä suulakepuristin-kotelon 14 syöttönieluun 13 pystysuoran johdon 15 kautta, joka syöttää rakeet suulakepuristinkoteloon 14 syöttöruu-25 vikierän määrittämällä nopeudella. Jalokaasuilmakehä ylläpidetään johdossa 15 ja suulakepuristinkotelossa 14 rakeiden syötön aikana metallimateriaalin hapettumisen estämiseksi. Sopivana jalokaasuna on argon ja se syötetään tavanomaisella tavalla.

30 Samalla tavoin kuin kestomuovien ruiskuvalukoneen yhteydessä koteloon 14 on asetettu edestakaisin liikkuva pyörivä suulakepuristinruuvi 16 varustettuna kierukkamai-sella terällä tai siivellä 17. Ruuvi sisältää kotelon poistopään vieressä olevan takaiskuventtiiliyhdistelmän 18 35 päättyen ruuvikärkeen 19. Kotelon 14 poistopää on varus-

H

93176 7 tettu suuttimellä 20, jonka kärki 20a on asetettu linjattuna syöttökanavan hoikkiin 21 (kuviot 4 ja 5), joka on asennettu sopivaan kaksiosaiseen muottiin 22, jonka kiinteä puolisko 23 on kiinnitetty kiinteään laattaan 24.

5 Muottipuolisko 23 toimii yhdessä liikkuvan laatan 26 kannattaman liikkuvan muottipuoliskon 25 kanssa. Nämä muot-tipuoliskot rajoittavat sopivan ontelon 27, joka on yhteydessä suuttimeen seuraavassa yksityiskohtaisemmin selostetulla tavalla. Muotti 22 voi olla rakenteeltaan tavanomai-10 nen ja se sisältää ontelon 27 kanssa yhteydessä olevan valupäälevittimen 28, jonka kautta puolijähmeä materiaali voi virrata muottionteloon. Vaikka piirustuksissa ei ole esitettykään, voidaan tarvittaessa käyttää sopivia tavanomaisia muotinkuumennus- ja/tai jäähdytyslaitteita.

15 Ruiskuvalukoneen 10 vastakkainen pää sisältää ra kenteeltaan tunnetun pikaruiskutuslaitteen A, joka käsittää akkumulaattorin 29 ja kiinteiden tukien 31 sopivalle tukipinnalle S tukeman sylinterin 30. Sylinteristä 30 myötävirtaan ulkonee isku- tai ruiskutusmäntä 32 painelaake-20 riin sekä kytkin 33 toiminnallista liitäntää varten tunnetulla tavalla kiertävän ja edestakaisin liikkuvan ekstruu-deriruuvin 16 käyttöakselin 34 kanssa. Painelaakeri ja kytkin 33 erottavat iskumännän 32 käyttöakselista 34 siten, että iskumäntä voi haluttaessa liikkua vain edesta-. 25 kaisin pyörimättä. Käyttöakseli 34 kulkee tavanomaisen kiertokäyttömekanismin 35 kautta, joka on uritettu käyttö-akseliin 34 käyttöakselin 34 vaakasuoran edestakaisliik-keen sallimiseksi iskumännän 32 edestakaisen liikkeen mukaisesti käyttöakselin 34 pyöriessä. Tämä akseli on puo-30 lestaan kytketty suulakepuristinruuviin 16 tyypiltään tunnetun käyttökytkennän 36 välityksellä suulakepuristinruu-vin 16 kiertoliikkeen sekä myös suurnopeuksisen aksiaalisen liikkeen siirtämiseksi kotelon 14 sisällä pikaruiskutuslaitteen A toiminnan mukaisesti. On selvää, että sopi-35 via tavanomaisia hydraulisia ohjauspiirejä (esitetty osit- 8 93176 tain kuviossa 6) käytetään tavalliseen tapaan ruiskuvalu-koneen 10 toiminnan valvomiseksi seuraavassa selostetulla tavalla.

Ruiskuvalukoneen 10 toiminta käsittää yleensä suu-5 lakepuristinruuvin 16 kiertämisen kotelon 14 sisällä syötettävän materiaalin, esimerkiksi metallimateriaalin, siirtämiseksi eteenpäin ja jatkuvaksi leikkaamiseksi, jolloin tämä materiaali syötetään syöttönielun 13 kautta materiaalin kokoamiskammioon C (kuvio 1) ruuvikärjen 19 ja 10 suuttimen 20 välissä. Tyypiltään seuraavassa selostettavat sopivat kuumennuslaitteet syöttävät lämmön koteloon 14 lämpötilaprofiilin muodostamiseksi, joka saa aikaan syöt-tömateriaalin muuntamisen lietteiseen tai puolijähmeään tilaan jähmeyslämpötHansa ylittävässä ja nesteytyslämpö-15 tilansa alittavassa lämpötilassa. Tässä puolijähmeässä lämpötilassa oleva materiaali asetetaan suulakepuristin-ruuvin 16 leikkausvaikutuksen alaiseksi ja tätä materiaalia siirretään jatkuvasti eteenpäin kohti kotelon poisto-päätä kulkemaan takaiskuventtiilin 18 kautta riittävässä 20 kokoamismäärässä, joka sallii lopulta suulakepuristinruu-vin 16 pikaliikkeen eteenpäin muotin täyttöruiskutuksen eli iskun suorittamista varten. Pikaruiskutuslaite A toimii sopivana ajankohtana (seuraavassa selostetulla tavalla) siirtäen iskumäntää 32 eteenpäin eli suulakepuristimen 25 poistopäätä kohti, mikä aiheuttaa painelaakerin 33 ja käyttöakselin 34 eteenpäinliikkeen. Koska käyttöakseli 34 on kytketty suulakepuristinruuvin 16 akseliin kytkennän 36 välityksellä, ruuvi 16 siirtyy nopeasti eteenpäin saaden aikaan muotintäyttöiskun. Takaiskuventtiiliyhdistelmä 18 30 estää kammioon C muotintäyttöiskun aikana kerääntyneen puolijähmeän materiaalin taaksepäinliikkeen.

Kuvio 2 esittää tyypillistä iskukäyrästöä, näyttäen suulakepuristinruuvin iskunopeuden tuumia/sekunti (cm/s) sekä suulakepurististinruuvin hydraulisen nesteiskupaineen 35 nauloina/neliötuuma (kPa) suhteessa iskun jaksoaikaan mil-

II

93176 9 lisekunteina ilmaistuna. Tämä iskukäyrästö tai -profiili ei ole paljonkaan erilainen kuin suurpainevalun yhteydessä. Molemmissa tapauksissa muotti on täytettävä nopeasti materiaalin jähmettymisen välttämiseksi. Tämä edellyttää 5 esillä olevassa järjestelmässä iskumännän ja ruuvijärjes-telmän korkeaa lineaarista nopeutta, joka on yleensä 50 -190 tuumaa/s (125 - 475 cm/s).

Keksinnön eräänä tärkeänä päämääränä on saavuttaa maksimaalinen ruiskutusnopeus lyhyessä ajassa iskujakson 10 ensimmäisen osan aikana, ylläpitää tätä nopeutta riittävän kauan vaaditun iskukoon muodostamiseksi ja sitten nopeasti vähentää nopeus nollaan juuri muottionteloa täytettäessä suulakepuristinruuvin 16 kanssa tapahtuvan törmäys- ja kimmovaikutuksen välttämiseksi.

15 Metalliseoksen lämpötilaprofiili ruiskuvalun aikana on myös erittäin tärkeä asia, tällaisen profiilin sisältäessä yleensä lämpötilojen lisääntymisen useiden kuumen-nusvyöhykkeiden kautta viimeisen (myötävirtaan olevan) vyöhykkeen suulakepuristimen suuttimen alueella salliessa 20 pienen vähennyksen lämpötilassa suuttimen kärjessä 20a. Tämä pieni vähennys tapahtuu yhdessä ruiskutusiskun lopussa esiintyvän painevähennyksen kanssa sallien suuttimen kärkeen jääneestä metalliseosjätteestä tehdyn tulpan muodostamisen. Tulppa muodostetaan metalli-iskun aivan vii-, 25 meisestä osasta ja se käsittää pääasiassa jähmettyneen metallin. Tällaisen tulpan käyttö eliminoi mekaanisen sul-kuventtiilin käyttötarpeen, koska tulppa itse toimii tällaisena venttiilinä. Tämän metalliseostulpan toimintaa ei häiritse kokoamiskammion C uudelleentäyttö, koska ruuvi 16 30 vedetään sisään tämän täyttövaiheen aikana seuraavassa selostetulla tavalla.

On olemassa kaksi pääasiallista menetelmää tarkastelun alaisena olevan ruuvisuulakepuristimen syöttöä varten. Yhtä menetelmää kutsutaan "vajaasyötöksi" ja se kä-35 sittää materiaalin syöttämisen koteloon sellaisella nopeu- 10 93176 della, että kotelossa on sen täyttä tilavuutta pienempi määrä materiaalia. Siten suulakepuristimen tuotosta valvotaan syöttölaitteen 12 avulla. Toinen menetelmä tunnetaan yleensä "liikasyöttönä" ja se käsittää yksinkertaisesti 5 syöttönielun 13 täyttämisen rakeilla ja tämän materiaalin ruuvikuljetuksen maksiminopeudella. Tässä tapauksessa suulakepuristimen tuotos on riippuvainen ruuvin 16 rakenteesta ja sen kiertonopeudesta.

Kestomuovimateriaalin ruuvisuulakepuristimia käyte-10 tään yleensä liikasyöttömenetelmän avulla. Suulakepuristimen terien tai siipien pumppausvaikutus aiheuttaa paineen kerääntymisen suulakepuristinruuvin eteen, pakottaen siten ruuvia liikkumaan taaksepäin kotelossa kokoamisvyö-hykkeen tullessa täyteen materiaalia, jolloin ruuvi palaa 15 automaattisesti takaisin tai tulee vedetyksi sisään uuden jakson aloittamista varten. Tästä voitaisiin vetää se johtopäätös, että magnesiumseosrakeiden liikasyöttö muodostaisi myös suotavan käyttömenetelmän, koska kokoamisvyö-hyke C olisi tällöin täynnä tiksotrooppista lietettä ilman 20 sitä vajaasyötön yhteydessä esiintyvää vaaraa, että kokoa-misvyöhyke tulisi epätäydellisestä täytetyksi ja valetuissa tuotteissa esiintyisi ilmasulkeutumia. Mitään huomattavampaa eroa ei tuotteen laadussa ole kuitenkaan havaittu liika- tai vajaasyöttöä käytettäessä. On kuitenkin havait-25 tu, että metallimateriaalin vajaasyöttö on liikasyöttöä * parempi, koska sen yhteydessä vaaditaan pienempää vääntö- momenttia suulakepuristimen kiertämistä varten. On siten mahdollista valvoa lietteeseen siirrettyä leikkausvoimaa ruuvin 16 kiertonopeuden avulla tuotantomäärästä riippu-30 matta. Ruuvin kiertoliike voi olla suuruudeltaan 127 - 175 1/min, mutta se voi vaihdella erityisistä valuolosuhteista riippuen.

Edellämainitun perusteella on selvää, että ruuvi 16 ei vain auta puolijähmeän materiaalin siirtämisessä eteen-35 päin suulakepuristimen koteloa 14 pitkin kokoamiskammioon 11 93176 11 C, vaan leikkaa myös suulakepuristimessa olevaa materiaalia haitallisen dendriittisen kasvun sekä nestemäisen ja jähmeän vaiheen erottumisen estämiseksi ruiskutusjakson aikana. Ruuvin 16 kiertoliikettä ylläpidetään nopeudella, 5 joka antaa tulokseksi leikkausnopeuden, jonka suuruus on 5 - 500/s.

Kuten edellä on selostettu, jähmeää metallia käsittävä tulppa muodostetaan suuttimessa muotin täytön jälkeen jääneestä jäämäaineesta. Tämä tulppa estää tehokkaasti 10 "tuhlauksen", eliminoiden siten mekaanisen venttiilin käyttötarpeen suuttimen 20 poistopäässä. Paineen poissaolo tulpasta ylävirtaan mahdollistaa tulpan pysymisen paikoillaan seuraavaan iskuun asti, ja sen avulla vältetään myös lietteen muodostavien jähmeiden ja nestemäisten komponent-15 tien vaihe-erotusmahdollisuus.

Suulakepuristinruuvi 16 voidaan valmistaa sopivasta materiaalista, kuten kuumasta työkaluteräksestä varustettuna sopivalla kovalla pintamateriaalilla siivissä 17 ja kotelon 14 sisäpinnalla. Tavallisena toleranssina ruuvin 20 ulkoisen läpimitan ja kotelon 14 sisäpinnan välillä normaaleissa käyttölämpötiloissa on noin 0,015 tuumaa (0,40 mm). Ruuvin siipinousut 17 ulottuvat syöttönielun 13 yli kohti tukielintä 31 hienojen metallilastujen pakkautu-misen estämiseksi ruuviakselin napaan, mikä voisi pysäyt-25 tää ruuvin kiertoliikkeen.

’ Kotelo 14 on tehty sopivimmin kaksoismetallista, sen ulkokuoren ollessa pitoisuudeltaan korkeaa nikkeli-seosta 1-718 (tämän seoksen käsittäessä 50 - 55 painoprosenttia (p-%) nikkeliä, 17 - 21 p-% kromia, 4,75 - 5,50 30 p-% niobia ja tantalia, ja 2,80 - 3,30 p-% molybdeeniä sekä pienempiä määriä seoksen jäljelläolevan osan (100 p-%) muodostavia muita metalleja tämän metalliseoksen kestävyyden ja väsymislujuuden aikaansaamiseksi yli 600 °C:en lämpötiloissa. Koska metalliseos 1-718 syöpyy nopeasti 35 magnesiumin läsnäollessa tarkastelun kohteena olevissa „ 93176 lämpötiloissa, on metalliseosvuoraus, käsittäen esimerkiksi Stellite 12:ta (kobolttia runsaasti sisältävä metalli-seos, jossa on noin 28,5 p-% molybdeeniä, noin 17,5 p-% kromia, enintään 3,0 p-% nikkeliä ja rautaa, noin 3,4 5 p-% piitä ja loput kobolttia arvoon 100 p-% asti), kutis- tussovitettu kotelon 14 sisäpinnalle. Mitä tahansa sopivaa kaksimetallista koteloa, jolla on hyvä kemiallinen ja läm-pökestävyys, riittävä lujuus iskupaineita vastaan sekä hyvä kulutuskestävyys, voidaan käyttää.

10 Tyypillisenä esillä olevan keksinnön yhteydessä käytettävänä magnesiumseoksena voidaan mainita AZ91B, joka käsittää 90 p-% Mg:tä, 9 p-% Al:ää ja 1 p-% Zn:ää. Tämän seoksen jähmeyslämpötila on 465 °C, nesteytyslämpötila 596 °C ja lietteen haluttu morfologialämpötila noin 580 -15 590 °C, sopivimmin 585 °C. Keksinnön mukaisen laitteen on siten kyettävä toimimaan lämpötiloissa, jotka ovat paljon korkeampia kuin kestomuovien ruiskuvalun yhteydessä esiintyvät lämpötilat.

Kuvio 3 esittää suulakepuristinta varten tarkoitet-20 tua kuumennuslaitetta, joka ympäröi kotelon 14 ulkopintaa ja on sopivimmin jaettu kuumennusvyöhykkeisiin Z1 - Z6. Yleensä ottaen metalliseosrakeet kuumennetaan johtumisen avulla suulakepuristinkotelon välityksellä koteloa kuumennettaessa yhtäältä induktion ja toisaalta keraamisten nau-25 havastuskuumentimien avulla. Induktiolämpö reagoi paljon nopeammin ja kykenee antamaan tulokseksi korkeamman watti-tiheyden kuin vastuskuumentimet. Vastuskuumentimet ovat kuitenkin yksinkertaisempia ja halvempia ja niitä voidaan käyttää silloin, kun metalliseos on saavuttamassa maksimi-30 lämpötilan ja kun mitään nopeasti muuttuvaa lämpökuormitusta ei esiinny.

Kuvio 3 esittää nauhavastuskuumentimen 37 käyttöä kuumennusvyöhykkeellä Z1 aivan syöttönielusta 13 myötävirtaan. Esimerkin vuoksi voidaan mainita, että tämä kuumen-35 nin kykenee syöttämään 1100 W. Kuumennusvyöhykkeessä Z2

II

93176 13 käytetään induktiokuumenninkierukkaa 38, joka ulottuu huomattavan pitkälle koteloa 14 pitkin. Siten induktiokuumen-ninkierukka 38 kuumentaa metalliseoksen lietelämpötilaansa suhteellisen nopeasti. Induktiokuumennusta vyöhykkeellä Z2 5 varten vaadittavana tehona voi olla noin 24 kW.

Kuumennusvyöhykkeellä Z3 käytetään suutinta 20 kohti olevassa suunnassa nauhavastuskuumenninsarjaa 39, joka kykenee syöttämään esimerkiksi 4,7 kW. Kuumennusvyöhykkeellä Z4 käytetään nauhavastuskuumentimia 39, jotka kyke-10 nevät syöttämään enintään 3,2 kW. Kuumennusvyöhykkeitä Z3 ja Z4 ympäröi suojakotelo, joka on varustettu sopivilla valvotuilla ilmajäähdytyslaitteilla. Nämä osat voidaan tehdä ruostumattomasta teräksestä ja varustaa 0,5 tuuman (1,25 cm) eristävällä sisäkerroksella haluttaessa. Liet-15 teen lämpötila saavuttaa maksimiarvonsa, tai ainakin hyvin lähellä sitä olevan arvon, suuttimen 20 ja ruuvikärjen 19 välissä olevassa materiaalin kokoamiskammiossa C. Tämä kokoamiskammio sijaitsee yhtäältä kuumennusvyöhykkeen Z3 ja toisaalta kuumennusvyöhykkeen Z4 sisällä.

20 Vyöhykkeellä Z5 käytetään nauhavastuskuumenninta 42, joka kykenee syöttämään enintään 0,75 kW ensimmäisen suhteellisen korkean lämpötilan ylläpitämiseksi suuttimes-ta 20 ylävirtaan olevalla osalla. Kuumennusvyöhykkeellä Z6 käytetään nauhaa tai kierukkamaista vastuskuumenninta 43, - 25 joka kykenee syöttämään enintään 0,6 kW toisen suhteellisen alhaisen lämpötilan ylläpitämiseksi suuttimen 20 muissa osissa ja erityisesti suuttimen kärjessä 20a.

Kuviosta 3 näkyy, että syöttömateriaali syötetään kotelon 14 sisään sen taka- eli ylävirran puoleisen pään 30 vieressä. Kotelon tässä päässä esiintyy vain rajoitettua kuumennusta, mutta materiaalirakeita syötetään ruuvin 16 avulla, niitä siirretään eteenpäin eli myötävirtaan kuumennus vyöhykkeelle Z1 ja ne asetetaan kuumentimen 37 välityksellä tapahtuvan esikuumennuksen alaiseksi. Materiaalia 35 siirretään sitten edelleen eteenpäin myötävirtaan ja se 14 95176 asetetaan induktiokierukan 38 aikaansaaman voimakkaamman ja tehokkaamman kuumennuksen alaiseksi kuumennusvyöhykkeellä Z2.

Materiaali pidetään kuumennusvyöhykkeen Z2 välityk-5 sellä puolijähmeässä tilassa sen ollessa jatkuvasti siirrettynä kotelosta 14 myötäpäivään ja sen jälkeen kuumen-nusvyöhykkeiden Z3 - Z5 kautta. Vyöhykkeessä Z3 materiaali on tiksotrooppinen sisältäen huonontuneet, dendriittiset, pallomaiset rakeet ja ollen siirrettynä ruuvin 16 avulla 10 takaiskuventtiiliyhdistelmän 18 ohi isku- tai materiaalin kokoamisvyöhykkeelle C, jossa sen lämpötilaa ylläpidetään kuumentimen 39 välityksellä kuumennusvyöhykkeellä Z4, ja sitä sopivimmin hieman lisätään dendriittisten kiteiden kasvun estämiseksi leikkausvaikutuksen keskeytyksen joh-15 dosta. Kun materiaali syötetään kokoamisvyöhykkeelle C, tämän vyöhykkeen tilavuus lisääntyy jatkuvasti ruuvia 16 vedettäessä sisään nopeudella, joka vastaa pääasiassa ko-koamisvyöhykkeen täyttönopeutta, jolloin vältetään paineen lisäys kokoamisvyöhykkeellä.

20 Tässä kokonaistoiminnan vaiheessa on tärkeää ajas taa lämpötilaprofiilin huippuarvo metallilietettä syötettäessä kokoamisvyöhykkeeseen C aivan ennen ruiskutusiskun suorittamista. Riittävän korkea lämpötila ylläpidetään kuumennusvyöhykkeellä Z4 lietemorfologian säilyttämiseksi 25 ja metalliseoksen jähmettymisen estämiseksi, mikä vaatisi nesteytyslämpötilaa paljon korkeamman lämpötilan sulamista ja kirkastumista varten. Kuumennusvyöhykkeellä Z4 olevan lämpötilan olisi oltava riittävä kestääkseen yli 60 % kiinteän ainesosamäärän esiintyminen lietteessä, mutta 30 lämpötila ei saisi kuumennusvyöhykkeellä Z3 kuitenkaan liian korkea, että ruuvi estyisi pumppaamasta tehokkaasti lietettä. Lietteen pumppaaminen ruuvin avulla on esimerkiksi erittäin tehotonta silloin, kun kiinteiden ainesosien pitoisuus on viisi prosenttia tai vähemmän. Erilai-35 set metalliseokset voivat vaatia huomattavasti erilaiset ti 93176 15 lämpötilaprofiilit seoskoostumuksesta riippuen. Määrittävänä tekijänä lämpötilojen valinnassa on kiinteiden ainesosien haluttu pitoisuus lopullisen ruiskuvaluiskun aikana. Muottirakenteella voi myös olla vaikutusta lämpötilojen 5 valintaan.

Takaiskuventtiili 18 näkyy parhaiten kuvioista 4 ja 5. Tämä venttiilityyppi tunnetaan ja se käsittää liukuvan tiivisterenkaan 44, jonka ulkoläpimitta on tiiviissä käyt-tösovituksessa kotelon sisäosan 14 kanssa. Renkaan 44 ul-10 koläpimitan ja kotelon 14 sisäläpimitan välinen välys on sopivimmin 0,5 - 2,5 tuuman tuhannesosaa (12,7 - 51 mikronia). Renkaan ulkoinen kulutuspinta voi olla kovapinnoi-tettu sopivalla materiaalilla, kuten Tribaloy T-800:lla (koboltin, molybdeenin ja kromin seos). Takaiskuventtiilin 15 18 muodostavat yhdessä toimivat lisäosat sisältävät ruuvi- kärjen 19 pääasiassa lieriömäisen runko-osan 45, joka päättyy takaosassaan kehältään jatkuvaan kiinteään tiivis-terenkaaseen 46, jota vasten liukuvan tiivisterenkaan 44 takareuna voidaan asettaa takaiskuventtiiliyhdistelmän 20 sulkemiseksi ja lietteen vastakkaisen virtauksen estämiseksi ruuvialueelle. Huomattava välys esiintyy liukuvan tiivisterenkaan 44 sisäläpimitan ja ruuvikärjen lieriömäisen runko-osan 45 välillä. Tämä välys sallii suhteellisen aksiaalisen liikkeen liukuvan tiivisterenkaan ja ruuvikär-25 jen lieriömäisen osan välillä muodostaen lietteen virtaus-alueen. Liukuvan renkaan 44 rajoittavat ruuvikärkeen 19 useat korvamaiset ulkonemat 49, joiden välissä olevat tilat rajoittavat aksiaaliset lietevirtauskanavat 50 ruuvi-kärjessä 19. Ulkonemat 49 ulkonevat ulospäin limittäiseen 30 suhteeseen liukuvan tiivisterenkaan 44 vieressä olevan päätepinnan kanssa pitääkseen tämän renkaan kiinni ruuvi-kärjessä 19. Siten ruuvin 16 jatkuva kiertäminen syöttää paineenalaista lietettä ruuvikärjen 19 kiinteän tiiviste-renkaan 46 ulkopinnan ympärille, ruuvikärjen 19 nojatessa 35 liukuvan tiivisterenkaan 44 vieressä olevaa päätepintaa 93176 16 vasten siirtäen sen eteenpäin irti kiinteästä tiivisteren-kaasta 46 sallien lietteen virtauksen liukuvan renkaan 44 sisäläpimitan ja runko-osan 45 ulkopinnan välissä kanavien 50 kautta ja ruuvikärjen 19 edessä olevaan kokoamisvyöhyk-5 keeseen C. Ruuvin 16 liike eteenpäin ruiskutusiskun aikana saa aikaan paineen nopean kerääntymisen kokoamisvyöhyk-keelle C pakottaen liukuvan tiivisterenkaan 44 siirtymään taaksepäin, niin että se tulee kiinteää tiivisterengasta 46 vasten estäen siten lietteen virtauksen taaksepäin ko-10 teloalueelle ruiskuvaluiskun aikana.

Ruiskuvalukoneen 10 tarkoituksena on toimia paljon suuremmilla ruiskutusnopeuksilla kuin kestomuovien ruisku-valun yhteydessä. Kone 10 voi ruiskuttaa esimerkiksi puoli jähmeää metalliseosta nopeudella, joka on noin sata ker-15 taa suurempi kuin tavanomaisissa kestomuovien ruiskuvalu-koneissa esiintyvä nopeus.

Kone 10 yhdistää itseensä muovien ruiskuvalujärjes-telmässä käytetyn kaltaisen edestakaisin liikkuvan ruuvi-suulakepuristimen painevalukoneen korkeisiin lämpötiloihin 20 ja iskunopeuksiin. Esimerkiksi muottia 22 täytettäessä ruuvi voi liikkua eteenpäin lähes 150 tuumaa/s (381 cm/s) olevilla nopeuksilla. Ruiskutuslaitteen 29 paine voi saavuttaa arvon 1850 psi (12 746 kPa). Tavanomainen ruisku-valukone, joka on sovitettu käsittelemään puolijähmeitä 25 metalliseoksia, voi synnyttää 35 300 naulan (157 000 N) suuruisen staattisen maksimipaineen ruiskutusiskun aikana ja 22 600 naulan (101 000 N) paineen sisäänvetoiskun aikana.

Kuviot 4 ja 5 esittävät ruuvia 16 eteenpäin siirre-30 tyssä asennossaan ruuvikärjen ollessa pistettynä eteenpäin kapenevaan syöttökanavaan 51, joka johtaa suuttimen 52 kulkuväylään 52. Kuvio 4 esittää tiivisteen muodostamista suulakepuristimen suutinkärjen 20 pään sekä syöttöholkin ja ohjaimen muodostaman yhdistelmän 53 väliin. Tällainen 35 yhdistelmä on tyypiltään tunnettu ja sisältää muotin 22 93176 17 kanssa yhteydessä olevan ohjainlevittimen 28. Suutinkärkeä 20a ympäröivän kulkuväylän 52 ulkopää on varustettu koveralla pinnalla 56, joka nojaa syöttöholkkijohtimen 21 kuperaa pintaa 57 vasten. Pinta 56 on sopivimmin hieman pie-5 nempi kuin kupera pinta 57, jolloin suurpainetyyppinen tiiviste muodostuu, kun nämä kaksi osaa kiinnitetään yhteen sopivan voiman avulla. Tämä järjestely on samanlainen kuin kestomuovien ruiskuvalutekniikoiden yhteydessä käytetty lukuunottamatta sitä, että kestomuovien ruiskuvalu-10 tekniikkoja käytettäessä suutinkärki vedetään sisään syöt-töholkista tuloksena olevan syöttötapin murtamiseksi.

Keksintöä toteutettaessa käytännössä on suotavaa pitää suutinkärki 20a tiiviisti syöttöholkkia 21 vasten koko useita jaksoja käsittävän valutoimenpiteen aikana 15 mahdollistaen siten lietejäämien jähmettymisen tai jäätymisen suuttimen 20 kulkuväylän 52 poistopään vieressä kunkin peräkkäisen iskun välillä sekä jähmettyneen metalli-tulpan muodostamisen. Tämä jähmettynyt tulppa toimii sul-kuventtiilinä estäen "tuhlauksen ja tippumisen" lietteen 20 kerääntyessä kokoamisvyöhykkeelle C seuraavaa iskua varten. Seuraavan ruiskutusiskun tapahtuessa tulppa pakotetaan muotin sisälle ja sulatetaan uudelleen ja/tai rikotaan ja hajoitetaan valettavaan osaan. Tämän prosessin avulla eliminoidaan mekaanisen venttiilin käyttötarve tuh-25 lauksen estämiseksi sekä myös oksidien tai muiden epäpuhtauksien mahdollinen kerääntyminen tällaiseen venttiiliin, mikä voisi lopulta häiritä venttiilin tehokasta ja turvallista toimintaa.

Koska painetta ei muodostu huomattavammassa määrin 30 kokoamisvyöhykkeen C täytön aikana, ruiskuttimen suutin- kärjessä 20a oleva tulppa pysyy paikoillaan peräkkäisten iskujen välisenä aikana ja toimii tehokkaasti tiivisteenä. Pieni lämpötilan vähennys vyöhykkeellä Z6 (kuvio 3) suuttimen kärjessä ja suutinkärjen 20a ja syöttöholkin 21 vä-35 linen kosketus edesauttavat metalliseoksen jähmettymistä 18 93176 suuttimen kulkuväylässä 52. Tulppa muodostuu siten ruisku-valukoneen erittäin rajoitetulle alueelle ja tämän tulpan muodostuminen viivästyy ruiskutusiskun loppuunsaattamiseen asti. Tämän johdosta tulpassa sen kylmemmästä jähmetty-5 neestä luonteesta johtuvat dendriittiset muodostelmat rajoittuvat suuttimen kärkeen 20a eivätkä vaikuta haitallisesti valutoimenpiteeseen.

Kuvio 5 esittää erästä syöttölevittimen 28 muunnelmaa. Tämän levittimen kärki on kupera ja muodostaa matalan 10 taskun tai syvennyksen 58, johon suutinkärjestä 20a ulos-työnnetty tulppa voidaan ottaa vastaan. Tämä rakenne edesauttaa tulpan etupään yhtenäistä vastaanottoa aivan kunkin ruiskutusiskun alussa. Tulpan ylävirran puolelta poistettu puolijähmeä materiaali virtaa muottiin 22 vangitun tulpan 15 yli ja ympäri. Tulpasta tulee siten osa jätettä, joka poistetaan kustakin osasta sen valamisen jälkeen.

Ruiskutusiskun loppuunsaattamisen jälkeen tapahtuva ruuvin 16 sisäänveto suoritetaan sangen eri tavoin kuin kestomuovien ruiskuvaluprosessien yhteydessä. Kestomuovien 20 ruiskuvalukoneessa ruuvisuulakepuristimen eteen keräänty neen materiaalin painetta käytetään ruuvin sisäänvetoon. Kuten edellä on selostettu, on havaittu, että magnesium-seoksia tai vastaavia ruiskuvalettaessa on parasta minimoida iskun jälkeinen paine kokoamisvyöhykkeellä C , mikä 25 siten edellyttää suulakepuristinruuvin 16 sisäänvetoa pi-karuiskutuslaitteen A positiivisen käänteisen toiminnan avulla asianomaisten hydraulisten ohjauspiirien kautta. Sisäänvetonopeus saattaa vaihdella halutusta käyttöjaksosta tai peräkkäisten iskujen välillä kuluneesta ajasta 30 riippuen. Sisäänvetonopeus voidaan säätää sellaiseksi, että kone voi suorittaa ruiskutuksen heti kun suulakepu-ristinruuvi 16 on tullut täysin sisäänvedettyyn asentoonsa. Tämä merkitsee sitä, että 30 sekunnin jaksoa haluttaessa sisäänvetonopeus voidaan säätää siten, että ruuvi 35 vaatii noin 25 sekuntia vetäytyäkseen täysin sisään. Hidas

Il : 93176 19 sisäänveto sallii maksimiajän sen materiaalin asianmukaista kuumennusta varten, jota ruuvi 16 siirtää eteenpäin kotelosta 14 myötävirtaan olevalta syöttövyöhykkeeltä ko-koamisvyöhykkeeseen C asti seuraavaa iskua varten. Täydel-5 liset jaksoajät riippuvat iskun koosta ja voivat olla suuruudeltaan 10 - 200 sekuntia.

Kuvio 6 esittää kaavamaisesti iskumännän 32 toiminnan ohjausta varten tarkoitettua laitetta 60. Yhtä poikkeusta lukuunottamatta ohjauslaite 60 on muodostettu ta-10 vanomaisista komponenteista.

Iskumäntä 32 ulottuu sylinterin 30 jatkeen 61 sisään, jonka sisällä mäntä 62 liikkuu edestakaisin. Mäntä 62 on liitetty iskumäntään 32, joka taas on liitetty suu-lakepuristinruuviin 16 edellä selostetulla tavalla. Sylin-15 terijatkeen 62 yhdestä päästä lähtee hydraulinen johto 63 ja jatkeen vastakkaisesta päästä samanlainen johto 64. Johdot 63 ja 64 ovat yhteydessä suuntaohjausventtiiliin 65, joka on varustettu edestakaisin liikkuvalla puolalla 66, jonka läpi kulkee kaksi paria nesteväyliä 67, 68 ja 20 69, 70. Venttiili 65 on yhteydessä nestejohdon 71 kanssa, joka on taas liitettynä paineväliaineakkumulaattoriin 29, väliainepumppuun 83 ja väliainesäiliöön 74. Venttiili 65 on liitetty myös säiliöön 74 kulkevaan väliainejohtoon 75.

Ohjausventtiiliä 65 on muunnettu ottamalla mukaan 25 haara 76, joka muodostaa yhteyden johdon 71 ja venttiilin 65 välillä säädettävän virtausventtiilin 77 välityksellä, joka sisältää varosulkuventtiilin 78. Nämä osat eivät ole tavanomaisia edellä mainitussa venttiilissä. Venttiilin 78 ja siihen liittyvien osien tarkoitusta selostetaan lyhyes-30 ti seuraavassa.

Iskumännän 32 mäntään 62 on kiinnitetty toimilaite 79, joka muodostaa osan tavanomaisesta lineaarisesta nopeus- ja siirtomuuntimesta (LVDT) 80. Muunnin 80 on liitetty tavanomaiseen servovahvistimeen 81 ja tietokoneeseen 35 82. Tietokone vastaanottaa analogisen servovahvistimesta 20 93176 81 analogisen signaalin, joka ilmaisee männän 62 liikeno-peuden. Servovahvistin 81 on kytketty myös servo-ohjaus-venttiiliin 84, jonka sisältämä edestakaisin liikkuva puola 85 on liitetty väliainejohtojen 86 ja 87 välityksellä 5 ohjausventtiilin 65 puolasäätimiin 88 ja vastaavasti 89. Venttiili 84 on liitetty myös väliainejohdon 90 kautta säiliöön 74 pumpun 91 välityksellä ja juoksevan väliaineen palautusjohdon 91 avulla säiliöön.

Kuvion 6 esittämä ohjauslaitteessa 60 iskumännän 32 10 mäntä 62 on vedetty täysin sisään sylinteriin 61 ennen ruiskutusiskun suorittamista.

Ohjauslaitteen 60 toiminnan yhteydessä servovahvistin 81 vastaanottaa signaalin tietokoneesta 82 männän 62 eteenpäin suuntautuvan iskun nopeuden säätämiseksi muun-15 timesta 80 tulevan signaalin mukaisesti, kunnes männän 62 todellinen nopeus on tietokoneessa 82 olevan nopeuden mukainen. Tietokone 82 voidaan ohjelmoida muuttamaan servo-vahvistimeen 81 lähetettävää signaaliaan muuntimen 80 mittaaman iskumännän 32 asennon mukaisesti. Ruiskutusiskun 20 aikana esiintyvän iskumännän ennalta määrätyn asennon yhteydessä tietokone 83 muuttaa signaalin servovahvisti-meen 81 säätäen ohjausventtiilin 84 puolan suorittamaan iskumännän 32 liikkeen ohjattu hidastus. Tätä kutsutaan joskus "kosketuksen poistoksi".

25 Ohjauslaite aktivoidaan sulkemalla tietokoneen 82 piirissä oleva kytkin (ei näy), jolloin toimilaite 83 säätää ohjausventtiilin 84 puolan 85 yhteyden muodostamiseksi pumpun 91 ja toimilaitteen 89 välille ohjausventtiilin 65 puolan 66 siirtämiseksi oikealle, jolloin syntyy suora 30 yhteys kulkuväylän 69 kautta sylinterijatkeen 61 oikeanpuoleisen pään, akkumulaattorin 29 ja pumpun 73 välille. Sylinterijatkeen vastakkainen pää on suorassa yhteydessä säiliöön 74 kulkuväylän 70 ja johdon 75 kautta. Mäntä 62 (ja siten myös ruuvi 16) siirtyvät siten nopeasti eteen-35 päin ruiskuttaen materiaalin kokoamisvyöhykkeeltä C muotin 22 sisään.

Il, 93176 21 Männän 62 siirtyessä eteenpäin muuntimen toimilaite 79 siirtyy myös eteenpäin. Toimilaitteen saavuttaessa ennalta määrätyn hidastuskohdan ohjausventtiili 84 reagoi tietokoneesta 82 ja muuntimesta 80 tuleviin signaaleihin 5 säätäen ohjausventtiilin 65 ja liikuttaen puolaa 66 suuntaan, joka siirtää kulkuväylät 67 ja 68 osittain pois kohdistuksesta johtojen 63 ja 64 kanssa vähentäen siten sylinteri jatkeeseen 61 vastaanotetun juoksevan väliaineen määrää ja hidastaen männän 62 liikettä. Kun mäntä tulee 10 ennalta määrätyn iskunsa loppuun, muunnin 80 käynnistää taas ohjausventtiilin 84 ja siirtää ohjausventtiilin 65 puolaa 66 etäisyyden verran, joka on riittävä lopettamaan nesteen virtaus kulkuväylän 69 kautta, pysäyttäen siten männän 62 liikkeen eteenpäin. Ruiskutusisku on tällöin 15 suoritettu loppuun.

Ruiskutusiskun loppuunsaattamisen jälkeen muuntimesta 80 ja tietokoneesta 82 tulevat signaalit aiheuttavat ohjausventtiilin 84 puolan 85 siirtymisen asentoon, jossa pumpusta 91 tuleva juokseva väliaine saa aikaan ohjaus-20 venttiilin 65 puolan siirtymisen asentoon, jossa kulkuväylät 67 ja 68 ovat yhteydessä väliainejohtojen 75 ja vastaavasti 76 kanssa. Tämän johdosta pumpusta 73 tuleva väliaine käyttää mäntää 62 taaksepäin ja vetää syöttöruuvin 16 sisään, kun tuoretta materiaalia syötetään kokoamisvyö-25 hykkeelle C valmisteluna seuraavan iskun suorittamista varten.

Nopeus, jolla mäntä 62 ja syöttöruuvi 16 vedetään sisään, on sellainen, että suuttimen sulkevan tulpan poistamiseen riittävän paineen kerääntyminen kokoamisvyöhyk-30 keelle C vältetään. Sisäänvetonopeutta seurataan muuntimen 80 avulla ja sitä verrataan tietokoneeseen 82 ennalta ohjelmoituun nopeuteen ohjausventtiilin puolan 66 säätämistä varten sen kulkuväylien 67 ja 68 siirtämiseksi syrjään väliainejohtojen 75 ja 76 suhteen ja väliainevirtauksen ra- 35 joittamiseksi kulkuväylän 68 kautta.

93176 22

Ajan säästämiseksi syöttöruuvin sisäänvedon sopivaa nopeutta asetettaessa voidaan säädettävää venttiiliä 77 ohjata käsin antamaan tarkka valvonta sen maksiminopeuden suhteen, jolla juokseva väliaine voi virrata kulkuväylän 5 68 kautta. Venttiili 77 ei ole olennaisen tärkeä, se vain yksinkertaisesti vähentää asetusaikaa valutoimenpidettä aloitettaessa. Jos venttiiliä 77 käytetään, varosulkuvent-tiili 78 kierrättää ylimääräisen juoksevan väliaineen puolan 66 ollessa säädettynä rajoittamaan väliaineen virtaus 10 kulkuväylän 68 kautta.

Syöttöruuvin 16 sisäänvetoon kuluva aika riippuu useista tekijöistä, joista tärkein on valettujen osien jäähdytystä ja muotista 22 poistoa varten vaadittu aika. Valetun osan jäähdytysaika ja siten myös ruuvin sisäänve-15 toaika on riittävän pitkä salliakseen akkumulaattorin 72 varaamisen uudelleen pumpun 73 välityksellä, kun syöttö-ruuvi vedetään sisään.

Useita eri osia on ruiskuvalettu ja koestettu esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen 20 arviointia varten. Valmistetut osat käsittävät pyöreät vetotangot, puolisuunnikkaan muotoiset työntötangot sekä tasaiset ja sileät korroosiolevyt erilaisten mekaanisten ominaisuuksien, kuten myötörajan, lopullisen lujuuden, venymän, kimmomodulin, korroosion ja huokoisuuden, määrit- 25 tämiseksi tarvittaessa. Näitä osia voidaan verrata menestyksellisesti vastaavanlaisiin osiin, jotka on valmistettu tunnettujen yleisesti käytettyjen suurpainevalumenetelmien avulla.

Useita erilaisia magnesiumseoksia on käytetty, nii-30 den nimellisten koostumusten ollessa seuraavanlaisia:

Seos Ainesosat AZ91 90,00 % Magnesiumia 9.00 % Alumiinia 1.00 % Sinkkiä 35 XK60 83,50 % Magnesiumia 6.00 % Sinkkiä 0,55 % Sirkoniumia 93176 23 AZ80 91,00 % Magnesiumia 8,00 % Alumiinia Sinkkiä (jäämäaine) 5 Useita seoksen AZ91 muunnettuja koostumuksia ruis- kuvalettiin myös. Useita muotteja käytettiin edellä selostettujen osien valmistamiseksi, näiden muottien ollessa vaihdettavissa keksinnön mukaisen ruiskuvalukoneen ja tyypiltään tunnetun normaalin suurpainevalukoneen kanssa. 10 öljylämmitystä käytettiin mahdollisuuksien mukaisesti muottien kuumentamiseen molempien toimenpiteiden yhteydessä. Iskukoko valittiin väliltä 0,5 - 1,6 naulaa (0,23 -0,73 kg) magnesiumia valettavasta tuotteesta riippuen. Suuruudeltaan 800 tuumaa/s (2032 cm/s) olevaa porttino-15 peutta käytettiin.

Kuvion 3 lämpötilavyöhykkeiden mukaisia erilaisia metalliseoksia esitetään seuraavassa yhdessä yksityiskohtien kanssa, jotka käsittävät suutinlämpötilan sekä suulakepuristimen käyttöön ja iskun suorittamiseen liittyvät 20 tiedot.

LÄMPÖTILATIEDOT (°C)

AZ91-SE0KSET (SEKAKOOSTUMUKSET

25 MUKAANLUKIEN) ZK60 AZ80 VYÖHYKE 1 575 630 575 VYÖHYKE 2 580 632 580 VYÖHYKE 3 582 634 582 30 VYÖHYKE 4 584 635 584 VYÖHYKE 5 585 635 585 VYÖHYKE 6 565 620 565 SUUTINLÄMPÖTILA 232 232 232 35

SUULAKEPURISTINTIEDOT

SYÖTTÖNOPEUS: 30 naulaa/h (13,6 kg/h) SYÖTTÖAIKA: 60 s (suulake yläasennossa) 40 70 s (suulake ala-asennossa) SISÄÄNVETOAIKA: 75 s (yli 2,4 tuuman (6,1 cm) matka) RUUVINOPEUS: 125 1/min RUUVIN SISÄÄNVETO SUULAKKEEN OLLESSA AVOINNA: 45 0,375 tuumaa (0,95 cm) 24 93176

ISKUTIEDOT

NOPEA ISKU 1 NOPEUS: 120 tuumaa/s (304,8 cm/s) NOPEA ISKU 2 NOPEUS: 135 tuumaa/s (343 cm/s) 5 ALHAINEN TÖRMÄYSNOPEUS: 10 tuumaa/s (25,4 cm/s) NOPEA KÄYNNISTYS ISKU 2 ASENTO: 0,2 tuumaa (0,51cm) ALHAINEN TÖRMÄYSASENTO: 1,45 tuumaa (3,68 cm) 1,55 tuumaa (3,94 cm)

10 ISKUJAKSO (VIIVE) AIKA: 2,0 S

Koska el ole olemassa mitään huomattavampaa paineen kerääntymistä kokoamiskammioon ja tulppa kykenee estämään suulakepuristimesta tulevan sulan materiaalin tuhlauksen 15 tai vaarallisen vuotamisen, ei ole tarvetta käyttää erikoista syöttötapin rikkovaa mekanismia esillä olevan keksinnön mukaisessa ruiskuvalukoneessa. Tarvitsee vain avata muotti 22 jähmettyneen tulpan rikkomiseksi, tällaisen avauksen tapahtuessa ruuvin 16 ollessa vedettynä sisään 20 ,375 tuumaa (0.95 cm).

Nopea isku 1 nopeus, nopea isku 2 nopeus ja alhainen törmäysnopeus liittyvät todelliseen ruiskutus!skuun. Ensimmäistä nopeutta käytetään ruiskutusiskun käynnistämiseksi, toinen nopeus määrittää maksimaalisen iskunopeuden 25 muottiontelon täyttämiseksi ja alhainen törmäysnopeus hi dastaa ruuvia 16 siten, että se lakkaa siirtymästä eteenpäin muotin 22 ollessa täysin täytettynä. Tämä estää suulakepuristimen ruuvin 16 ja pikaruiskutuslaitteen A liike-' määrän aiheuttaman törmäyksen.

30 Kuvio 2 esittää tapahtumia tyypillisen ruiskutusis kun aikana. Tietyt nopeudet ja siirtoasennot saattavat vaikuttaa valetun osan laatuun. Jos ruiskutusnopeus on liian alhainen, metalliseos jähmettyy liian aikaisin muotin 22 porteissa ja ohjaimissa, jolloin tulokseksi saadaan 35 lyhyt isku. Jos ruiskutusnopeus on liian suuri, voi syöt-töannos hajota sumuksi, mikä lisää suuresti kyseisen osan huokoisuutta. Ihanteellinen nopeus tai nopeusyhdistelmä on sellainen, jonka alaisena tulppa jäätyy tai jähmettyy suu-

II

93176 25 tinkärjessä 20a juuri kun muotti on täysin täytetty. Nopea isku 2 nopeus käynnistettiin yleensä aluksi noin 0,01 tuumaa (0,254 mm) iskun sisällä ja alhainen törmäysnopeus noin 0,02 tuumaa (0,57 mm) iskun sisällä.

26 93176 •rl o M in 2 2 r* r* » B « dP| « -Γ > O > ~ •H -\ (T3 — w W : -H J 2 o o e s i O O O w

WoN o W h « o .

O n Ή Γ) «

« M S V

ID (0

O -rH

ή Λ £

mm O

m en x » w μ λ — λ;

I£ rtj r, M

ro ιο a £ o o X « o

rH LO

<TJ tfö > g v £ >

-P Αί C _ _ -P

£ Ui CU to m -h ^ I m n n tn M £ (0 O to

t0 M -H 0) -H

-P \ £ in —. cn£in

W £ Q) £ vo O -H O

(UM C £ O _ CL) (ti CU

> (0 -H -ο ι-t e m £ £ CO ^ i—I p M M ·Η 4-ί Ή P Q) rHrHX^^j; <d at) ti £ £ £ O ~ w 2 0) in ·Η O. -P m to « «e :t0 -P :rti

MtO O 0) en a - 4JC-P

(O ft -o o o -HMM

£ P nn« 0) -H 11) •H £ +J Λ- +) 6 £ £ £

O W -H -P -H

— -H 0) -H

O ~ ~ ϋ M )C

1 ° 5 £ _ M

:0 M "! <#> M <#>

>1 Π) Z w " M

£ -n X O t0 O

0(0 ·η « w n -h in • +j p h to ^ - en o :o en a r? 2 m itoi >+)«— ao o :t0 o m a 't

•O

i II II II

e o O _ km a (0 A o

in m m o M

Q 0t Φ β O)

rt j M N M M

QJ «C < < < CO ^ 3

rH

ti > £ £ £

Q) rH rH rH

e ti ti ti •H > > > •H (0 £ £ £ a a λ; .* λ: a P tn tn in

£ ·Η ·Η *H

> £ £ £ £ EH en « « a il 93176 27

Ylläolevassa taulukossa esiintyvän metalliseoksen AZ91 erilaisten koostumusten joukosta AZ91XD sisältää be-rylliumjäämiä, jolloin on huolehdittava erityisesti epäpuhtauksien vähentämisestä korroosiokestävyyden lisäämisek-5 si. AZ91B sisältää berylliumjäämiä palamisen hidastamista varten.

Vaikka lietteessä olevien kiinteiden aineosien pitoisuus vaihteli huomattavasti tiettyjen kokeiden yhteydessä, olivat tulokseksi saadut osat täysin hyväksyttäviä. 10 Vetomyötöraja ja lopullinen vetolujuus sekä prosenttiveny- mä ovat vertailukelpoisia sekä paine- että ruiskuvalettu-jen osien välillä. Taulukossa olevat korroosionopeudet määritettiin normaalin 10 vrk suola/sumukokeen avulla, jolloin osat hiekoitettiin tai kipattiin yleisten pinta-15 olosuhteiden aikaansaamiseksi ja punnittiin ennen koestus-ta ja sen jälkeen. Tulokset on ilmoitettu vastaavana tuuman tuhannesosina/vuosi (mikroneja/vuosi). Korroosionopeudet ruiskuvalettujen osien yhteydessä olivat siten keskimäärin alle 10 tuuman tuhannesosaa/vuosi (254 mikro-20 nia/vuosi) ja samat kuin vastaavissa erittäin puhtaissa painevaletuissa osissa. Mekaaniset ominaisuudet määritettiin koestustankojen perusteella, jotka otettiin kyseisistä osista, näiden tankojen ollessa poikkileikkaukseltaan pyöreitä ja mitatulta pituudeltaan 2 tuumaa (5,1 cm).

25 Huokoisuusvertailukokeissa kaupallisesti saatavissa olevaa suurpainevalun avulla valmistettua vaihdelaatikko-kantta verrattiin samanlaiseen keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettuun kanteen. Ruiskuvalettu vaihdelaa-tikkokansi oli vähemmän huokoinen. Koestettujen osien ti-30 heydet määritettiin käyttämällä Arkimedeen upotusperi-aatetta, jolloin ilmeni, että ruiskuvalettujen osien huokoisuudessa oli 50 prosentin vähennys yli kolmen prosentin huokoisuudesta noin 1,5 prosentin huokoisuuteen paine-valettuihin osiin verrattuna. Tämän huomattavasti alentu-35 neen huokoisuuden uskotaan johtuvan useiden tekijöiden 28 93Ί 76 yhteisvaikutuksesta, mutta pääasiassa kuitenkin puolijähmeän lietteen lisääntyneestä viskoosiudesta sulan metallin paljon alhaisempaan viskoosiuteen verrattuna.

Koska metalliseos oli osittain jähmettynyt ennen 5 ruiskuttamistaan muotin sisään, sai tuloksena oleva korkeampi viskoosius aikaan vähemmän pyörteisyyttä iskuvyö-hykkeellä ja muotin ohjaimissa. Oli myös mahdollista täyttää muottiontelo jähmeällä materiaalilla edestäpäin nestemäisen metallin suurpainevalun yhteydessä esiintyvien 10 ruiskutus- ja pyörrekuvioiden sijasta. Osittain jähmeän materiaalin ruiskutus muotin sisään aiheutti myös vähemmän kutistumista nestemäisen metallin jähmettymisen ansiosta.

On usein suotavaa lisätä epäjatkuvuusvaihe metalli-osan käsittelyyn seosrakenteen muodostamiseksi, jossa tie-15 tyt ominaisuudet ovat lisääntyneet. Esimerkiksi aluminium-oksidihiukkasia voidaan lisätä painevalettavaan magnesium-seokseen painevaletun osan kulumiskestävyyden lisäämiseksi. Vaihtoehtoisesti pii- tai boorikarbidikuituja tai -kiteitä voidaan lisätä magnesiumseokseen vahvisteena kysei-20 sen osan mekaanisten ominaisuuksien lisäämiseksi. Esillä olevan keksinnön avulla voidaan valmistaa tällaisia koostumukseltaan yhdistettyjä osia.

Edellämainitun kaltaisia vaihdelaatikkokansia valmistettiin menestyksellisesti ruiskuvalun avulla käyttä-25 mällä seosta AZ91B, joka sisälsi noin 0,5 p-% aluminiumok-sidihiukkasia. Aluminiumoksidin jakautumisen valmistettuihin osiin havaittiin olevan erittäin yhtenäisen. Samalla tavoin 2 p-% aluminiumoksidia lisättiin seokseen AZ91XD sen kulumiskestävyyden parantamiseksi. Koestetuissa vale-30 tuissa osissa havaittiin aluminiumoksidin jakautuneen yhtenäisesti ilman mitään pinnan laatuun liittyviä haittavaikutuksia .

Edellä selostettujen erilaisten osien ruiskuvalun yhteydessä käytettiin peruskonekomponentteja. Myös edellä 35 mainittua perusmikroprosessoria ja tietojenhankintajärjes-

II

93176 29 telmää käytettiin, tämän järjestelmän sisältäessä digitaalisen Nicolet-oskilloskoopin iskunopeuksien määrittämistä varten.

Laajoja kokeita on tehty ruiskuvalukoneen ja -mene-5 telmän suorituskyvyn arvioimiseksi, tällaisten kokeiden käsittäessä ainakin kerran yli 16 tuntia kestäneen kokeen, jonka aikana suoritettiin yli 800 iskua. Ruiskuvalukone suoriutui hyvin tästä kokeesta ja prosessitiedot eivät osoittaneet mitään merkkiä prosessin huonontumisesta. 10 Iskut ja lämpötilaprofiilit tulivat sen sijaan vakaammiksi pitempien toimintajaksojen aikana.

Pidennettyjen kokeiden aikana toimintajakso voi lyhentyä tai pidentyä. Esimerkiksi 90 sekunnin toiminta-jakso lyheni 60 sekuntiin, sitten 45 sekuntiin ja lopuksi 15 30 sekuntiin kutakin yhden tunnin koeaikaa varten. Mitään haitallisia vaikutuksia prosessin kohteena olevien osien laatuun ei havaittu.

Kuten edellä on selostettu, esillä olevan keksinnön mukainen parannettu ruiskuvalumenetelmä ja -laite tarjoaa 20 käyttöön useita etuja. Metalliosien painevalun yhteydessä saavutetut edut säilytetään ja samalla sulamassahäviöihin liittyvät ongelmat, likaantuminen, jätteiden muodostus ja asennoiltaan rajoitettu suulaketäyttö eliminoidaan.

Painevalumenetelmiin verrattuna esillä oleva kek-25 sintö saa aikaan parantuneen tuotoksen, huomattavasti « alhaisemman energiankulutuksen, lisääntyneen tuottavuuden ja muotin pidentyneen käyttöiän.

Keksintö mahdollistaa useiden kestomuovimateriaa-lien ruiskuvaluun liittyvien sisäisten etujen saavuttami-30 sen tiksotrooppisia metalliosia valettaessa. Tavanomaisiin kestomuovien ruiskuvalumenetelmiin kohdistuvien huomattavien muutosten on kuitenkin huomattu olevan suotavia. Esimerkiksi vajaasyöttö on havaittu edulliseksi toisin kuin kestomuovien yhteydessä käytetty liikasyöttö. Lisäksi käy-35 tetään huomattavasti korkeampia lämpötiloja sekä huolellisesti valittuja lämpötilaprofiileja.

30 93176

Vyöhykelämpötilan valvonta ja leikkaustoiminnon keskeyttäminen voivat johtaa suutinkärjen tulpan muodostumiseen, joka ei vain eliminoi tavanomaisen jousitoimisen tai tyypiltään muunlaisen mekaanisen sulkuventtiilin käy-5 töstä aiheutuvan lisääntyneen monimutkaisuuden ja siihen liittyvät ongelmat, vaan parantaa myös huomattavasti ruis-kuvaluprosesseihin liittyviä turvallisuusolosuhteita. Sul-kuventtiilissä normaalisti tapahtuva kuluminen voi johtaa kuuman materiaalin tuhlaukseen tai räjähdyksenomaiseen 10 purkaukseen, mikä aiheuttaa piilevän vaaran käyttöhenkilökunnalle lisäten myös venttiilimekanismin kulumista.

Tärkeä ratkaisu sulan metallin ruiskuvalun muodostamaan ongelmaan saavutetaan sovittamalla huolellisesti yhteen puolijähmeän materiaalin syöttönopeus ja suulakepu-15 ristinruuvin 16 sisäänvetonopeus, niin että mitään havaittavaa painetta ei synny materiaalin kokoamisvyöhykkeellä C ennen ruiskuvaluiskua. Käyttämällä sopivaa lämpötilapro-fiilia määrättyä magnesiumseosta varten tämän profiilin lisätessä jatkuvasti kyseisen seoksen lämpötilaa, vähen-20 täen kuitenkin samalla hieman lämpötilaa suulakepuristimen suutinkärjen alueella, sekä valitsemalla sopivalla tavalla ruuvisuulakepuristimen nopeudet koko toimintajakson ajaksi, voidaan tämän ratkaisun saavuttamista suuresti helpottaa. Jakson iskuosan aikana suulakepuristinruuvin 16 no-25 peuden olisi aluksi lisäännyttävä haluttuun maksimiarvoon asti ja pysyttävä suunnilleen tässä maksimiarvossa iskun suurimman osan aikana, mutta aivan ennen täysiskun loppuunsaattamista suulakepuristinruuvin nopeuden olisi hidastuttava alhaiseen törmäysnopeuteen asti ja ruuvin oli-30 si pysähdyttävä ilman takaisinkimmahdusta muotin 22 tullessa täytetyksi.

Useita erilaisia huokoisuudeltaan vähentyneitä osa-tuotteita, myös ohutseinäisiä osia, voidaan keksinnön mukaisesti valmistaa puolijähmeistä materiaaleista lopulli-35 sen metallimatriisin muodossa.

n

Claims (15)

93176 31

1. Menetelmä dendriittisiä ominaisuuksia omaavan metallimateriaalin ruiskuvalua varten, menetelmän käsittä- 5 essä: (a) materiaalin syöttämisen suulakepuristinkote-loon, jonka yksi pää päättyy poistosuuttimeen; (b) materiaalin siirtämisen kotelon läpi kohti suuttimen vieressä olevaa kokoamisvyöhykettä; 10 (c) materiaalin kuumentamisen solidus- ja likvidus- lämpötilan välissä olevaan lämpötilaan materiaalin muuntamiseksi puolijähmeään tiksotrooppiseen tilaan; (d) materiaalin leikkaamisen sen liikkuessa kohti kokoamisvyöhykettä dendriittisen kasvun estämiseksi; 15 (e)tunnettu siitä, että menetelmä käsittää kokoami s vyöhykkeen laajentamisen, riippumattomasti materiaalin siirtymisestä vyöhykkeelle, ja nopeudella joka on ainakin yhtä suuri kuin se nopeus, jolla materiaalia siirtyy kokoamisvyöhykkeelle; 20 (f) materiaalin leikkaamisen keskeyttämisen kokoa mi s vyöhykkee 11 ä; (g) materiaalin lämpötilan pitämisen kokoamisvyö-hykkeellä dendriittisen kasvun estävällä tasolla; ja (h) riittävän voiman jaksottaisen kohdistamisen 25 kokoamisvyöhykkeelle kerääntyneeseen materiaaliin, kokoa mi s vyöhykkeeseen kerätyn materiaalin pakottamiseksi poistumaan suuttimen kautta muottiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää vaiheen olennaisesti 30 jähmeän tulpan muodostamiseksi materiaalista suuttimessa, kun materiaalin purkautuminen muottiin päättyy.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää vaiheen kokoamis-vyöhykkeellä olevan materiaalin lämpötilan nostamiseksi 35 korkeammalle tasolle, kuin muualla olevalla materiaalilla. 32 931 76

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää vaiheen materiaalin leikkausnopeuden pitämiseksi 5 - 500/s.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-5 nen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali syötetään koteloon nopeudella, joka on pienempi kuin sen sataprosenttinen kapasiteetti, jolloin materiaalin liike-nopeus koteloa pitkin on olennaisesti riippumaton materiaalin leikkausnopeudesta.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että seos käsittää epäjatkuvan faasiaineen, joka muodostaa siitä osan.

7. Laite dendriittisiä ominaisuuksia omaavan metallimateriaalin ruiskuvalua varten, laitteen käsittäessä: 15 (a) suulakepuristinkotelon (14), jonka yhdessä päässä on poistosuutin (20), jonka lähistöllä on kokoa-misvyöhyke (c) ja jossa on suuttimesta kaukana oleva otto-aukko (13); (b) syöttölaitteen (11, 12, 15) materiaalin syöttä-20 miseksi koteloon ottoaukon kautta; (c) laitteen (37, 38, 39) kotelossa olevan materiaalin kuumentamiseksi lämpötilaan, joka on riittävän korkea dendriittisen kasvun estämiseksi; (d) edestakaisin liikkuvan puristinvälineen (16) 25 materiaalin siirtämiseksi kotelon läpi ottoaukosta kokoa- misvyöhykkeelle, tunnettu siitä, että (e) laite käsittää välineet (32, 60, 61, 62) koko-ami s vyöhykkeen laajentamiseksi, riippumattomasti materiaa-

30 Iin siirtymisestä kokoamisvyöhykkeelle, ja nopeudella, joka on ainakin samansuuruinen kuin nopeus jolla materiaalia siirtyy kokoamisvyöhykkeelle, jolloin vältetään huomattavien rasitusten vaikuttaminen materiaaliin kokoamis-vyöhykkeellä; 35 (f) välineet (17) materiaalin leikkaamiseksi sen siirtyessä kotelon läpi ottoaukon ja kokoamisvyöhykkeen välillä; ja ti 93176 33 (g) välineet (30, 32, 16, 60) materiaalin poistamiseksi kokoamisvyöhykkeeltä suuttimen kautta muottiin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelo (14) käsittää useita pituus- 5 suuntaisesti etäisyyden päässä toisistaan olevia kuumennu s vyöhykkeitä (Z1 - Z6), joista jokaista lämmitetään kuu-mennuslaitteen avulla suutinta (20) kohti kasvavan lämpö-tilaprofiilin muodostamiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että syöttölaite käsittää laitteen (12) materiaalin syöttämiseksi koteloon (14) nopeudella, joka on pienempi kuin sen sataprosenttinen kapasiteetti.

10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että puristusväline materiaalin 15 siirtämiseksi kotelon läpi käsittää suulakepuristinruuvin (16), sekä välineet (30 - 36) ruuvin sovittamiseksi koteloon pyörivästi ja aksiaalisessa suunnassa kotelon suhteen liikkuvaksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, t u n -20 n e t t u siitä, että kokoami s vyöhykkeen laajentava laite käsittää välineet (32, 61, 62) ruuvin siirtämiseksi emättimestä (20) poispäin olevaan suuntaan.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää lait- 25 teen (Z6) materiaalin lämpötilan alentamiseksi suuttimes-sa (20), kun materiaalin poisto kokoamisvyöhykkeeltä (c) päättyy tasolle, jossa materiaali jähmettyy ja muodostaa tulpan.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 7-12 mukainen lai-30 te, tunnettu siitä, että kuumennuslaite (39) pitää kokoamisvyöhykkeellä (c) olevan materiaalin lämpötilan korkeammalla tasolla kuin muualla.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 7-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelo (14) käsittää si- 35 sävuorauksen (14a), joka on muodostettu materiaalista, 34 93176 jolla on korkea kobolttipitoisuus, ja että ruuvilla (16) on lujittuvaa materiaalia ulkopinnallaan.

15. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää muo-5 tin (22), jossa on ontelo (27) ja suuttimen ja ontelon kanssa yhteydessä oleva kulkuväylä (52) suuttimesta poistetun materiaalin siirtämiseksi onteloon, ja kulkuväylään asetetun pylvään (28), jonka runko päättyy suutinta vastassa olevaan kärkeen, joka on kupera ja sisältää ontelon 10 (58). li 93176 35