NO772424L - Fremgangsmaate og anordning ved presisjonsstoeping - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning ved

presisjonsstoping.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved presisjonsstbpning av en forut bestemt gjenstand, og særlig en fremgangsmåte for fremstilling av en tredimensjonal profilkonstruksjon, slik som f.eks. propeller, ved anvendelse av presisjonsfremstilte stopeformer etter innleggsprinsippet.

Som det vil være kjent, er inftleggs- eller presisjonsstoping

en prosess som har vært anvendt mange hundre år for stoping av gjenstander av komplisert form, og i den senere tid har denne fremgangsmåte også blitt benyttet ved stbping av deler, som selv om de har forholdsvis enkel form, må stopes til nbyaktige dimensjoner, således at påfolgende rengjorings- eller bearbeidings-prosesser, som vil medfbre tap av dyrbart material samt også

fore til forandring av i det minste overflareområdene av en stopt del, gjores unodvendige. Ved denne prosess fremstilles i henhold til vanlig teknikk et monsterstykke av voks eller av polystyren eller et material med sammenlignbare egenskaper, enten direkte eller ved anvendelse av en fast forbildeprofil, hvoretter monsterstykket dyppes i en oppslemning av tungtsmeltende material, og mbnsterstykket oversprøytes med sand etter neddyppingen, således at et varmebestandig belegg frembringes på mbnsterstykket. Stottematerial, slik som f.eks. tbrr sand, anordnes så rundt mbnsterstykket, således at en nbyaktig stbpeform avgrenses av stbttematerialet, hvoretter denne presisjonsform tillates å tbrke, den voks eller annen substans som danner mbnsterstykket bringes til å smelte og forlate stbpeformen, som deretter forvarmes til en temperatur som er egnet for stbping av et forut bestemt metall eller en legering, hvoretter vedkommende metallmaterial tilfores og tillates å storkne, og stbpeformen deretter fjernes;

Da formen av den stbpte gjenstand i sin helhet bestemmes av et eneste monster i et stykke, vil det være mulig å oppnå meget storre stbpenbyaktighet enn det som er mulig ved stopeprosesser hvorved forskjellige deler av en stb'pt gjenstand dannes av

forskjellige mbnstre eller deler, og av denne grunn anvendes presisjonsstbping av foreliggende art meget hyppig f.eks. i flyindustrien. Det er imidlertid funnet ytterst vanskelig eller umulig å fremstille stbpeformer av tilstrekkelig styrke for stbping av storre gjenstander, og selv i flyindustrien og andre lignende industrier er presisjonsstbping av foreliggende art nesten utelukkende begrenset til fremstilling av små deler.

For presisjonsstbping av stbrre deler, f.eks. generator-turbinblader med en lengde på ho til 130 cm og vekt fra 1 til .

70 kg, eller skipspropeller med diameter av stbrrelsesorden

200 cm samt vekt av stbrrelsesorden 250 kg, er det imidlertid kjent å anvende en prosess hvorved et par stbpeformer i form av f.eks. et kgramikkskall, formes over et mbnsterstykke og deretter atter fjernes fra stykket, sammenfbyes på nytt og tillates å stivne, hvilket tilsvarer den såkalte Shaw-prosess eller modifikasjoner av denne. Ved denne prosess omfatter imidlertid stbpeformen minst to deler som må tilpasses hverandre med stor nbyaktighet og deretter sammenlåses. Bortsett fra det forhold at en sammenfbyning av sådanne formhalvdeler utgjbr et ekstra arbeidstrinn, er det vist seg å være vanskelig å sikre at de to halvdeler av stbpeformen er nbyaktig tilpasset hverandre. Stbpte gjenstander fremstilt på denne måte vil derfor ofte ha

utstikkende partier i sammenfbyningsområdet mellom formhalvdelene, og vil derfor vanligvis kreve etterfølgende bearbeiding som

forer til materialtap, bortsett fra at det ved visse materialer, slik som rustfritt stål, er vanskelig å oppnå den bnskede presisjons-grad ved bearbeidingen.

Som det vil være kjent fra hydro-dynamiske betraktninger, vil bladenes tykkelse på skipspropeller variere i retning av lengde-aksen for vedkommende blad. Da den mbnsterform som anvendes har forholdsvis lav varmebestandighet, hvilket setter bestemte grenser for den temperatur som stbpeformen kan oppvarmes til under stbpeprosessen, vil det være en tendens til utilstrekkelig fylling av formen av det tilforte metall, hvis en sådan propell stopes ved en konvensjonell stbpeprosess. Dette er særlig tilfelle hvis, for å oppnå oket styrke og bestandighet mot slitasje og korrosjon, det anvendes rustfritt stål istedet for en kobberlegering, hvorved det i tillegg vil kunne opptre blåse-hull eller brent rustfritt stål på overflaten av den stbpte gjenstand. På grunn av disse feil, kombinert med det forhold at god dimensjonspresisjon for en stopt del ikke kan garanteres, slik som angitt ovenfor, vil en stbpt del alltid være beheftet med en del unodvendig metall eller annet material, som må

fjernes ved mekanisk bearbeiding og bevirker bkning av tilvirkningsomkostningene for en propell.

Disse ulemper opptrer ikke bare ved tilvirkning av skipspropeller, men foreligger også ved fremstilling av lignende omfangsrike deler av komplisert form, f.eks. blader for store turbiner, kompressorer eller kondensatorer.

På grunn av egenskapene for det material som anvendes i mbnsterstykket, vil det ved konvensjonell jSresisjonsstbpning være nbdvendig å anvende forholdsvis stort og komplisert utstyrtfor innsprbytning av det termisk smeltbare material. Bortsett fra at det bnskede monster i termisk smeltbart material kan utformes manuelt ved graveringsarbeidet, må faktisk produksjon i industriell skala finne sted ved hjelp av en delt stbpeform utfort i en metall-legering som anvendes for stopning av et forbildembnster. I dette tilfelle må stbpehalvdelene gis en korrekt overflateform ved mekanisk bearbeiding eller lignende prosesser, og derpå sammenlåses for dannelse av en sammenstilt stbpeform hvori termisk smeltbart material innsprbytes av en sprbyte-stbpemaskin. Anvendelse av en sådan sprbyte-stbpemaskin vil imidlertid fore til bkede tilvirkningsomkostninger, idet den oppdelte stbpeform som skal angi det påkrevede stbpembnster, må gjbres meget sterk og med stor evne til å tåle innsprbytning under hbyt trykk av termisk smeltet material. Hvis vedkommende stbpeform også skal inneholde en kjerne, må det også treffes spesielle tiltak for å sikre at kjernen ikke forflyttes under den kraftige innsprbytning av smeltet material, og de kompliserte prosesser som er nbdvendig for å sikre at kjernen bibeholdes i korrekt stilling, vil ofte medfbre forsinkelser i tilvirknings-prosessen.

Det er derfor et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å

angi en forbedret fremgangsmåte for presisjonsstbpning av tredimensjonale profilkonstruksjoner, slik som propeller, impellere, difusere, kondensatorer, turbinblader og lignende, hvorved de foreliggende problemer ved konvensjonelle stbpeprosesser elimineres.

Det er et annet formål for foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte for stbping av store profilgjenstander uten at dette krever utfbrelse av kompliserte stbpeprosesser.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å angi en fremgangsmåte for presisjonsstbpning a? profilstykker som ikke er begrenset til stopning av propeller av en spesiell stbrrelse eller et spesielt material, og som tillater tilvirkning av tredimensjonale profilkonstruksjoner med meget nbyaktige stbpe-dimensjoner og jevn overflate.

Det er videre ennå et ytterligere formål for oppfinnelsen å angi en fremgangsmåte for presisjonsstbpning fevorved fremstilling av mbnsterstykker for sådan stbpning av tredimensjonale profil-konstruks joner lett oppnås og omkostningene ved stbpeform-fremstillingen er forholdsvis lave.

Et grunnleggende trekk ved foreliggende oppfinnelse ligger i

en fremgangsmåte for fremstilling av en propell ved anvendelse av en presisjonsstbpeform, idet fremgangsmåten omfatter forming av et termisk smeltbart mbnsterstykke for en tredimensjonal konstruksjon, slik som en propell, ved smelting av en termisk smeltbar substans som utgjbres av minst ett material fra den materialgruppe som omfatter naftalen og para-diklorobenzen anvendt alene eller blandet med en eller flere kopolymere på vinylbasis,, samt innfbring av nevnte smeltede substans i en stbpeform ved en innfbringstakt i området 0.1 - 5 kg/sek.;

dannelse av et keramikkskall rundt nevnte mbnsterstykke ved gjentatte ganger å påfbre nevnte monster et varmebeståndig material og derpå bestrb overflaten med et varmebestandlg partikkelmaterial; utforelse av en forelbpig utsmeltningsprosess for frembringelse av et lite gap mellom nevnte mbnsterstykke og nevnte ytre skall ved opplosning av en andel av nevnte monsterstykke ved hjelp av damp av et organisk løsningsmiddel;

utforelse av en fullstendig utsmeltningsprosess, hvorved nevnte monsterstykke utsettes for sådan varme at fullstendig smelting finner sted og det smeltede material fjernes fra nevnte ytre skall, hvorved det fremkommer en skall-form; for-oppvarming av nevnte skallform til en temperatur nær temperaturen av det smeltede metall som anvendes for forming av vedkommende propell samt innfbring av nevnte smeltede metall i skallformen;, hvoretter det tilforte metall tillates å storkne og det størknede metall fjernes fra stbpeformen.

På grunn av det gap som frembringes under fbrste trinn av ttbnsterstykkets nedbrytning, unngås mekanisk påkjenning og sprekk-dannelser på deler av skallformen på grunn av utvidelse av mbnsterstykket under det annet nedbrytningstrinn, således at det oppnås en skallform som tillater fremstilling av en propell med god overflate og nbyaktige dimensjoner.

Hvorledes de angitte formål oppnås samt andre trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende fullstendige beskrivelse av foreliggende oppfinnelse under henvisning til de vedfbyde tegninger, hvorpåi

Fig.l viser et tverrsnitt av et termisk smeltbart monsterstykke av samme form som en skipspropell og belagt med et keramisk skall for presisjonsstbpning i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom oppvarmingsutstyr for fjerning av det mbnsterdannende smeltbare material, for anskueliggjørelse av Innledende fjerning av det smeltbare material som anvendes i fig. 1. Fig. 3 er et tverrsnitt av samme art som fig. 2 og anskuelig-gjør fjerningen av hovedandelen av det smeltbare material. Fig. h er et tverrsnitt gjennom en stbpeform anordnet i beredskap for tilfbrsel av stbpematerial etter fjerning av det termisk smeltbare material fra formens indre, og Fig» viser et tverrsnitt av samme art som i fig. h, føs fremvisning av en stbpeform for forming av en skipspropell og anordnet i stbttematerial umiddelbart for stbpeprosessen.

Samme henvlsningstall angir tilsvarende komponenter i de forskjellige figurer.

Fblgende beskrivelse vil referere seg til stbping av en skipspropell, idet det forutsettes åpenbart at oppfinnelsens fremgangsmåte like godt kan anvendes ved stbping av andre typer av tredimensjonale profilgjenstander, slik som impellere, difusere, kondensatorer, turbinblader og lignende.

I fig. 1 er det vist et termisk smeltbart mbnsterstykke 1, som

i sin form tilsvarer en skipspropell eller lignende gjenstands som skal stbpes i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte, og er påfbrt et keramisk ytterskall 2 av passende tykkelse.

Det toermisk smeltbare mbnsterstykke 1 kan fremstilles på hvilken som helst kjent måte i forhåndelse med pre sisjonsstbpning eller lignende prosesser. I forbindelse med oppfinnelsens fremgangsmåte anvendes imidlertid fortrinnsvis en form oppdelt i to halvdeler og utfort i gips. De deler av denne form som tilsvarer tynne avsnitt av en ikke vist forbildeform for en propell, danner hulrom. Ved dimensjoneringen av denne gipsform er det tatt hensyn til krympning av metallsmeiten under stbrkningen samt til material som må fjernes ved fremstilling av den ferdige gjenstand.

Da en propell må ha et akselhull for å tillate montering på en drivaksel, er et sådant hull anordnet i det propell-dannende mbnsterstykke^og av grunner som vil fremgå senere i beskrivelsen kan det i forbilde-formen være anordnet en uttagning som tilsvarer et akselhull.

For termisk smeltbart material for mbnsterstykket 1 helles inn

i det indre området som avgrenses av de to halvdeler av den oppdelte form som er sammenlåst, anordnes det innvendig i formen en kjerne 3 for dannelse av et hull for propellens drivaksel,

og utfort med en flens ved formens bunn.

Det termisk smeltbare material helles så inn i den oppdelte stbpeform. Dette material har en sammensetning som vil bli beskrevet senere, og er blitt gjort flytende ved oppvarming til 85°C. Egenskapene for dette smeltbare material som helles inn i den oppdelte stbpeform, er sådanne at anvendelse av en sprbyte-stbpemaskin er unbdvendig. Dette betyr imidlertid på ingen måte at en sådan sprbyte-stbpemaskin aldri anvendes i forbindelse med oppfinnelsens fremgangsmåte. Selv for stopning av forholdsvis store gjenstander er det imidlertid tilstrekkelig med en sprbyte-stbpemaskin av meget enkel konstruksjon, hvis sådan maskin i det hele tatt anvendes.

Et særlig bemerkelsesverdig trekk ved oppfinnelsens fremgangsmåte er tilfbrselstakten for det smeltbare material til stbpeformen.

Et foretrukket smeltbart material for anvendelse i forbindelse med oppfinnelsens fremgangsmåte er et material fra naftalen-systemet. Skjbnt sådant material har mange fordeler, er det funnet at dets anvendelse ved konvensjonelle fremgangsmåter fbrer til overflatehull og lokal porbsitet på et fremstilt mbnsterstykkeé Undersbkelser som er foretatt viser at den viktigste årsak til sådanne feil ligger i vedheftning av vanndamp frembragt under materialtilfbrslen, til stbpeformens innside. Ytterligere undersbkelser og prover gjorde det imidlertid klart at denne ulempe kan unngås ved at vedkommende smeltbare material tilfores i en takt på 0.1 - 5.0 kg/eek. Når flytende material helles ned i stbpeformen i en tilfbrselstakt stbrre enn 5 kg/sek., vil det opptre hvirvler og luft innesluttes mot stbpeformens innside, hvilket forer tLl overflateruhet på det ferdige mbnsterstykke.

I tillegg til dette foreligger det en tendens til borttagning

av tilfort frie.ibringsmiddel, med det resultat at adskillelse av

monsterstykket fra sin stbpeform blir vanskelig. Hvis på den annen side tilfbrselstakten er lavere enn 0.1 kg/sek. vil det fremkomme lokal porbsitet, og idet tilfort material har en tendens til forholdsvis sterk nedkobling for nytt material kommer til, vil det fremkomme trinn-lifcijer eller soner langs monsterstykkefes overflate, og den bnskede dimensjonsnøyaktighet vil vanskelig kunne oppnås. Når tilfbrselstakten imidlertid holdes i området 0.1 - 5.0 kg/sek., vil det oppnås et mbnsterstykke med nbyaktige dimensjoner og jevn overflate.

Etter nedhelling i den delte form, tillates det smeltbare material som danner mbnsterstykket 1 å storkne, hvoretter det fjernes fra formen. Det mbnsterstykket 1 som derved fjernes vil fremdeles inneslutte kjernen 3.

Det termisk smeltbare material som anvendes i mbnsterstykket

kan være para-diglykol-benzen i form av naftalen, polystyren-resin eller vinylacetat anvendt hver for seg eller blandet, idet materialet utgjores av minst en av de nevnte substanser eller en blanding av to eller flere av disse innbefattet naftalen, para-diglykol-benzen eller en blanding av naftalen-benzen og naftalen..Fortrinnsvis holdes imidlertid den totale vektandel av naftalen innenfor området 0.5 - 10$, hvis en blanding av naftalen og polystyren-resin anvendes, i området 1-5$ hvis en blanding av naftalen og en kopolymer av etylén-acetat anvendes, samt i området 3 - 10$ hvis en blanding av naftalen og poly-e tylen-re sin anvende s.

Materialegenskapene for naftalen og styronaftalen, nemlig en blanding av naftalen og polystyren-resin, er angitt i tabell 1. For sammenligning tilsvarende egenskaper for representative konvensjonelle voksarter angitt i tabell 2. Ved sammenligning av verdiene i disse to tabeller, vil det innsee at tilsetning av polystyren bker materialets bbyefasthet. Når det smeltbare monsterstykket 1 er ferdigstopt, dannes et varmebeståndig keramikkskall 2 rundt formstykket ved gjentatte materialpåforinger og overstrbing av sand et gitt antall ganger bestemt i avhengighet av den påkrevede styrke av skallet 2. Materialpåforing og sand-overstroing kan f.eks. utfores

avvekslende 6-7 ganger, hvis det onskes å stope en propell med diameter på ^00 mm, samt 10 - 12 ganger hvis det skal stopes en propell med diameter på 1200 mm. Mbnsterstykket 1 er fullstendig innesluttet i skallet 2 bortsett fra en åpning 10

som for et propell-monsterstykke er anbragt på motsatt side av monsterstykket i forhold til kjernen 3.

Hver overstrbing av aand er beregnet på å styrke keramikkskallet

2, og den sand som anvendes er hensiktsmessig en torr sandsort,. slik som aluminiumsand eller smeltbart silisiumoksyd som kan påfbres fra en strbmningsrenne, eller blåses eller overoses på skallet 2.

Etter avslutning av det påkrevede antall materialpåforinger og påstroing av sand, fastholdes kjernen 3 som omgis av mbnsterstykket lj av flensen h i skallet 2, med det formål å sikre at kjernen 3 forblir på plass etter at monsteret 1 derpå smeltes ut av skallet 2.

Etter fullfbrelse av den siste omgang av materialpåforing og sand-påstrbing, utfores et innledende og et avsluttende smelte-trinn for å fjerne mbnsterstykket 1 og etterlate i ytterskallet 2 et indre hulrom som angir formen av den propell som skal stopes. Det fbrste av disse prosesstrinn utfores i en fbrste utsmeltningsovn 5, som er vist i fig. 2, som det nå skal henvises til.

Tvers over en nedre del av utsmeltningsovnen 5 er det anordnet

en horisontal skillevegg 6, således at det i den nederste del av ovnen 5 dannes et oppvarmingsrom 7. Dette oppvarmingsrdm 7 er fylt med et flytende medium, slik som olje. Et elektrisk varmeror 8 som tilfores effekt fra kraftledningen 9, er montert på et nedre sideveggavsnitt av ovnen 5 og rager innover i rommet 7. Hår effekt tilfbres varmeroret 8, oppvarmes derfor det

flytende medium i rommet 7, samtidig som skilleveggen 6 også oppvarmes.

Det monsterstykket 1 som er belagt med ytterskallet 2, fastholdes av bærere 11 innvendig i ovnen 5 på sådan måte at den utildekte åpning 10 av monsterstykket vender nedover, således at smeltet material fra mbnsterstykket 1 kan falle ned på skilleveggen 6, hvorpå det danner et skikt 12* For å opplose material i monsterstykket 1 tilfores det til ovnen 5 en passende mengde organisk lbsningsmiddel i form av alken eller kloro-hydrokarbon slik som &-1-1 trikloro-etan (CH^rCCl^)*1-1-2 trikloro-etan., (CHC1:CC12), eller 1-1-2-2 tetrakloro-etan (Cl2CsCCl2).

Egenskapene for de forskjellige losningsmidler som kan anvendes i henhold til oppfinnelsen, er vist i tabell 3»

For å unngå bruk av uforholdsmessig store mengder 16'sningsmidde 1 samt også for å hindre forurensning av den omgivende atmosfære, er det anordnet kjoleror 13 rundt den ovre del av innerveggen av ovnen 5. Kjoleluft eller annen fluid sirkulerer stadig gjennom rorene 13 ved hjelp av konvensjonelle midler som ikke er vist. Ettersom damp fra losningsmidlet stiger opp til den ovre del av ovnen 5»avkjbles den ved hjelp av dette arrangement av kj61eror 13 og danner derved dråper lU-, som, da det anvendte løsningsmiddel er tyngre enn luft, slik som angitt i tabell 2, vil renne nedover langs innsiden av ovnen 5>således at losningsmidlet gjenvinnes.

Det smeltbare material som danner monsterstykket 1, smeltes

på grunn av virkningen av den latente fordampningsvarme for losningsmidlet og bringes 6gså til oppløsning av dampen fra losningsmidlet. Samtidig passerer dampen fra losningsmidlet gjennom mikroporer i keramikkskallet 2, og skallet 2 oppvarmes herunder som f61ge av den latente kondenseringsvarme for danne damp. Det er ikke onskelig å etterlate sammenstillingen av formstykket 1 og skallet 2 under lengre tid i ovnen 5 etter at fordampningen av 16sningsmidlet har begynt. Etter nedsmeltning av en viss mengde av det smeltbare material som danner mbnsterstykket 1, således at et gap 3a på noen millimeter dannes mellom ytterflaten av monsterstykket 1 og innsiden av skallet 2, fjernes derfor hensiktsmessig sammenstillingen av stykket 1 og skallet 2 fra den forste utsmeltningsovn 5 og overfores til en annen utsmeltningsovn 15 for fullstendig nedsmeltning av monsterstykket..

Det skal nå henvises til fig. 3, hvor sammenstillingen av monsterstykket og skall er understøttet i den annen utsmeltningsovn 15 med åpningen 10 vendt nedover, ved hjelp av bærere 20 av samme utforelse som bærerne 11 i den forste utsmeltningsovn 5. Sammenstillingen oppvarmes ved hjelp av luft ved en temperatur

i området 350 - lf50°C, som tilfores til det indre av ovaen 15 gjennom en eller flere r6r 17 fra en brennerenhet 16 under hoyt trykk. Denne varme luft rettes fortrinnsvis inn i ovnen 15 i sådan retning at den ikke blåses direkte fra vedkommende ror 17 mot. sammenstillingen av monsterstykket og skall. Oversiden av

ovnen 15 er tildekket, og luft kan forlate ovnen 15 gjennom passende utlopskanaler som ikke er vist.

Den beskrevne to/trinns utsmeltningsprosess i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte er meget fordelaktig når det gjelder å bibeholde dimensjonene av de stopte gjenstander. Sprekk-dannelser i keramikkskallet kan unngås ved konvensjonelle prosesser for utsmeltning av monsterdannende material ved at monsterstykket og skall nedsenkes i kokende vann eller ved at nevnte sammenstilling fra begynnelsen av prosessen oppvarmes ved en strom av varm luft i temperaturområdet 350 -<1>+50°C.

Ved den førstnevnte prosess vil imidlertid for lang nedsenkning av sammenstillingen i vann fore til svekking av bindematerialet og folgelig deformering av stbpeformen, mens det ved den sist/ nevnte kjente prosess er vanskelig å styre varmeoverforingen fra propellens nav-avsnitt til spissene eller kantene av propellbladene, og hvis det mbnster-dannende material inneholder en stbrre tilsats av polystyren, nemlig 3$ eller mer, kan det forekomme nedbrytning av de deler av stbpeformen som danner bladkanter, idet monstermaterialet utvider seg for det smelter.

Ved oppfinnelsens fremgangsmåte unngås imidlertid disse problemer, da det forste nedsmeltningstrinn ikke ledsages av noen utvidelse av betydning av det monsterdannende material, ettersom denne nedsmeltning finner sted ved lav temperatur og er av kort varighet, da det bare tilsiktes å oppnå et gap 3a av stbrrelsesorden 0.5 - 1.0 mm mellom det monsterdannende material og innsiden av keramikkskallet, med det formål å sikre at en termisk utvidelse under den påfolgende fullstendige nedsmeltning ikke

vil ha noen uheldige virkninger.

Nedsmeltning av det smeltbare material i ovnen 15 forer således til dannelse av et hult keramikkskall som utgjor en form 2a.

For gjerning av eventuelt vann eller rester av monstermaterial som fremdeles kan hefte seg til innsiden av stopeformen 2a, samt også for å gjore formen 2a sterk og stabil, bibeholdes formen 2a under et fastlagt tidsavsnitt ved en temperatur i området 500 - 1100°C i en varmeovn 22, av den art som er vist i fig. h-og som det nå skal henvises til. Varmeovnen 22 omfatter stålvegger som er foret med varmebeståndig foringsmaterial 23, mens det midt på ovnens bunn er anordnet et stativ 2h for understottelée av stopeformen 2a med sitt navavsnitt vendt nedover og åpningen vendt oppover. Oversiden av stativet 2<*>+ danner herunder en plan plate for å sikre stabil understøttelse av stopeformen 2a. I stativet 2h er det anordnet munnstykker 27 som danner forbindelse mellom det indre av varmeovnen 22 og en brennerenhet 25 under hoyt trykk. Denne enhet er anordnet under stativet 2h og utenfor hovedlegemet av ovnen 22 og tilfores gass gjennom en linje 26.

Ved igangsetning av brenneren 25 utsettes derfor stopeformen 2a

for en varm luftstrom som bevirker fullstendig fjerning av vann og annet restmaterial fra stopeformen.. I tillegg til torkning av formen 2a, tjener varmeovnen 22 også til oppvarming av formen til en temperatur så nær som mulig temperaturen av det smeltede metall som derpå skal tilfores formen. Stbpeformen 2a holdes således for eksempel i varmeovnen 22 i omkring 3 timer, hvis det er onskelig å oppvarme formen til en temperatur av stbrrelsesorden ifOO - 700°C.

Etter dette plasseres formen 2a i en beholder 28 av den art som

er vist i fig. 5»med åpningen av stbpeformen 2a vendt oppover for dannelse av en tilforselstrakt 10a. Stålhagel, kromitt-

sand, zirkonium-sand eller lignende tort sandmateriale 29 pakkes rundt stbpeformen 2-i, således at bare tilfbrselstrakten 10a etterlates utragende over overflatenivået av sandmaterialet 29. Denne utragende del omhylles på hensiktsmessig måte av isolerende material 30 f.eks. av keramikkfibre.

I den tilstand som er vist 1 fig. 5»er stbpeformen 2a klar for mottagelse av smeltet metall. En av hovedfordelene ved oppfinnelsens fremgangsmåte er det forhold at det tilfbrte metall kan være rustfritt stål. Skjbnt i den senere tid materialer som aluminiumbronse i blant anvendes istedet for messing (HBgC-1)

med stor holdfasthet, som tidligere var det viktigste material for anvendelse ved tilvirkning av skipspropeller,, har det hittil ikke vært tilgjengelig utstyr eller metoder som tillater anvendelse av rustfritt stål på bkonomisk måte. Dette er slik fordi det konvensjonelt gjbres bruk av fremgangsmåter med såkalt sveipende stbpeform ved anvendelse av C0£eller upreparerte former,

og problemer i forbindelse med bevegelsesprosessen og andre faktorer gjbr det nbdvendig å etterlate 2 - 3 mm for fjerning ved mekanisk bearbeiding etter stopningen. Dette er ikke noen stor materialmengde når det gjelder konvensjonelle kobberlegeringer, som er forholdsvis billige og lett bearbeidbare,

men det er en betydelig materialmengde når det gjelder rustfritt stål, som er meget vanskelig å bearbeide og dessuten dyrt. Resultatet av disse forhold er at tilvirkningsomkostningene

ved konvensjonelle fremgangsmåter for stopning av propeller i rustfritt stål er 3 - 5 ganger hoyere enn når kobberlegeringer anvendes. Ved oppfinnelsens fremgangsmåte vil det imidlertid som nærmere forklart nedenfor, kunne oppnås ytterst god overflate og små dimensjonstoleranser selv når det anvendes rustfritt stål for stoping av propeller, og den materialmengde som må fjernes etter stopeprosessen er bare av stbrrelsesorden 0.3 mm. Foreliggende oppfinnelse gir med andre ord den fordel at det med hensyn til totale fremstillingsomkostninger foreligger meget liten forskjell mellom anvendelse av rustfritt stål og kobberlegeringer for tilvirkning av propeller, hvilket vil si at nevnte propeller kan lett og bkonomisk tilvirkes i rustfritt stål, som for dette formål er klart overlegent alle kobberlegeringer*

Eksempler på-hensiktsmessige typer og" sammensetninger av rustfritt stål for tilvirkning av propeller er angitt i tabell ^f.

Ved anvendelse av oppfinnelsens fremgangsmåte ble det ikke

funnet noen forskjell i stbpegodsets overflate enten stbpingen ble utfort jved materialtilforsel nedenfra eller innfbring av material ovenfra*men den sistnevnte tilfbrselst<y>pe' er å foretrekke

da den oppviser fordeler med hensyn til tilvirkning av stSpeformer» Når en stopebronn anvendes vil det bare foreligge små mengder

av slagg eller stopestov i det ferdige stopeprodukt. Hår det gjelder hensiktsmessig utforelse av stopeprosessen, er det best å anvende en stopedigel med såkalt "tekanne-tut" for utforelse av den innledende materialtilforsel, hvoretter det benyttes en topp-tilforsel.

Etter stopeprosessen, tillates den stbpte gjenstand å avk|oles, hvoretter stigeror avskjæres og mekanisk bearbeiding eller annen avsluttende arbeidsprosess utfbres på kjent måte, for fremstilling av ferdige propeller.

I motsetning til den midlere verdi av overflateruhet på 50 - li+O ^u for propeller stopt i konvensjonelle sandformer., vil overflateruheten for propeller av rustfritt stål av type 18-8 stopt ved oppfinnelsens fremgangsmåte være meget liten og i området 5 - 15/U. Takket være dette vil det bare være nbdvendig med en liten grad av avsluttende mekanisk bearbeiding, og arbeidstid og omkostninger for fremstilling av ferdige propeller vil således være meget mindse.

Spesielle eksempler på de gode resultater som oppnås ved oppfinnelsens fremgangsmåte, er angitt i tabell 5»som angir dimensjonene i ferdigstbpt tilstand for propeller stopt ved den metode som er beskrevet ovenfor-.

Som en ytterligere anskueliggjørelse av de fordeler som oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelse, angis i tabell 6 en sammenligning, mellom propellbladstigninger oppnådd ved konvensjonelle stbpemetoder ag ved oppfinnelsens fremgangsmåte.

Ideelt burde dimensjonene av forste til tredje blad være det samme, men i praksis foreligger det uunngåelig visse forskjeller

i dimensjoner eller stigning mellom propellbladene. Som det

vil fremgå av tabellen ovenfor, er denne forskjell forholdsvis stor for konvensjonelt stbpte propeller, mens den er vesentlig mindre for propeller stopt ved oppfinnelsens fremgangsmåte. Foreliggende oppfinnelse gjor det med andre ord mulig å tilvirke propeller som kan rotere med hby hastighet og samtidig frembringer liten vibrasjon.

Et spesielt utfbrelseséksempel for tilvirkning av rustfrie stål-propeller i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte er som folger.

Eksempel

1. Propelldimensjoner;

2. Tilvirkningstrinn5

a) En gipsmodell ble tilvirket under hensyntagen til krympning og nbdvendig materj&fjerning for å gi et ferdig produkt med de

bnskede dimensjoner.

b) Naftalen ble smeltet ved en temperatur på 85°C og tilsatt 1% polystyren for innsmeltning, hvoretter blandingen ble heilt

i gipsformen for dannelse av et mbnsterstykke.

c) Etter stivning av mbnsterstykket ble det frigjort fra formen og tillatt avkjbling til romtemperatur* d) Mbnsterstykket for propellen ble påfbrt et ytre materialskikt ved neddypping i en oppslemning bestående av silisiumoksyd-pulver godt blandet i kollodialt silisiumoksyd f hvoretter korn av silisiumoksyd ble strodd utenpå det våte materialskikt, som derpå ble torket. Denne materiålpåfbring og overstrbing av sand ble gjentatt 8 ganger, hvilket forte til dannelse av et keramikkskall på mbnsterstykket med en midlere tykkelse på 6 mm.

e) Det påfbrte ytre belegg på mbnsterstykket ble torket i omtrent 12 timer, hvorpå stykket ble 'nedsenket i et dampbad av

trikloroetylen i ca. 15 minutter for å frembringe innledende avsmeltning av omtrent 1 mm av mbnsterstykkets ytterflate, hvoretter sammenstillingen av mbnsterstykket og ytterskall ble overfort til en varmluft sovn,, hvor den i ca, 30 minutter ble utsatt for en varm luftstrbm ved en temperatur på 350°C, for å fullfore utsmeltningen av mbnstermaterialet og tilvirkningen av en skall-form.

f) Den således fremstilte skallform ble torket og herdet i ca.

15 minutter i en varmeovn-under anvendelse av hbytrykkbrennere,

hvorpå den ble oppvarmet til rbdvarme (omtrent 650°C).

g) Den oppvarmede stbpeform ble innpakket i tbrr sand, hvoretter lustfritt stål av type 18-8 etter smelting i en ultrasonisk

elektrisk varmeovn ble heilt i foriaen.

h) Etter stopeprosessen ble den stbpte metallgjenstand tillatt å avkjbles til romtemperatur, hvorpå den ble fjernet fra stbpeformen.

3. Stbpt dimensjonsnbyaktighet?

Tykkelsen ble målt på to steder på hver av de 20 propeller som

ble fremstilt i henhold til den ovenfor beskrevne prosess, og det ble funnet at tykkelsesvariasjonen innenfor hele gruppen på 20 propeller ikke var mer enn + 0.^-1 mm, mens standard-avviket var 0.12. Dette må sees i sammenligning med konvensjonelle gjenstander stopt i sandform, hvorved tilsvarende tykkelsesvariasjon vil variere med + 1.5 mm eller mer.

h. Stbpegodsets overflateruhets

Overflateruheten ble målt på tre steder på hver.av de fremstilte 20 propeller, og den stople overflate ble funnet å ha en ruhet

i området 8-12yU, hvilket er meget mindre enn 50 - l<*>+0^u som vanligvis kan oppnås ved konvensjonelle fremgangsmåter.

Skjbnt foreliggende oppfinnelse er blitt fullstendig beskrevet i forbindelse med de angitte foretrukne utforelser og under

henvisning til de vedfbyde tegninger, bor det bemerkes at forskjellige forandringer og modifikasjoner vil være innlysende for fagfolk på området. Sådanne forandringer og modifikasjoner vil således befinne seg innenfor oppfinnelsens ramme, slik den er definert i de etterfølgende patentkrav.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved presisjonsstopning for fremstilling av en onsket stbpt gjenstand, og som omfatter fblgende prosesstrinns

fremstilling aV et termisk smeltbart stopemonster i et material fra en materialgruppe som består av naftalen og paradikloro-benzen, méd eller uten tilsats av ett av de polymer som har et vinylradikal, på sådan måte at det smeltbare stopemonster hovedsakelig er en gjenpart av den onskede stbpte gjenstand, dannelse av et varmebeståndig skall utenpå det smeltbare stope- stykke ved påforing av en varmebeståndig oppslemning utenpå stykkets ytre monster, innledende smeltning av det smeltbare stbpestykke for derved å frembringe et lite gap mellom nevnte stykke og det varme-be standige ytterskall, idet en overflateandel av nevnte monster opplbsés ved hjelp av damp fra et organisk losningsmidde1, fullstendig nedsmeltning og fjerning av alle rester av nevnte smeltbare mbnsterstykke fra det varmebestandige ytterskall ved oppvarming av dette, således at skallet etterlates med et indre hulrom tilsvarende det rom som tidligere var opptatt av monster stykke, hvorved nevnte hulrom vil ha alle formdetaljer tilsvarende nevnte termisk smeltbare monsterstykke, og det folgelig er frembragt en stiv keramikkform i ett stykke, forvarming av nevnte varmebestandige skall som utgjor nevnte stbpeform inne i en ovn til en temperatur nær temperaturen av det smeltede metall som skal stopes, innfbring av nevnte smeltede metall i stbpeformensmens den sistnevnte varmes opp for å nedsette temperaturforskjellen mellom nevnte form og det smeltede metall til et minimum, stbrkning av nevnte smeltede metall inne i stbpeformen, og fjerning av det stbrknede metall fra stbpeformen i form av en den bnskede stbpte. gjenstand. 2.. Fremgangsmåte sam angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte forming av mbnsterstykket utfores ved gjentagelse et forut bestemt antall ganger av en arbeidssyklus som består i neddypping av det termisk smeltbare mbnsterstykke i et bad som inneholder den varmebestandige oppslemning, samt påfbring av sand på det således belagte mbnsterstykke. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte innledende nedsmeltning utfores ved anvendelse av et organisk løsningsmiddel som utgjbres av et utvalgt klorinert hydrokarbon,, idet nevnte innledende nedsmeltning av mbnsterstykket oppnås i kontakt med damp fra nevnte organiske lbsningsmiddel og under innflytelse av den latente varme som utvikles av det fordampede løsningsmiddel. lK Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fullstendige nedsmeltning utfores i en varmeovn ved en temperatur i området 350 - <l> +50°C 5* Fremgangsmåte som angitt i krav 1, k- a r a k t e r i s" e r t' ved at nevnte forvarming utfores i en smelteovn ved en tempæratur i området 500 - 1100°C. 6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte polymere er polystyren-resin, et kopolymer av etylenvinyl-acetat samt poly-etylen-resin. 7. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte klorinerte hydrokarboner er 1,1,1-trikloroetan, 1,1.,2-trikloroetan og 1,1,2,2-tetrakloroetan. 8. Fremgangsmåte ved presisjonsstbping for fremstilling av en onsket stopt gjenstand, karakterisert ved folgende prosesstrinn; utforming av et termisk smeltbart monsterstykke av en profil-konstruks jon ved smelting av en substans som utgjores av minst ettematerial fra den materialgruppe som omfatter naftalen og para-dikloro-benzen anvendt alene eller blandet med en eller flere kopolymere med vinylradikal, samt innfbring av nevnte smeltede substans i en form med en tilforselstakt i området Oll - 5 kg/sek., utforming av et Varmebestandig skall rundt nevnte termisk smeltbare mbnsterstykke ved gjentatt påfbring av varmebestandig material på mbnsterstykket og overstrbing av det påfbrte material med varmebestandig partikkelmaterial, utforelse av en innledende utsmeltningsprosess for å frembringe et lite gap mellom det smeltbare mbnsterstykke og nevnte ytterskall, ved opplbsning av en overflateandel av nevnte mbnsterstykke ved hj-elp av damp fra et organisk lbsningsmidde1, utforelse av en fullstendig utsmeltning, hvorved nevnte smeitbare mbnsterstykke utsettes for sådan varme at fullstendig smeltning og fjerning av mbnstermaterialet finner sted fra innsiden av nevnte ytterskåll, hvorved det frembringes en stiv keramisk støpeform i ett stykke, forvarming av nevnte skallform til en temperatur nær temperaturen av det smeltede metall som anvendes for utforming av nevnte profilkonstruksjon, samt tilførsel av dette smeltede metall til nevnte stopeform, og tillate størkning av nevnte støpte metall samt fjerning av det størknede metall fra støpeformen. 9. Varmebestandig stopeform for anvendelse ved tilvirkning av et termisk smeltbart monsterstykke av material fra en materialgruppe bestående av naftalen og para-dikloro-benzen, med eller uten tilsats av ett av de polymere som har et vinylradikal,. idet nevnte mønsterstykke hovedsakelig er en gjenpart av en ønsket stopt gjenstand som skal tilvirkes ved anvendelse av nevnte støpeform*karakterisert ved at støpeformen utgjøres av et varmebestandig skall som omslutter det smeltbare mønsterstykke, og som er fremstilt ved innledende smelting av monsterstykke for frembringelse av et lite gap mellom nevnte stykke og dets varmebestandige ytterskåll ved oppløsning av en del av monsterstykket ved hjelp av damp fra et organisk løsnings-middel., samt påfølgende fullstendig nedsmeltning og fjerning av alle rester av det termisk smeltbare monsterstykke fra innsiden, av nevnte ytterskåll ved oppvarming av dette, således at det etterlates et varmebestandig ytterskåll med et hulrom som tidligere har vært opptatt aV det smeltbare mønsterstykke, og alle form- detaljer a V det smeltbare mønsterstykke er blitt overført til hulrommet, hvorved den ønskede stive keramiske stopeform i et stykke er fremkommet.