NO784236L - Anordning for bruk ved oppvarming av keramiske former - Google Patents

Description

Keramisk underlag og deksel for anvendelse

ved brenning av keramiske skallformer.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører keramiske skallformer nærmere bestemt en anordning for fremstilling av formene, særlig for brenning av keramiske former ved høyere temperaturer.

Ved støping av gjenstander ved retningsbestemt størkning enten av søylekorntype ifølge US-patentskrift 3.260.505 eller av enkeltkrystalltype ifølge US-patentskrift 3.'494 .709, får det smeltede metall vanligvis størkne i en støpekonstruksjon som omfatter en keramisk skallform med åpen ende og med et plant underlag som er anbrakt på en kokilleplate. Skallformen kan fremstilles for produksjon av et eneste støpeprodukt eller flere støpeprodukter samtidig og omfatter derfor ett eller flere form-hulrom med utforming som produktene som skal støpes. Vanligvis har de anvendte keramiske skallformer en åpen ende ovenfor formhulrommet hvorigjennom det smeltede metall innføres, og en åpen ende nedenfor formhulrommet gjennom formens fundament for å mulig-gjøre kontakt mellom det smeltede metall og kokilleplaten for ensrettet størkning. Selvfølgelig er det viktig at formfundamentets plane utførelse bibeholdes for å hindre lekkasje eller utstrømning av smeltet metall mellom formfundamentet og kokilleplaten under støping.

Keramiske skallformer for ensrettet størkning kan fremstilles ifølge voksutsmeltingsmetoden hvor en voksmodell med flatt voksfundament gjentatte ganger dyppes i en keramisk opp-slemming, pudres med keramisk bruk og tørkes til ønsket tykkelse på formvegg og -fundament er oppnådd. Etter fjerning av voks-modellen og fundamentet, brennes den ubearbeidete keramiske skallform ved høyere temperatur, f.eks. 982°C, for at bibringe denne tilstrekkelig fasthet til å motstå støpespenninger. Imidlertid har brenningstrinnet vist seg å være en kilde for dannelse av ujevnheter og uregelmessigheter i fundamentet. Vanligvis anbringes det ubearbeidete skallform-fundament på en metallovn- brikke for brenning, og disse ovnsbrikker har ofte en ujevn over-flate som et resultat av skjevhet og termisk forvridning under mange formbrenninger. Det har vist seg at når det ubearbeidete formfundament anbringes på en ujevn ovnsbrikkeflate er fundamentet tilbøyelig til under brenningen å forme seg etter brikke-flaten, hvorved det oppstår ujevnheter, og det foregår utstrøm-ning av metallsmelte. Tidligere har former med slike defekte fundamenter vært utsatt for ytterligere bearbeidelse for å oppnå ønsket flathet på fundamentet. Denne bearbeidelse omfatter sliping av formfundamentet med hensiktsmessig sandpapir inntil tilstrekkelig flathet er oppnådd. Foruten å være tidkrevende og arbeidskrevende er slipingen også ufordelaktig ved -at den bevirker keramiske inneslutninger i formen, som ofte til slutt viser seg i produktene som støpes i formen. Nærværet av slike inneslutninger i støpeproduktene påvirker selvfølgelig negativt deres kvalitet og mekaniske egenskaper, slik at produktene må kasseres.

Et annet problem med kjente brenningsmetoder er at det utvikles varme punkter i den ubearbeidete skallform på grunn av utilstrekkelig sirkulasjon av ovnsatmosfæren gjennom formen,

på grunn av at formens bunnåpning lukkes av ovnsbrikken. Disse varme punkter viser seg i form av sprekker, utbulinger og liknende, noe som medfører at formen må kasseres.

Et ytterligere problem i forbindelse med brenningsmetoden er at frie keramiske partikler inne i brennovnen iblant faller ned i skallformene. Som det fremgår av det som er anført ovenfor kan disse inneslutninger påvirke støpestykkets kvalitet negativt.

Ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er et preformet, keramisk underlag innrettet til å anvendes ved brenning av en keramisk skallform som har åpen ende og som er utstyrt med et formfundament. Det keramiske brenningsunderlag er kjennetegnet ved en arbeidsflate som til størstedelen omfatter jevnt plane flatedeler hvorpå formfundamentet bæres ved brenning, samt én eller flere sporliknende flatedeler som danner én eller flere gassirkulasjonskanaler fra omgivelsesatmosfæren til formåpningen ved brenningsunderlaget når formfundamentet er anbrakt understøttet på de plane flatedeler. De sporliknende flatedeler er dimensjonert og anbrakt atskilt fra de plane flatedeler slik at den del av formfundamentet som spenner over flatesporene ikke deformeres eller får samme form som disse ved brenning. Med det preformete keramiske brenningsunderlag ifølge oppfinnelsen kan således en ubearbeidet keramisk skallform brennes ved høyere temperatur mens formfundamentet forblir jevnt og sirkulasjon av ovnsatmosfæren gjennom formen muliggjøres slik at dannelsen av varme punkter minimaliseres.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av det keramiske brenningsunderlag er de sporliknende flatedeler anordnet i et sjakkmønster over arbeidsflaten til dannelse av gassirkulasjonskanaler som krysser hverandre når formfundamentet bæres av de plane flatedeler, hvorved kanalene slutter på forskjellige steder langs brenningsfundamentets kant. Når et antall slike keramiske brenningsunderlag anordnes side ved side slik at gassirkulasjons-kanalens ende flukter med hverandre i et motsatt gasstrømnings-forhold med hverandre, kan et antall ubearbeidete, keramiske skallformer, som hver er anbrakt på et brenningsunderlag, samtidig brennes mens det bibeholdes jevn formfundamentflathet for fundamentene, og sirkulasjon av ovnstemperaturen opprettholdes gjennom hvert fundament for minimalisering av varme punkter.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen anvendes et preformet keramisk brenningsdeksel sammen med det preformete keramiske brenningsunderlag, hvorved lokket er avpasset slik at det dekker den ubearbeidete, keramiske skallforms åpne overdel for å hindre fremmede partikler i ovnen fra å komme inn i formens overdel. Det keramiske brenningsdeksel er kjennetegnet ved en arbeidsflate med en storpart plane flatedeler som hviler på formens overdel, samt én eller flere sporliknende flatedeler som løper fra formens indre til dens ytterside for sirkulasjon av ovnsgasser derigjennom. Både brenningsunderlag og -lokk fremstilles av et keramisk materiale som er resistent mot varme og varmesjokk, f.eks. aluminiumoksyd eller zirkon.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av et preformet, keramisk brenningsunderlag. Fig. 2 viser et perspektivriss av et preformet, keramisk brenningsdeksel i omvendt stilling slik at arbeidsflaten kan sees. Fig. 3 viser et perspektivriss av et antall ubearbeidete skallformer som er anbrakt på separate brenningsunderlag og som er dekket med separate brenningsdeksler for innføring i en brenn-ovn.

Fig. 1 viser et typisk preformet keramisk brenningsunderlag 1 ifølge oppfinnelsen. Brenningsunderlaget har en stort sett kvadratisk arbeidsflate med stort sett samme sidedimensjoner som fundamentet på den ubearbeidete, keramiske skallform, f.eks. 16,5 x 16,5 cm. Brenningsunderlagets arbeidsflate omfatter hovedsakelig plane flatedeler 2 som bærer formfundamentet slik at dettes flathet bibeholdes ved brenning. Arbeidsflaten omfatter én eller flere, fortrinnsvis et antall sporliknende flatedeler 6, som danner gassirkulasjonskamre når formfundamentet anbringes på brenningsunderlagets plane flatedeler. Som vist er de sporliknende flatedeler anordnet i sjakkmønster over arbeidsflaten. Sporene slutter ved brenningsunderlagets omkretskant. Fortrinnsvis er det utformet et hull 8 midt i arbeidsflaten på brenningsunderlaget, og ovngasser ledes til dette via sporflatene. Ved brenning av skallformen, fig. 3, anbringes formens åpne bunn-ende over hullet 8 slik at gassirkulasjon muliggjøres i formen under brenning for å minimalisere varme punkter i denne som kan forårsake sprekkdannelse, deformasjon og liknende. Det er viktig at dimensjonene velges slik, særlig når det gjelder sporenes bredde og deres innbyrdes avstand, at de deler av formfundamentet som løper over sporene ikke deformeres eller antar sporenes form under brenningen. Selvfølgelig kan dimensjoner, avstand og arrangement av sporene variere avhengig av formfundamentets fasthet, brenningstemperatur samt andre faktorer. Imidlertid kan egnete parametrer lettvint bestemmes ved egnete eksperimen-telle brenningsforsøk eller på annen måte. F.eks. har det for et brenningsunderlag på 16,5 z 16,5 cm og med tykkelse på 2,54

cm vist seg å være tilfredsstillende å anordne flatesporene med innbyrdes avstand på 4,12 cm, regnet fra sporenes senterlinjer, og utforme sporene 0,9 5 cm dype og 0,31 cm.brede i bunnen og med 10° helning utad på sideveggene, for å muliggjøre ønsket gassirkulasjon gjennom skallformen uten deformasjon av. den nedad i sporene, hvorved form og fundament fremstilles av aluminiumoksyd eller zirkon ved voksutsmeltingsmetoden og brennes ved 982°C i 90 minutter.

Det keramiske brenningsunderlag må være i stand til å motstå brenningstemperaturen, fortrinnsvis gjentatte ganger, uten at flatedelenes 2 jevnhet går tapt. For dette formål bør brennings underlaget være fremstilt av et keramisk materiale eller en blan-ding av keramiske materialer som er resistent mot varme og varmesjokk. F.eks. kan det for ovennevnte form, som brennes ved 982°C

i 90 minutter, anvendes et brenningsunderlag av 85% A^O^og 15% ZrC^.SiC^- Selvfølgelig kan også andre keramiske materialer anvendes ved andre brenningstemperaturer.

Av fig. 3 fremgår det at det keramiske brenningsunderlag

er særlig fordelaktig når et antall keramiske skallformer skal brennes samtidig. Når brenningsunderlagene f.eks. anbringes side ved side slik at gassirkulasjonskanalenes åpne ender langs kan-tene anordnes i et motsatt gasstrømningsforhold, fig. 3, kan hele gruppen av skallformer 16 brennes samtidig mens jevn formfundamentflathet bibeholdes og ovnsgasser tillates å sirkulere gjennom kanalene slik at varme punkter minimaliseres. I dette arrangement er det åpenbart at gasskanalene mellom formfunda-mentene 16a og brenningsunderlagene 1 bevirker et mer eller mindre kontinuerlig nettverk av kanaler som krysser hverandre for tilførsel av gass til bunnåpningen i hver form. Selvfølgelig øker de ferdige skallformers kvalitet og jevnhet ved brenning av de ubearbeidete former under slike forhold. For letthets skyld er brenningsunderlagene 1 anordnet side ved side på en metall-plate 18 før innføring i ovnen 20.

Et typisk preformet, keramisk brenningsdeksel 9 for anvendelse sammen med det ovenfor beskrevne brenningsunderlag er vist i fig. 2 og 3..Dekslet omfatter en arbeidsflate, som er stort sett kvadratisk og som er utformet med plane flatedeler 10 som hviler på skallformens overdel, f.eks. på en ifyllingsskål i fig. 3, samt sporliknende flatedeler, såsom en ringdel 12a og diagonal-deler 12b, som danner gassirkulasjonskanaler når dekselet er anbrakt på formen. De diagonale spordeler 12b munner ut ved dekselets hjørner for oppnåelse av ønsket sirkulasjon. Dersom det er ønskelig kan dekselet utstyres med flenser 14 som rager nedad når dekselet er anbrakt på formen og som hindrer utilsiktet forskyvning av dekselet fra formen. Foruten å muliggjøre gass-sirkulasjon gjennom formen hindrer dekselet dessuten fremmede partikler, såsom støv i brennovnen, fra å komme inn i skallformen.

Det er åpenbart for fagfolk på området at oppfinnelsen kan modifiseres og forandres innenfor rammen av de etterfølgende krav uten å avvike fra idéen og formålet med oppfinnelsen. F.eks. kan spormønsteret i underlag og deksel varieres etter behov for å oppnå tilstrekkelig sirkulasjon.Underlagets og dekselets form behøver ikke være kvadratisk, men kan anpasses til hver spesiell form.

Claims (11)

1. Preformet, keramisk underlag for anvendelse ved brenning av en keramisk skallform som har åpen ende og som omfatter et formfundament, karakterisert ved en keramisk del med en preformet arbeidsflate hvorav størstedelen består av plane flatedeler hvorpå formfundamentet hviler og ved brenning tillates å bibeholde ønsket flathet, samt én eller flere sporliknende flatedeler som danner én eller flere gass-sirkulasjonskanaler fra omgivelsesatmosfæren til formåpningen ved det keramiske brenningsunderlag når formfundamentet er anbrakt understøttet på de plane flatedeler, hvorved kanalene muliggjør gassirkulasjon gjennom formens indre ved brenning for minimalisering av varme punkter i denne.

2. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det er utstyrt med en arbeidsflate med stort sett samme sidedimensjoner og form som formfundamentet som anbringes på det.

3. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 2, karakterisert ved at arbeidsflaten er kvadratisk.

4. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det i sjakkmønster på arbeidsflaten er anordnet et antall sporliknende flater som løper tvers over arbeidsflaten og munner ut ved dennes omkretskant i avstand fra hverandre til dannelse av et nettverk av gassirkulasjonskanaler som krysser hverandre når formfundamentet er anbrakt på de plane flatedeler, idet kanalene står i forbindelse med omgivelsesatmosfæren der hvor de munner ut langs omkretskanten og med formåpningen i nærheten av brenningsunderlaget.

5. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det er fremstilt av et varme- og varmesjokkresistent keramisk materiale.

6. Preformet keramisk underlag og deksel for anvendelse ved brenning av en keramisk skallform som har åpen ende og som er utstyrt med et formfundament, karakterisert ved a) et keramisk underlag med en preformet arbeidsflate hvorav størstedelen er utformet som plane flatedeler hvorpå formfundamentet hviler og ved brenning tillates å bibeholde ønsket flathet, samt én eller flere sporliknende flatedeler som danner én eller flere gassirkulasjonskanaler fra omgivelsesatmosfæren til formåpningen ved det keramiske brenningsunderlag når formfundamentet er anbrakt understøttet på de plane flatedeler, b) et keramisk deksel med en preformet arbeidsflate hvorav størstedelen er utformet som plane flatedeler som hviler på skallformens åpne, motstående ende i forhold til formfundamentet, samt én eller flere sporliknende flatedeler som danner én eller flere gassirkulasjonskanaler mellom omgivelsesatmosfæren og skallformens åpne ende når de plane flatedeler er anbrakt på den åpne ende, hvorved dekselet hindrer fremmede partikler i brennovnen fra å komme inn i skallformen, samt c) at gassirkulasjonskanalene som avgrenses av brenningsunderlaget og -dekselet på skallformens motstående ender mulig-gjør gassirkulasjon gjennom formens indre ved brenning for minimalisering av varme punkter i denne.

7. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 6, karakterisert ved at underlagets arbeidsflate har stort sett samme sidedimensjoner og utforming som formfundamentet.

8. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 7, karakterisert ved at underlagets arbeidsflate er utformet med et antall sporliknende flater i et sjakkmønster, hvorved sporflatene løper tvers over arbeidsflaten og munner ut ved dennes omkretskant med innbyrdes avstand, at dekselets arbeidsflate er utstyrt med en midtre, ringformet sporliknende flate og et antall rettlinjete, sporliknende flater som løper radialt fra den ringformete sporflate til dekselets omkretskant hvor de munner ut i avstand fra hverandre, hvorved sporflåtene danner et antall gassirkulasjonskanaler i formen i motstående ender av denne når underlag og deksel er anordnet ved skallformen og hvorved kanalene står i forbindelse med omgivelsesatmosfæren på de steder langs underlagets og dekselets omkretskant som de munner ut ved.

9. Keramisk brenningsunderlag i samsvar med krav 7, karakterisert ved at underlaget og dekselet er fremstilt av et varme- og varmesjokkresistent keramisk materiale.

10. Fremgangsmåte til brenning av et antall keramiske skallformer som hver har åpen ende og er utstyrt med et formfundament, under anvendelse av det keramiske brenningsunderlag i samsvar med krav 1, karakterisert ved a) at det fremstilles et antall preformete keramiske brenningsunderlag som hvert er utstyrt med en preformet arbeidsflate som hovedsakelig består av plane flatedeler hvorpå formfundamentet bæres og ved brenning tillates å bibeholde ønsket glatthet, samt én eller flere sporliknende flatedeler som løper tvers over arbeidsflaten og munner ut: ved dennes omkretskant i avstand fra hverandre til dannelse av én eller flere gass-sirkulasjonskanaler når formfundamentet er anbrakt understøttet på underlagets plane flatedeler, hvorved kanalene står i forbindelse med omgivelsesatmosfæren der de munner ut langs underlagets omkretskant og med formåpningen ved brenningsunderlaget, samt b) at hver keramisk skallform anbringes på et keramisk brenningsunderlag slik at formfundamentet befinner seg under-støttet på arbeidsflatens plane deler og slik at gassirkulasjonskanalene avgrenset mellom disse og de keramiske brenningsunderlag anordnes i arbeidsforhold til hverandre, slik at de steder hvor gassirkulasjonskanalene i et brenningsunderlag munner ut befinner seg i et motsatt gasstrømningsforhold til kanalene i et inntilliggende brenningsunderlag, hvorved det oppnås et mer eller mindre kontinuerlig nettverk av sammenbundete kanaler som muliggjør gassirkulasjon gjennom hver skallform under brenningen for minimalisering av varme punkter i denne.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at det over skallformens åpne, annen ende anbringes et preformet, keramisk brenningsdeksel som omfatter en keramisk del med en arbeidsflate som hovedsakelig er utformet med plane flatedeler som hviler på den åpne ende, samt én eller flere sporliknende flatedeler som danner én eller flere gass-sirkulasjonskanaler mellom omgivelsesatmosfæren og skallformens åpne ende når de plane flatedeler anbringes på den åpne ende, hvorved dekslene hindrer fremmede partikler i å komme inn i skallformen og lokket sammen med brenningsunderlaget avgrenser gassirkulasjonskanaler ved skallformens motstående ender for å muliggjøre gassirkulasjon gjennom de indre av hver form under brenning for minimalisering av varme punkter i denne.