NO854445L - Fremgangsmaate for aa gjoere stoepegods porefritt. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å gjøre støpe-gods av for eksempel aluminium eller aluminiumlegeringer i det minste tilnærmelsesvis porefritt ved å utsette støpegod-set for isostatisk pressing i oppvarmet tilstand.

Aluminiumstøpegods fremstilles idag i det vesentlige

på to måter, nemlig ved presstøping og kokillestøping. Ved begge fremgangsmåter oppstår porøsitet som gjør støpegodset svakere. Blant annet forringes utmattingsholdfastheten.

Det er kjent at støpegods med porøsitet kan tettes ved å utsette støpegodset for isostatisk varmpressing. Støpe-godset blir da anbragt i et presskammer i en presse av autoklavtypen hvorefter stø<p>egodset oppvarmes til nødvendig temperatur og utsettes for nødvendig trykk, som regel med et gassformig trykkmedium, mens støpegodset befinner seg i presskammeret. En slik isostatisk pressing er en forholdsvis langsom prosess.

Den foreliggende oppfinnelse baserer seg på den erkjenn-else at behandlingstiden for tetning av et støpegods ved isostatisk pressing kan forkortes drastisk ved samtidig å anvende et væskeformig trykkmedium med dets lave sammenpress-barhet og en stempelpresse med dens hurtige trykkøknings-kapasitet, forutsatt at støpegodset kan bringes til den nøds vendige tempratur uten at det væskeformige trykkmedium i sin helhet behøver å varmes opp til denne temperatur.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte av den type som er angitt i krav l's ingress, og fremgangsmåten er sær-preget ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk.

Ifølge oppfinnelsen oppvarmes støpegodset i en spesiell beholder før beholderen med støpegods anordnes i presserommet i stempelpressen, og trykkmediumet blir derefter tilført til presserommet. Beholderen er ved i det minste én av dens vegger utformet med en rekke kanaler som trykkmediumet må passere gjennom for å treffe støpegodset. Det trykkmedium som passerer kanalene, blir da oppvarmet av beholderen til den nødvendige temperatur, slik at støpegodset ikke blir utsatt for en temperatursenkning som vil være skadelig for fjernelse av porøsiteten i støpegodset. Beholderen blir således utnyttet som et varmemagasin. Ved den foreliggende opp finnelse er det mulig å redusere det volum av trykkmedium som passerer kanalene, til et minimum og dermed også det volum av trykkmedium til et minimum som må oppvarmes til en tilstrekkelig temperatur for ikke å forstyrre tetningen av støpegodset. Dette medfører at prosessen blir hurtig. Det er en fordel også av andre grunner enn at det gjør prosessen hurtig at øvrig trykkmedium ikke behøver å utsettes for tilnærmelsesvis den samme oppvarming. Blant annet minskes forandringer i trykkmediumet som følge av termisk nedbrytning.

Den foreliggende fremgangsmåte er spesielt egnet for anvendelse for å tette lettmetaller og lettmetallegeringer.

Det er gunstig å utføre den isostatiske pressing ved

et trykk av minst 100 mPa, fortrinnsvis 100-1000 mPa. Støpe-godset og beholderen oppvarmes gunstig til en temperatur som ligger over 300°C, men under solidustemperaturen for det angjeldende støpegodsmateriale. For rent aluminium er maksimumstemperaturen 659°C og for rent magnesium 651°C. For de fleste aluminiumlegeringer og magnesiumlegeringer er en temperatur innen området 370-550°C egnet. Oppfinnelsen kan blant annet tillempes for tetning av støpegods av alle vanlige aluminiumlegeringer og magnesiumlegeringer som anvendes for støpegods. Slike aluminiumlegeringer inneholder minst 85 vekt% Al samt ett eller flere tilsetningselementer som danner eutektikum med aluminium, som oftest Si, Cu og Mg. Eksempler på;slike legeringer er en legering som inneholder 7 vekt% Si og 0,37 vekt% Mg, rest Al, en legering som inneholder 4,5 vekt% Cu, 1,5 vekt% Mg og 2 vekt% Ni, rest Al, og en legering som inneholder 9 vekt% Si, 0,5 vekt%

Mg og 1,8 vekt% Cu, rest Al, og slike magnesiumlegeringer som inneholder minst 85 vekt% Mg samt ett eller flere tilsetningselementer som danner eutektikum med magnesium, som regel Zn, Cr, Al, Mn og Th. Eksempler på slike legeringer er en legering som inneholder 4,6 vekt% Zn og 0,7 vekt% Cr, rest Mg, en legering som inneholder 10 vekt% Al og 0,1 vekt% Mn, rest Mg, en legering som inneholder 6 vekt% Al, 0,5 vekt% Mn og 3 vekt% Zn, rest Mg, og en legering som inneholder 3,3 vekt% Th og 0,7 vekt% Zr, rest Mg.

Det væskeformige trykkmedium kan med fordel bestå av

en vegetabilsk eller animalsk olje eller av en mineralolje. Slike trykkmedier virker også som smøremiddel. I og for seg er det imidlertid mulig å anvende andre væskeformige trykkmedier. Blant oljer foretrekkes spesielt slike som har god varmestabilitet og for hvilke risikoen for brann er liten. Spesielt foretrekkes rieinusolje, men også palmeolje og rapsolje kan med fordel anvendes.

Det frie volum i beholderen mellom støpegodset og beholderens innervegger som er tilgjengelig for det væskeformige trykkmedium, er normalt betydelig mindre enn volumet av selve materialet som er blitt innført i beholderen, og utgjør gunstig høyst 30%, fortrinnsvis høyst 20%, av volumet av det nevnte materiale. Det frie volum mellom støpegodset og beholderens innervegger som er tilgjengelig for det væskeformige trykkmedium, er videre normalt betydelig mindre enn volumet av trykkmedium i stempelpressen. Ved å ta forholds-regler for å gjøre det nevnte volum i beholderen som er tilgjengelig for trykkmediumet lite i forhold til volumet av materialet i beholderen og i forhold til volumet av trykkmedium i stempelpressen, muliggjøres en hurtig oppvarming av det trykkmedium som kommer i kontakt med støpegodset, mens øvrig trykkmedium ikke behøver å utsettes for oppvarming, hvilket med tiden kan være skadelig. En del av be-holdermaterialet kan bestå av adskilte fyllegemer som er anordnet mellom støpegodset og den egentlige beholder. Materialet i de adskilte fyllegemer regnes derved med som materiale i beholderen. Fyllegemene er gunstig av det samme materiale som materialet i den egentlige beholder. Denne utgjøres fortrinnsvis av et metallisk materiale med høyere smeltepunkt enn støpegodset, for eksempel kobber, stål eller støpejern ved tetting av støpegods av lettmetaller eller lettmetallegeringer.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen utformes de av beholderens vegger hvori kanaler er anordnet, med større tykkelse enn de øvrige vegger.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen anordnes kanaler i beholderen slik at de strekker seg over en lengre avstand enn den korteste avstand gjennom en vegg i beholderen.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli nærmere forklart ved be-skrivelse av et utførelseseksempel under henvisning til den vedføyede skjematiske tegning, hvor Fig. 1 viser en anordning for utførelse av den foreliggende oppfinnelse, og

Fig. 2 viser en del av en slik modifisert anordning.

Et kokillestøpegods 10 av en aluminiumlegering som inneholder 7 vekt% Si og 0,7 vekt% Mg, rest Al (Al-Si7Mg), anbringes i en beholder 11 av stål. Volumet av rommet 12 mellom beholderens innvendige vegger og støpegodset titgjør 10% av volumet av stålet i beholderen. I en vegg lia av beholderen er en rekke kanaler 13 for trykkmediumet anordnet. Disse kanaler har en diameter av ca. 4 mm. Veggen lia hvori kanalene er anordnet har en større tykkelse enn øvrige vegger for at trykkmediumet skal rekke å bli tilstrekkelig oppvarmet før det treffer på støpegodset. Beholderen med støpegods oppvarmes til en temperatur, av 500°C og blir derefter anbragt på en støtte 14 i en stempelpresse 15.

Stempelpressen omfatter en sylinder 16 som er forsynt med en trådviklet kappe 16a, en bunnplate 17 som er av-tettende festet i sylinderen, samt et bevegbart stempel 18. Mellom sylinderen 16 og stemplet 18 er en tetning 19 anordnet. Stempelpressen er anordnet i en hydraulisk presse (ikke vist) hvori finnes en sylinder med et stempel for manøvrering av stemplet 18. Når beholderen 11 med støpe-gods 10 er blitt plassert i presserommet 20 i stempelpressen, blir et væskeformig trykkmedium 21, i det her viste til-felle bestående av ricinusolje, tilført til presserommet,

og et trykk av ca. 40 0 MPa utvikles i presserommet med stemplet 18. Ricinusolje som når det tilføres til presserommet har værelsetemperatur eller som eventuelt er blitt noe forvarmet, strømmer via kanalene 13 i beholderen 11 inn i det rom 12 i beholderen som er tilgjengelig for trykkmediumet, hvorved det oppvarmes til en temperatur nær 500°C. Straks trykkmediumet helt omgir støpegodset, blir dette utsatt for trykk, hvorved porøsiteten blir fjernet slik at støpegodset blir i det minste tilnærmelsesvis porefritt. Prosesstiden for behandlingen av støpegodset i stempel-

pressen kan gjøres kortere enn 1 minutt.

Kanaler 13 i beholderveggen lia kan forlenges for eksempel ved at de gjøres sik-sakformede, som vist på Fig.2, eller ved at de annen måte gis en slik form at gjennomstrøm-ningsretningen blir endret én eller flere ganger når trykkmediumet passerer beholderveggen.

En del av rommet i beholderen 11 kan som tidligere nevnt være delvis fylt med fyllegemer 22 slik at det frie rom 12 blir mindre enn 30% av det sammenlagte volum for beholder-materialet og fyllegemene.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å gjøre et støpegods i det minste tilnærmelsesvis porefritt ved at støpegodset i oppvarmet tilstand utsettes for isostatisk pressing med et trykkmedium, karakterisert ved at støpegodset (10) anbringes i en beholder (11) og at beholderen med støpegods oppvarmes før de derefter blir plassert i en stempelpresses (15 ) presserom (20) som derefter tilføres et væskeformig trykkmedium (21) med betydelig lavere temperatur enn tem-peraturen for beholderen med støpegodset, og at nødvendig trykk påføres på trykkmediumet ved anvendelse av et stempel (18) i stempelpressen, og at det anvendes en beholder som er forsynt med en rekke kanaler (13) for gjennom-strømning av trykkmedium til støpegodset og for samtidig å oppvarme trykkmediumet som strømmer gjennom kanalene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en beholder hvori det frie volum (12) som er tilgjengelig for det væskeformige trykkmedium (21) utgjør høyst 30% av volumet av materialet i beholderen (11).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en beholder (11) med tykkere vegger (lia) der hvor kanaler (13) er anordnet, enn tykkelsen for øvrige vegger.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det anvendes en beholder (11) hvori kanaler (13) er anordnet slik at de strekker seg over en lengre avstand enn den korteste avstand gjennom en vegg i beholderen (11).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den utføres i for-bindelse med støpegods av lettmetall eller lettmetallegering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den utføres i for-bindelse med støpegods av aluminium eller aluminiumlegering.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den utføres i for-bindelse med støpegods av magnesium eller magnesiumlegering.