PL222748B1 - Sposób wytwarzania odlewanych ciśnieniowo wyrobów z kompozytu z osnową z magnezu lub stopów magnezu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych odlewanych ciśnieniowo wyrobów z kompozytu z osnową z magnezu lub stopów i zdyspergowanymi komponentami węglowymi.

Otrzymywanie odlewanych wyrobów kompozytowych z osnową metalową i zbrojeniem niemetalicznym nastręcza wiele problemów wynikających z konieczności wyeliminowania nieciągłości struktury oraz zapewnienia homogenicznego rozmieszczenia w osnowie fazy umacniającej i trwałego połączenia pomiędzy komponentami. Niezbędny jest odpowiedni dobór parametrów technicznych i technologicznych procesu przygotowania zawiesiny ciekły metal-faza zbrojąca ze stopionych wlewków kompozytowych oraz ciśnieniowego odlewania z niej gotowych wyrobów.

Znane są sposoby wytwarzania takich odlewów z kompozytów ze stopów aluminium i cząstek ceramicznych np. SiC i AI2O3. W przypadku kompozytów magnezowych zawierających zbrojenie węglowe proces ten na skalę przemysłową nie jest znany.

Wytwarzanie odlewanych wyrobów z kompozytów magnezowych w sposób określony w wynalazku, polega na przetopie wlewków kompozytowych z osnową magnezową lub ze stopów magnezu zwierających cząstki węgla szklistego (amorficznego) i/lub krótkie włókna węglowe oraz wprowadzeniu ujednorodnionej zawiesiny do ciśnieniowej maszyny odlewniczej i jej odlaniu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wlewki kompozytowe zawierające zdysperg owane zbrojenie węglowe poddaje się topieniu z średnią prędkością nie mniejszą, niż 400°C/h, a po uzyskaniu homogenicznej zawiesiny o temperaturze do 740°C, odlewa się ją ciśnieniowo pod ciśnieniem nie mniejszym niż 1,2 MPa. Ponadto topienie oczyszczonych z tlenków wlewków kompozytowych odbywa się w atmosferze ochronnej, a po uzyskaniu przez zawiesinę żądanej temperatury poddaje się ją mechanicznemu mieszaniu mieszadłem jednosegmentowym lub wielosegmentowym z prędkością 100-400 obr./min, bezpośrednio przed podaniem do maszyny odlewniczej, w celu zapewnienia jej homogeniczności. Natomiast, jako pomocnicze medium grzewcze w procesie odlewania ciśnieniowego stosuje się ciekłe aluminium lub jego stop, w celu zapewnienia odpowiedniej temperatury formy i kanałów doprowadzających zawiesinę oraz innych elementów oprzyrządowania.

Wlewki kompozytowe odlane bezciśnieniowo lub pod niewielkim ciśnieniem, zawierające 5-35% mas cząstek węgla szklistego o granulacji do 250 gm i/lub włókna węglowe krótkie, powinny być pocięte mechanicznie i mechanicznie oczyszczone bezpośrednio przed przetopem. Ich nagrzewanie powinno odbywać się w atmosferze ochronnej z średnią prędkością nie mniejszą niż 400°C/h do osiągnięcia temperatury do 740°C, korzystnie 680°C, a uzyskana suspensja natychmiast mieszana nagrzanym do temperatury 300°C mieszadłem jednosegmentowym lub wielosegmentowym, korzystnie wielołopatkowym obracającym się prędkością 100-400 obr./min z możliwością jego ruchu posuwistozwrotnego. Czas mieszania uzależniony jest od parametrów mieszadła, masy wsadu, udziału w zawiesinie składnika węglowego, korzystnie 10-30 minut. Na lustro zawiesiny należy podawać gaz ochronny. Po zakończeniu mieszania i uzyskaniu homogenicznej zawiesiny należy niezwłocznie przystąpić do odlewania. W zależności od masy zawiesiny w piecu topielnym i czasu odlewania kolejnych elementów wskazane może być krótkie powtórzenie mieszania. Stanowisko do odlewania powinno być dodatkowo wyposażone w piec ze stopionym stopem aluminium np. ze złomu obiegowego, który stanowi bezpieczne medium pomocnicze do wstępnego ogrzania maszyny odlewniczej i innych elementów oprzyrządowania. Bezpośrednio przed podaniem suspensji do maszyny odlewniczej należy wykonać odlewy rozruchowe z aluminium, których ilość zależy od parametrów maszyny, w tym kształtu i wielkości formy. Odlewanie należy prowadzić pod ciśnieniem nie mniejszym niż 1,2 MPa.

Sposób według wynalazku objaśniono w poniższym przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d:

Wlewek kompozytowy z osnową ze stopu magnezu zawierającego 2% mas. Al i 15% mas. cząstek węgla szklistego o granulacji 160 gm topi się do temperatury 680°C z średnią prędkością nagrzewania 600°C/h w atmosferze ochronnej mieszaniny argonu i SF₆, a otrzymaną zawiesinę miesza w tym samym tyglu w czasie 15 minut mieszadłem jednosegmentowym składającym się z czterech łopatek nachylonych pod kątem 45° obracającym się z prędkością 300 obr./min, które przemieszcza się ruchem posuwisto-zwrotnym wzdłuż osi obrotu z częstotliwością 20 przesunięć/min. Homogeniczną zawiesinę wlewa się łyżką odlewniczą ogrzaną w ciekłym aluminium do maszyny odlewniczej, w której wykonano wcześniej 6 odlewów rozruchowych ze stopionego złomu aluminiowego, co zapewnia odpowiednią temperaturę formy odlewniczej i zapobiega wychłodzeniu wiązki suspensji. Odlewnie odbywa się pod ciśnieniem 1,4 MPa.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania odlewanych ciśnieniowo wyrobów z kompozytu z osnową z magnezu lub stopów magnezu i zdyspergowanymi komponentami węglowymi, znamienny tym, że wlewki kompozytowe zawierające zdyspergowane zbrojenie węglowe poddaje się topieniu z średnią prędkością co najmniej 400°C/h, a po uzyskaniu homogenicznej zawiesiny o temperaturze do 740°C, odlewa się ciśnieniowo pod ciśnieniem nie mniejszym niż 1,2 MPa.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że topienie oczyszczonych z tlenków wlewków kompozytowych odbywa się w atmosferze ochronnej, a po uzyskaniu przez zawiesinę żądanej temperatury poddaje się ją mechanicznemu mieszaniu mieszadłem jednosegmentowym lub wielosegmentowym z prędkością 100-400 obr./min, bezpośrednio przed podaniem do maszyny odlewniczej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pomocnicze medium grzewcze w procesie odlewania ciśnieniowego stosuje się ciekłe aluminium lub jego stop.