PL228029B1 - Sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury w odlewach ze stopu AlNiCo - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury w odlewach ze stopu AINiCo, zwłaszcza pierścieni magneto - zwierciadeł, który polega na tym, że jako masę formierską przy ich odlewaniu stosuje się węglik krzemu o uziarnieniu poniżej 2 mm z dodatkiem od 0,5 do 9% wag. bentonitu oraz 2 - 5% wag. wody w stosunku do całkowitej masy mieszaniny.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury odlewów ze stopu AINiCo, zwłaszcza pierścieni magneto-zwierciadeł.

Wynalazek jest przeznaczony do zastosowania przy wytwarzaniu ze stopu AINiCo elementów obiektywu wyrobu specjalnego. Stopy oparte na układzie Fe-AI-Ni-Co są stopami twardymi i kruchymi. Odlewane syfonowo magnesy do form piaskowych ze stopów AINiCo są stopami charakteryzującymi się gruboziarnistą strukturą o twardości 45-65 HRC. Z tego względu ich obróbka mechaniczna, prowadzona w celu uzyskania wymaganego kształtu magnesu, ograniczona jest wyłącznie do operacji szlifowania. Kruchość odlewanych stopów AINiCo jest przyczyną pękania i wykruszania w czasie szlifowania i niskiej odporności na obciążenia dynamiczne. Jedną z możliwości otrzymania magnesów AINiCo o skomplikowanym kształcie z pominięciem obróbki mechanicznej jest produkcja magnesów z zastosowaniem technologii spiekania proszków odpowiadających składowi stopów AINiCo lub też odlewania ciśnieniowego lub podciśnieniowego. Spiekane magnesy AINiCo charakteryzują się większą wytrzymałością, drobnoziarnistą strukturą i mniejszą kruchością. W porównaniu do stopów odlewanych magnesy spiekane wykazują słabsze właściwości magnetyczne spowodowane mniejszą gęstością. W przypadku magnesów odlewanych ciśnieniowo lub podciśnieniowe, ograniczeniem ich zastosowania są wysokie koszty wytwarzania. Znane z patentów: JPS58107410, JPS59190338, CN102941335, US5520748 sposoby wytwarzania magnesów trwałych ze stopów AINiCo koncentrowały się na metodach wytwarzania, których celem było uzyskanie magnesów o jak najlepszych właściwościach magnetycznych, a jedynie w ograniczonym stopniu na poprawie ich właściwości mechanicznych. Znany jest sposób wytwarzania ze stopu AINiCo pierścieni magneto-zwierciadeł, odlewanych do form piaskowych, które cechują się słabym przewodnictwem, cieplnym i w związku z tym czas krzepnięcia ciekłego stopu jest stosunkowo długi, co sprzyja powstawaniu gruboziarnistej struktury. Sposób ten nie zapewniał wytworzenia odpowiedniej struktury pierścieni magneto-zwierciadeł, a tym samym w wyrobie końcowym nie uzyskiwano powtarzalnych właściwości mechanicznych oraz magnetycznych określonych strumieniem magnetycznym minimum 120 μ\Μ).

Celem wynalazku jest uzyskanie odlewów ze stopu AINiCo o dużej odporności na obróbkę mechaniczną oraz dużej odporności na obciążenia dynamiczne, ponieważ gotowe pierścienie magneto-zwierciadeł są podczas pracy poddawane działaniu siły odśrodkowej.

Sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury w odlewach ze stopu AINiCo, zwłaszcza pierścieni magneto-zwierciadeł, polega na tym, że jako masę formierską przy ich odlewaniu stosuje się węglik krzemu o uziarnieniu poniżej 2 mm z dodatkiem od 0,5 do 9% wag. bentonitu oraz 2-5% wag. wody w stosunku do całkowitej masy mieszaniny.

Sposób według wynalazku polega na tym, że po zalaniu wnęki formy ciekłym stopem wymagane jest szybkie objętościowe i kierunkowe jego schładzanie w celu uzyskania odlewów o zwartej budowie bez porowatości, charakteryzujących się jednorodną i drobnoziarnistą strukturą. W tym celu jako osnowę masy formierskiej zamiast piasku stosuje się węglik krzemu o ustalonym uziarnieniu do 2 mm z dodatkiem spoiwa zagęszczającego na bazie bentonitu oraz wody. Masa formierska na osnowie węglika krzemu charakteryzuje się przewodnością cieplną w temperaturze 500°C powyżej 0,39 W/mxK, co powoduje zwiększenie przewodności cieplnej powyżej 0,1 W/mxK w stosunku do formy piaskowej.

Zwiększenie szybkości studzenia formy, a tym samym odlanych w niej pierścieni skutkuje wytworzeniem drobnoziarnistej struktury pierścieni magneto-zwierciadeł. W odlanych w ten sposób pierścieniach uzyskuje się w warstwie przypowierzchniowej strukturę złożoną z drobnych i wydłużonych kryształów, natomiast w środku pierścienia struktura złożona jest z drobnych kryształów równoosio-wych. Taka budowa struktury charakteryzuje się wysoką podatnością do szlifowania i polerowania, umożliwiając uzyskanie powierzchni o chropowatości odpowiadającej klasie 13 (Ra max 0,02 μπι), a także pozwala na uzyskanie stabilnych właściwości magnetycznych.

Sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury w pierścieniach magneto-zwierciadeł przedstawiono w przykładach.

Przykład 1

Na płycie podmodelowej ustawiamy dolną skrzynkę formierską obejmującą modele belki wlewowej, wlewu głównego, wychodów. Do skrzynki nasypujemy jednolitą masę formierską składającą się z węglika krzemu o uziarnieniu poniżej 2 mm oraz bentonitu w ilości 100 g na 1 kg SiC oraz 50 g wody i zagęszczamy przez ubijanie, następnie skrzynką obracamy. Po wyjęciu modeli przystępujemy do formowania kolejnej skrzynki formierskiej obejmującej modele pierścieni magneto-zwierciadeł. Tok postępowania i formowania wnęk jest taki sam jak skrzynki dolnej. Wykonane skrzynki formierskie zastawiamy w stos, formę zamykamy i nad otworem wlewu górnego nadstawiamy zbiornik wlewowy. Formę suszymy w temperaturze 150°C przez 12 godzin i następnie zalewamy ciekłym stopem AINiCo o temperaturze 1570°C wytopionym w próżniowym piecu indukcyjnym. Rozbrajanie formy następuje po jej ostygnięciu do temperatury otoczenia. Uzyskano odlewy o zadowalających właściwościach.

Przykład 2

Postępując jak w przykładzie 1, użyto 50 g bentonitu na 1 kg SiC oraz 30 g wody. Uzyskano odlewy o właściwościach lepszych niż otrzymane według przykładu 1.

Claims (2)

1. Zastrzeżenie patentowe
2. 1. Sposób wytwarzania drobnoziarnistej struktury w odlewach ze stopu AINiCo, zwłaszcza pierścieni magneto-zwierciadeł, znamienny tym, że jako masę formierską przy ich odlewaniu stosuje się węglik krzemu o uziarnieniu poniżej 2 mm z dodatkiem od 0,5 do 9% wag. bentonitu oraz 2-5% wag. wody w stosunku do całkowitej masy mieszaniny.