PL228538B1 - Sposób odśrodkowego odlewania wyrobów małogabarytowych ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego - Google Patents

Description

B22D 13/02 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 11.11.2015

Sposób odśrodkowego odlewania wyrobów małogabarytowych ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego (73) Uprawniony z patentu:

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA, Częstochowa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

22.05.2017 BUP 11/17 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2018 WUP 04/18 (72) Twórca(y) wynalazku:

ZBIGNIEW STRADOMSKI, Częstochowa, PL GRZEGORZ STRADOMSKI, Częstochowa, PL MACIEJ NADOLSKI, Częstochowa, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz, pat. Cezary Radecki co co m

co

CM

CM

Q_

PL 228 538 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odśrodkowego odlewania wyrobów małogabarytowych ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego, w szczególności korpusów, wirników, kierownic, elementów zbiorników, maszyn i urządzeń pracujących w środowisku o wysokiej aktywności chemicznej wykorzystywanych w przemyśle metalurgicznym, morskim, paliwowo-energetycznym, chemicznym, petrochemicznym oraz celulozowo papierniczym i spożywczym.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 47334 sposób odśrodkowego odlewania przedmiotów wydrążonych polegający na odlewaniu odśrodkowym w kulistej kokili obrotowej, w której odlewany metal wprawia się w ruch obrotowy jednocześnie dokoła dwóch osi względem siebie prostopadłych. Metal zawarty w kokili zostaje pod działaniem sił odśrodkowych rozmieszczony na wewnętrznej powierzchni ścianki kokili, gdzie ulega równomiernemu krzepnięciu. Przez odpowiednie dobranie stosunku liczby obrotów kokili dokoła osi pionowej i poziomej można odlewać przedmioty wydrążone o kształcie zbliżonym do kuli lub o kształcie eliptycznym

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 37464 sposób odlewania odśrodkowego stopów łożyskowych, w którym stosuje się szybkość odśrodkową poniżej 4 m/sek i temperaturę odlewania 600-7OO°C, przy czym wylewaną panewkę łożyskową ogrzewa się do temperatury co najmniej 400°C.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 1622734 sposób odlewania odśrodkowego odlewów kołowo-symetrycznych jak tuleje cylindrowe z różnych stopów żelaza tworzących odlew warstwowy, przy czym wprowadzenie pierwszego stopu następuje w stanie ciekłym do obracającej się kokili w celu wytworzenia co najmniej jednego płaszcza zewnętrznego odlewu, następnie wytworzony odlew pozostawia się do ochłodzenia po czym wprowadza się dalszy stopu w stanie ciekłym na część powierzchni wewnętrznej z zachowaniem obrotów kokili.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 195141 sposób odlewania obrotowego, w którym formę odlewniczą z płytą podstawową obraca się o około 180° wokół poziomej osi obrotu, ustawiając stronę wlewową ku dołowi, następnie zbiornik odlewniczy ze zwróconą do góry stroną otworową napełnia się stopionym metalem do procesu odlewania, po czym zbiornik odlewniczy przystawia się szczelnie jego stroną otworową do zwróconej w dół strony wlewowej formy odlewniczej, następnie formę odlewniczą z przylegającym do niej zbiornikiem odlewniczym obraca się o około 180° wokół poziomej osi, przelewając stopiony metal do formy odlewniczej, i na zakończenie odsuwa się zbiornik odlewniczy z pozycji przystawienia do formy odlewniczej.

Znany jest także z polskiego opisu wynalazku nr 356644 sposób odśrodkowego odlewania półwyrobów wałków maszyn do ciągłego odlewania. Sposób polega na odlewaniu ciekłego metalu typu martenzytyczno-ferrytycznego do obrotowej wlewnicy. Przed odlewaniem i dodaniem proszku żelaza (IP), wprowadza się do ciekłego metalu proszkowy środek modyfikujący aż do uzyskania zewnętrznej warstwy półwyrobu. Po utworzeniu zewnętrznej warstwy półwyrobu, kontynuuje się wprowadzanie proszkowego środka modyfikującego jednocześnie zmniejszając jego zużycie do zera. Jednocześnie też wprowadza się proszek żelaza zwiększając jego zużycie od zera do 1,5-3,0% ilości ciekłego metalu na sekundę aż do utworzenia warstwy pośredniej mieszaniny proszkowych środków modyfikujących i proszku żelaza o grubości 2-4 mm. Proszek żelaza wprowadza się do zakończenia odlewania metalu do wlewnicy.

Celem wynalazku było opracowanie wydajnego produkcyjnie oraz efektywnego sposobu wytwarzania małogabarytowych, odlewów cienkościennych o zwiększonej odporności erozyjnej.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wsad roztopiony do temperatury 1530°C - 1600°C zalewa się grawitacyjnie do cienkościennej formy ceramicznej zawierającej od 4 do 8 warstw podporowych umieszczonej na warstwie sypkiej w naczyniu obrotowym o poziomej osi obrotu, następni e w czasie nie dłuższym niż — sekundy po wlaniu porcji wsadu naczynie obrotowe wraz z formą wprawia się w ruch obrotowy i wiruje się co najmniej 2 minuty.

Sposób według wynalazku umożliwia znaczne ograniczenie zużycia ilości materiałów wsadowych niezbędnych do wykonania jednego odlewu w stosunku do odlewnia grawitacyjnego, a co za tym idzie możliwość wykonania większej ilości odlewów z tej samej objętości stopu. Badania wykazały możliwość nawet trzykrotnego spadku masy odlewu wraz z nadlewem w stosunku do odlewania grawitacyjnego. Poza tym sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie odlewu o dowolnym kształcie, dzięki czemu możliwe jest wykonywanie cienkościennych odlewów zarówno o osiowej jak i nieosiowej symetrii. PrzePL 228 538 B1 prowadzone próby wykazały, że opracowany sposób zapewnia wykonywanie odlewów o wysokiej jakości powierzchni i bardzo drobnej ukierunkowanej mikrostrukturze, zwłaszcza dzięki uzyskaniu silnego rozdrobnienia wielkości ziarna wpływającego korzystnie na własności mechaniczne gotowego odlewu.

P r z y k ł a d 1

Przykład dotyczy przygotowania 2 kg wirnika pompy przeznaczonego do wypompowywania zapiaszczonej i zasolonej wody. W tym celu około 3 kg wsadu stanowiącego staliwo duplex o składzie określonym w poniższej tabeli 1 roztopionego do temperatury 1560°C wlano grawitacyjnie do cienkościennej formy ceramicznej zawierającej 6 warstw mieszaniny tlenku cyrkonu ZrO2 i ditlenku krzemu SiO2 spajanej spoiwem krzemionkowym umieszczonej na warstwie sypkiej w postaci piasku w metalowym naczyniu obrotowym o poziomej osi obrotu, następnie w czasie — sekundy po wlaniu porcji wsadu naczynie obrotowe wraz z formą uzyskało prędkość obrotową wynoszącą 200 obrotów na minutę. Wirowanie trwało 3 minuty. W tym czasie płynny wsad dzięki sile odśrodkowej szczelnie wypełnił formę. Uzyskany odlew został następnie wybity z formy w celu dalszego chłodzenia na wolnym powietrzu, po czym odlew został poddany obróbce wykończeniowej. W ten sposób został wytworzony wirnik o wadze 2 kg posiadająca ścianki o maksymalnej grubości 1,2 mm oraz grubości minimalnej 0,8 mm.

T a b e l a 1. Skład chemiczny staliwa [% wag.]

ozn.	C	Cr	Ni	Cu	Mo	Mn	Si	S	P	N	Fe
% wag.	0,025	26,80	6,48	0,03	3,00	1,19	1,04	0,011	0,008	0,25	reszta

P r z y k ł a d 2

Przykład dotyczy przygotowania 2,5 kg turbiny przeznaczonej do wypompowywania medium silnie erozyjno-korozyjnego. W tym celu 3,5 kg wsadu w postaci staliwa duplex o składzie określonym w poniższej tabeli 2 roztopionego do temperatury 1590°C zalano grawitacyjnie do skorupowej formy ceramicznej zawierającej 8 warstw mieszaniny tlenku cyrkonu ZrO2 i ditlenku krzemu SiO2 spajanej spoiwem w postaci zolu kwasu krzemowego umieszczonej na warstwie sypkiej w postaci śrutu metalowego w metalowym naczyniu obrotowym o poziomej osi obrotu, następnie w czasie — sekundy po wlaniu porcji wsadu naczynie obrotowe wraz z formą uzyskało prędkość obrotową wynoszącą 250 obrotów na minutę. Wirowanie trwało 4 minuty. W tym czasie płynny wsad dzięki sile odśrodkowej szczelnie wypełnił formę o złożonym kształcie. Uzyskany odlew został następnie wybity z formy w celu dalszego studzenia na wolnym powietrzu, po czym odlew został poddany obróbce wykończeniowej. W ten sposób została wytworzona turbina o wadze 2,5 kg posiadająca ścianki o maksymalnej grubości 1,1 mm oraz grubości minimalnej 0,8 mm.

T a b e l a 2. Skład chemiczny staliwa [% wag.]

ozn.	C	Cr	Ni	Cu	Mo	Mn	Si	S	P	N	Fe
% wag.	0,025	26,80	6,48	0,03	3,00	1,19	1,04	0,011	0,008	0,25	reszta

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób odśrodkowego odlewania wyrobów małogabarytowych ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego polegający na podgrzaniu wsadu do stanu ciekłego, wprowadzeniu go do obrotowej formy, a po zakończeniu wirowania wybiciu z formy otrzymanego odlewu, znamienny tym, że wsad roztopiony do temperatury 1530°C - 1600°C zalewa się grawitacyjnie do cienkościennej formy ceramicznej zawierającej od 4 do 8 warstw umieszczonej na warstwie syp1 kiej w naczyniu obrotowym o poziomej osi obrotu, następnie w czasie nie dłuższym niż — sekundy po wlaniu porcji wsadu naczynie obrotowe wraz z formą wprawia się w ruch obrotowy i wiruje się co najmniej 2 minuty.