165548. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékonyfalú öntvények előállítására
165548 3 4 2. ábra az öntvény mechanikai tulajdonságainak a falvastagság függvényében felvitt grafikus ábrája, a 3. ábra a találmány szerinti eljárással előállított öntvény vékony faltartományában kialakult kristályszerkezet nagyított képe, míg a 4. ábra ugyanazon öntvény vastagfalú tartományaiban kialakult kristályszerkezet ugyancsak nagyított képe. Az öntöttvasat ismert eljárások alkalmazásával és ismert olvasztóberendezésekben megolvasztjuk és a következő súlyo/o-^ban megadott részarányokkal jellemezhető kémiai összetételt állítjuk be: szén 3,6—3,8 szilícium 2,8—3,2 mangán cca 0,4 foszfor cca 0,08 A fenti összetételre lényegében megnövelt szenes szilíciumtartalom jellemző. Ezután a fenti összetételű öntöttvasat öntőüstben ismert rnodifikátorok hozzáadásával vagy hermetikusan záró üstben magnéziumhozzáadásával modifikáljuk. A modifikáció szokványostól eltérő, különleges jellegét az határozza meg, hogy csupán csekély mennyiségű gömbgrafitképző modifikátort adagolunk annak érdekében, hogy az öntvények maradék magnéziumtartalma 0,002 súlyzó, kéntartalom mellett 0,01 súly% alatt maradjon. Gömbgrafitos szerkezetű öntöttvas ismert eljárással történő előállításánál a maradék magnéziumtartalom ugyanazon kéntartalom mellett általában legalább 0,025 súly% volt. Karbidos kristályosodás miatt ezüstszürke töretű foltok alakjában jelentkező ún. belső kérgesség elkerülése érdekében az öntőüstbe gráfitizáló modifikátort adagolunk, majd példaképpen a motorblokk formáját 1420—1450 C° hőmérsékletű öntöttvassal öntjük ki, aholis öntéshibák nélkül 3 ±0,3 mm falvastagságú öntvények állíthatók elő a fenti módon. Összehasonlításul megjegyezzük, hogy az eddigiekben alkalmazott eljárással csak legkevesebb 5—6 mm falvastagságú motorblokkokat lehetett előállítani. Viszonylag kistömegű, de ugyanakkor jelentős mechanikai szilárdságú öntvényeknél az öntvény tulajdonképpeni szilárdságát meghatározó vákony falakban gömbgrafitos kristályszerkezetet kell kialakítani. Ugyanakkor ezen öntvények vastagfalú tartományaiban, amelyeket általában csatlakozó alkatrészek felerősítésére alkalmaznak, és ezért mechanikai megmunkálásnak is alávetnek, a kristályszerkezetben lemezes grafit kialakítása szükséges. A fenti követelmények egyidejű kielégítése lehetővé teszi a szívódási üregek elkerülését, valamint a minden keresztmetszetben gömbgrafitos kristályszerkezetű öntvényekkel szemben az említett jellegű öntvények jobb mechanikai megmunkálhatóságának biztosítását. Ismeretes, hogy a nagy léhűlési sebességek, tehát a hirtelen, gyors lehűtés előnyösen befolyásolják a gömbgrafitos szerkezet kialakulását. A falvastagságnak 5—6 mm-ről 3 mm-re történő lecsökkentése fokozott hőleadást eredményez, amelynek következtében a léhűlési 5 sebesség megnövekszik. Gömbgrafitos kristályszerkezet kialakítása érdekében különösen a lehűlés kezdeti két percében szükséges nagy léhűlési sebesség biztosítása, minthogy a grafitképződést a jelzett idő után az öntvény léhűlési 10 sebessége már nem befolyásolja. A fentiekből következik, hogy vizsgálataink értelmében 3 mm falvastagság esetén a kezdeti léhűlési sebesség 10—14 C°/mp kell legyen, míg ugyanakkor e sebesség a vastagfalú tartomá-15 nyokban 1—4 C°/mp körül lehet. Az 1. ábrán a különböző falvastagságú tartományok léhűlési sebességgörbéit tüntettük fel a vízszintes tengelyre felvitt t (percben mért) idő függvényében. A függőleges tengelyre felvitt léhűlési sebesség dimenziója C°/mp. Az A görbe 3 mm vastag, a B görbe 10 mm vastag, míg a C görbe 40 mm vastag faltartomány léhűlési sebességét tünteti fel. A fenti görbék összehasonlításából jól látható, hogy a léhűlési ° sebességek között legnagyobb különbségek éppen a lehűlés kezdeti első két percében, pontosan tehát a grafitkiválást determináló időintervallumban tapasztalhatók. 30 A későbbiek során a léhűlési görbék fokozatosan és egyre inkább közelítenek egymáshoz, és végül is jelentős eltérés nélkül 0,5—2,0 C°/ /mp értékek között állandósulnak. Csekély magnéziumtartalmú öntöttvas esetén a rendkívül 35 nagy léhűlési sebesség a vékonyfalú öntvénytartományokban gömbgrafitos kiválást eredményez. Ugyanakkor a lényegesen alacsonyabb léhűlési sebességet mutató vastagfalú tartományokban lemezes grafitkiválású szürke öntvény 40 alakul ki. A fentiek eredményeként az előállított öntvény vékonyfalú tartományaira a modifikált nagyszilárdságú öntöttvasak kristályszerkezete, míg a vastagfalú tartományokra a szürkeöntvény kristályszerkezete jellemző, 45 amelynek következtében ezen vastagfalú öntvénytartományokban felöntések, ill. tápfejek nélkül sem képződnek zsugorodásból eredő öntvényhibák, így pl. szívódási üregek. Az ily módon előállított öntvény vékony falai rendkívül 50 előnyös, nagy mechanikai szilárdsággal bírnak, amelynek következtében a szilárdság és merevség szempontjából a szokványosán alkalmazott és az ismert eljárással elérhető 5—6 rnm falvastagság helyett egyenértékű módon 3 mm 55 falvastagság is elegendő. A 2. ábrán a szakítószilárdság és a keménység görbéit tüntettük fel az öntvény falvastagságának függvényében, aholis a vízszintes tengelyre a mm-ben mért falvastagságot, a baloldali 60 függőleges tengelyre az MN/m2 -ben >(meganewton/m2 ) mért szakítószilárdságot, míg a jobboldali függőleges tengelyre HB keménységet mértük fel. A D görbe a.keménységnek, míg az E görbe a szakítószilárdságnak a falvastagság-65 tói függő alakulását tünteti fel. 2
