186801. lajstromszámú szabadalom • Vízmentes öntészeti formázókeverék
1 186.801 2 A találmány tárgya vízmentes öntészeti formázókeverék öntészeti formák készítéséhez, rossz hővezetőképességű ötvözött acélöntvények és ötvözött öntöttvas öntvények előállításánál való alkalmazásra. Az öntészctben nagyobb sorozatok öntésére ismert a kokillaöntés, amely igen termelékeny, és a kokilla (fémforma) jó hővezetőképessége folytán gyors lehűlést és finom szövetszerkezetet biztosít. A kokillaöntés alkalmazásának azonban határt szab az öntvény geometriai alakja. Bonyolultabb alakú kokillaöntvények belső üregeit csak formázóanyagból lehet kialakítani. Régebben ilyen esetekben homokmagokat alkalmaztak, ekkor azonban a fémkokillával érintkező külső öntvényfelület lényegesen finomabb szövetszerkezetű, mint a homokmaggal érintkező belső felület. Ezen hiányosság kiküszöbölésére a homokmagban fémből készült hűtőtestek alkalmazását javasolták. A hűtőtestek előállítása, kezelése, formába helyezése, újrafelhasználása jelentős manuális munkát igényel, ezért nehézkessé teszi és megdrágítja az öntést. A 167 909 sz. magyar szabadalmi leírás kokilla helyett olyan formázókeverékből készült forma alkalmazását javasolja, amely formázókeverék 92-98% 0,1-0,6 mm átlagos nagyságú szemcsékből álló színfémből vagy fémötvözetből és 2-8% önmagában ismert szerves alapú kötőanyagból áll. A hivatkozott leírás szerint ez a formázókeverék a tömör fémbetétek, illetve fémkokillák hővezetési tulajdonságait a lehetséges legnagyobb mértékben közelíti meg, és olyan esetekben is lehetővé teszi jobb minőségű és egyenletes szövetszerkezetű öntvények előállítását, amikor a tömör fémbetét, illetve fémkokilla alkalmazása nem jöhet számításba. Ennek ellenére ezt a formázókeveréket a gyakorlatban széles körben nem alkalmazzák a következő okok miatt:- hővezetőképessége tulajdonképpen nem olyan jó, mint amit fémes anyagtól el lehetne várni, mivel a szemcsék közötti hőátadás nem megfelelő (a keverék nem tömöríthető megfelelően); — nem biztosít megfelelő finomságú formafelületet; — a folyékony fém behatolhat a keverékből készült forma szemcséi közé (beéghet);- nem tűzálló, tehát magasabb öntési hőmérsékletet igénylő fémeknél, fémötvözeteknél nem alkalmazható. A bevezető elsőként említett hagyományos kokillaöntésnél hiányosságot jelent az is, hogy a kokillá. hűtőhatása sok esetben - főleg erősen ötvözött acélöntvényeknél - túl agresszív, ami repedékeny öntvények előállítását eredményezi. A kokillák ugyanakkor az öntött fémsugár okozta erózió miatt hamar elhasználódnak. A rossz hővezetőképességű, hosszú dermedési idejű ötvözött acél és vasöntvényeknél a dermedés időtartama a forma és a fém érintkezési felületén többszöröse a szokásos értéknek, illetve annak az időtartamnak, ameddig a szükséges igen magas öntési hőmérsékleten a hagyományos gázképző tulajdonságú szerves kötőanyagok képesek gázt leadni. A növekvő gáznyomásnak a folyékony fém nem tud ellenállni, a gázok behatolnak a fémbe. A hőhatás eredményeként a forma visszamaradó (meleg-) szilárdsága annyira lecsökken, hogy képlékennyé válik, repedések keletekeznek benne, továbbá a mechanikai és kémiai penetráció (mechanikai és vegyi behatolás a képlékeny anyagba) érvényesül. További hatás: a felhevült képlékeny forma exotermikusan viselkedik, és durva szövetszerkezetfl, hiányos öntvényeket eredményez. A leírt következmények elkerülése végett ötvözött acél vagy ötvözött öntöttvas esetében gázképző kötőanyagot nem alkalkmaznak. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A találmány alapja az a felismerés, hogy a rossz hővezetőképességű, igen magas öntési hőmérsékletet igénylő, hosszú dermedési idejű ötvözött acélöntvényeknél és ötvözött öntöttvas öntvényeknél is lehetséges a szerves kötőanyagok jó eredménnyel való alkalmazása, ha olyan kötőanyagokat használunk fel, amelyek erős vegyi kötésben tartalmazzák az öntés során felszabaduló gázokat, és így azokat késleltetve, fokozatosan adják le, nem pedig az öntés kezdetén, robbanásszerűen, egyszerre. Felismertem továbbá, hogy ha tisztán fémszem csékből (tehát jó hővezető képességű alkotókból) álló formázókeverék helyett tűzálló (rossz hővezető) szemcséket is tartalmazó formázókeveréket alkalmazunk, meghatározott komponensarányok és szemcseösszetétel, valamint a fentiek szerinti gázképző viszkózus kötőanyag bevitele mellett a keverék hővezetőképessége - a várakozással ellentétben - jelentős mértékben nő. A tűzálló anyag alkalmazása ugyanakkor javítja a keverék hőállóságát (csökkenti a ráégés veszélyét). Ebben az irányban hat a keverék növelt hővezetőképessége folytán bekövetkező gyorsabb lehűlés is. Emellett a keverék gázátbocsátóképessége is jó (bár a gyorsabb lehűlés miatti csökkent mértékű gázképződés az ilyen irányú igényeket eleve mérsékli). A keverék szemcseösszetétele biztosítja a jó minőségű öntvényfelületet is, ugyanakkor a szokásos 75%-os formatömöríthetőséggel szemben 95%-os tömörítés is lehetővé válik. A kötőanyagból folyamatosan (késleltetve) képződő vékony gázfilm ugyanakkor megakadályozza a kémiai és mechanikai penetrációt. Ezen felismerések alapján a kitűzött célt olyan vízmentes formázókeverékkel érem el, amely 30-90 súlyrész szemcsés fémes anyagot, 10-70 súlyrész szemcsés tűzálló anyagot és 0,5-10 súlyrész kötőanyagot tartalmaz, és amelynél a találmány értelmében a fémes anyag szemcsenagysága 0,3-5,0 mm között, a tűzálló anyag szemcsenagysága 0,06- 0,6 mm között van, a kötőanyag pedig az öntési hőhatására fokozatosan elbomló, az elbomlás során a gázt késleltetve leadó anyag, így célszerűen max. 7% nitrogént tartalmazó hidegen keményedő műgyanta előnyösen fúrásgyanta - vagy szénhidráttartalmú gázképző vízüveg. A találmány szerinti formázókeverék egy előnyös kiviteli alakjánál a fémes anyag szemcseeloszlása a következő: 1,00-1,50 mm 13-30% 0,75-1,00 mm 20-57% 0,50-0,75 mm 15-30% 0,30-0,50 mm 15-30% Egy másik előnyös kiviteli alaknál a fémes anyag gömbszemcsés. Előnyös továbbá, ha a fémes anyag acél, öntöttvas és vörösréz közül legalább egyet tartalmaz. Végül előnyös, ha a tűzálló anyag 0,06-0,2 mm közötti szemcsenagyságú — célszerűen flótáit - kvarchomok. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
