198430. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására és önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab
1 198 430 2 kicsi volt, a túlnövést viszonylag könnyen el lehetett távolítani fémmegmunkáló szerszámmal vagy csiszolással. Ezt a tényt a 6a. ábra bizonyítja, ahol az alumíniumtrioxid ágyra támaszkodó 46 felület viszonylag egyenletes. A 380.1 jelű ötvözet alapján elkészített kerámia anyagú test esetében láthatóan a fém alapanyag oxidativ reakciója gyorsabban folyt le, az előminta anyagát a kerámia szerkezet teljesen átjárta és az alumínium-trioxid anyagú ágyba 48 felületén a kerámia mátrix jelentős tűlnövekedése következett be. Ez a példa bizonyítja, hogy a reakció feltételeinek beállításával elérhető, hogy a kerámia mátrix az előminta meghatározott felületein tulnővően ne alakuljon ki. 3. példa A 7a., 7b. és 7c. ábrán bemutatott 50 előmintát készítettük el, amely felülnézetben trapézszerű, 51 oldalfelülete 214 mm széles és 63,5 mm magas, ezzel szemben 52 négyszögletes felülete van, amely 219 mm széles és 69.9 mm magas, míg az 50 előminta vastagsága 44,5 mm volt. Az előmintát 32 t% alumínium-trioxidot (a Norton Co. E67 Alundum jelű, 1000 mesh szemcsézettségű termékét) , 35 t% 500 mesh szemcsézettségű szüídumdioxidot, 0,5 t% szilíciumot, az előminta kialakításához felhasznált vízben előzetesen feloldott anyag formájában 0,5 t% nátrium-szüikátot és 32 t% Greencast 94 jelű kötőanyagot (az AJ*.Green Refractories Co., Mexikó legfeljebb 100 mesh szemcsézettségű termékét) tartalmazó keverékből készítettük el. Ezt a keveréket nátriumszüikátot oldatban tartalmazó vizzel kevertük ki és a kapott zagyot a kívánt geometriájú öntőmintába töltöttük. Levegőn hagytuk a keveréket megkötni, majd ehávolítottuk az öntőminta tartalmát és így a merev trapézszerű testet alkotó 50 előmintát nyertük. Az előminta 52 négyszögletes felületén „LANXIDE” feliratot készítettünk (7b. ábra), majd az előmintát levegő jelenlétében 1 órán keresztül 1000 °C hőmérsékleten kiégettük. A kapott előmintákat 5052 jelű, a kereskedelemben hozzáférhető és a specifikáció szerint 2,5 t% magnéziumot;továbbá 1 t% egyéb fémet, mint vas, króm, szilícium és réz tartalmazó alumínium ötvözettel hoztuk kapcsolatba. Ugyanilyen előmintát 99 t% tisztaságú alumíniummal is kapcsoltunk, ahol a fém alapanyagokat 215.9 mm hosszú, 63,5 mm széles és 12,7 mm vastag rudak alakjában használtuk fel. A tiszta alumíniumból készült rudat a két 5052 jelű alumíniumból álló rúd közé helyeztük, majd az elrendezést tűzálló anyagú edényben 24 mesh szemcsézettségű szüícium-karbid részecskékből kialakított vékony rétegre helyeztük. A trapéz alakú előminta az alumíniumból készült rudak felszínére került úgy, hogy az 51 oldalfelület az alumínium ötvözetből készült rudak 215,9 mmX 63,5 mm méretű felületével volt teljes mértékben kapcsolatban, vagyis az előmintát végeredményben a fém támasztotta alá. Az így kapott elrendezést a tűzálló anyagú edényben 14 mesh szemcsézettségű szüícium-karbid részecskékkel fehököttük, mégpedig úgy, hogy az alumínium fém alapanyagot ez a töltőanyag teljesen borította, de az előminta öt felülete szabadon maradt, tehát az alumíniummal nem érintkező részeken az előmintához a levegő szabadon hozzá tudott férni. A tűzálló anyagú edényt az előmintákkal együtt a kemencébe helyeztük, ahol a levegő utánpótlásának biztosítása mellett hevítettük. Az oxidativ reakció 1000 °C hőmérsékletét 5 órás felmelegítéssel értük el, majd a beállított hőmérsékletet 144 órán keresztül tartottuk. Ezt követően a kemence belső terét lehűtöttük, a szobahőmérséklet elérése után újból 1000 °C hőmérsékletre felmelegítettük és ezt a hőmérsékletet még 6 órán át tartottuk, és ezzel az előminta: anyagának átjáratását a kerámia mátrixszal teljessé tettük. A megolvadt fém alapanyag az oxidálószerrel érintkezett, vagyis az alumínium a k vegőben jelen levő oxigénnel és a szüícium-dioxidból felszabáduló oxigénnel real dóba lépett, ennek eredményeként az alumíniumtrió xid alfa módosulatú mátrixa alakult ki, amely teljes mértékben átjárta az előmintát, az abban felhasznált anyagok részecskéit magába fogadta. A kerámia mátrix kialakulása az előminta felületéig történt meg, a felület kijelölte azt a határt, ameddig a kerámia mátrix létrejött. Az eljárás foganatosításával kapott összetett szerkezetű kerámia anyagú 53 munkadarab az előminta alakját teljes mértékben követte, a rajta levő felirat (7c. ábra) nagy hűséggel volt reprodukálható és a kerámia mátrix a határfelületeken csak elhanyagolható mértékben nőtt túl. Az előzőekben elmondottak azt bizonyítják, hogy a találmány szerinti eljárás foganatosítása során az élőmül ta összetételének megválasztásával biztosítható, hogy a kerámia szerkezet csak a kijelölt határfelületekig növekedjen. Ez a megoldás biztosítja, hogy a túlnövekedés csak minimális mértékű lehessen, hiszen az 53 munkadarab az 50 előminta trapézszerű alakját nagy hűségg"’ adtí vissza és ez más elő mintáknál is biztosítható. Az előzőekben a találmány szerinti eljárást néhány példa bemutatásával ismertettük részletesen. Nyilvánvaló azonban, hogy ezek csak példaként! lehetőségeket mulatnak be, szakember az itt foglalt kitanítás alapján szános további foganatosítási lehetőséget tud találni. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú, alakos munkadarab előállítására, amikor is fém alapanyagot oxidálószerrel - melynek a reakdó hőmérsékletén gáz halmazállapotó összetevője is van - oxidativ reakcióba viszünk és a reakdó eredményeként kapott anyag alapján a munkadarab felületét meghatározó felülettel határolt térben kerámia szerkeze tű anyagot alakítunk ki, őzze l jellemezve, hogy a fém alapanyag legalább egy részihez legalább egy, az előállítani kívánt munkadarabnak megfeleld mintafelülettel kialakított, permeábiüs szerkezeti előmintát illesztünk, a fém alapanyagot az előmintával érintkezésben tartva a fém alapanyag olvadáspontját neghaladó, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reak dótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleten, szükség szerint a hőmérséklet szabályozása mellett, megolvasztjuk, a megolvasztott fém és az oxidálószer között az oxidativ reakdót lefolytatjuk, a fémből kialakuló oxidációs reakcióterméknek legalább egy részét az oxidálószer és a megolvadt fém alapanyag között, mindkettővel érintkezésben tartjuk, ezzel a fém alap13 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
