167033. lajstromszámú szabadalom • Nagy kopásállóságú vasötvözet és kokilla, elsősorban gömbszerű testek előállításához

3 167033 4 folytonossági hibáktól mentes kivitelben való gyártása nehéz öntészeti feladat. Gömbszerű testek öntésénél ugyanis az anyag a beömlőmedencét követő átömlési keresztmetszetben általában előbb dermed meg, mint középrészen. Ennek következtében az öntvény belsejében öntési üregek képződnek, a dermedés során. Ezt a jelenséget úgy lehet kiküszöbölni, hogy a beömlőmedencében levő anyag, illetve az átömlési keresztmetszet - átmérőjét növeljük. így csökkenthető az átömlési keresztmetszetben levő anyag dermedési sebessége, és az öntési üregek képződésének lehetősége. Az úgynevezett felöntés átmérőjének növelése azonban növeli az öntvényről történő eltávolítás nehézségét. Szélső esetben például gömbtestek öntésénél az átömlő keresztmetszetet a gömb átmérőjének méretéig is meg kell növelni, ami azt jelenti, hogy a felöntés eltávolítása lényegében egyenértékű a gömbnek tuskóból történő kiesztergalásával. Ez egyrészt a gyakorlatban nem mindig oldható meg éppen az öntvény keménysége miatt, másrészt az öntvény előállításának költségeit rendkívüli mértékben megnöveli. A gömbtestek öntésénél tehát két egymással ellentétes követelményt kellene kielégíteni, azaz a felöntés átmérőjét a minimálisra csökkenteni, ugyanakkor viszont biztosítani kell az átömlési keresztmetszet folyékony állapotban tartását egészen addig, amíg az anyag a gömb egész térfogatában meg nem dermed. A szóban forgó öntvényeknél ezenkívül rendkívül nagy szerepe van az ötvözök egyenletes eloszlásának, a keménység egyenletességének biztosítása érdekében. További problémát jelent ezen a területen, hogy a jelenleg alkalmazott ötvözetekben az ötvözök eloszlása a dermedés során nem biztosítja kellőképpen az egyenletes keménységet. Ismeretes például olyan 2,7% karbont, 17% krómot és 2,3% szilíciumot tartalmazó vasötvözet, amely megfelelő átlagos keménységű golyók öntését teszi lehetővé, azonban a golyók felületén a keménység szórása 100-200 HV-értéket is eléri. Célunk tehát a jelen találmánnyal olyan ötvözet és kokilla kidolgozása, amely gömbszerű testek, elsősorban őrlőtestek előállításakor együttesen biztosítják, hogy a gömb test teljes térfogatában elkerülhetők legyenek a különböző öntési és anyagszerkezeti hibák, és a gömb test teljes térfogatában nagy keménység és rendkívül egyenletes keménységeloszlás alakuljon ki. A kitűzött feladatot a jelen találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy olyan vasötvözetet alkalmazunk, amely a karbonon és krómon kívül tellúrt is tartalmaz, és a tellúr-króm aránya az ötvözetben 1/4000 és 1/5000 értékek között van. A gömbszerű testek öntéséhez olyan kokillát alkalmazunk, amelynél a beömlőmedence és a formaüreg között olyan hőszigetelő kupolamag van, amelyen az átömlőszelvény átmérője 25—30%-a, a formaüreghez csatlakozó külső átmérő pedig 40—60%-a a formaüreg átmérőjének. Az öntőformába illesztett, megfelelően méretezett kupolamag megakadályozza az anyag korai megdermedését az átömlő keresztmetszetben, és ezzel elejét veszi az anyaghibák kialakulásának. A találmány további részleteit kiviteli példán rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerint öntőforma metszete, 5 a 2. ábra a golyókon mért keménység eloszlása, a 3. ábra a különböző golyók átlagos keménysége a magban és a felületen 4. ábra a különböző golyókon mért kemény-10 ségek szórása. Az 1. ábrán az őrlőgolyók öntéséhez alkalmazott 1 kokillát mutatjuk be. Az 1 kokillához tartozik a 2 beömlőmedence, és ez alatt van 15 elhelyezve az úgynevezett kupolamag. A 3 kupolamag hőszigetelő anyagból van, így megakadályozza a fém dermedését az A átömlési keresztmetszetben, anélkül, hogy azt növelni kéne. A 3 kupolamag készülhet formázási célra használatos 20 homok keverékekből vagy egyéb rossz hővezető anyagból, azonban a célnak legjobban megfelelő anyag az un. hőt leadó (exotermikus) keverék. Ismeretes, hogy a fémalumínium a vasoxidot hőfejlődés közben fémvassá redukálja, miközben 25 alumíniumoxid keletkezik és jelentés mennyiségű hő fejlődik. Ez a reakció azonban csak 1000 C° feletti hőmérsékleten indul meg. Ha a 3 kupolamag anyagába tehát alumíniumot és vasoxidot keverünk vagy exotermikus keverékből készítjük 30 az 1000 C°-nál jóval magasabb hőmérsékletű fémolvadék beömlésekor exoterm reakció indul meg és a felszabaduló hő az A átömlő keresztmetszetben levő anyag dermedését jelentős mértékben késlelteti. így a 2 beömlőmedencében levő fém-35 olvadékból biztosított a gömbtest teljes megszilárdulása során az öntési üregek képződésének elkerüléséhez szükséges fémutánpótlás. A kupolamag optimális méreteit megvizsgálva adódik hogy a 3 kupolamag kialakítása akkor 40 megfelelő, ha a hengeres A átömlő keresztmetszet az öntendő gömb C átmérőjének 25—35%-a. A 3 kupolamag B külső átmérője az öntendő gömb C átmérőjének 40-60%-a. Ez a kialakítás biztosítja a teljesen tömör öntvények előállítását. 45 A találmány szerinti kokillában 90 mm átmérőjű őrlőgolyókat öntöttünk. Ezeknek a golyóknak ^különböző tulajdonságait vizsgáltuk, és összehasonlítottuk őket hasonló anyagból a hagyományos eljárással készített őrlőgolyókkal. Gon-50 dosan megmértük a golyók keménységét és a keménység eloszlását a golyók teljes térfogatában. Ezt úgy végeztük, hogy a golyókból negyed gömbcikkeket vágtunk és megmértük a keménységet a vágási felületeken félkörívek mentén a 55 golyó felszínétől kb. 1 mm-re, 10 mm-es osztással. Megmértük a keménységet a gömb középpontjából kiindulva három egymásra merőleges irányban is 5 mm-es osztással. A mérések eredményeit a 2. ábrán bemutatott diagramokkal ábrázoltuk, go-60 lyónként. Kiszámítottuk a keménységek átlagértékeit is. A 3. ábrán mutatjuk be a különböző golyókon mért keménységek átlagértékeit a golyók felületén és a magban. A felületi keménység átlagértékeit az ábrán körrel, a magban mért 65 értékek átlagát kereszttel jelöltük. Az I., II., III. 2