178071. lajstromszámú szabadalom • Eljárás öntött anizotróp mágnes előállítására
3 178071 4 Ezek további növekedése abban az irányban a leggyorsabb, amely irányból a legerősebb a hőelvonás, azaz amely irányban az olvadékban a hőmérsékletgradiens a maximális. Ha egy öntvény különböző oldalain a hőelvo- 5 nást szabályozni tudjuk, akkor elérhető, hogy a krisztallitok csak a kívánt irányban nőnek. Mivel az ötvözetek kristályosodási sebessége kristálytani iránytól függő tulajdonság, a krisztallitoknak a leggyorsabb növekedési sebességét mutató iránya lesz 10 párhuzamos a hőelvonás irányával. Ez az irány pl. az ALNICO vagy TICONAL típusú ötvözetek esetében az 000) irány, ami a mágneses tulajdonságok szempontjából is a kedvező irány. Mivel a szilárdoldat kristályosodásakor egymástól 15 eltérő összetételű fázisok érintkeznek, a kristályosodási front közelében az olvadékban az ötvözőelemek egyenlőtlen eloszlása alakul ki, ami a helyi aktuális likviduszhőmérséklet változását hozza létre, így azután kialakulhat az úgynevezett szerkezeti 20 tűlhűlés a kristályosodási front előtt. Ez a kristályosodási front morfológiájának megváltozásához vezet, aminek eredményeképpen a kedvező kristálytani irány és a hőelvonás iránya egyre kevéssé esik egybe, s végül a formafalnál képződött krisztalli- 25 tokon kívül az olvadék belsejében is létre jöhetnek kristálycsírák. Ezek növekedése már nem irányítható. Jól irányított oszlopkristályos szerkezetet úgy lehet létrehozni, hogy a szerkezeti túlhűlés kialaku- 30 lását meggátoljuk. Erre úgy van mód, ha a kristályosodási front előtt az olvadékban olyan hőmérsékletgradienst hozunk létre, hogy a tényleges hőmérséklet mindenütt nagyobb legyen az aktuális likvidusz hőmérsékletnél. 35 Az irányított szerkezetű öntvény létrehozására tehát - egy adott ötvözet esetében — annál nagyobb az esély: — minél inkább biztosítani lehet az egyirányú 40 hőelvonást, vagyis azt, hogy a kedvező irányból erős hűtéssel sok hőt vonjunk el, ugyanakkor a többi irányból (például a formafal melegítésével, vagy külső hűtéssel) megakadályozzuk a hőelvonást, 45 — minél nagyobb a hőmérséklet gradiens értékének és a kristályosodási front haladási sebességének a hányadosa, — minél inkább megszüntetjük az olvadékban a lehetséges heterogén csíraképzőket (ami elsősorban 50 erős túlhevítéssel érhető el). A kristályosításnak három alapvető módja alakult ki az ismertetett, irányított szerkezet elérése céljából: 55 a) A zónás olvasztás elve, mikor a szilárd testen egy megolvadt zónát vándoroltatunk keresztül, s ilyenkor az újra történő megszilárdulás — elsősorban a nagy GL/R viszony miatt - irányítottan 50 elhelyezkedő krisztallitokat hoz létre. b) A teljes tömeg megolvasztása után az olvadékot tartalmazó forma vagy tégely és az azt körülvevő fűtőtest szabályozott sebességű elmozdítása egymáshoz képest. 65 c) A teljes tömegű ötvözet megolvasztása, túlhevítés után egyirányú hűtés. Az első két megoldás jelenleg inkább csak kuriozitásnak számít. Nagyüzemi alkalmazásuk nehezen elképzelhető. Az előállított termék alakja is csak rúd, s leginkább hengeres rúd lehet. A szélesebb körben alkalmazott módszerek mind ab/ba a klasszikus csoportba tartoznak, amely legjobban kötődik a hagyományos öntészeti eljárásokhoz, csak igyekeznek az összes hőt a kedvező irányból elvonni. Éppen ennek az egyirányú hőelvonásnak a megvalósítási módjai szerint lehet megkülönböztetni ezeket az eljárásokat. A legegyszerűbb mód, amikor leginkább alkalmazott héjformázási technológiát úgy változtatják meg, hogy a forma egy oldalát — leginkább az alsót, ez a legegyszerűbben kivitelezhető — vízzel hűtött fémlappal (acél, réz) helyettesítik. Ilyenkor a hőelvonás ugyan erősebb a hűtött véglap irányából, de nem annyival, hogy elhanyagolható lenne az oldalirányból és felülről elvont hő. Az ennek következtében az oldalfalakról és a felső felületről induló kristályosodás, valamint az olvadékban képződött csírákból nőtt krisztallitok miatt az irányított térfogathányad ezzel a módszerrel csak egy bizonyos határig növelhető. A növelésre a hűtés erélyességének helyes megválasztásával, az olvadék minél nagyobb túlhevítésével és nagy felöntés kialakításával van lehetőség. További javulásra csak akkor lehet számítani, ha a többi oldalról a hőelvonást relatíve elhanyagolhatom lehet csökkenteni, s a kristályosodás során a kevező irányú hőmérsékletgradiens megfelelő nagyságát az olvadékban biztosítani lehet. Ez utóbbi megvalósítása s a „csírátlanítás” végett is előnyös a minél nagyobb öntési hőmérséklet. Az oldalirányú hőelvonás csökkentésére hevített formát alkalmaznak. A forma előmelegítése általában villamos fűtéssel történik oly módon, hogy a formát villamos fűtésű kemencébe helyezik el, vagy úgy, hogy magára a formára helyeznek villamos fűtőtestet. Ilyen megoldást ismertet például a 660 58 sz. brit szabadalom. A tapasztalat azonban az, hogy ez a megoldás sem biztosít teljesen irányított szerkezetet. Más esetben exoterm anyagból készült formát is alkalmaztak. (Lásd például a 743 634, a 743 635 vagy a 743 636 számú brit szabadalmakat.) Jobb eredményt értek el keramikus anyagból készült formával, mikor az egész formát előmelegítették, s a nagy előmelegítési hőmérsékletről közvetlenül az öntés előtt helyezték a vízhűtéses lapra. Erre mutat be példát a 185 031 számú osztrák szabadalom. Ezt az eljárást fejlesztették tovább oly módon, hogy a beömlőnyílást kiszélesítették (E. Lindner, R. Wittig, K. Päszler: Neue Hütte 8/1963/9. 557—561.) Egy másik ismert eljárás szerint a forma köré kialakított térbe ugyancsak öntenek olvadékot, s ez körülvéve a tulajdonképpeni öntvényt, meggátolja annak az oldalirányú hűtését [A. Higuchi: Z. angew. Phys. 21 (1966) 80-83.].
