183291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek öntésére
1 183 291 2 Az eljárással végzett kísérletek során azt tapasztaltuk, hogy a lebegtetéssel előállított termék átmérőszórása 0,02—0,05 mm, ami a különlegesen jó felületi minőséggel együtt azt bizonyítja, hogy a megdermedés során az anyag a hűtőfelülettel lényegében nem érintkezik. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés és a hozzákapcsolt meleghengerlő egység vázlata, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott berendezés vázlatos metszete, a 3. ábra a 2. ábrán bemutatott berendezés egy részének nagyított képe a lebegtető egység feltüntetésével, a 4. ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakjának a 3. ábrához hasonló metszete, az 5. ábra az 1—4. ábrákon bemutatott berendezésekben alkalmazott lebegtető egység tekercselési sémája, a 6. ábra a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakjának a 3. és 4. ábrához hasonló metszete, a 7. ábra a találmány szerinti eljárással és berendezéssel készített rézrúd fényképe és a 8. ábra a 7. ábrán bemutatott rézrúd közelképe a felületi jellemzők bemutatására. Az 1. ábrán látható, hogy a billenthető öntőüstből, amelyet a rajzon nem tüntettünk fel, a fémolvadék 10 öntőedénybe kerül. Ebben a fémolvadékot mindig a megfelelő szinten kell tartani ahhoz, hogy folyamatosan a 11 krisztallizátorba jusson. All krisztallizátor a 10 öntőedényre van szerelve függőleges helyzetben. Felső részéről folyamatosan vezetjük el a 12 rudat, amely először a 13 hűtőkamrán halad át, majd a 14 és 15 hengerállványok közé kerül. A meleghengerlés után a huzalt hűtjük és a 16 tekercselőbe vezetjük. Ha a 12 rudat öntött állapotban kívánjuk felhasználni, a szaggatott vonallal jelölt módon vezetjük el 17a. késztermékként. A fémolvadék a 10 öntőedényből folyékony fémoszlopként kerül all krisztallizátorba, a közlekedő edények törvényének megfelelően. A 10 öntőedényben lévő fémolvadékot megfelelő időközönként öntőüstből kell feltölteni. Megvalósítható azonban a 10 öntőedény ellátása folyamatos olvadékbevitellel is. A 2. ábrán látható, hogy a találmány egy célszerű foganatosítása során a 20 folyadékoszlop a 10 öntőedényben lévő fémolvadék szintje fölé kerül az elektromágneses tér hatására. Az elektromágneses mozgóhullámos lebegésben tartják a fémoszlopot és közömbösítik annak hidrosztatikus nyomását. A 20 folyadékoszlopot tehát csupán a 11 krisztallizátor alsó részéig kell eljuttatni, ahol is annak legalább egy része lényegében súlytalanná válik, amint a lebegtető egységet áram alá helyezzük. A 11 krisztallizátor 25 lebegtető csővel van ellátva. Ez célszerűen a 10 öntőedényhez erősített hőálló cső, amelyben a fémolvadék megdermed és amelynek felső végéből az anyag a 13 hűtőkamrába kerül. A 3. ábrán látható, hogy a lebegtető egység több 28 tekercsből áll, amelyek egymás fölött, a 25 lebegtető cső körül vannak elhelyezve. A bemutatott megoldásnál tizenkét 28 tekercs van elhelyezve és ezek menetei a 25 lebegtető cső geometriai tengelyére lényegében merőlegesek. A 28 tekercsek háromfázisú áramforrás egymást követő fázisaira vannak kapcsolva (lásd 5. ábra), így a létrejövő mágneses tér Foucault áramokat indukál a 25 lebegtető csőben lévő fémolvadékban, aminek következtében a fémre emelőerő hat. A bemutatott hatfázisú lebegtető egység olyan mozgóhullámokat produkál, amelyek az egymást követő zárt hurkok közötti távolsággal és a gerjesztés frekvenciájával arányos sebességgel mozognak. A lebegtető egység legfontosabb elemei a 28 tekercsek, amelyek a 25 lebegtető cső körül elhelyezve a megdermedő fémolvadék legnagyobb részét, de legalábbis a 25 lebegtető cső alsó részében lévő fémolvadékot az egész öntési művelet során lebegésben tartja, célszerűen teljes súlytalanság állapotában. A találmány szerinti berendezés egy kísérleti példányával rezet, alumíniumot és bronzot öntöttünk folyamatosan. A rúd öntőberendezés lebegtető egysége rézhuzalból készített 36 menetet tartalmazott, amelyek 25,4 mm-enként hat menetből álltak. így a lebegtető egység hossza mintegy 150 mm hosszú volt. A fázisok 60°-al voltak egymáshoz képest eltolva és az egész egység gyakorlatilag két hullámhossznyi terjedelmű volt. A lebegtetett fémoszlop átmérője 22 mm volt, és az egész fémoszlopot körülbelül 1200 Hz frekvenciával lebegtettük gyorsítás nélkül, azaz a lebegtetési arány gyakorlatilag egy volt. Az egyenáramú tápegység 7—lOkwatt áramot szolgáltatott a váltóáramú alternátor motornak. Hűtőegységként a 4. ábrán bemutatott megoldást alkalmaztuk. Jóllehet a berendezésben a legkülönbözőbb konstrukciójú hűtőegységek alkalmazhatók, rendkívül előnyösnek bizonyult a rajzokon 30 jelű hűtőegység, amely fémlemezből készült. A 30 hűtőegység 31 felső gyűrű alakú vállrésszel és 32 alsó gyűrű alakú vállrésszel van ellátva. A kettő között 33 hengeresen rész helyezkedik el. Ez a 25 lebegtető csőre illeszkedik és annak külső palástjával érintkezésben van. A hűtőközeget, amely célszerűen csapvíz, folyamatosan vezettük be a 31 felső gyűrű alakú vállrészbe, ahonnan a 33 hengeres részen át a 32 alsó gyűrű alakú vállrészbe került. Innen a hűtővizet folyamatosan elvezettük. A hűtővíz szállította el a 25 lebegtető csövön keresztül a fémolvadék dermedése során felszabaduló hőmennyiséget. A 28 tekercsek a 3. ábrán látható módon a 30 hűtőegység 33 hengeres része körül vannak elhelyezve a 31 felső gyűrű alakú vállrész és a 32 alsó gyűrű alakú vállrész között. Az egyes menetek egymástól egyforma távolságban vannak szorosan a 33 hengeres részre tekercselve. Az egész 30 hűtőegység célszerűen rozsdamentes acéllemezből készül, részben a korrózióállóság, részben a megfelelő hővezető képesség érdekében. Az öntés megkezdésekor a 10 öntőedényt feltöltjük a fémolvadékkal, például rézzel, amelyből a folyamatosan öntött rudat készíteni fogjuk. Ehhez természetesen járulékos lépések tartoznak: a fémet megolvasztjuk és megfelelő edényben a 10 öntőedényhez szállítjuk. A 10 öntőedényből a fémolvadék 20 folyadékoszlop formájában kerül a 11 krisztallizátor alsó részébe. Miután a 20 folyadékoszlop kialakult, a 40 kihúzófejet leengedjük 2a. 25 lebegtető cső felső végébe egészen addig, amíg érintkezésbe nem kerül a fémolvadékkal. A hűtővizet a 30 hűtőegységen át teljes sebességgel áramoltatjuk és ezáltal megindítjuk a fémolvadék felső, a 40 kihúzófejjel érintkező részének dermedését. Miután bizonyos mennyiségű fémolvadék ráfagyott a 40 kihúzófejre, elkezdjük az emelést és fokozatosan kivezetjük a 25 lebegtető csőből a megdermedt rudat. Eközben a 20 olvadékoszlopot 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
