186606. lajstromszámú szabadalom • Eljárás öntvényeknek főként a földinél kisebb gravitációs erőtérben való készítésére
186.606 2 A találmány tárgya egy eljárás öntvényeknek f$cént a. földinél kisebb gravitációs erőtérben való készítésére. A tárgyak, alkatrészek jelentős részét öntvényként állítják elő. Az öntvénykészítés, az öntés elve egyszerű: valamilyen módon - például homokban, kerámiában, fémben - kialakítják az öntvény kívánt alakjának megfelelő üreget. Ezután az öntvény anyagát megolvasztják, majd az üregbe öntik. Az olvadék ai gravitációs erőtér hatására kitölti az üreget, fokozatosan lehűlve megdermed, s így maradandóan felveszi az üreg alakját. Az üreget (formát) alkotó részek eltávolítása után az öntvényt szükségszerint tisztítják, hó'kezetik, megmunkálják, s végül rendeltetésszerűen felhasználják. Bármilyen egyszerű is az elv, az öntvénykészítés gyakorlatának sokféle nehézséggel kell megküzdenie. Az alakot meghatározó formának pontosnak kell lennie, s eben kell állnia a különféle mechanikai és hőhatásoknak. Nem szabad az olvadt anyaggal reagálnia; sőt, annak kifogástalan felületét is biztosítania kel!, öntéskor az olvadék - mint említettük - gravitációs okok miatt ömlik a formába; bonyolultabb formát az olvadék a közlekedő edények elvén tölt ki Teljes formakitöltésre csak akkor számíthatunk, ha a forma üregében levő levegő s a forma falából az olvadék hőhatása nyomán rendszerint keletkező gázok akadálytalanul eltávozhatnak; ezt a légtclenedést megfelelek) csatornák kialakításával szokták lehetővé tenni. Nagyon lényeges, hogy az olvadék csak a forrna teljes kitöltése után kezdjen dennednr, stb. Az öntvénykészítés egyik alapvető problémája, hogy az anyagok sűrűsége a hőmérséklettel változik. A hőokozta sűrú'ségvá hozás (faitérfogatváltozás, ''hőtágulás") mind olvadék, mind szilárd test esetében azzal jár, hogy az anyag térfogata csökkenő hőmérséklettel csökken. Hiába töltjük tehát ki az olvadáspntjánál szükségképpen nagyobb hőmérsékletre melegített anyaggal a formát, a formatöltés csak akkor maradhat a hűkés ellenére teljes, ha az összehúzódó olvadék megfelelő pótálásáról gondoskodunk. A gyakorlatban már ezért sem csak éppen a kívánt öntvénynek megfelelő üreget alakítják ki a formában, hanem a hasznos darab ürege fölött még egy járulékos üreget is. Amilyen mértékben a tulajdonképpeni formában összehúzódik az olvadék, a járulékos üregben levő tartalék a képződő hiányt - gravitációs hatásra - folyamatosan kipótolja. A járulékos üregből ily módon fogy ugyan az olvadék, de ennek a továbbiakban nincsen jelentősége, mert nem érinti a tulajdonképpeni öntvény használhatóságát. Külön problémát okoz, hogy az olvadék megdermedése önmagában is szignifikáns fajtérfogatváltozással jár. ismeretes, hogy a fémes anyagok fajtérfogata dermedéskor (kristályosodáskor) általában több százalékkal csökken, Ugyancsak példaként említjük, hogy a viz és egyes félvezető anyagok ellenkezően viselkednek: fajtérfogatuk dermedéskor megnövekszik. Az öntvények túlnyomó része fémes anyagból készül, dermedéskor tehát a fajtérfogat csökkenésével kell számolnunk. Amennyiben valamely formát fémolvadékjcal töltöttünk meg, s a fém medermed, ennek térfogata szilárd állapotban a folyadék állapothoz képest kisebb lesz. Ha a folyadékot alulról hűtjük, » az anyag így alulról felfelé szilárdul, a fent 1 tebb elhelyezkedő olvadék a gravitáció hatásán keletkező anyaghiányt kipótolja, vagyis a tel anyaghiány, a 'Togyás' Jegfeiül, az amúgy is szí séges, fentebb leírt járulékos üregben jelentkezik, nem okoz gondot, hiszen a hasznos öntvény t fogatát a felülről lesüllyedő olvadék folyamatos kipótolja, s a járulékos üregben (tápfejben, felönt ben) bármely módon megdermedi anyagot mint fel Jegeset úgyis eltávolítjuk. Amennyiben azonban m gondoskodunk a hasznos öntvény formaüregén kitáplálásáról, azaz az olvadék utánpótlásáról, a di medéssel járó térfogatcsökkenés az öntvényen bel okoz folytonossági hiány: fogyáss üreget, porozitá stb. A hasznos öntvény forinaüregének tökélet kitáplálása, az öntvény tömörségének biztosítá - az öntéstechnológia egyik legfontosabb feladata. K lönösen a bonyolultabb öntvények esetében kel! S7 mottevő elméleti felkészültség és tapasztalat ahhc hogy dermedés közben a formaüregben levő any; minden része megdermedés teljes befejezéséig foly matosan megkapja az olvadékutánpótlást. Az olvadékutánpótlás javítására többféle eszk zünk van. Nem közömbös, hogy az olvadékot önté kor hol, hogyan vezetjük a formaüregbe. Kedvezőbb tehetjük a dermedés menetét, ha a hűtést helyenkér intenzívebbé tesszük (például fémbetétekkel, út kokillákka!) vagy másutt hőszigetelő anyagokkal la1 sítjuk. Lényeges javulás érhető el a formakitölt meíallosztatikus nyomás növelésével, a fentebl már említett járulékos üreg megnövelésével illetv magasabbra választásával, vagyis tápfejek alkalmazd sával Esetenként a forma előmelegítésére kénysze rülunk; stb. Teljesen újszerű gondokat okoz az. öntvények készítése a földinél kisebb gravitációs erőtérben, például űrhajók, űrállomások fedélzetén. Amennyiben csal: a földi technológiákat kell például pótalkatrészek készítése céljából kiváltani, akkor űrállomáson is létre lehet hozni formatöltést akár valamely a Földön is ismert centrifugális öntőberendezéssel. Az űrobjektumokon azonban az öntésnek többnyire különleges feladata van, éppen a gravitációs erőtérben elkerülhetetlen áramlások s ezek nyomán a Földön elkerülhetetlen anyagátrendezések kiküszöbölése a cél. A vonatkozó szakirodalom jellemző példaként említi a gázturbinák rendkívül nagy igénybevételnek kitett lapátjait. Várható ugyanis, hogy a belső áramlások nélkül, homogén összetétellel dermedt lapá*ok élettratama a jelenleginek legalább kétszerese lesz, ami már ma gazdaságossá tenné az űrtechnológia alkalmazását. ürköriilmények között, gravitáció nélküli, pontosabban mikrogravitácíős erőtérben közismerten nem lehet folyadékot oly módon edénybe, formába önteni, mint a Földön. Egyes javaslatok szerinti ezért az önytvény anyagából a Földön elkészítenék a darab végleges alakját, amelynek így csak az anyagszerkezete térne el a kívánttól. A darabot ezután egy megfelelő bevonattal látják el, amely kellően szilárd, hőálló, s amelynek anyaga ellenáll a fémolvadék hatásának. A bevont darabot az űrobjektumra szállítva, s ott felmelegítve a darab anyaga megolvad. Azt várják, hogy a meg nem olvadó, s az olvadéknak ellenálló bevonat eredeti alakjában megtartja a darabot. Célszerűen irányított hűtéssel az olvadék az űrkörülményeknek megfelelően ismét megszilárdítható, s ezzel a Földön kialakított alakú, de űrkörülmények között dermet, kívánt tulajdonsá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
