186606. lajstromszámú szabadalom • Eljárás öntvényeknek főként a földinél kisebb gravitációs erőtérben való készítésére
1 2 gú alkatrészekhez lehet jutni. Az eddigi űrkísérletek csak részben Igazolták az elképzelések helyességét. A fentiek szerint megolvasztott és ismét kristályosított darabok nem reprodukálták az eredeti alakot, hanem deformálódtak. Ennek kézenfekvő magyarázata, hogy a darabra a Földön, szobahőmérsékleten felvitt, a forma szerepét játszó réteg természetszerűen nem akadályozhatja meg a darab anyagának hőtágulását. A felületi réteg a hőtágulást vagy deformálódva követi, vagy annak hatására el kell repednie. Különösen nem akadályozhatja meg a felületi réteg a megolvadással járó fajtérfogatnövekedést. A keletkező olvadéknak valahova ki kell térnie; vagy tovább deformálja a réteget s ezzel végképp elveszik az eredeti alak pontossága, jój az olvadék valahol kitör a formából. Ily módon illuzórikussá válik a megszilárdulás utáni alak, hiszen nincsen esélye annak, hogy dermedés közben mindezek a hatások reverzibilisen menjenek végbe. A találmányunk szerinti eljárás ezen a nehézségen kíván segíteni. A találmány értelmében az öntvény alapanyagát önmagában ismert módon a kívánt alakra hozzuk, hőálló réteggel bevonjuk, tágulási térrel ellátjuk, az alapanyagot a tágulási tér felől megolvasztjuk, majd a tágulási térrel átellenes oldaról hűtve kristályosítjuk. A találmány szerinti eljárás menetét : az 1, ábra (Fig. 1.) metszeti képei segítségével, elvi jelentőségű példán érzékeltetjük. Tételezzük fel, hogy különleges turbinalapátot kívánunk készíteni valamely szperötvözetből; a szuperötvözet olvadási hőmérséklet köze 1480-1490 °C. Arotvözetből — kovácsolással^ forgácsoló megmunkálással - mindenekelőtt kialakítjuk az 1 turbinalapát végleges alakját (Fig. l.a). Ezután hőálló 2 réteggel vonjuk be a turbinalapátot oly módon, hogy a 2 réteg a lapát felső részén túlnyúlva 3 tágulási teret képez. A 2 réteg kellően szilárd, s nem szabad az ötvözet olvadékéval reagálnia. Előnyös, ha a réteget az olvadék csak kevéssé, vagy egyáltalán nem nedvesíti. Elvi jelentőségű példánkban a 2 réteggel bevont, előkészített 1 turbinalapátot egy űrállomásra szállítjuk. Az űrállomáson az 1 turbinalapátra a 3 tágulási tér felőli a 6 nyíl irányában egy célszerűen kialakított kemence például csőalakú, meleg 4 fűtőtestjét húzzuk (Fig. l.b). A 4 fűtőtest az 1 turbinalapátnak a 3 tágulási téjrel határos részét melegíti, miközben a turbinalapát anyaga hőtágulás révén tágul Ezt a tágulást a 2 réteg maradó deformációval követi. Az 1480-1490 °C olvadási hőmérsékletközt elérve az 1 turbinalapát anyaga olvadni kezd. Mivel a keletkező olvadéknak a szilárd állapothoz képest nagyobb a fajtérfogata, az S olvadék egy része fokozatosan a 3 tágulási térbe nyomuL A 4 fűtőteret addig mozgatjuk a 6 nyű irányában, amíg az olvadás kiterjes az 1 turbínalapát teljes megolvasztani kívánt tömegére (Fig. l.c). A megolvasztással járó térfogatnövekedés hatására értelemszerűen további 5 olvadékmennyiség nyomul s 3 tágulási térbe. A teljesség kedvéért megemlítjük, hogy nem mindig kell a termék teljes tömegét megolvasztani, esetenként elegendő a megolvasztást s az ezt követő kristályosítást a temrék működő részeire korlátozni. Az S olvadékot a technológiailag szükséges ideig ovlasdt állapotban tartjuk, hőmérsékletét szükség szerint módosítjuk. Ezután példánkban a 7 nyű _ irányában megkezdjük a hűtést, azaz az anyag hőtartalmának alkalmas módszerrel végzett kivonását. A hőelvonás hatására a 8 hűtött részen megkezedődik az anyag kristályosodása. A 7 nyíl irányában végzett irányított hőelvonás, esetleg a 4 fűtőtestnek a 9 nyíl irányában végzett fokozatos eltávolítása révén a kristályosodás folytatódik; alkalmasan választott körülmények között az ismét megdermedő 10 anyagrésznek oszlopos, egykristályos vagy egykristályköteges szerkezetet is felvehetnek. Nagyon lényeges, hogy a dermedés voltaképpen abból áll, hogy az olvadékban kristályok keletkeznek illetve növekednek. Az olvadék-szilárd átmenet esetünkben a fajtérfogat csökkenéséhez kötött folyamat. Tömör öntvény csak akkor keletkezhet, ha a kristályosodó anyag folyamatosan és hiánytalanul érintkezik az olvadékka, azaz ha folyamatos az olvadék utánpótlása. Gravitációs erőtérben a találmányunk szerinti eljárás alkalmazásakor az olvadék utánpótlásáról az 5 olvadék metallosztatikus nyomása gondoskodhat. Urkörülmények között, mikrogravitációs térben azonba metallosztatikus nyomás nem jön létre. Segíti azonban a folyadékutánpótlást a felületi feszültség, különösen akkor, ha az olvadék nem nedvesíti a 2 réteget. A hűtést folytatva végül a teljes olvadékemennyiség ismét kristályossá lesz, mégpedig a kívánt új szerkezettel (Fig. l.e). Az így elkészített új szerkezetű, de pontosan az eredetileg az űrbe juttatott megfelelő alakú új 1 turbinalapátot a Földié visszahozva, a 1 turbina lapát megfelelő megmunkálások után beépíthető és rendeltetésszerűen felhasználható. Az öntvény tömör dermedése érdekében a kristályosodással járó fajtérfogatcsökkenést kompenzáló olvadékutánpótlás elengedhetetlenül szükséges. Különösen a nagyobb keresztmetszetű darabok esetében lehet előnyös, ha a 3 tágulási tér keresztmetszetét a hasznos darabénál kisebbre választjuk (Fig 2.). Amennyiben a példánk szerinti 1 turbonaíapátot ezúttal is bevonjuk a 2 hőálló 2 ré teggel, de a 3 tágulási tér keresztmetszetét elegendően kicsinyre választjuk (Fig. 2. a), s az olvadék kevéssé vagy egyáltalán nem nedvesíti a réteget, a fentiek szerinti fokozatos megolvasztás révén a 3 tágulási télbe nyomuló olvadéknak lényegében kapilláris erőke t is le kell győznie (Fig. 2.b). A megolvasztást követő, fentiekben leírt kristályosítás során ez a kapilláris erő visszafelé hatva tovább segítheti az olvadékutánpótlást, s ezzel az öntvény tömörségét Foko zottan érvényesülhet a kapilláris erő, ha a 3 tágulási teret nem egyetlen, hanem több részből képezzük ki (Fig 3.). A találmány szerinti eljárás előnyei különösen a földinél kisebb, esetleg teljesen hiányzó gravitációs erőtérben érvényesülnek. Lehetővé teszi ugyanis, hogy az előzetesen szilárd állapotban kialakított tárgy alakja a forma szerepét játszó hőálló réteg révén az anyag megolvasztását követően az ismételt, a kívánt szerkezetet biztosító kristályosítás során is megmaradjon, kivédve az olvadással illetve a dermedéssel járó fajtérfogatváltozás egyébként elkerülhetetlen deformáló hatását Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás öntvényeknek főként n földinél kisebb gravitációs erőtérben való készítésére, azzal jellemezve, hogy az öntvény alapanyagát önmagában ismert módon a kívánt alakara (1) hozzuk, hőál-186.606 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
