186871. lajstromszámú szabadalom • Nagy szilárdságú, fokozottan szikrabiztos AlZnMgCu ötvözet, valamint eljárás az ötvözetből készült feszültségmentes csövek előállítására
A találmány tárgya nagy szilárdságú, fokozottan szikrabiztos AIZnMgCu ötvözet, 500 MPa-nál nagyobb szilárdsággal és 450 MPa-nál nagyobb folyáshatárral, valamint eljárás az ötvözetből készült feszültségmentes csövek előállítására, amelynek során olvadékot készítünk, az olvadékból sajtolási tuskókat öntünk, ezeket hőkezeléssel homogenizáljak, majd csöveket sajtolunk, a sajtolt csöveket egyengetjük és kosárban edzzük, feszültségtelenítjük, végül pedig utólagos hőkezelést végzünk. Az elmúlt két évtized során az alumínium bányatárnok széles körben teret hódítottak. Legnagyobb előnyük az acélból készült tárnokkal szemben, bogy lényegesen kisebb tömegük folytán (kb. '0 kg) egy ember által mozgathatók, kezelhetők; ami a bányaművelés körülményeit lényegesen megkönnyíti. Kezdetben éppen ezért nagymértékben fellendüli az alumínium bányatámok alkalmazása, során azonban egyre több adat gyűlt össze a íáfiveszélyes szénbányákban való alkalmazásuk n a nem megfelelő szikrabiztonságuk miatt. Az alumínium szikrabiztos fém, és mint ilyen, azokban az iparágakban is széles körben elterjedt, ahol gyúlékony, robbanásveszélyes anyagokat terelnek ki, illetve dolgoznak fel (olajipar, vegyipar, szénbányászat stb.). Ugyanakkor, ha az alumínium uí'sszerüen rozsdás acéllal ütközik, tűz- és robbanásveszélyes közegek számára alkalmas gyújtó szikrázást kelthet. Mive! a különböző acélból készült szerkezetek, gépek, szerszámok lényegében minden ipari tevékenységnél jelen vannak, ezért az alumínium és rozsdás acél ütközésekor keletkező yújtó szikrázás egyes munkaterületeken reális veszéllyé vált. Ez történik a szénbányászatban is a isietánveszélyes fejtéseknél. Az alumínium és rozsdás acél ütközésekor a ftyűitóképes szikrák keletkezéséért az ún. termit. eakció a felelős. Abban az esetben, ha a rozsda i Fe2G3) és a fémalumínium keverékét nagy hőmérsékletre émeljük, akkor 2300 K fölötti hőmérsékletei és egy nagy hőfelszabadulással járó folyamat, során fémvas és A1203 keletkezik. Ezt nevezik termit-reakciónak. Amikor az alumínium és rozsdás acél ütésszerütaláíkozik, az acél felületén egy vékony alumínium-fel kenőd és jön létre, ezzel egy jól egymásba préselt rozsda-alumínium termitkeverék keletkezik. \z ütközési munkától fejlődő hő miatt ennek hőmérséklete a 870-920 K-t is elérheti. A rozsda, amely normál körülmények között mindig tartalmaz bizonyos mennyiségben nedvességet (amit vasmdroxid formájában köt meg), a hidrogén és a részben már keletkezett hő mellett reakcióba lép az alumíniummal. Ezzel egyidejűleg az alumínium és víz közötti reakcióból is keletkezik hidrogén és hő. Ezek a reakciók már 1100-1300 K-ra is felmelegíthetik a vékony termitréteget, aminek következtében a termit-reakció beindul. A hidrogén is hevesen reakcióba lép az oxigénnel. Végeredményben a felületrőEa gáztérbe mintegy kilövellnek a részecskék, amelyek hőmérséklete 2300 K főié emelkedhet. Ezek már intenzív gyújtószikraként léphetnek fel. A tiszta alumínium képlékeny fém, ezért ennek ütközése rozsdás acéllal igen kicsiny valószínűségadóz eíő gyújtást, ugyanis az ütközés energiája nagy részben felemésztődik képlékeny munka formájában, ily módon gyakor latilag gyújtó szikrázást nem okoz. Az alumíniumötvözetek keménysége ugyanakkor széles határok között változtathatja a gyújtóképességet, mivel a képlékenység csökkenésével erősen változik az ütközési energia hővé alakuló hányada, a rozsdás felületre való felkenődés módja, a keletkező termitréteg vastagsága stb. Ezek a tényezők olyan irányba hatnak, hogy a nagyobb keménységű alumíniumötvözetek nagyobb gyújtóképességet adnak. A gyújtóképesség egyértelműen nő, amint az anyag állapota ridegebb lesz, és csökken, ha az képlékenyebbé válik. A gyújtóképesség vizsgálatára szabványosított eljárást dolgoztak ki. Ez egy ejtővizsgáíat, ahol 20 kg-os tömeggel a minta 3 m magasból a vízsz ntesse! 60°-ot bezáró, speciálisan rozsdásítoíí, merev acéllapra esik. A kamra, amelyet a 6,5-7,5%os metán-levegő elegy áramoltatva tölt ki, 1 m3 íé fogatú, és egyik oldalán műanyag fólia zásja: ez a lerobban ás energiáját a szabadba engedi. Ezen vizsgálatokkal a jelenleg gyártott alapanyagnak széles határok között változik a gy újtási valószínűsége (0,1-0,5 között száz ejtésre vonatkoztatva), és átlagos értéke! 0,2 körül van. Különböző megfigyeléseink azt mutatják, hogy maga a m: nősítő berendezés is jelentős szórást okoz a mérésekben. A nyári száraz, meleg napok elsősorban a -ozsdás acéltárgy kicsiny hidroxid-tartalma miat ., a téli hideg napok pedig főleg az acéltárgy és a minta alacsony hőmérséklete miatt csökkentik le a oerobbanási valószínűséget. A bányaviszonyokhcz leginkább hasonlónak a nagy relatív páratartaimú, 20 °C körüli levegőjű napokat találtuk. A fenti valószínűség-értékek is erre vonatkoznak (a szaraz, meleg nyári napok és téli hideg napok ezen berendezéssel minősítésre nem alkalmasak!!). A bányatámok piaci versenyképességét lényegesen befolyásoló másik tényező a bányaiam tömege. a, ezzel kapcsolatban általánosan elfogadott követelmény, hogy az egy ember által mozgatható tömegnek 50 kg alatt kell lenni. A bányatárn tömegének csökkentése ugyanakkor magával hozza az előállítási költségek csökkenését és ezzel a versenyképesség további fokozódását is. A hidraulikus bányatárn tömegének túlnyomó részét az ún. „köpű”, azaz a nyomás alatt lévő külső cső, valamint az ún. „csúszószár” vagy belső cső teszi ki. A bányatárn tömegének számottevő csökkentése elsősorban ezen csöalkatrészek tömegének csökkentésén keresztül valósítható meg és vékonyabb falú csövek alkalmazásával realizálható. A csőfalak vékonyítása viszont csak akkor lebe séges, ha ezzel az üzemelés biztonsága - azaz a csövek hasznos terhelhetősege - nem csökken. A csövek mechanikai igénybevétele alapvetően ké- részből tevődik össze:-- üzemi hasznos terhelés (belső nyomás stb.)- csövek gyártása során keletkezett maradó feszültségek okozta igénybevétel. A maradó feszültségek okozta igénybevétel különösen veszélyes, mert iránya, és nagysága a konkrét gyártási paraméterek függvényében előre ki nem számítható módon változik. Vizsgálataink, valai 5 10 ÍS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
