198430. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására és önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab
1 198 430 2 ják felhívni a figyelmet, semmint útmutatásul szolgálni konkrét feladat megoldására. 1. példa A következőkben a 2.-5. ábrákra hivatkozunk, amelyekben ugyanazokkal a számokkal azonos részelemeket, összetevőket jelöltünk. A példa foganatosításakor a cél a 2a. és 2b. ábrán látható 30 előminta alapján az 5. ábrán fényképen bemutatott kerámia anyagú 38 lánckerék előállítása volt. A 30 előminta külső átmérője 76,2 mm, vastagsága 4,8 mm volt, benne kulcsnyílással ellátott 31 központi nyílás volt a kulcsnyílástól eltekintve kör alakban létrehozva. Az előminta létrehozásához szflícium-karbid kiindulási anyagot választottunk. Ebből 80 tömeg%-ot 20 tömeg% szerves kötőanyaggal kevertünk ki. Az egyenletes eloszlású keverékben a szflícium-karbid 70 t%-a 500 mesh és 30 t%-a 220 mesh szemcsézettségű frakciókból állt. A szerves kötőanyag Ebner-féle ragasztó enyvés víz 4:1 arányú keveréke volt. Az így kapott nyersanyagot szilikongumiból készült öntőmintába juttattuk, majd hagytuk megkötni. A meO rév szerkezetű 30 előmintát ezt követően az öntőmintából kinyertük. Az előmintát 33 felületén keresztül 76,2 mm átmérőjű hengeres 32 lemezre helyeztük, amely a fém alapanyagot szolgáltatta. A 32 lemez 380.1 jelű, a Belmont Metals Inc. cég által gyártott alumíniumból készük, amelyet 6 t% ólommal ötvöztünk. A 380.1 jelű alumínium ötvözet összetételét a gyártómű a következőkben adja meg: 8...8,5 t% szilícium, 2...3 t% cink és 0,1 t% magnézium mint aktív dópoló összetevő, továbbá 3,5 t% réz, valamint vas, mangán és nikkel; az ákalunk végzett mérések szerint egyes mintákban a magnézium részaránya 0,17...0,18 t%-ot is elért. A 32 lemeznek a 30 előmintától távolabbi lapjánál 34 tuskót helyeztünk el, amely szintén a 380.1 jelű alumíniumból készült és mennyisége akkora vök, hogy a 32 lemez 28 felületén keresztül biztosítani tudta az elfogyó fém alapanyag utánpótlását. A 32 lemez és a 34 tuskó együttesen 100 gramm tömegű vök. Az így kapott elrendezést, vagyis a 3. ábrán látható módon elrendezett, alumínium ötvözetből készült 34 tuskót és hengeres alakú 32 lemezt, valamint a 30 előmintát minden szabad felületén a Bondex International (St. Louis) ákal gyártott és 35 t% kalcium-karb onátot tartalmazó alabástromgipsz vizes masszájával borítottuk be, aminek feladata az előminta ákal meghatározott határfelületen túl a kerámia mátrix keletkezésének megakadályozása. így a 3. ábrának megfelelően az elrendezést 35 bevonat vette körül, amelynek alabástromgipsz anyagát hagytuk megkötni, majd az így kapott együttest alumínium-trioxid részecskékből álló 36 ágyba helyeztük (4. ábra). A 36 ágy anyaga a Norton Co. 90 mesh szemcsézettségű El Alundum jelű terméke vök, amelyet tűzálló anyagú 37 edénybe helyeztünk. A 4. ábrán bemutatott elrendezést levegő jelenlétében 250 °C/óra hőmérsékletváltoztatási ütem mellett 200 C hőmérsékletről indulva 1000 °C hőmérsékletre hevítettük, majd äz oxidativ reakciónak ezt a hőmérsékletét 66 órán keresztül tartottuk, miközben a levegő utánpótlását biztoskottuk. Ezt követően a kemencét ugyanilyen hőmérsékletvákoztatási sebesség mellett lehűtöttük és a kb. 600 °C hőmérsékletű mintát belőle kinyertük. A kemencéből kinyert együttes vizsgálata azt mutatta, hogy a szflícium-karbid részecskéket az alumínium teljes mértékben magába fogadta, kialakult a kívánt alakú lánckerék, amelynek felületét a gátló anyagként használt alabástromgipsz határozta meg. A röntgendiffrakciós vizsgálatok tanúsága szerint a keletkezett kerámia szerkezetű termékben az alumínium-trioxid alfa módosulatú mátrixa alkotta azt a vázszerkezetet, amely az előminta anyagát átjárta. A lánckerék 33 felületén az alumínium feleslege, ezen túlmenően az alabástromgipsz rétege mechanikai eszközökkel könnyen eltávolíthatónak bizonyult. Mint az az 5. ábrán is látható, a 38 lánckerék kerámia anyaga nagy hűséggel követte a 30 előminta alakját, a lánckerék anyagárak átlagos keménysége a Rockwell-féle skálán 79,8 volt. 2. példa Két előmintát készítettünk, mindegyiket 95 t% alumínium-trioxidot (a Norton Co. 90 mesh szemcsézettségű E38 Alundum jelű termékét és 5 t% szilíciumdioxidot tartalmazó alapanyagból. Az előmintákat 63,5 mm oldalélű négyzetes keresztmetszettel és 6,4... 94 mm vastagsággal alakítottuk ki, mégpedig úgy, hogy az alumínium-trioxid részecskéket először a FMC Co. által gyártott Avecil PH-105 jelű szerves kötőanyagával kevertük ki, majd a keveréket 5,5 * 107 Pa nyomáson a kívánt alakra hoztuk és az így kapott terméket 1375 °C hőmérsékleten 24 órán keresztül hevítettük. Mindkét előmintát a Norton Co. 24 mesh szemcsézettségű E38 Alundum jelű alumínium-trioxidjából készült ágyba és ezen keresztül tűzálló edénybe helyeztük. Mindkét előminta felületére 50,8 mm oldalélű négyzetes keresztmetszetű és 12,7 mm vastag alumínium tömböt helyeztünk, ezek voltak a fém ala panyag forrásai. Az egyik előmintára 99 t% tisztaságú alumíniumból, míg a másik előmintára az 1. példában leírt névleges összetételű, tehát ólommal nem ötvözött 380.1 jelű alumíniumból álló blokkot raktunk. Az így kapx)tt elrendezéseket 900 °C hőmérsékletre hevítettük, mégpedig levegő jelenlétében és ezt a hőmérsékletet 36 órán keresztül tartottuk. Ez az idő teljes mértékben elegendőnek bizonyult ahhoz, hogy az alumínium oxidálásával az előmintákat a fém alapanyaggal szembeni határfelületig átjáró, a röntgendiffrakciós szerkezeti elemzés tanúsága szerint az alumínium-trioxid alfa módosulatából létrejövő kerámia mátrix járja át. Az igy kapott termékek keresztmetszetét a 6a. és 6b. ábra mutatja. A 99 t% tisztaságú alumíniumból kapott 45 test, illetve a 380.1 jelű alumínium ötvözetből előállított 47 test az előminta térfogatát teljesen kitöltő és az alumínium-trioxid alfa módosulatából álló kerámia mátrix alapján épült fel. A kerámia mátrix túlnövése az alumínium-trioxidból álló ágyra támaszkodó felületen volt megfigyelhető és a kiét rendszer esetében eltérő mértékű volt. A 99 t% tisztaságú alumínium felhasználásával előállított minta esetében az előmintán túl kifejlődő kerámia anyag mennyisége elhanyagolhatóan 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 12
