SE453968B - Gjuten metallkropp och sett att framstella densamma - Google Patents

Description

453 968 Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifo- gade ritningar, som schematiskt åskådliggör uppfinningstanken.

Fig. 1 visar en sandkärna, som skall påsprutas termiskt med en metallegering; Fig. 2 visar sandkärnan med ett påsprutat, tunt första skikt; Fig. 3 visar det för ingjutning avsedda röret efter avlägsnande av sandkärnan och påsprutning av ett relativt tjockt andra skikt på det första skiktet; Fig. 4 visar schematiskt en gjuten metallkropp med ingjutet rör, som bildar en kanal i metallkroppen.

På i och för sig känt sätt tillverkas således en kärnkropp 1 av gjutsand med fenolharts som bindemedel. Såsom visas i fig. 1 har denna kärnkropp 1 en utvändig konfiguration, som motsvarar det önskade, rörformiga föremålets invändiga konfiguration, och dessutom hållarpartier 1a, 1b vid vardera änden för fast- spänning av kärnkroppen. I utföringsexemplet utgörs det önska- de föremålet av en avgaskanal i ett topplock till en förbrän- ningsmotor.

I enlighet med fig. 2 påsprutas på denna kärnkropp 1 ett rela- tivt tunt och väsentligen porfritt skikt 2 av en metallegering innehållande ca 5% Al, 22% Cr och resten huvudsakligen Fe. ' (Halterna avser vikt%). Då skikttjockleken uppgår till minst 0,5 mm, företrädesvis ca 1 millimeter, avbryts sprutningen, varpå sandkärnan 1 avlägsnas genom att den påsprutade sand- kärnan uppvärmes i en ugn vid ca 600°C under 2-3 timmar och sanden därefter uttömmes ur det tunna, rörformiga metallege- ringsskiktet 2.

Därefter påsprutas ett andra skikt 3 utvändigt på det första, självbärande tunna skiktet 2. Genom frånvaro av kärnkropp d 10 ä0 25 30 453 968 3 tillåtes det första skiktet 2 att utvidgas och krympa fritt under inverkan av temperaturvariationer, utan risk för spän- ningar och åtföljande sprickbildning. Tjockleken hos detta andra skikt kan vara minst 1,5 mm. Sprutningen kan utföras utan avbrott för kylning eller avsvalning.

Olika metoder för sprutning kan tänkas. Företrädesvis sprutas det första, relativttunnaskiktet 2 med en trådmatad flam- spruta, vilket ger ett tätt skikt. Om ett ytskikt med stor renhet efterstävas (små mängder oxider och porer), kan skiktet pâföras genom plasmasprutning. Det andra skiktet 3 kan lämp- ligen påföras med en pulvermatad flamspruta för erhållande av en lämplig mängd porer och oxider. Härvid efterstävas en sam- manlagd mängd av 5 - 25%, företrädesvis ca 15%, porer och oxider.

Det andra skiktet 3 behöver dock ej ha samma materialsammansätt- ning som det första skiktet 2, utan kan bestå av någon annan metallegering med hög varmhâllfasthet eller ett keramiskt mate- rial. Några krav på korrosionsbeständighet föreligger emellertid ej.

Det förtillverkade röret 2,3 inmonteras därefter i ett verktyg för framställning av en sandgjutform för den önskade metall- kroppen. Röret 2,3 fylls härvid åter med sand, så att-det kommer att omsluta motsvarandedel av sandformen. Metallkroppen gjuts därefter på konventionellt sätt, varvid röret 2,3 bildar en kanal, såsom visas schematiskt i fig. 4. (Ytterkonturerna hos metallkroppen har i verkligheten komplicerad geometri men vi- sas för enkelhets skull som en parallellepipedisk kropp).

Den av det ingjutna röret 2,3 bildade kanalen har således en in- vändig yta, som utgörs av det först sprutade skiktet 2, vilket är väsentligen porfritt samt beständigt mot höga temperaturer och korrosiva gaser. Den kan således tjänstgöra som avgaskanal i en förbränningsmotor. Det andra skiktet 3, som ligger innanför ytskiktet 2, har däremot mer porer och oxider samt är tjockare, varför det tjänar som en effektiv värmebarriär mot det övriga godset i metallkroppen. 10 15 20 453 968 Givetvis kan man med metoden enligt uppfinningen framställa metallkroppar med praktiskt taget godtycklig form hos inre håligheter och kanaler genom att man i förväg tillverkar skal- eller rörkroppar med motsvarande geometri. Håligheterna eller kaviteterna kan också bilda en del av metallkroppens utsida, t.ex. för att tillsammans med en annan kropp bilda ett för stark värme och korrosiva gaser utsatt utrymme, såsom en förbränningskammare, ventilkammare, avgaskanal e.d.

Jämfört med känd teknik erhålles följande fördelar: - :komplicerade kaviteter eller kanaler kan förtillverkas snabbt och enkelt och därefter ingjutasi.metallkroppen; - hanteringen blir enklare och kassationen mindre; É precisionen vid ingjutningen blir hög; - jämfört med påföring av keramiska material som vtskikt är metoden billigare och bättre p g a god vidhäftning metall-mot-metall och inte heller föreligger några problem med olika temperaturutvidgning.

GJ

Claims (5)

5 453 968 P A T E N T K R A V

1. Gjuten metallkropp med en eller flera korrosions- och högtemperaturbeständiga kanaler och/eller kaviteter med kom- plicerad form, i synnerhet avsedd att ingå i en förbrännings- motor, varvid väggytan hos resp. kanal eller kavitet utgörs av ett förtillverkat rör (2,3) eller skal, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda förtillverkade rör (2,3) eller skal omfattar dels ett första, relativt tunt och väsentligen porfritt skikt (2), som bildar en inre väggyta i nämnda kanal resp. kavitet och som består av en högtemperatur- och korro- sionsbeständig metallegering, dels ett andra, relativt tjockt skikt (3), som tjänar som värmebarriär och som består av ett material med hög varmhàllfasthet, och att metallkroppens övriga gods är framställt genom gjutning i en sandform, varvid nämnda förtillverkade rör (2,3) eller skal fyllts med formsand, så att det omsluter motsvarande del av sandformen under gjut- ningen.

2. Gjuten metallkropp enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda första och andra skikt (2,3) har samma materialsammansättning.

3. Gjuten metallkropp enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda första skikt (2) är framställt genom termisk påsprutning på det första skiktets (2) utvändiga yta efter avlägsnande av sandkärnan (1).

4. Gjuten metallkropp enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d a v att åtminstone nämnda första skikt (2) be- står av 1-12% Al, 10-30% Cr, eventuellt små mängder av ett eller flera element i gruppen Si, Mn, Co, Y, Hf, eventuellt små mängder oxider och nitrider samt resten Fe.

5. Sätt att framställa en gjuten metallkropp enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att man förtill- verkar nämnda rör eller skal och inmonterar resp. rör eller 453 968 6 skal i ett verktyg för framställning av en sandform, att sandformen framställes, varvid även resp. rör eller skal fylls med formsand, så att röret eller skalet ømsluter motsvarande del av sandformen, varefter gjutningen utförs och formsanden avlägsnas.