Spôsob opracovania chybných miest na odliatkoch

Číslo patentu: E 9451

Dátum: 09.05.2006

Autori: Krömmer Werner, Heinrich Peter

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka spôsobu opravovania chybných miest, najmä trhliniek, pórov a vrúbkov na hliníkokremíkových odliatkoch, ako aj motorového bloku z hliníkokremíkovej liatiny s najmenejjedným opravením chybného miesta.Na odliatkoch z hliníkokremíkovej líatiny sa často nachádzajú trhlinky, póry a vrúbky. Tieto trhlinky, póry a vrúbky vznikajú pri odlievaní. Odliatky, na ktorých sú trhlinky a vrúbky, sú však zlej kvality a musia sa bud vyraďovať, alebo následne opracovávať. Pri následnom opracovaní sa dodáva chýbajúci materiál s použitím zváracej techniky. Menšie trhlinky a vrúbky sa pritom zaplňajú prídavným materiálom, ktorý sa používa pri zváraní. Pri väčších chybných miestach sa najskôr dovnútra zatlčie malý klin alebo kolik, ktorý sa následne zvarí s odliatkom. Úprava hliníkokremíkových odliatkov zváracou technikou však so sebou prináša nové problémy, pretože pri zváraní sa do okolia zváraného miesta dostáva teplo. To vedie k tepelnému zaťažovaniu odliatkov. V dôsledku tepelného zaťaženia sa zasa ľahko vytvárajú nové trhlinky a vrúbky, ktoré sa znova musia uzatvárať v ďalšom pracovnom kroku. Tento viacstupňový spôsob je samotný zdrojom mnohých chýb, ktoré sa hlavne vyskytnú pri zaceľovaní chybných miest a pri kontrole vylepšených miest. V mnohých prípadov je ďalej potrebné po uzatvorení chybných miest ešte vykonať odstránenie nadbytočného vyplňovacieho materiálu. Celkovo je preto nutné konštatovať, že tento spôsob je pri jeho použití veľmi zdlhavý, a tým veľmi nehospodárny. Ďalej je problematické, že sa na opravovanie musí používať iný materiál. Tak je zvyčajne pri zváraní potrebný prídavný materiál v tvare zváracieho drôtu, čím sa používa ďalší materiál. Na hraničných plochách rôznych materiálov sa však vyskytujú metalurgické problémy, pretože rôzne materiály vykazujú tiež rozdielne elektronegativity. Metalurgické problémy sa ukážu až v priebehu času a vedú k miestnym zlomom a k predčasnému opotrebeniu s tým následkom, že sú potrebné opravy, čiže sa skracuje doba životnosti súčastí. Zvlášť výrazne sa tieto problémy ukazujú pri blokoch motora z hliníkokremikovej liatiny, pretože bloky motora sú za prevádzky vystavované veľmi vysokým mechanickým a tepelným zaťaženiam. Tieto problémy sa vyskytujú ale tiež pri iných hliníkokremíkových odliatkoch, ako napríklad pri dieloch chladiča alebo prisúčastiach podvozkov, a tiež pri tepelných výmenníkoch.Ďalej je známe, nanášať na materiály čo najrozmanitejšieho druhu povrchové vrstvy pomocou tepelného nastrekovania. Známymi spôsobmi na to sú napríklad nastrekovanie z plameňa,nastrekovanie zelektrického oblúka, nastrekovanie z plazmy alebo vysokorýchlostné nastre kovanie z plameňa. V poslednom čase bol vyvinutý spôsob nazývaný nastrekovanie zo stude ného plynu, pri ktorom sú nastrekovane častice zrýchľované v studenom nosnom plyne na vysoké rýchlosti. Vrstva sa vytvára nárazom častíc na obrobok s vysokou kinetickou energiou. Pri náraze častice, ktore sa neroztavujú V studenom nosnom plyne, vytvárajú hustú a pevne priľnavú vrstvu, pričom plastická deformácia a znej vyplývajúce miestne uvoľňovanie tepla zabezpečia kohéziu a priľnavost nastrekovanej vrstvy na súčasti. Pritom sa týmto dá do značnej miery zabrániť oxidácii a/alebo fázovej premene materiálu vytvárajúceho vrstvu. Nastrekované častice sa pridávajú ako prášok, pričom použitý prášok má väčšinou veľkost častíc od l do 100 m. Tiež je ale možné použiť prášok s podstatne väčšími časticami. Veľkú kinetickú energiu získavajú nastrekované častice pri expanzii nosného plynu. Po injektovaní nastrekovaných častíc do prúdu plynu sa plyn nechá expandovat v tryske, čím sa plyn a nastrekované častice zrýchľujú na nadzvukové rýchlosti. Taký spôsob a zariadenie na nastrekovanie zo studeného plynu sú podrobne opísané v európskom patentovom spise EP 0 484 533 B 1. Ako tryska sa pri nastrekovaní zo studeného plynu zvyčajne používa tzv. Lavalova tryska. Nosný plyn expanduje v Lavalovej tryske spolu s nastrekovanými časticami. Zatiaľ čo tlak v Lavalovej tryske klesá, stúpa rýchlosť nosného plynu na hodnoty až 3000 m/s a rýchlosť častíc na hodnoty až 1400 m/s. Lavalove trysky pozostávajú z konvergentného úseku a divergentného úseku, ktorý naň v smere prúdenia nadväzuje. Ako nosný plyn sa väčšinou používa dusík, ale tiež argón, hélium a zmesi z týchto troch plynov. Výhodou je ohrev nosného plynu pred odtlakovaním a tým ohrev nastrekovaných častíc, pričom sa musí vylúčiť tavenie nastrekovaných častíc. Koncová rýchlosť nastrekovaných častíc, ktorá závisí od trysky, materiálu nastrekovaných častíc, teploty nastrekovaných častíc a druhu nosného plynu, leží v takmer všetkých prípadoch blízko najmenej 500 m/s. Väčšinou savšak dosahuje viac ako 650 m/s a často dokonca viac ako 800 m/s.Úlohou vynálezu je teda poskytnúť spôsob, ktorý umožňuje jednoduché uzatváranie chybných miest, najmä trhliniek, pórov a vrúbkov v odliatkoch a zabraňovanie vznikaniu nových chybnýchÚloha sa podľa vynálezu rieši tým, že sa chybné miesta zaplňajú nastrekovaním pomocou studeného plynu. Základom vynálezu je teda podstatná vlastnosť nastrekovania pomocou studeného plynu, že nastrekovaný materiál, ktorý slúži ako prídavný materiál na zaplnenie chybných miest pri nastrekovaní pomocou studeného plynu, priľnie na základe plastickej deformácie na základnom obrobku. Tým sa zabraňuje tepelnému zaťažovaniu hliníkokremíkového odliatku. Ak odpadne tepelné zaťaženie odliatku, tak sa zamedzí vzniku nových chybných miest, spôsobených miestnym prívodom tepla. Spôsobom podľa vynálezu sa pretospoľahlivo uzatvárajú trhlinky, póry a vrúbky, a ďalšia kontrola nie je potrebná. Opravovanieodliatkov sa môže teraz vykonávať v jedinom pracovnom kroku aj pri veľkých trhlinách, póroch a vrúbkoch, pri ktorých bolo doteraz nutné zatlčenie klinu alebo kolíka, pretože spôsobom podľa vynálezu sa do chybného miesta môže vpraviť všetok výplňový materiál vo forme nastrekovaných častíc. V niektorých prípadoch však napriek tomu môže byt výhodné, najskôr vraziť do chybného miesta malý klin alebo kolík a potom ho spojit s odliatkom pomocou nastrekovania studeným plynom. Nastrekovanie studeným plynom je okrem toho pracovný postup, ktorý umožňuje veľmi presné zaplnenie chybných miest. Následne opracovanie, vo forme odstránenia nadbytočného výplňového materiálu alebo vo forme skrášlenia povrchu, je preto vo väčšine prípadov nadbytočné. V niektorých prípadoch je potrebne následné opracovanie len pri vylepšení funkčných plôch. Ďalšia výhoda vynálezu spočíva V tom, že sa pre častice nastrekované studeným plynom môže používat ten istý alebo veľmi podobný materiál, ako je ten, z ktorého pozostáva odliatok. Nastrekovaním studeného plynu teda vzniká následne spojenie z rovnakých alebo druhovo rovnakých materiálov, čím je možné vyhnúť sa metalurgickým problémom. Spôsobom podľa vynálezu je preto možné jednoduchým spôsobom opravovať hliní kokremíkove odliatky a opravené odliatky nasadzovat ako kvalitatívne bezchybné súčiastky.Vo výhodnom ďalšom zdokonalení vynálezu sa používajú častice nastrekované studeným plynom z hliníkokremíkovej zliatiny. Keďže aj odliatok je z hliníkokremíkovej zliatiny, tak sa spôsobom podľa vynálezu takmer úplne vylúčia metalurgické problémy. To je odôvodnené tým,že aj po opravení spolu hraničia len rovnaké alebo prinajmenšom druhovo rovnaké materiály. Je však tiež možné, aby sa chybné miesta vyplňali studeným plynom nastrekovanými časticami, ktoré sú z hliníka, z iných hliníkových zliatin, z medi alebo z keramických hmôt.Ďalej je výhodne používat studeným plynom nastrekovanć častice s veľkosťou od 1 do 300 m,výhodne do 100 m, obzvlášť výhodne do 50 m. Nastrekovanými časticamí v tejto veľkosti sadajú obzvlášť presne zaplňat trhlinky, póry a vrúbky. Vo výhodnom vyhotovení sa opravujú hliníkokremíkové odliatky z AlSi 17.Spôsobom podľa vynálezu je zvlášť výhodne opravovať bloky motorov. Spôsobom podľa vynálezu sa tým umožňuje jednoduché opravovanie blokov motora z hliníkokremíkovej liatiny, pričom aj opravené bloky motora sú bezchybné. Spôsobom podľa vynálezu je ďalej možné výhodne opravovať aj ine súčiastky z hliníkokremíkovej liatiny, ako napríklad diely chladičov a súčastiPretože mechanizmom priľnutia tejto opravy je spojenie, ktore je založené na plastickej deformácii, odpadá tepelné zaťaženie odliatku. Pretože bloky motora sú vystavené veľmi vysokým zaťaženíam, musia byť aj tieto opravy veľmi odolné voči záťaži. Opravy, vykonané pomocou nastrekovania studeným plynom, vykazujú túto vlastnosť prevyšujúcim spôsobom. Ďalej sa aj v opravenom bloku motora nenachádzajú žiadne nové chybne miesta alebo napätia spôsobené tepelným zaťažením počas vypĺňania. Ak výplň a blok motora pozostávajú z rovnakého materiálu alebo prinajmenšom zmateriálu rovnakého druhu, nevznikajú normálne pripoužití v priebehu celého času prevádzky bloku motora žiadne metalurgické problémy.Je teda výhodné, ked aj materiál použitý na opravu je z hliníkokremíkovej zliatiny. Opravenie pomocou hliníka alebo inej hliníkovej zliatiny je taktiež možné. Ďalej je možná výplň meďoualebo keramickými látkami. Vo výhodnom vyhotovení je blok motora z AlSi 17.Vyplnením chybných miest v hliníkokremíkových odliatkov nastriekaním pomocou studenéhoplynu, podľa vynálezu, sa jednoduchým spôsobom umožnia kvalitatívne vysokokvalitné opravy.

MPK / Značky

MPK: B23P 6/04, C23C 24/04

Značky: odliatkoch, miest, opracovania, chybných, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-e9451-sposob-opracovania-chybnych-miest-na-odliatkoch.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob opracovania chybných miest na odliatkoch</a>

Podobne patenty