KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU KLASA 31 (1) INDUSTRISKE SVOJINE IZDAN 1 SEPTEMBRA 1937. BR. 15485’ Oesterreichisch Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft, Radenthein, Austrija. Mase za izradu livačkih kalupa za livenje lakih metala i njihovih legura. Prijava od 25 februara 1936. Vazi od 1 marta 1937. Naznačeno pravo prvenstva od 31 maja 1935 (Austrija), Predmet ovog pronalaska jesu mase za izradu livačkih kalupa za livenie lakih metala, naročito magneziuma i aluminiuma, i njihovih legura. U koliko dolaze u obzir tako zvani izgubljeni kalupi (verlorene Formen), t. j. kalupi koji se mogu upotrebiti samo jedan-put, samo za jedno livenje, za livenje lakih metala i legura lakih metala upotrebljuiu se uopšte kalupi iz peska. Ovde se ipak usled prisustva vode javljaju znatne teško-če, pošto naročito magnezium i visokopro-centne mageziumove legure u rastoplje-nom stanju reaguju eksplozivno sa vodom ih vodenom parom. Za savladivanje ovih teškoča su u ovoj grani tehnike predlagana dva uporedna puta. Naipre se prihvatilo jedno sredstvo, koje je u opštoj livačkoj tehnici več odav-no bilo koriščeno (vidi n. pr. U. S. pat. spis br. 198 852 iz 1878 god.), da bi se izbegao rad pomoču suvih kalupa iz peska, koji je skup i ipak ne zajemčuje trajno dobre rezultate; naime prihvačena ie upotreba ne vodenih tečnosti, naročito ugljovodonič-nih ulja, za osposobljenje peska za obra-zovanje kalupa. Jedan predlog ove vrste nalazi se u amerikanskom patentnem spisu br. 1,363.384 (Bakken), gde je opisana u-potreba takvog vezujučeg sretstva u vezi sa sušenim peskom za obrazovanje kalupa (kalupnim peskom) naročito i za livenje magneziuma. Jedan postupak iste vrste ie predmet nemačkog patenta br. 376.739, u čijem su opisu uporedo pomenute različite materije za obrazovanje kalupa, i to pesak, ugljeni prah, pečena magnezija, karbo- rund, bezvodna ilovača, Samotno brašno i t. sl. Suprotno ovim ogledima, koji nisu uticah na tehnički razvitak, obrazovan je dodavanjem izvesnih zaštitnih materija ka-lupnom pesku jedan postupak, koji je za magneziumov liv postigao veliki tehnički značaj. Ovaj je način rada imao svoj poče-tak u pripravama za poboljšanje sušenih kalupa iz peska. Pošto su se i pri upotrebi ovih skupih kalupa na livenim komadima javljala ne retko zgorena (spečena) mesta, to je bilo predloženo, da se na osušeni kalup iz peska kao uglačani sloi nanose materije, koje imaju zajedničku odliku, da u dodiru sa rastopljenim metalom odaju ga-sove ih pare, koje ni same ni u vidu svojih produkata oksidisanja ne reaguiu sa mag-neziumom (nemački patent 368 906). I ovaj postupak nije znatno obogatio tehniku, več je samo posredno uticao time, što se po torne uspostavilo da su materije ove vrste takode podesne da omoguče mnogo jed-nostavniji, ali do tada eizvodljivi način ra-dg livenja magneziuma u vlažnim kalupima ,iz peska. U nemačkom patentnem spisu br. 384 137; u koiem je ovaj postupak opisan, su kao primeri takvih zaštitnih materija pomenuti elementarni sumpor, bikarbonati, oksalati, borna kiselina kojim je materijama kasnije pridodata još mokračna materija (karbamid). Kasnije su u istom cilju sa uspehom upotrebliavane različite klase zaštitnih materija. Kao primeri neka budu navedeni: amonium soh uopšte, amonium-fluorid, amoniumbifluorid ih soh, koje sadrže amoniumfluorid vezan u komplek- Din. 15.— snom obliku, ili mešavine amoniumfluori-. da ili takvih složenih seli sa materijama kisele prirode, borno-fluorovodonična ki-selina ili isparljive soli ove kiseline, metalni silikofluoridi, kao natrium ili magnezi-umsilikofluorid i metalni fluoridi. Ovaj postupak za livenje magneziuma u tako zvanim zelenim kalupima iz peska (grüne Sandformen), koji je dodavanjem sa različitih strana kao upotrebliivih priz-natih daljih zaštitnih materija biO' znatno poboljšan, ima ipak jednu tešku nezgodu. Toplotna sprovodljivost ovog peska za kalupe je več po sebi mala na štetu sitne kristalne strukture i sa time u vezi mehanič-kih osobina livenih komada. Ako sad isparljive dopunske materije, koje pri live-niu metala obrazuju gasni jastuk (omotač) izmedu kalupa za livenje i livenog komada, budu dodate pesku ili kao glatki sloj budu nanesene na površinu kalupa iz peska, to se time hladenje livenih delova tako usporava, da ovi na debljim mestima do-bijaju grubu kristalnu strukturu i da se na prelaznim mestima od debijih ka tanjim presecima javliaju naprsline. Obe pojave utiču veoma nepovoljno na mehaničke o-sobine proizvoda. Poznata pomoćna sredstva kojima livačka tehnika raspolaže za povečanje toplotne sprovodljivosti (uvo-denje sitno izdeljenih dodataka koji dobro sprovode toplotu u materije za obrazova-nie kalupa, upotreba kalupa sa pločama za naglo hladenje), ne samo da povečavaju troškove, več takode ne vode sa sigurnoš-cu ka pravilnom postizanju potpuno za-dovoljavajućih rezultata. Tako naročito pri livenju u kalupima sa pločama za naglo hladenje postoji opasnost da se usled kon-denzovanja vodene pare na ovim pločama na livenom komadu obrazuiu zgorena mesta i mehuri u livu. Po pronalasku se sad za livenje lakih metala i njihovih legura u izgubljenim kalupima u vezi sa poznatim zaštitnim materijama, koje se obično upotrebljuju, da bi se omogučio rad sa peskom za kalupe koji sadrži vode, upotrebljuiu kao glavne materije za obrazovanje kalupa suvi metalni oksidi ih siliciumovom kiselinom siromašne rude i livački proizvodi, kao n. pr. mag-neziumov oksid ih pečeni magnezit, bromov oksid ih hromit, pri čemu se ove materije na poznat način pomoču kakvog ne vodenog tečnog vezujučeg sredstva iz vrste ugljovodoničnih ulja prevode u stanje kojim se osposobliavaju za rad obrazova-nja kalupa. Metalni oksidi navedene vrste iraaju znatno veču toplotnu sprovodljivost no kvarcni pesak; tako je n. pr. toplotna sprovodljivost magnezije dva puta veča no toplotna sprovodljivost kvarcnog peska. Dalje je i u odnosu na zapreminsku jedinicu izvedena specifična toplota o-vih oksida! znatno viša no toplota kvarcnog peska. Niže izloženi brojni pregled, u kojem ^ označava toplotnu sprovodljivost, c specifičnu toplotu, T zapreminsku težinu c . y specifičnu toplotu u odnosu na zapreminsku jedinicu, po-kazuje brojeve prelaza toplote kod kvarcnog peska, sintermagnezita i hromita u vidu zrnastog praha, koji su zbijeni treska-njem za vreme od jedne minute. Materijal X = 200° kvarcni pesak sintermagnesit hromit Kcal Kcal kg Kcal h.mTC C ~ kg.°C T ~ dm3 C' T dn?.°C 0-400 0.32 0.210 1.47 0.303 0 68 0.275 2.54 0.698 0.46 0.22 2.56 0.563 Zahvalju.iuči ovoj znatnoj nadmpčnosti navedenih materija za obrazovanje kalupa u odnosu na osobine toplotnog prelaženja li-venim komadima se toplota tako brzo o-duzima, da sa upotrebom zaštitnih materi-jja neizbežno vezano za usporenje hladenja ne može da se pokaže kao štetno delujuče. Uz to dolazi da usled upotrebe suvih materija za obrazovanje kalupa u vezi sa ne vodenim sredstvima za ostvarenje plastičnosti, dakle praktično potpunim isključenjem vode, mogu sa naročitom korišču biti izabrane zaštitne materije, koje u dodiru sa stopljenim metalom razvijaju samo malu količinu gasova i para ili pak ostaju skoro neras- tvorene, tako, da se znatno snažnije dejstvo naglog hladenja materijala za kalupe ostvarule skoro neoslabljeno i pored pri-sustva zaštitnih materija. Mogučnost da se izade na kraj sa takvim zaštitnim materijama je takođe od važnosti i u drugom pogledu. Osiromašenje zaštitnom materijom materijala za obrazovanje kalupa, koje ie neizbežno vezano sa obilnim razvijanjem gasova i para znači ne samo poskupljenje usled povečanog utroška dopunskih sred-stava, več donosi sobom i nemilu nesigur-nost usled koje pri livenju mogu da se do-biiu neispravni komadi sa zgorenim mestima i t. d., jer je sadržina zaštitne materije već spala ispod dozvoljene mere. Kao posledica usitnjavanja zrna i iz-begavanja naprslina postiže se iznenađuju-će ppboljšanie mehaničkih osobina. Za ob-jašnjenje ovog' poboljšanja neka posluže niže navedeni rezultati ogleda, kod kojih su uporedivane otpornosti štapova na kidanje, koji su liveni u vlažnim kalupima iz peska sa dodatkom 5% sumpora, sa otpor-nostima štapova, koii su izvedeni u sinter-jnagnezit-kalupima vezanim ugljovodo-ničnim uljem i u iste vrste hromitkalupima sa dodatkom od 2 % amoniumfluorida iz iste rastopine pod jednakim uslovima. Amoniumfluorid, koji pri temperaturi live-nja odaje velike količine gasova, koji dak-le niukoliko ne pripada zaštitnim materijama kojima se daie prvenstvo po ovom pro-naiasku, izabran je kod ovih uporednih ogleda, da bi se naročite istakla nadmoč-nost postupka po ovom pronalasku. Liveni su štapovi za kidanje od 17, 20, 22 i 27 mni prečnika i ovi su štapovi na Strugu sastru-gani na prečnike od 16 i 18 mm. F je ot-pornost u kilogramima/mnr, D je istezanje u procentima. Preseči livenih štapova l7mm 20mm 22 m m 27 m m F D F D F D F varčni pesak 16,4 6.2 15.7 5.8 15.1 5 1 13.7 sintermagnezit 1P.9 9.5 18.3 7.8 18.3 7.0 15.8 1 hromit 19.2 8.6 Pokazuje se da štapovi liveni u sintermag-nezit-kalupima pokazuju največe mehanič-ke vrednosti, koiima se prilično blizu nala-ze vrednosti štapova livenih u hromitu, dok štapovima livenim u tako zvanim zelenim kalupima iz peska odgovaraju znatno manji brojevi otpornosti i istezanja. Pri torne se dobija još ne mala korist livačke tehničke prirode, da se kod postupka po pronalasku navedeni rezultati postižu sa veoma malim cevima za odvod gasova; sa t. zv. zelenim peskom se čak ipri uvečanju na glave štapova za kidanje postavljenih kanala za odvod gasova ne postižu za 50% po pronalasku postignute vrednosti. Sa napretkom koii se javlja usled za-jedničkih delimičnih mera postupka ide uporedo i to, da su izbegnute i nezgode koje se javliaju kod kalupa iz peska usled velike sadržine siliciumove kiseline u pesku. Naročite magnezium i magneziumove legure nisu kemijski indiferentni prema si-ticiumovoj kiselini iz peska. Pošto se u li-yačkom radu ne može sa potpunom sigur-nošću izbeči da na kanalima za odilazak gasova i na uljvcima ne ostane prionut ka-lupni pesak, to po ponovnom topljenju metala pfeostalog u kanalima za odilaženje gasova i u ulivcima iz ovog kalupnog peska siliciumova kiselina dospteva u metal, usled čega dolazi do obrazovanja silicida, koji štetno utiču na metal. I ove nezgode, koie do sada nisu uzimane u obzir, pri čemu se na primer za izvodenje kalupa za li-yenj’e magneziuma prvenstveno uzimao pesak za kalupe sa velikom sadržinom sili,ciumove kiseline (vidi Irresberger, Gie-serei-Zeitung, XIX, 1922, str. 600; nemački patent 567 823, str. 1, red 56), otklonjene su izborom navedenih materija za kalupe koje su bez siliciumove kiseline ili su siro- mašne siliciumovom kiselinom. Pod zaštitnim materijama, koje usled izbegnutog ili smanjenog razvijanja gasa prvenstveno dolaze u 'obzir za postupak, pokazale su se kao naročilo podesne takve materije, koje cepanjem gasovitih fluoro-jedinjenja obrazuju fluorida sa metalom koii treba da se lije, tako, da dakle ni u koliko nisu indiferentne prema metalu. Za ovo dolaze u obzir u prvom redu metalni fluorsilikati i medu ovima naročite natri-umsilikoflucrid i magneziumsilikofluorid, koji se pri zagrevanju delimično cepaju u metalni fluorid i siliciumtetrafluorid. Ovaj poslednji deluje n. pr. na magnezium uz obrazovanje veoma tanke prevlake iz mag-neziumfluorida. Dodatak od 3% natrium-silikofluorida kalupima iz magnezita koji su vezani ugljovodoničnim uhem pruža potpuno sigurnu zaštitu. Još bolje zaštitno dejstvo se dobija pri dodavanju magnezi-umsilikofluorida materiji za kalupe, od koje je soli več 1 % dovoljan da se bez ikakve dopunske mere postignu potpuno besprekorni liveni komadi. I fluorborati su upotrebliivi za ovaj postupak kao zaštitne materije, ali su oni ipak znatno skuplji no metali fluorsilikati. Naročito dejstvo tak-vih zaštitnih materija koje napadaju magnezium, kojima se ne proizvodi gasni jas-tuk, zasniva se na uvečanju površinskog napona rastoplienog tečnog metala. Tako na primer magnezium teče u dodiru sa Židovima kalupa, koji sadrže ili odaju navedene zaštitne materije, sasvim drukčije no u dodiru sa drugim zidovima kalupa. Dok se inače pri livenju obrazuje jedan mlaz, koji se po načinu vode sa kovrčavom povr-šinom dalje kreče i stoga pokazuie veliku sklonost da postane crn i da sagori, dobija površina mlaza liva u dodiru sa takvim ka- lupima kakvoću, koja se najbolje daje is-taći upoređivanjem sa glatkom površinom lopte iz žive. Ovim je otklonjena sklonost magneziuma ka obrazovaniu jedinjenja sa kiseonikom i azotom i ka paljenju. Ovaj izmenjeni način tečenja, koji dakle sobom donosi potpuno upadljive koristi, daje se pestiči upravo samo sa zaštitnim materi-materija za kalupe sa ne vodenim sred-jama, koie stupaju u reakciju sa magne-ziumom. Da bi se olakšalo prevodenje suvih materija za kalupe sa ne vodenim sredstvom za takvo stanje kojim se ostvaruje plastičnost i da bi se jednovremeno posti-gao veliki stepen plastičnosti, mogu se u-potrebiti i drugi silieiumovom kiselinom siromašni materijali za kalupe poznate vrste, koji su osposoblieni da unekoliko služe kao vezujuče sredstvo za glavnu ma-teriju za kalupljenje. Mogu se sa istom korišču upotrebiti dodatci anorganske vrste, kao ilovača, bauksit, kao i dodatci organske vrste, kao ugljeni prah ili grafit. Ali u svakom slučaju mora biti pretežan udeo materije za kalupe siromašne silici-umovom kiselinom sa dobrom toplotnem sprovodljivošču, prvenstveno on ne treba da se nalazi ispod 90%. Sastavom glavnog materiiala za kalupe ili dopunskih materijala ili obojih iz grubljih i sitnijih učesnih delova može se dalje regulisati ostvarenje plastičnosti. Je-dan takav sastav kalupnog materijala pru-ža osim toga mogučnost da se kakvoča kalupa prilagodi zahtevima liva. U kraj-njem slučaiu se materijal za kalupe slaže iz grubo dispersnih sastojaka i sastojaka sa koloidnim stepenom disperziteta. Na ovaj način može biti potpuno izbegnuto dodavanjem stranih materijala materiji za kalupe koja dobro sprovodi toplotu, pri čemu se umesto čvrstih materija druge vrste za povečanje sposobnosti za rad mogu upotrebiti mešavine, koje sadrže manji ili veči udeo ove materije za kalune u koloidnem stanju, i to podesno u obliku kak-vog podesnog organosola. Primeri izvodenja: 1.) Sintermagnezit približnog sastava 85-90% MgO, 3-5% siliciumove kiseline, 5-4 % oksida gvožda, \% aluminiumoksi-da, 1-3% kalciumoksida u veličini zrna od 0-0,5 mm meša se sa 4% ilovače il% ka-menog uglja približno jednake veličine zrna i pomoču kakvog asfaltnog prirod-nog ulja ili kakve veštačke mešavine ugljo-vodoničnih ulja sa bitumenom u količini od približno 3% celokupne količine, osposob-Ijava za kalupljenje, pri čemu se mešavini kao zaštitna materija dodaje ili 3% na* trium silikofiuorida ili 1 % magneziumsili-kofluorida. Kalup iz ove mase se izvodi na uobičajeni način i njegova se površina, na primer pomoču kakve alkoholne suspenzije natriumsilikofluorida ili magneziumsi-likofluorida u špiritusu ili grafitom glača ili se praši jednom od ovih zaštitnih materija. Livenje se izvodi pri uobičajenim temperaturama. 2.) Umesto sintermagnezita se kao glavna materija za kalupe upotrebljuje u primeru 1 navedenoj mešavini hromit približnog sastava 40-50% hromoksida, 14°/ oksida gvožđa, 14% aluminiumoksida, 14 7o magneziumoksida, 7% siliciumove kiseline u jednakoj veličini zrna. U ostalom propis prvog primera osta.ie neprome-njen. Poznato je da se kalupne mase za live-nle livenog Čelika ili livenog gvožđa (Flusseisen) izvode iz smese baznog materijala veoma siromašnog vezanom i slobodnom silieiumovom kiselinom sa vezujučim sred-stvima. Naročito je pečeni magnezit pre-poručen kao podesan materijal. Kao materija za kalupe za gvozdeni ili čelični liv je magnezija usled svoje veče odpornosti u vatri nadmočnija od kalupnih masa koje sdrže siliciumove kiseline time, što se ona, suprotno silikatima peska, pri temperaturama livenja livenog gvožđa ili livenog Čelika ne topi i stoga ne obrazuje lako tečne šljake. Dakle kod livenog Čelika treba da se upotrebom magnezita, kao glavne materije za kalupe, izbegne obrazovanje lako tečne silikatne šljake. Naprotiv se livenje lakih metala izvodi pri temperaturama, koie se nalaze daleko ispod tačke topljenja silikata peska. Stoga su zahtevi u pogledu kakvoče kalupne materije bitno različiti. Ovim pronalaskom postignuto poboljšanje mehaničkih osobina se kod lakih metala u toliko manje moglo očeki-vati iz upotrebe magnezije kao kalupne mase za liveni Čelik što se, kao što je več pomenuto, pesku sa velikom sadržinom siliciumove kiseline do naiskorijeg vremena davalo prvenstvo kao materijalu za kalupe za livenje metala koji se mogu lako oksi-aisati, kao magnezijum. Patentni zahtevi: 1) Mase za izradu livačkih kalupa za livenje lakih metala i legura lakih metala, naznačene time, što su upotrebljeni suvi metalni oksidi ili silieiumovom kiselinom siromašne oksidne rude i livnički prozvodi, kao na pr. magneziumoksid ili pečeni magnezit, hromni oksid ili hromit, koji se pomoču kakvog nevodenog tečnog vezujučeg sredstva, kao što su ugllovodonična ulja, prevode u plastično stanje i kojima se do-daju poznate, obično pri livenju u vlažnim kalupima iz peska upotrebljene zaštitne materije. 2) Mase po zahtevu 1, naznačene time, što sadrže dodatak takvih zaštitnih materija, koje u dodiru sa stopljenim metalom razviiaju samo malo količinu gasova ili para ili ostaju skoro neraspadnute i korisno pri temperaturi livenja sa metalom koji treba da se lije obrazuju fluoride. 3) Mase po zahtevu 1 i 2, naznačene time, što sadrže mešavine siliciumovom kiselinom siromašnih materija za kaluplje- nje sa dobrim vrednostima prelaženja toplote sa drugim vrstama siliciumovom kiselinom siromašnih materija za kaluplje-nje anorganske vrste, kao što su ilovača ili bauksit, ili organske vrste, kao što je ug-Ijeni prah ili grafit, u kojima udeo materija za kalupljenje sa dobrim vrednostima za prelaženje toplote prvenstveno nije is-pod 90%. 4) Mase po zahtevu 1, 2 i 3, naznačene time, što sadrže mešavinu grubo disper-snih sastoiaka i sastojaka sa koloidnim stepenom disperziteta. - . ' ■ . .