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Verfahren zum Giessen von geschmolzenem Metall im Vakuum
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von geschmolzenem Metall im Vakuum und befasst sich insbesondere mit der hiebei erforderlichen Abdichtung der Giessanordnung.
Das Herstellen und Aufrechterhalten von bei hohem Vakuum einwandfrei abdichtenden Verschlüssen zwischen verschiedenen Teilen der Giessanordnung hat beim Giessen im Vakuum bisher wegen der erheb- , lichen Wärmedehnungen.. die in diesen Teilen der Giessanordnung infolge der Temperaturänderungen beim
Giessvorgang und im Anschluss daran auftreten, grosse Schwierigkeiten bereitet. Die Wärmedehnungen machen es also äusserst schwierig, in der Praxis vakuumdichte Verschlüsse während des Giessintervalls zu gewährleisten.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und vakuumdichte Verschlüsse zu schaffen, die eine Evakuierung der Giessanordnung vor dem Giessen auf einen absoluten Druck von 15J. L und weniger ermöglichen und die Aufrechterhaltung eines befriedigend hohen Vakuums während des Giess- vorganges sichern.
Dieses Ziel wird beim erfindungsgemässen Verfahren zum Giessen von geschmolzenem Metall im Va- kuum dadurch erreicht, dass zwischen den Berührungsflächen der Giessform und einer auf diese aufsetz- baren Vakuumkammer eine ungehärtete, plastisch fliessverformbare Dichtungsmasse angeordnet wird und diese mittels der durch die Giessform geleiteten Wärme zu einem elastischen, vakuumdichten Verschluss ausgehärtet wird, dass anschliessend in an sich bekannter Weise evakuiert und durch die evakuierte Kam- mer geschmolzenes Metall in die Giessform eingegossen wird, und dass nach Beendigung des Eingiessens desMetalls die Dichtungsmasse durch die erhöhte Wärmezufuhr durch das in der Giessform befindliche geschmolzene Metall zerstört wird.
Im Rahmen der Erfindung wird vorzugsweise eine Dichtungsmasse angewendet, die ein Gemisch aus einem Glycidylpolyäther von niedrigem Molekulargewicht, einem Kondensationsprodukt eines Glycidyl- polyäther mit niedrigem Molekulargewicht mit Äthylenglykol und einem Aushärtemittel ist. Als Aushärtemittel wird vorzugsweise pyromellitisches Dianhydrid, gemischt mit einem oder mehreren organischen Säureanhydriden, verwendet.
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mer und der Giessform zu haften und erhärtet, sobald die Metallflächen, mit denen sie in Berührung steht, auf eine Temperatur von etwa 2000C erhitzt werden. Durch das Aushärten ergibt sich ein zähes, verformbares, festes und flexibles Harz, das fest an den Oberflächen haftet.
In ausgehärtetem Zustand ist die Dichtungsmasse in der Lage, für eine beschränkte Zeit, die dem Giessintervall entspricht, bei Temperaturen bis mindestens 3000C einer Zersetzung zu widerstehen. Nach dem Giessintervall zersetzt sich hingegen die ausgehärtete Dichtungsmasse zu einem trockenen Pulver, das leicht von der Form entfernt werden kann.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung dargestellte, nach einem anderweitigen Vorschlag ausgebildete Giessanordnung erläutert werden.
In der Zeichnung sind eine Giesspfanne 1 sowie eine Entgasungskammer 2 erkennbar, die sich an einer Giessform 3 abstützt. Die Form 3 ist mit einer umlaufenden Nut 4 versehen, in der sich die erfindungsgemäss verwendete Dichtungsmasse befindet. Von der Entgasungskammer 2 erstreckt sich
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ein biegsamer Metallmantel 5 nach unten, der in die Nut 4 hineinragt.
Die Giesspfanne 1 hat üblichen Aufbau und weist eine Bodentülle 6 und darüber einen verstell- baren Giessstopfen 7 auf. Das geschmolzene Metall gelangt von der Giesspfanne l in die Entgasungs- kammer 2, in der sich eine untere Giesspfanne 8 befindet, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Aus der Giesspfanne 8 ergiesst sich das geschmolzene Metall durch einen Sprühschirm 8'in die
Giessform 3.
Die Entgasungskammer kann beliebigen Aufbau haben. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat die
Entgasungskammer einen rohrförmigen Stützabschnitt 9, dessen Gestalt dem Oberteil der Giessform 3 angepasst ist. Die Unterkante des Stützabschnittes 9 ruht auf einer Sitzfläche 10 der Giessform 3 auf.
Der biegsame Mantel 5 ist an der Unterseite der Entgasungskammer 2 befestigt. Dieser Man- tel 5 kann Wellungen oder Falten aufweisen, die sich senkrecht zum Umfang des Mantels erstrecken.
Die Unterkante des Mantels ist in die Dichtungsmasse 11 eingebettet, die sich in der Nut 4 an der
Sitzfläche 10 der Giessform 3 befindet.
Es versteht sich, dass die Anwendbarkeit des Dichtungsverfahrens nach der Erfindung nicht auf die be- schriebene Giessanordnung beschränkt ist. Das erfindungsgemässe Verfahren kann vielmehr in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der Einzelteile der Giessanordnung angewendet werden. So kann es beispielsweise in Verbindung mit Entgasungskammern relativ kleinen Volumens sowie auch in Verbindung mit grossvolumischen Entgasungskammern angewendet werden.
Ferner muss die Dichtungsmasse nicht in einer Nut angeordnet werden, sondern kann auch aussen in einer Ausnehmung längs der Stossstelle zwischen der Entgasungskammer und der Giessform aufgebracht werden. Überdies kann die Dichtungsmasse auch rings um einen zwischengeschalteten Dehnungshohlkörper angeordnet werden, um einen sehr niedrigen Druck in der Grössenordnung von weniger als lu für das Vakuumgiessen sicherzustellen, wenn eine Reihe von Giessformen verwendet wird.
Eine Dichtungsmasse, welche die im Rahmen der Erfindung erforderlichen Eigenschaften aufweist, besteht aus einem Dreikomponentengemisch, nämlich (1) einem Glycidylpolyäther von niedrigem Molekulargewicht, (2) einem Kondensationsprodukt eines solchen Polyäthers mit einem Glykol und (3) einem Abbinde-oder Aushärtemittel.
Die Komponente (1) wird dadurch gewonnen, dass man zweiwertiges Phenol mit Epichlorhydrin umsetzt. um einen Glycidylpolyäther mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 350 bis 450 zu erzeugen. Die Komponente (2) ist das Reaktionsprodukt eines solchen Glycidylpolyäthers mit einem Glykol, beispielsweise Äthylenglykol; diese Komponente kann ein Molekulargewicht von etwa 385 bis 485 haben. Die Komponente (3) ist ein Aushärtemittel, welches die Epoxyverbindungen vernetzt. Das bevorzugte Aushärtemittel ist eine Mischung einer ersten Komponente, wie pyromellitisches Dianhydrid (Pyromellitsäuredianhydrid) und einer zweiten Komponente, die ein oder mehrere andere organische Säureanhydride enthält.
Wenn es erwünscht ist, die Aushärtezeit zu verkürzen, können der Mischung verschiedene bekannte Härtungsbeschleuniger beigegeben werden. Zu diesen gehören (X-Methylbenzyldimethylamin, n-Butylamin, Pyridin und N-Methylpyridin. Diese Beschleuniger werden in katalytischen Mengen von 0, 5 bis 3 Gew. -0/0 des in der Masse vorhandenen Harzes verwendet.
Zusätzlich zu den vorerwähnten Grundbestandteilen ist es vorteilhaft, der Mischung verschiedene Füllstoffe beizugeben, um die Viskosität einzustellen, die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und somit eine gleichförmigere Aushärtung und einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten zu erreichen. Zu den brauchbaren Füllstoffen gehören Pulver von Aluminium, Eisen, Kupfer, Aluminiumoxyd, Kieselerde, Glimmer und Asbest. Faserige Stoffe, beispielsweise feiner Asbest, unterstützen die Bindung des Harzes und arbeiten den Unterschieden in der Wärmedehnung zwischen dem Harz und dem gebundenen Metall entge- gen. DieFüllstoffmenge lässt sich einstellen zwischen wenigenprozenten bis zu dem Drei- oder Vierfachen des Harzgewichtes.
Wenn ein Giessvorgang erfolgen soll, wird die Entgasungskammer auf die relativ rauhe und ungleichförmige Oberfläche der Giessform aufgesetzt und die Stossränder dieser beiden Teile werden sodann mit einer Dichtungsmasse, die die vorerwähnten Eigenschaften aufweist, dichtend miteinander verbunden. Zur Herstellung der Abdichtung wird die Dichtungsmasse aussen an der Stossstelle von Entgasungshammer und Giessform aufgebracht, u. zw. in ausreichend plastischem Zustand, so dass sie bei Berühren der Metalloberflächen der Entgasungskammer und der Giessform an diesen Oberflächen trotz rauher und unebener Oberflächenbeschaffenheit haftet. Nachdem die Masse angebracht worden ist, wird sie durch Erwärmen ausgehärtet.
Es versteht sich, dass die Dichtmasse vor und nach dem Aufsetzen der Entgasungskammer auf
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die Giessform aufgebracht werden kann. Unter normalen Arbeitsbedingungen können die Entgasungskammer und die Giessform in üblichem Schmelzbetrieb Temperaturen zwischen 40 und 2000C annehmen, d. h.
Temperaturen, bei denen eine befriedigende Aushärtung der Dichtungsmasse erfolgt.
Die Dichtwlgsmasse 11 bildet bei der Aushärtung einen dehnbaren festen Körper, der zäh an den angrenzenden Metallteilen haftet. Vor dem Giessen wird die Luft aus der Entgasungskammer und der Giessform entfernt, um das gewünschte Vakuum zu erzeugen.
Im allgemeinen beträgt der absolute Druck vor dem Giessen etwa 2011 ; dieser Druck lässt sich inetwa 30 sec erreichen. Niedrigere Drücke von 1Jl und weniger sind durch kontinuierliches Evakuieren während einer Periode von etwa 1 min oder weniger erzielbar. Die Geschwindigkeit, mit der die Evakuierung'er- folgt, ist sehr kritisch bei Durchführung einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Giessvorgängen, insbesondere, wenn aus einer einzigen Giesspfanne eine Reihe von vorbereiteten Formen versorgt werden, da in dem geschmolzenen Metall Temperaturverluste auftreten, die unerwünschte Metallverfestigungen in der Giesspfanne verursachen können.
Vor dem Zeitpunkt der Erfindung, d. h. bei den bisher üblichen Verfahren, ist nach dem Giessen in der Giesspfanne häufig verfestigtes Metall zurückgeblieben bzw. haben sich die Tülle der Giesspfanne und der Giessstopfen fest miteinander verbunden, wenn zuviel Zeit verstrichen ist und der Temperaturfall im geschmolzenen Metall der Giesspfanne zu gross war.
Wie schon erwähnt, kann die erfindungsgemäss verwendete Dichtungsmasse bei Temperaturen von 40 bis 2000C ausgehärtet werden. Solche Temperaturen ergeben sich in einer Giessform, die kurz vorher verwendet worden ist und dem Abkühlen überlassen wird. Wenn sich die Form nicht in diesem teilweise erhitzten Zustand befindet, weil sie sich während einer längeren Zeitspanne abgekühlt hat, so ist es möglich, die Form für das Aushärten vorzuwärmen. Beispielsweise kann hiezu ein üblicher Gasbrenner oder eine elektrische Heizeinrichtung verwendet werden, die rings um die Aussenseite der Form angeordnet ist. Sobald die Dichtungsmasse vollständig ausgehärtet ist, ist die Giessanordnung zur Aufnahme des geschmol- zenen Metalls bereit.
PATENTANSPRÜCHE :
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dass zwischen den Berührungsflächen der Giessform und einer auf diese aufsetzbaren Vakuumkammer eine ungehärtete, plastisch fliessverformbare Dichtungsmasse angeordnet wird und diese mittels der durch die Giessform geleiteten Wärme zu einem elastischen vakuumdichten Verschluss ausgehärtet wird, dass anschliessend in an sich bekannter Weise evakuiert und durch die evakuierte Kammer geschmolzenes Metall in die Giessform eingegossen wird, und dass nach Beendigung des Eingiessens die Dichtungsmasse durch die erhöhte Wärmezufuhr durch das in der Giessform befindliche geschmolzene Metall zerstört wird.
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