CH178282A - Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken. - Google Patents

Description

  Verfahren     #    Herstellung von     Xetallblöcken.       Alle Metalle und Legierungen vermögen,  namentlich in flüssigem Zustande, nennens  werte Mengen Gase zu lösen. Es ist für den       Giessprozess    weniger wichtig, welcher Natur  die Gase sind, sofern sie mit dem Metall  keine Verbindungen eingehen, als ihre Ei  genschaft, beim Erstarren zu entweichen.  Obschon sich mehrere Verfasser in eingehen  den Arbeiten mit der Löslichkeit von Gasen  in Metallen befasst haben, sind im allge  meinen die praktischen Verhältnisse zu     v.,r-          wickelt,    als dass aus diesen Arbeiten für die  Praxis direkt verwertbare Schlüsse gezogen  werden können.

   Für die Aufnahmefähigkeit  von Gasen in Metallschmelzen ist der Zu  stand der Gase im Momente der Einwir  kung von Wichtigkeit, das heisst ob sie in  molekularer Form oder im Status nascendi  mit der Metallschmelze in Berührung kom  men. Nach     Begasungsversuchen    von     Claus     bewirkt     Wasserdampf    bei     Aluminium    grössere       Porosität    als Wasserstoff, was dadurch er  klärt werden kann, dass Wasser in seine       Komponenten    gespalten wird unter Bildung    von     A1-0.,    und Wasserstoff im Status     nas-          cendi,

      welch letzterer sich anscheinend leich  ter löst als molekularer Wasserstoff. Da  neben ist mit der Möglichkeit zu rechnen,  dass die Gase auch auf andere Weise, als  durch direkte Berührung und eventuelle Um  setzung, in die Schmelze gelangen können.  Bei Einsetzung von Metallen, die durch  Elektrolyse oder beim Beizen Wasserstoff  aufgenommen haben, ist eine erhöhte Gas  aufnahme zu erwarten. Im allgemeinen spie  len viele Faktoren eine Rolle, so sind auch  ,die äussern Bedingungen (Ofensystem) auf  das Verhalten im Laufe des gesamten Giess  prozesses von grossem Einfluss. Als wichtig  ist auch die Grösse der Oberfläche im Ver  hältnis zum Gewicht, das     heisst    der     Zertei-          lungsgracl    des Einsatzes, anzusehen.  



  Für die Vorgänge bei der Erstarrung gilt  grösstenteils die Regel, dass bei der Bildung  von Kristallen, letztere das Bestreben haben,  fremde Beimengungen (auch Gase) auszu  scheiden, sofern keine Isomorphie besteht.  Ausser dem Entstehen von Metallverbindun-      gen ist die Ausscheidung der Gase für die       Giessereipraxis    wichtig, weil sie eine der  Hauptursachen der Giessfehler ist, wie bei  spielsweise Blasenbildung, zum Teil     Lunker-          bildung    und     Saigerung    (besonders deutlich  bei Bronze), so wie fast alle     Undichtheiten     im Gefüge.  



  Man hat schon auf verschiedene Weise  versucht die schädliche Wirkung der Gas  ausscheidungen zu umgehen. Zur Illustration  seien als Beispiele nur die folgenden er  wähnt.  



  Die Behandlung von     Aluminium    und  seinen Legierungen mit Chlor oder chlorab  spaltenden Mitteln hat einige Bedeutung er  langt. Chlor setzt sich mit dem Wasserstoff  der Schmelze zu Chlorwasserstoff um, so dass  nach einiger Zeit der Chlorbehandlung aller  Wasserstoff der Schmelze gebunden und aus  getrieben ist.  



  Ein anderes interessantes, aber umständ  liches     Entgasungsverfahren    ist folgendes:  Das Schmelzgut lässt man nach dem Nieder  schmelzen im Tiegel oder Ofen so weit erkal  ten, bis die ganze Masse eben erstarrt ist. So  bald dieser Vorgang sich vollzogen hat, wird  ein zweites Mal niedergeschmolzen und erst  dann gegossen. Die Zwischenschaltung der  Erstarrung hat den Zweck, das. Metall zu  entgasen nach dem schon erwähnten Prinzip,  dass der grösste Teil der Gase beim Erstarren  entweicht.  



  Die Regel, dass Messing im Reduktions  feuer niedergeschmolzen und vor dem Aus  giessen noch     -einige    Zeit mit Oxydationsfeuer  behandelt wird, verfolgt ähnliche Ziele. Der  gelöste Wasserstoff wird oxydiert und ent  weicht als Wasserdampf. Letzterer 'ist im  Metallschmelzen kaum löslich, wogegen Was  serstoff infolge seiner Ähnlichkeit mit den       Metällen    in genügendem Masse löslich ist,  um     Gussfehler    zu erzeugen.  



  Das Schmelzen in Vakuumöfen verfolgt  primär nicht den Zweck der Entgasung, son  dern die Vermeidung der Entstehung von  Metallverbindungen (Oxyden u.     U.    auch       Nitriden).            Desoxydationsmittel    haben hauptsächlich  den Zweck, eventuelle     oxydisehe    Charakter  eigenschaften der Schmelze zu eliminieren.  Wenn aber vorherrschend     reduzierende    Gase  gelöst sind, so ist das Reduktionsmittel in  der Regel fast wirkungslos. In diesem Falle  kann Einrühren von Oxyden zu einer gas  armen Schmelze führen.

   Dies     ist    aber nicht  anzuraten, wenn der Zustand der Schmelze  nicht bekannt ist, da durch das Einrühren  der Oxyde ein Zurückbleiben     unerwünschter     Bestandteile zu befürchten ist.  



  Ein genaues Ausbalancieren des Ein  satzes auf     Grind    praktischer Ergebnisse,     ist-          nur    solange von vollem Erfolg begleitet, als  ein und dieselben Metallvorräte verwendet   erden können. Immerhin     hat    die Erfahrung  gezeigt,     dass    man auf diesem Wege dem Ziele  näher kommen kann. Es ist bekannt, dass bei  Verwendung von blossen Neumetallen im all  gemeinen keine guten Güsse erzielt werden.  Es ist nötig in mehr oder weniger bestimm  ten Grenzen Neumetall und Altmetall zu  verwenden. Eine gewisse Unsicherheit bleibt  aber immer bestehen, da die Zustände der  Schmelze, abgesehen von einigen empirischen  Methoden, unkontrollierbar und wenig er  forscht sind.

   Analytische Verfahren zur Er  fassung von Gasen in Metallen sind zu lang  wierig und unsicher, als dass von dieser Seite  brauchbare Aufklärung geschaffen werden  könnte. Auch wenn die Zustände der  Schmelze bekannt wären, ist es fraglich, ob  dieselben nach Belieben geleitet werden       könnten,    wenn nicht andere Übelstände in  Kauf genommen werden sollen. Es muss  schon aus dem Grunde immer mit einem ge  wissen Grad von Zufälligkeit gerechnet wer  den, weil man meist nicht weiss auf welchem  Wege die Gase in die Schmelze gelangen.  



  Da die Eliminierung der Gase aus Me  tallschmelzen auf grosse Schwierigkeiten oder  wenigstens     Umständlichkeiten    stösst, unter  lässt man am besten entsprechende Mass  nahmen, ist aber gezwungen, mit der Mög  lichkeit zu rechnen, dass die Metallschmelzen  Gase enthalten, die beim Giessen zu     Guss-          fehlern    führen können. Unter Berücksichti-           gung    der Eigenschaft,     dass    die Gase im Laufe  des     Erstarrungsprozesses    nahezu vollständig  ausscheiden,     braucht    man bei der Erstarrung  der Schmelze nur dafür zu sorgen, dass die  Gase ungehindert entweichen können.

   Dies  ist     möglich,    wenn die Erstarrung von unten  nach oben erfolgt. Die ausgeschiedenen Gas  blasen werden hierbei nicht durch Barüber  liegende Kristallkonglomerate am Aufstei  gen verhindert.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zur  Herstellung von     ;'lIetallblöcken    ist nun -da  durch gekennzeichnet, dass das Metall in  senkrecht stehende Giessformen gegossen  wird, welche mit nach oben zunehmender  Temperatur geheizt  -erden, um eine Erstar  rung des Metalls von unten nach oben zu er  reichen. Die Temperatur des obern Teils der       (liessform        kann    nötigenfalls so hoch liegen,  wie die     Erstarrungstemperatur    des zu gie  ssenden     Metalles.    Künstliche Kühlung des Bo  dens ist dabei von Vorteil, um ein Abfliessen  der Wärme nach unten zu verstärken und zu  beschleunigen.

   Ein Abfliessen der Wärme  nach der     Seite    findet nur in geringem Masse  Matt und hauptsächlich nur in der Boden  partie. Die Erstarrung geht dem     Wärmefluss     entgegen, so     dass    sie fast ausschliesslich von  unten nach oben gerichtet. ist. Durch die frei  werdende Schmelzwärme wird die darüber  liegende Schmelze flüssig erhalten, so dass  die ausscheidenden     Gase        ohac    Behinderung  entweichen können.  



  Die künstliche Leitung der Erstarrung  entgegen der Richtung der Schwerkraft hat  eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Verfahren  bei welchem in liegende Formen' gegossen  wird. Nur wird der gesamte     Erstarrung:svor-          gang    verlangsamt, so     dass    die einzelnen Pro  zesse bei der Kristallisation vollständiger       sieh    entwickeln können (speziell die Aus  scheidung der Gase). Eine     vibratorische    Be  wegung des ganzen Systems kann die     Ent-          weichung    der Gase noch fördernd beeinflus  sen.

   Ein grosser Vorteil gegenüber den hori  zontalen Kokillen liegt darin, dass nur eine    kleine Oberfläche der     Oxydation    durch die  Luft ausgesetzt wird, wobei noch durch  Aufsetzen eines Deckels fast völliger Schutz  erreicht werden kann. Bei liegenden Giess  formen ist es dagegen     unvermeidlich,        dass    der  Sauerstoff auf eine relativ grosse Oberfläche  einwirkt. Jegliche     Lunkerbildung    kann ver  mieden werden, wenn die     Beheizung    des  obern     Teils,der    Kokille nahezu den Schmelz  punkt des     Metalles    erreicht. Man kann auf  diese Weise -die unzulängliche Operation des  Nachgiessens umgehen, da der Kopf gesund  bleibt.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren liefert  speziell dichte Güsse. Es ist selbstverständ  lich, dass es vorwiegend bei Dauerformen zur  Anwendung kommt, namentlich dort, wo  blasenarmes Material erwünscht ist, wie bei  der Herstellung von     Walzplatten,        Press-          blöcken    und Drahtbarren, die durch     spanlose     Formung weiterverarbeitet werden sollen. Da  die     Aufheizung    des obern Teils der Giessform  praktisch begrenzt wird durch die Werk  stoffeigenschaften des     Kokillenmaterials,     können     mir    Metalle und Legierungen ver  wendet werden, deren Schmelzpunkt nicht zu  hoch liegt.

   Trotzdem darf nicht übersehen  werden,     dass    der richtunggebende Einfluss  auf den     Erstarrungsvorgang    bestehen bleibt,  auch wenn die Erwärmung des     obern    Teils  der Giessform der     Erstarrungstemperatur     nicht nahe kommt. Wegen der Langsamkeit  .des     Erstarrungsprozesses,    werden beim Ver  fahren nur Legierungen angewendet werden       könnün,    die in flüssigem Zustande nicht     ent-          mischbar    sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Metall blöcken, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall in senkrechtstehende Giessformen ge gossen wird, welche mit nach oben zu nehmender Temperatur geheizt wenden, um eine Erstarrung des Metalles von unten nach oben. zu erreichen.