BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von Form gussstücken unter Vakuum, wobei zunächst die vorgeheizte Form in eine evakuierbare Formkammer eingebracht und in dieser ein Vakuum erzeugt wird, wobei ferner die Form anschliessend durch eine Schleuse hindurch in eine evakuierte Abgiesskammer eingeschleust wird, in der eine in einem Tiegel erschmolzene Schmelz in die Form abgegossen wird, ehe die gefüllte Form aus der Abgiesskammer ausgeschleust wird; weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Bei einem Vakuum-Giessverfahren, wie es vorstehend beschrieben ist, muss die gefüllte Form solange unter Vakuum in der Abgiess- bzw. in der Formkammer gehalten werden, bis die Schmelze erstarrt ist. Dadurch entstehen relativ lange Taktzeiten, ehe eine neue Form in die Anlage eingesetzt und mit einer Schmelze gefüllt werden kann. Sollen nacheinander mehrere Abgüsse hergestellt werden, so erfordert das bekannte Verfahren einen grossen Zeitaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Durchlaufzeit für eine Form durch die Giessanlage, d. h. die Zeit vom Einbringen bis zum Herausnehmen der Form in die bzw. aus der Formkammer, zu verkürzen und so einen höheren Wirkungsgrad der Anlage zu erreichen.
Verfahrensmässig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die vorgeheizte Form vor dem Einschleusen in die Abgiesskammer in einem gasdicht verschliessbaren Abkühlbehälter gelagert und dieser nach dem Giessen im Vakuum verschlossen wird, ehe die Formkammer mit Luft gefüllt wird, und dass ferner die gefüllte Form in dem geschlossenen Behälter bis auf eine zulässige Mindesttemperatur abgekühlt wird, ehe der Behälter mit Luft geflutet wird.
Durch die Lagerung der Form in einem gasdichten Abkühlbehälter, der noch im Vakuum verschlossen wird, kann die Abkühlung und Erstarrung der Schmelze auf eine bestimmte Mindest- temperatur ausserhalb der Anlage erfolgen; die Giesszyklen werden dadurch erheblich verkürzt.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit je einer evakuierbaren Kammer für die Evakuierung der Form und für den Abguss, mit mindestens einer Schleuse für das Ein- und Ausschleusen der Form und/oder des Einsatzmaterials und mit einer Transporteinrichtung für die Form zwischen den beiden Kammern ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Transporteinrichtung ein Abkühlbehälter für die Form vorhanden ist, der unter Vakuum gasdicht verschliessbar und mit einer Belüftungseinrichtung versehen ist.
Sollen die Gussstücke gerichtet oder einkristallin erstarren, so ist es zweckmässig, wenn das Verschliessen des Abkühlbehälters mindestens weitgehend erschütterungsfrei durchgeführt wird, wofür der Deckel des Abkühlbehälters mit einer Einrichtung zum Dämpfen der Schliessbewegung versehen ist.
Für eine gerichtete Erstarrung ist es weiterhin zweckmässig, wenn der Abkühlbehälter mit einer Wärmeabfuhrplatte aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgestattet ist; die Wärmeabfuhrplatte kann zusätzlich von einem Kühlmittel durchflossen sein und/oder für ein Eintauchen in ein Kühlbad den Boden des Abkühlbehälters durchsetzen.
Im folgenden werden Verfahren und Anlage in einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 bis 4 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für den Abkühlbehälter, wobei in Fig. 3 der Abkühlbehälter in einer Ansicht gezeigt ist, die gegenüber den Fig. 1, 2 und 4 um 90" gedreht ist;
Fig. 5 bis 8 geben ebenfalls rein schematisch den Ablauf des neuen Verfahrens in einer entsprechenden Giessanlage wieder, während
Fig. 9 im Schnitt IX-IX von Fig. 5 den Grundriss der Anlage nach Fig. 38 wiedergibt, wobei der Abkühlbehälter weggelassen ist.
Der Abkühlbehälter 1 ist im allgemeinen ein Stahlgefäss beliebigen Querschnittes mit Seitenwänden 2 und einem Boden 19; das Gefäss ist mit einem Deckel 3 unter Zwischenlage eines Dichtelementes 4 gasdicht verschliessbar. Das Dichtelement 4 ist dabei in einem den oberen Rand des Gefässes umsäumenden Flansch 5 gelagert, an dem auch der Deckel 3 drehbar befestigt ist. Um ein Schliessen des Behälters von aussen zu ermöglichen, kann die Drehachse 6 für den Deckel 3 verlängert und an ihrem freien Ende mit einem Vierkant 7 (Fig. 3) für den Eingriff einer nicht gezeigten Schliessvorrichtung versehen sein.
Während das Evakuieren des Behälters 1 im allgemeinen bei geöffnetem Deckel 3 erfolgt, wie noch beschrieben wird, ist zum Wiederbelüften des Behälters 1 in einer seiner Seitenwände ein Rohrstutzen 8 mit einem Absperrorgan 9 vorgesehen.
Soll die Schmelze gerichtet oder als Einkristall erstarren, so muss in der Form 10 (Fig. 1) von oben nach unten ein steiler Temperaturgradient erzeugt und aufrechterhalten werden. In den Fig. 1 bis 3 sind dafür verschiedene Möglichkeiten gezeigt.
Für Schmelzen von relativ geringer Masse reicht für die Erzeugung dieses Gradienten eine Wärmeabfuhrplatte 11 aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise aus Kupfer, die aufgrund ihrer grossen Wärmekapazität, die aus der Form 10 abfliessende Wärme aufnimmt, ohne sich selbst ins Gewicht fallend zu erwärmen.
Falls erforderlich, kann jedoch auch eine Wärmeabfuhrplatte 12 vorgesehen sein, die von einem Kühlmedium, z. B. Wasser, durchflossen ist. Diese Platte 12 ist dabei über Kühlmittelleitungen 13, die durch die Seitenwände 2 des Gefässes geführt und mit Absperrorganen 14 versehen sind, an ein nicht weiter dargestelltes Kühlsystem angeschlossen (Fig. 2).
Eine weitere Möglichkeit für eine beschleunigte und erhöhte Wärmeabfuhr ergibt sich, wenn der Abkühlbehälter 1 in einem Kühlbad 15 (Fig. 3) abgestellt ist. Die mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgestattete Abfuhrplatte 16 ist dabei beispielsweise durch den Boden 19 des Gefässes hindurchgeführt, wobei die Durchführung mit einer Dichtung 18 in einer flanschartig erweiterten Bodenfläche der Platte 16 abgedichtet ist. Als Kühlmittel kann auch hier wieder Wasser dienen, das das Bad 15 entweder kontinuierlich durchfliesst oder chargenweise erneuert wird.
Für die Herstellung eines Einkristalls ist ein möglichst erschütterungsfreies Erstarren der Schmelze erwünscht; der Behälter 1 kann daher mit einer Einrichtung 20 (Fig. 4) für eine Dämpfung der Schliessbewegung des Deckels 3 versehen sein.
Diese Dämpfungseinrichtung 20 kann beispielsweise in einem in einem Zylinder 21 hydraulisch gedämpft bewegten Kolben 22 bestehen. Ist der Zylinder 22 über Leitungen 23 an ein hydraulisches System der Giessanlage angeschlossen, so kann die Einrichtung 20 zusätzlich zum Schliessen und gegebenenfalls zum Öffnen des Deckels 3 benutzt werden.
Im folgenden sei nun eine Giessanlage zur Durchführung des neuen Verfahrens im Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 9 erläutert.
Die nur schematisch dargestellte Anlage - die in den Fig. 5 bis
8 jeweils nur teilweise dargestellt ist - besteht aus einer mit Hilfe einer Pumpe über eine Leitung 30 evakuierbaren Formkammer
31, in der eine Transporteinrichtung 32 vorhanden ist. Diese wird von aussen hydraulisch in vertikaler Richtung gehoben und gesenkt. Nach oben setzt sich die Formkammer 31 in einem Schleusenkanal 33 fort, der durch ein von aussen zu betätigendes Schleusenventil 34 gegenüber der Kammer 31 gasdicht verschliessbar ist. Die lichte Weite des Schleusenkanals 33 ist an die Abmessungen der Transporteinrichtung 32 angepasst.
Wie Fig. 9 zeigt, ist eine der Seitenwände der Formkammer 31 über ihre ganze Höhe als Tür 35 ausgebildet, durch die die Abkühlbehälter 1 mit vollständig geöffnetem Deckel 3 und mit der zu füllenden Form 10 auf der Transporteinrichtung 32 abgesetzt und von ihr wieder weggenommen werden kann. Die Form 10 ist bei dem gezeigten Beispiel im Behälter 1 auf einer kühlmitteldurchflossenen Wärmeabfuhrplatte 12 aus Kupfer abgestellt und befestigt, wobei die bei derartigen Giessanlagen üblichen Kühlmittelanschlüsse sowohl zwischen dem Behälter 1 und der Formkammer 31 als auch von der Formkammer 31 zu dem Kühlmittel-System nicht dargestellt sind.
Der Deckel 3 des Behälters 1 ist zur Fixierung in zwei beliebigen Offen-Stellungen und in geschlossener Stellung mit einer in zwei Sperren 44 und 45 einrastenden Klinke 36 versehen; seine Bewegung wird beim Schliessen durch eine Feder 37 gedämpft. Das Auslösen der Klinke 36 kann beispielsweise durch nicht gezeigte Steuernocken ausgelöst werden, die die Klinke 36 jeweils bei einer Vorbeifahrt der Transporteinrichtung 32 einbzw. ausrasten.
Da die Formkammer 31 im Verlauf des Giessverfahrens beflutet werden muss, ist sie über einen Rohrstutzen 46, in dem ein Absperrorgan 47 (Fig. 8) vorgesehen ist, mit der Umgebungsatmosphäre verbunden.
Der Schleusenkanal 33 endet in einer ebenfalls evakuierbaren Abgiesskammer 38, in der ein zum Abgiessen um eine horizontale Achse drehbarer Schmelztiegel 39 vorhanden ist, in dem das Einsatzmaterial mit Hilfe einer nicht dargestellten Heizvorrichtung erschmolzen wird. Beschickt wird dieser Tiegel 39 über eine Materialschleuse 42, die durch ein weiteres Schleusenventil 41 von der Abgiesskammer 38 getrennt und über eine Leitung 40 evakuierbar ist. Die Abgiesskammer 38 selbst ist über eine Leitung 43 evakuierbar; in ihr wird das Vakuum während des ganzen Giessvorganges mit einem konstanten Wert aufrechterhalten. Die Vakuumleitungen 30,40 und 43 können entweder je mit einer separaten Evakuierungspumpe versehen oder an eine gemeinsame Pumpe angeschlossen sein.
Der Ablauf des Giessverfahrens, das abgesehen von den zusätzlichen Verfahrensschritten im Zusammenhang mit dem Abkühlbehälter 1 in einer für Vakuum-Giessen üblichen Weise durchgeführt wird, beginnt mit dem Aufsetzen des mit der Forrl 10 beschickten Behälters 1 auf die Transporteinrichtung 32 in der Kammer 31. Nach dem Anschliessen der nicht gezeigten Kühlmittelleitungen für die Kühlung der Wärmeabfuhrplatte 12, dem Schliessen der Kammertür 35 und gegebenenfalls einem vollständigen Öffnen des Deckels 3 wird die Formkammer 31 bei geschlossenem Schleusenventil 34 evakuiert. Zuvor ist auch das zu schmelzende Gut über die Materialschleuse 42 in den Tiegel 39 in der dauernd unter Vakuum stehenden Abgiesskammer 38 eingebracht und aufgeschmolzen worden (Fig. 5).
Ist in der Formkammer 31 das erforderliche Vakuum erreicht, wird das Schleusenventil 34 geöffnet und der Behälter 1 mit der Form 10 durch die Transporteinrichtung 32 beispielsweise in die Abgiesskammer 38 transportiert. Bei diesem Transport wird der Deckel 3 bereits, wie erwähnt, gesteuert durch einen Nocken um einen Winkel von 30 gegenüber der vollen Öffnung geschlossen.
In der Abgiesskammer 38 wird die Form 10 durch Kippen des Tiegels 39 gefüllt. Transport und Abgiessen sind in Fig. 6 wiedergegeben.
In dem dargestellten Beispiel wird der Behälter 1 während des Rücktransportes in die Formkammer 31, beispielsweise durch Lösen der Klinke 36 aus der Sperre 45 geschlossen, wobei die Dämpfungseinrichtung 20 (Fig. 4 und 7) den Schliessvorgang möglichsterschütterungsfrei ablaufen lässt. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Behälter 1 bereits in der Abgiesskammer 38 oder erst in der Formkammer 31 zu schliessen; entscheidend ist, dass er vor dem Fluten der Formkammer 31 geschlossen ist.
Ein Schliessen des Behälters 1 erst in der Formkammer 31 kann beispielsweise mit Hilfe der in Fig. 3 angedeuteten verlängerten Drehachse 6 des Deckels 3 erfolgen, wofür auf den Vierkant 7 beispielsweise ein entsprechender Innenvierkant einer längsverschiebbaren und nicht gezeigten Drehvorrichtung aufgeschoben werden kann, die gasdicht durch eine Wand der Formkammer 31 geführt ist und mit deren Hilfe der Deckel 3 geschlossen werden kann. Eine solche Schliessvorrichtung ist vor allem beispielsweise bei Giessanlagen mit horizontalen nebeneinander angeordneten, evakuierbaren Kammern einsetzbar. In der Darstellung der Fig. 7 befindet sich der geschlossene Behälter 1 wieder in der noch unter Vakuum stehenden Formkammer 31.
Nach dem Fluten der Formkammer 31 durch Öffnen des Ventils 47 (Fig. 8) über den Rohransatz 46 kann die Tür 35 geöffnet, der geschlossene Behälter 1 aus der Anlage entnommen und bis zum Abkühlen des Gussstückes unter eine Mindesttemperatur abgestellt werden, wobei selbstverständlich zunächst die Kühlmittelleitungen in der Formkammer 31 abgekoppelt und der Behälter 1 an ein externes Kühlmittelsystem angeschlossen werden. Die Anlage kann dann sofort mit einem neuen Behälter 1 und einer neuen Form beschickt werden, ohne dass die Abkühlung des zuvor gegossenen Werkstückes im Vakuum abgewartet werden muss. Dies erbringt eine erhebliche Verkürzung eines Giesszyklus und steigert den Wirkungsgrad der Anlage entscheidend.
Völlig losgelöst von dem Anlagentakt kann der Behälter 1 abkühlen und nach Unterschreiten der Mindesttemperatur durch Öffnen des Ventils 9 im Rohrstutzen 8 geflutet werden. Der fertige Abguss wird dann dem Behälter 1 entnommen und dieser von den externen Kühlmittelleitungen abgekuppelt. Er steht nun für eine erneute Beschickung mit einer leeren Form 10 zur Verfügung.
Als Ausführungsbeispiel sei zum Abschluss die Herstellung einer Einkristall-Triebwerkschaufel aus der Nickel-Basis-Legie- rung B/1914 beschrieben. Diese Legierung weist bekanntlich folgende Zusammensetzung auf (in Masse-%): C0,01; Cr 10,0; Co 1O,O;Mo 3,O;A15,5;Ti5,2;B O,lOundNi Rest.
Zunächst wird eine keramische Formschale 10 in der für Präzionsgiessformen üblichen Weise mit Hilfe eines verlorenen Modells aus einzelnen Schichten aufgebaut, mit Isoliermaterial umwickelt und auf der Wärmeabfuhrplatte 12 im Behälter 1 montiert, wie dies in dem CH-Patent 641985 aufgezeigt ist, wobei die Formschale 10 vor ihrer Montage im Behälter 1 in einem Ofen, beispielsweise einem Muffelofen, einschliesslich ihrer Isolation auf etwa 1500 "C aufgeheizt worden ist. Unabhängig davon ist das Schmelzen des Gussmaterials in der Abgiesskammer 38 unter einem Druck von 5 x 104 mbar in einem handelsüblichen Tiegel 39 aus Zirkonoxid erfolgt.
Die Aufheizung der Schmelze wird solange fortgesetzt bis ihre Temperatur mindestens 150 "C über der durch Messung zu 1320 "C ermittelten Liquidus-Temperatur liegt.
Sind die erforderlichen Temperaturen der Formschale 10 und der Schmelze -im beschriebenen Beispiel erfolgt die Aufheizung der Schmelze beispielsweise bis zu einer "r emperatur von 1500 "C erreicht, so wird der Behälter 1 mit der heissen Formschale 10 wie beschrieben- aus der evakuierten Formkammer 31 in die Abgiesskammer 38 eingeschleust und die Schmelze unmittelbar in die Form 10 abgegossen.
Das Wachstum des Einkristalls beginnt von der Wärmeabfuhrplatte 12 her. Nach dem Abguss werden der Behälter 1 gasdicht verschlossen und die gefüllte Form 10 ausgeschleust und zur weiteren Abkühlung losgelöst von der Anlage abgestellt.
Ist das Gussstück völlig erstarrt, so wird die Formschale 10 mit dem Gussstück von der Wärmeabfuhrplatte 12 getrennt. Die Abkühlung und Erstarrung des Gussstückes kann infolge der Isolation derForm 10 beispielsweise bis zu einer Stunde dauern; daher wird mit der Erfindung ein Giesszyklus gegenüber bisherigen Verfahren um etwa 1 Stunde verkürzt.
DESCRIPTION
The invention relates to a method for casting molded castings under vacuum, wherein the preheated mold is first introduced into an evacuable mold chamber and a vacuum is generated in the latter, and the mold is subsequently introduced through an airlock into an evacuated pouring chamber in which one melted melt is poured into the mold in a crucible before the filled mold is discharged from the pouring chamber; the invention further relates to a plant for carrying out the method.
In a vacuum casting process as described above, the filled mold must be kept under vacuum in the casting or in the molding chamber until the melt has solidified. This results in relatively long cycle times before a new mold can be inserted into the system and filled with a melt. If several castings are to be produced in succession, the known method requires a great deal of time.
The object of the invention is to determine the throughput time for a mold through the casting installation, ie. H. to shorten the time from inserting to removing the mold in or out of the mold chamber, and thus to achieve a higher efficiency of the system.
In terms of the method, this object is achieved in that the preheated mold is stored in a gas-tight lockable cooling container before it is introduced into the pouring chamber and this is closed in a vacuum after casting before the mold chamber is filled with air, and that the filled mold in the closed one The container is cooled to a permissible minimum temperature before the container is flooded with air.
By storing the mold in a gas-tight cooling container, which is still sealed in a vacuum, the melt can be cooled and solidified to a certain minimum temperature outside the system; this significantly shortens the casting cycles.
A system for carrying out the method with one evacuable chamber for the evacuation of the mold and for the casting, with at least one lock for introducing and removing the mold and / or the feed material and with a transport device for the mold between the two chambers characterized in that a cooling container for the mold is present in the transport device, which can be closed gas-tight under vacuum and is provided with a ventilation device.
If the castings are to solidify or solidify in a single crystal, it is expedient if the cooling container is closed at least largely without vibration, for which purpose the lid of the cooling container is provided with a device for damping the closing movement.
For directional solidification, it is also expedient if the cooling container is equipped with a heat dissipation plate made of a metal with high thermal conductivity; the heat dissipation plate can additionally have a coolant flowing through it and / or penetrate the bottom of the cooling container for immersion in a cooling bath.
In the following, the method and system are explained in more detail in an exemplary embodiment in connection with the drawing.
1 to 4 show a schematic illustration of various exemplary embodiments for the cooling container, wherein in FIG. 3 the cooling container is shown in a view which is rotated by 90 "in relation to FIGS. 1, 2 and 4;
5 to 8 also represent the sequence of the new process in a corresponding casting plant, purely schematically, during
Fig. 9 shows in section IX-IX of Fig. 5 the floor plan of the system of Fig. 38, with the cooling container omitted.
The cooling container 1 is generally a steel vessel of any cross-section with side walls 2 and a bottom 19; the vessel can be closed gas-tight with a lid 3 with the interposition of a sealing element 4. The sealing element 4 is mounted in a flange 5 which borders the upper edge of the vessel and to which the cover 3 is also rotatably attached. In order to enable the container to be closed from the outside, the axis of rotation 6 for the lid 3 can be extended and provided at its free end with a square 7 (FIG. 3) for the engagement of a closing device, not shown.
While the evacuation of the container 1 generally takes place with the lid 3 open, as will be described, a pipe socket 8 with a shut-off element 9 is provided in one of its side walls for re-venting the container 1.
If the melt is to be directed or solidify as a single crystal, a steep temperature gradient must be generated and maintained in the mold 10 (FIG. 1) from top to bottom. Various options for this are shown in FIGS. 1 to 3.
For melting of relatively low mass, a heat dissipation plate 11 made of a good heat-conducting metal, for example of copper, is sufficient for the production of this gradient.
If necessary, however, a heat dissipation plate 12 can also be provided, which is cooled by a cooling medium, for. B. water is flowed through. This plate 12 is connected to a cooling system (not shown) via coolant lines 13, which are guided through the side walls 2 of the vessel and are provided with shut-off elements 14 (FIG. 2).
Another possibility for an accelerated and increased heat dissipation arises when the cooling container 1 is placed in a cooling bath 15 (FIG. 3). The discharge plate 16, which is equipped with high thermal conductivity, is guided, for example, through the bottom 19 of the vessel, the passage being sealed with a seal 18 in a flange-like enlarged bottom surface of the plate 16. Water can also serve as the coolant here, either flowing continuously through the bath 15 or being renewed in batches.
A solidification of the melt that is as free from vibrations as possible is desirable for the production of a single crystal; the container 1 can therefore be provided with a device 20 (FIG. 4) for damping the closing movement of the lid 3.
This damping device 20 can consist, for example, of a piston 22 moved hydraulically damped in a cylinder 21. If the cylinder 22 is connected to a hydraulic system of the casting installation via lines 23, the device 20 can also be used to close and, if necessary, to open the cover 3.
A casting installation for carrying out the new method in connection with FIGS. 5 to 9 will now be explained.
The system shown only schematically - that in FIGS. 5 to
8 is only partially shown in each case - consists of a mold chamber which can be evacuated by means of a pump via a line 30
31, in which a transport device 32 is present. This is raised and lowered hydraulically from the outside in a vertical direction. The molding chamber 31 continues upwards in a lock channel 33, which can be closed gas-tight with respect to the chamber 31 by a lock valve 34 which can be actuated from the outside. The clear width of the lock channel 33 is adapted to the dimensions of the transport device 32.
As shown in FIG. 9, one of the side walls of the molding chamber 31 is designed over its entire height as a door 35, through which the cooling containers 1, with the lid 3 fully open and with the mold 10 to be filled, are placed on the transport device 32 and removed therefrom can. In the example shown, the mold 10 is placed and fastened in the container 1 on a heat transfer plate 12 through which coolant flows, the coolant connections customary in such casting systems not between the container 1 and the mold chamber 31 and from the mold chamber 31 to the coolant system are shown.
The lid 3 of the container 1 is provided for fixing in any two open positions and in the closed position with a latch 36 which engages in two locks 44 and 45; its movement is dampened by a spring 37 when it closes. The triggering of the pawl 36 can be triggered, for example, by control cams (not shown), which the pawl 36 engages when the transport device 32 drives past. freak out.
Since the molding chamber 31 must be flooded in the course of the casting process, it is connected to the ambient atmosphere via a pipe socket 46, in which a shut-off device 47 (FIG. 8) is provided.
The lock channel 33 ends in a likewise evacuable pouring chamber 38 in which there is a crucible 39 which can be rotated about a horizontal axis and in which the feed material is melted with the aid of a heating device (not shown). This crucible 39 is charged via a material lock 42, which is separated from the pouring chamber 38 by a further lock valve 41 and can be evacuated via a line 40. The pouring chamber 38 itself can be evacuated via a line 43; in it the vacuum is maintained at a constant value during the entire casting process. The vacuum lines 30, 40 and 43 can either each be provided with a separate evacuation pump or connected to a common pump.
The course of the casting process, which, apart from the additional process steps in connection with the cooling container 1, is carried out in a manner customary for vacuum casting, begins with the placement of the container 1 loaded with the Forrl 10 on the transport device 32 in the chamber 31 the connection of the coolant lines, not shown, for cooling the heat dissipation plate 12, the closing of the chamber door 35 and, if appropriate, a complete opening of the cover 3, the molding chamber 31 is evacuated with the lock valve 34 closed. Previously, the material to be melted was introduced and melted into the crucible 39 in the casting chamber 38, which is constantly under vacuum, via the material lock 42 (FIG. 5).
Once the required vacuum has been reached in the mold chamber 31, the lock valve 34 is opened and the container 1 with the mold 10 is transported through the transport device 32, for example into the pouring chamber 38. During this transport, the cover 3 is already closed, as mentioned, controlled by a cam by an angle of 30 with respect to the full opening.
In the pouring chamber 38, the mold 10 is filled by tilting the crucible 39. Transport and pouring are shown in Fig. 6.
In the example shown, the container 1 is closed during the return transport into the molding chamber 31, for example by releasing the pawl 36 from the lock 45, the damping device 20 (FIGS. 4 and 7) allowing the closing process to be carried out with as little vibration as possible. Of course, it is also possible to close the container 1 already in the pouring chamber 38 or only in the molding chamber 31; it is crucial that it is closed before the molding chamber 31 is flooded.
A closing of the container 1 only in the molding chamber 31 can take place, for example, with the aid of the extended axis of rotation 6 of the cover 3 indicated in FIG a wall of the molding chamber 31 is guided and by means of which the lid 3 can be closed. Such a locking device can be used above all, for example, in casting plants with horizontal evacuable chambers arranged next to one another. 7, the closed container 1 is again in the molding chamber 31, which is still under vacuum.
After the molding chamber 31 is flooded by opening the valve 47 (FIG. 8) via the tube extension 46, the door 35 can be opened, the closed container 1 can be removed from the system and placed below a minimum temperature until the casting has cooled, of course first the Coolant lines are uncoupled in the molding chamber 31 and the container 1 is connected to an external coolant system. The system can then be immediately loaded with a new container 1 and a new mold without having to wait for the previously cast workpiece to cool in a vacuum. This significantly shortens a casting cycle and significantly increases the efficiency of the system.
Completely detached from the system cycle, the container 1 can cool down and, after falling below the minimum temperature, can be flooded by opening the valve 9 in the pipe socket 8. The finished casting is then removed from the container 1 and this is uncoupled from the external coolant lines. It is now available for re-loading with an empty mold 10.
Finally, the production of a single-crystal engine blade made of nickel-based alloy B / 1914 is described as an exemplary embodiment. As is known, this alloy has the following composition (in% by mass): C0.01; Cr 10.0; Co 1O, O; Mo 3, O; A15.5; Ti5.2; B O, lO and Ni rest.
First, a ceramic molded shell 10 is built up from individual layers in the manner customary for precision casting molds using a lost model, wrapped with insulating material and mounted on the heat dissipation plate 12 in the container 1, as shown in CH patent 641985, the molded shell 10 before it is installed in the container 1 in a furnace, for example a muffle furnace, including its insulation, has been heated to approximately 1500 ° C. Regardless of this, the casting material is melted in the pouring chamber 38 under a pressure of 5 × 104 mbar in a commercially available crucible 39 made of zirconium oxide.
The heating of the melt is continued until its temperature is at least 150 ° C. above the liquidus temperature determined by measuring 1320 ° C.
If the required temperatures of the mold shell 10 and the melt — in the example described, the melt is heated, for example, up to a temperature of 1500 ° C., the container 1 with the hot mold shell 10, as described, is removed from the evacuated mold chamber 31 introduced into the pouring chamber 38 and the melt poured directly into the mold 10.
The growth of the single crystal starts from the heat dissipation plate 12. After the casting, the container 1 is closed gas-tight and the filled mold 10 is discharged and detached from the system for further cooling.
If the casting is completely solidified, the molded shell 10 with the casting is separated from the heat dissipation plate 12. The cooling and solidification of the casting may take, for example, up to an hour due to the isolation of the mold 10; therefore, the invention shortens a casting cycle compared to previous methods by about 1 hour.