DD237907A1

DD237907A1 - METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING THE ORIGIN OF FORMING CONNECTIONS ON CASTINGS

Info

Publication number: DD237907A1
Application number: DD27692285A
Authority: DD
Inventors: Norbert Schuetze; Ulrich Herrmann; Werner Sonntag; Johannes Flachowsky; Guenther Hartmann; Peter Kulicke; Hans-Heinrich Deicke; Klaus-Peter Rudolph
Original assignee: John Schehr Meuselwitz Veb Mas
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1986-07-30
Also published as: DD237907B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung von Erossionseffekten am Eingusssystem und beliebiger Innenbereiche verlorener Formen sowie der Verteilungskinetik abgetragener Formbestandteile. Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, dass formbedingte Fehler im Gussstueck vermieden werden bzw. dass die Erosion im Eingusssystem und ausgewaehlter Innenbereiche verlorener Formen sowie die oertliche Verteilung der abgetragenen Substanz im Gussstueck ermittelt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der raeumlichen und zeitlichen Verteilung der abgetragenen Bestandteile im Gussstueck, insbesondere beim Angiessen von verlorenen Formen unter Verwendung von Radionukliden zu schaffen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass definierte Gussformoberflaechenbereiche und -schichten nacheinander mit verschiedenen Radionukliden homogen in definierten Schichtfolgen oder Oberflaechenbereichen markiert werden.The invention relates to the determination of Erossionseffekten the Eingusssystem and any inner areas of lost forms and the distribution kinetics ablated mold components. The aim of the invention is to be achieved that form-related errors are avoided in Gussstueck or that the erosion in the Eingusssystem and selected inner areas of lost shapes and the local distribution of the removed substance in Gussstueck can be determined. The invention has for its object to provide a method for determining the spatial and temporal distribution of the abraded components in Gussstueck, especially when casting of lost forms using radionuclides. According to the invention, this is achieved by marking defined mold surface areas and layers homogeneously in succession with different radionuclides in defined layer sequences or surface areas.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Ermittlung von Erosionseffekten am Eingußsystem und vorwählbarer Innenbereiche verlorener Formen sowie der Verteilungskinetik abgetragener Formbestandteile. Das Verfahren kann sowohl zur Einzelstückbestimmung als auch zur laufenden Überwachung des Formgusses in der Gießereiindustrie eingesetzt werden.The field of application of the invention extends to the determination of erosion effects on the sprue system and preselectable inner regions of lost shapes as well as the distribution kinetics of ablated mold components. The method can be used both for single-piece determination and for the continuous monitoring of casting in the foundry industry.

Characteristic of the known technical solutions

Komplexe chemische und physikalische Vorgänge können beim Gießen in verlorenen Formen zu verschiedenen charakteristischen Gußfehlern führen. Diese sind oft so schwerwiegend, daß sie zu Garantieleistungen oder zum Ausschuß der Gußstücke führen können. Entstehen verschiedene Fehler gleichzeitig, so ist ihre Ursachenerkennung mit herkömmlichen Mitteln schwierig und meist unmöglich.Complex chemical and physical processes can result in various characteristic casting defects when casting in lost forms. These are often so severe that they can lead to warranty service or committee castings. If different errors occur at the same time, their detection of causes is difficult and usually impossible with conventional means.

Gußstücke, die aus verlorenen Formen hergestellt werden, weisen oft Fehlstellen in Form von Einschlüssen auf.Castings made from lost molds often have voids in the form of inclusions.

Diese entstehen dadurch, daß während des Gießprozesses Formstoff oder Schwarze abgetragen und in das Gußstück eingelagert wird. Herkunft und Entstehungsursachen solcher Einschlüsse können mit konventionellen Mitteln und Methoden nicht bestimmt werden.These are caused by the fact that molding material or black is removed during the casting process and stored in the casting. The origin and causes of such inclusions can not be determined by conventional means and methods.

Es ist sowohl in der Schwarz- als auch in der Buntmetallurgie bekannt, zur Klärung von Einschlußursachen radioaktiv markierte Stoffe einzusetzen [1; 2; 3].It is known both in black and in non-ferrous metallurgy to use radioactively labeled substances to clarify inclusion causes [1; 2; 3].

Dabei wird insbesondere beim Strang-und Kokillenguß markierter Formstoff eingebracht oder die Eingußoberfläche mit radioaktiven Lösungen getränkt und die radioaktiven Einschlüsse im Guß mittels Kernstrahlungsmessung von außen ermitteltIn this case, in particular stranded and chill cast labeled molding material is introduced or impregnated the sprue surface with radioactive solutions and the radioactive inclusions in the casting determined by means of nuclear radiation measurement from the outside

Als nachteilig bei den beschriebenen Verfahren wird die Tatsache angesehen, daß nur integrale Aussagen über die Quellen der Einschlußbildung und über die Einschlußverteilung, besonders bei Strang- und Kokillenguß, getroffen werden können.A disadvantage of the described method is the fact that only integral statements about the sources of inclusion formation and on the inclusion distribution, especially in strand and chill casting, can be made.

Die bekannten Verfahren eignen sich nicht zur Ursachenanalyse von Formstoffeinschlüssen₍beispielsweisebeim Anguß, die aus dem Eingußsystem oder Innenbereichen verlorener Formen stammen, sowie zur Ermittlung der Eros1186kinetikdes Formstoffschichtaufbaus einschließlich der örtlichen Lokalisierung der formstoffbedingten Fehler im Gußstück.The known methods are not suitable for root cause analysis of mold inclusions ₍ for example, in the case of sprueing originating from the sprue system or interior areas of lost molds, as well as for determining the erosion kinetics of the molding material layer construction including the local location of the molding defects in the casting.

Object of the invention

Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, daß formstoff bedingte Fehler im Gußstück erkannt und vermieden werden bzw. daß die Erosion im Eingußsystem und beliebiger, auswählbarer Innenbereiche verlorener Formen sowie die örtliche Verteilung der abgetragenen Substanz im Gußstück ermittelt werden kann.The aim of the invention is to be achieved that molding material-related defects are detected in the casting and avoided or that the erosion in the sprue system and arbitrary, selectable inner areas of lost shapes and the local distribution of the removed substance in the casting can be determined.

Explanation of the essence of the invention

Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen technischen Mangel lassen sich darauf zurückführen, daß die Formstoffoberflächen nur mit einem radioaktiven Stoff getränkt werden, wodurch keine Aussagen über die Intensität der Formstoffabtragungen getroffen werden können.The technical deficiencies described in the characteristics of the known technical solutions can be attributed to the fact that the molding material surfaces are impregnated with only a radioactive substance, whereby no statements can be made about the intensity of Formstoffabtragungen.

Um diese Ursache zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Erosionseffekten und zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Verteilung der abgetragenen Bestandteile im Gußstück, insbesondere beim Angießen von verlorenen Formen unter Verwendung von Radionukliden zu schaffen.To overcome this cause, the invention has for its object to provide a method for determining erosive effects and for determining the spatial and temporal distribution of the removed components in the casting, in particular when casting of lost molds using radionuclides.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß definierte Gußoberflächenbereiche und -schichten nacheinander mit verschiedenen Radionukliden homogen in definierten Schichtfolgen oder Oberflächenbereichen markiert werden.According to the invention this is achieved in that defined Gußoberflächenbereiche and layers are successively marked with different radionuclides homogeneously in defined layer sequences or surface areas.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein aus kalthärtendem Formstoff bestehendes Eingußrohr eines Eingußsystems zum Abguß mit Gußeisen in verlorene Formen wird mit einer alkoholischen Lösung von radioaktivem Goldchlorid durch Aufbringen der Lösung auf einen in das Eingußrohr eingesetzten Stempel (Fig. 1) durch Auf- und Abbewegen gleichmäßig radioaktiv markiert.A sprue made of cold-hardened molding material of a pouring system for cast iron casting into lost molds is uniformly radioactively marked with an alcoholic solution of radioactive gold chloride by applying the solution to a punch (Figure 1) inserted into the sprue (Figure 1).

Der Stempel (Fig. 1) besteht aus dem Stab 1, auf dessen Gewindeteil zwischen zwei Muttern 2 und 3 mit Unterlegscheiben zwei Plastscheiben 4 und 5 und zwei Schaumstoffscheiben 6 und 7 angeordnet sind. Der Außendurchmesser der Schaumstoffscheiben 6 und 7 übersteigt den Durchmesser des Eingußrohres um ca. 10mm.The punch (Fig. 1) consists of the rod 1, on the threaded portion between two nuts 2 and 3 with washers two plastic discs 4 and 5 and two foam discs 6 and 7 are arranged. The outer diameter of the foam discs 6 and 7 exceeds the diameter of the sprue by about 10mm.

Die an einem Probekörper gleicher Zusammensetzung und mit dem gleichen Flächenvolumen beaufschlagte Eindringtiefe beträgt im vorliegenden Fall 2,5mm.The penetration depth applied to a test specimen of the same composition and with the same surface volume is 2.5 mm in the present case.

Nach Trocknung wird auf die so markierte Oberfläche Abbrennschwärze mit einem anderen radioaktiven Stoff, z. B. Tc-99m mit dem gleichen Stempel (Fig. 1) aufgetragen. Die am Probekörper ermittelte Eindringtiefe in das Formstoffmaterial ist unter den gewählten Bedingungen kleiner als 0,2 mm.After drying, the so marked surface burn-off with another radioactive material, eg. B. Tc-99m with the same stamp (Fig. 1) applied. The penetration depth into the molding material determined on the specimen is less than 0.2 mm under the selected conditions.

Die Ermittlung der Formstoffeinschlußverteilungen am Gußstück erfolgt derart, daß der ausgerüttelte und gestrahlte Gußkörper zunächst mit einer Kernstrahlungsmeßsonde allseitig rasterförmig auf die Emission ionisierender Strahlung geprüft wird.The determination of the Formstoffeinschlußverteilungen on casting is such that the shaken and blasted cast body is first checked with a Kernstrahlungsmeßsonde grid-sided on the emission of ionizing radiation.

Gebiete, bei denen das Meßgerät gegenüber dem Untergrund eine erhöhte Zählrate anzeigt, werden gekennzeichnet. An diesen Stellen wird entsprechend den bekannten Prinzipien der Kernstrahlungsmeßtechnik unter Verwendung von Bleikollimatoren die Radionuklidzusammensetzung der Einschlußstelle energieselektiv mit einem Einkanalanalysator ermittelt. Nachfolgend wird an diesen Stellen direkt ein lichtdicht verpackter Autoradiographiefilm geeigneter Größe exponiert.Areas where the meter indicates an increased count rate relative to the ground are marked. At these points, in accordance with the known principles of nuclear radiation measurement using lead collimators, the radionuclide composition of the inclusion site is determined to be energy selective with a single channel analyzer. Subsequently, a light-tight packed autoradiography film of suitable size is exposed directly at these locations.

Ausgewählte Stellen werden aus dem Gußstück herausgetrennt und im direkten Kontaktverfahren autoradiographisch abgebildet. Für eine zweite Exposition wird die Probe definiert bis in eine Tiefe von 5 mm angeschliffen. Aus dem Autoradiogramm wird die örtliche Tiefenverteilung der Formstoffeinschlüsse ersichtlich.Selected points are separated from the casting and imaged autoradiographically in a direct contact procedure. For a second exposure, the sample is defined to a depth of 5 mm. The autoradiogram shows the local depth distribution of the molding material inclusions.

Zur quantitativen Erfassung der radioaktiv markierten Einschlüsse werden spezifische Meßstandards dadurch hergestellt, indem auf Formstoffprobekörpern gleicher ArtO,1 ml der 1:100 verdünnten Markierungslösungen einzeln und im Gemisch aufgegeben und unter einem Strahler getrocknet werden. Alle Zählraten und Schwärzungen werden auf die entsprechenden Werte der Meßstandards bezogen. Auf diese Weise erübrigt sich eine'Berücksichtigung der Halbwertszeit der einzelnen Nuklide bei der Auswertung der Meßergebnisse. Die energieselektive Zählratenmessung der getrennten Erfassung der eingesetzten Radionuklide und die Exposition des Autoradiographiefilmes erfolgen für Proben und Meßstandards unter gleichen Bedingungen.For the quantitative determination of radiolabeled inclusions, specific measurement standards are prepared by adding 1 ml of the 1: 100 diluted labeling solutions individually and in a mixture to shaped material specimens of the same type, and drying under a spotlight. All count rates and blackening are related to the corresponding values of the measurement standards. In this way, taking into account the half-life of the individual nuclides in the evaluation of the measurement results is unnecessary. The energy-selective count rate measurement of the separate detection of the radionuclides used and the exposure of the autoradiography film are carried out for samples and measurement standards under the same conditions.

Claims

Invention claim:

1. A method for determining Formstoffeinschlußverteilungen on castings using radioactive nuclides, characterized in that defined Gußformoberflächenbereiche and layers are successively marked with different radionuclides homogeneously in defined layer sequences or surface areas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radioactive marking of the molding material of the sprue systems by applying radionuclides in a suitable solution form with a punch, consisting of a rod 1, on the threaded part between two nuts 2 and 3 with washers two plastic discs 4th and 5 and two foam disks 6 and 7 are arranged.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the viscosity of the marking solution is changed by adding, for example, colloids.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that between the different radioactive layers thin spear layers z. B. be applied using a latex film.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that defined shaped test specimens of the same kind are radioactively labeled with different Markierungsnukliden individually or in a mixture in the selected marking technique.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that as radionuclides predominantly the elements technetium (Tc-99m) and gold (Au-198) are used.