DE102009044282A1

DE102009044282A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände

Info

Publication number: DE102009044282A1
Application number: DE200910044282
Authority: DE
Inventors: Carsten Sobczik
Original assignee: Individual
Current assignee: Sobczik Petra 01809 Dohna De; Sobczik Petra De
Priority date: 2009-10-18
Filing date: 2009-10-18
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Gussverfahren und ein Verfahren zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände unter Nutzung dieser Vorrichtung zu schaffen. Beim Verfahren zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände werden vorgefertigte Teile aus dem zu verfüllenden Material gerichtet in den Graphit-Formkern (20.1) einer Heizzelle (20) eingelegt und anschließend in den Graphit-Wärmekern (20.2) der fest in der Vakuum-Gießanlage (21) montierten Heizzelle (20) eingeführt, die Vakuum-Gießanlage (21) verschlossen und nun durch mehrmaliges Spülen mit Schutzgas oder Sauerstoff evakuiert. Nun wird die Heizzelle (20) mittels Strahlungswärme der Heizwendel (20.5) erwärmt, nach dem Erreichen der Betriebstemperatur wird die Induktionsspule mit dem eingelegten Schmelztiegel (22) eingeschaltet, welcher vorher mit Schmelzgut befüllt wurde. Nach Erreichen der Gießtemperatur des Schmelzgutes wird die komplette Vakuum-Gießanlage geschwenkt, so dass das flüssige Material über den Ausguss des Schmelztiegels (22) in den Einfüllkegel (20.6) der Heizzelle (20) fließen kann. Nach Erreichen der endgültigen Formfüllung wird ein Kühlvorgang eingeleitet, wobei dazu ein Kühlmedium durch die Kühlwendel (20.3) der Heizzelle (20) fließt. Nach dem Abkühlen des Gussteiles erfolgt eine mechanische Endbearbeitung. Zur Durchführung wird eine schwenkbare Vakuum-Gießanlage mit einem Schmelztiegel (22) und einer Heizzelle (20) verwendet. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die ...

Description

Das Angussverfahren von Metalllegierungen an Metalllegierungen ist allgemeiner Stand der Technik und wird in den verschiedensten Branchen praktiziert. So wird z. B. in der DD 294 412 A5 ein zahntechnisch-prothetisches Angussverfahren zur Senkung der Herstellungskosten beschrieben. Hier wird an ein Primärteil aus Metall ein Sekundärteil ebenfalls aus Metall angegossen. Als Primärteil wird eine oxidbildende Metalllegierung verwendet. Die Angussoberfläche wird vor dem Anguss mit einem reduzierenden Metalloxid legiert. Es wird z. B. Bor. Silizium oder Phosphor in das Oberflächengitter des Primärteils eindiffundiert.
Weiterhin wird in der DE 10 2005 051 010 A1 ein verfahren und eine Vorrichtung zum Angießen eines metallischen Bauteils an ein Stumpfbauteil beschrieben. Hier wird das Stumpfbauteil mittels eines Induktors im Bereich der Angussfläche vor dem Angießen der Metallschmelze erwärmt. Das Verfahren beinhalte die Schritte Bereitstellen einer Angussfläche des Stumpfbauteils, Anordnen einer Gießform an dem Stumpfbauteil, Angießen einer Metallschmelze an das Stumpfbauteil im Bereich einer Schmelzzone der Angussfläche, Anordnen eines Induktors im Bereich der Angussfläche des Stumpfbauteils und Erwärmen des Stumpfbauteils im Bereich der Angussfläche vor dem Angießen.
In der Schrift DE 753 987 wird eine Vorrichtung zum Angießen von Maschinenteilen unter Verwendung zweier übereinander angeordneter Graphittiegel, von denen der obere als Schmelztiegel, der untere als Gießform dient, beschrieben. Beide Tiegel sind in einem vollkommen abgeschlossenen Ofen mittels eines mit Graphitabdeckung versehenen Gehäuses untergebracht. Die Graphitabdeckung wird vorteilhaft mittels eines Deckels aus dem gleichen Metall wie das Gehäuse auf den Rand des oberen Tiegels gepresst.
Weiterhin wird in der DE 199 57 878 eine Vakuum-Gießanlage zum Gießen von Schmuck und ähnlichen Kleinteilen beschrieben, die nur eine Vakuumkammer besitzt und durch eine einfache Bedienung und wartungsfreien Evakuierungseinrichtung beim Gießen von Schmuckgegenständen und ähnlichen Kleinteilen gekennzeichnet ist.
In der DE 44 22 525 wird ein Verfahren zur Herstellung von Schmuckstücken aus mehreren Materialien in aufeinanderfolgenden Gussschritten beschrieben. Das Verfahren nutzt vorzugsweise das Wachsausschmelzverfahren und weist folgende Schritte auf:

a) Gießen eines ersten Metalls bzw. einer ersten Legierung in eine erste Form zur Herstellung eines ersten Gussteiles,
b) Einlegen des nach Schritt a) hergestellten ersten Gussteils in eine zweite Form,
c) Gießen eines zweiten Metalls bzw. einer zweiten Legierung, das bzw. die einen niedrigeren Schmelzpunkt als das erste Metall bzw. die erste Legierung aufweist, in die zweite Form unter Einbettung des ersten Gussteils zur Herstellung des Schmuckstücks.

Insbesondere das letztgenannte Verfahren garantiert keine feste Verbindung der beiden Metalle oder Legierungen untereinander durch die beim Verfahren entstehenden Oxidschichten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Gussverfahren und ein Verfahren zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände unter Nutzung dieser Vorrichtung zu schaffen.
Mit der Erfindung werden die Voraussetzungen geschaffen, das Schmuckgegenstände aus mindestens zwei unterschiedlichen Metalllegierungen herstellbar sind und dabei ein Design geschaffen wird, als wäre der Schmuckgegenstand aus einem Guss hergestellt. Insbesondere bei der Herstellung von Schmuckringen können durch die Erfindung auch Ringe hergestellt werden, die am Außenumfang nicht nur unterschiedlichste Gestaltungen besitzen, sondern dass der Grundring z. B. aus einer Platinlegierung und am Außenumfang z. B. Pyramidenspitzen aus Goldlegierungen angeordnet sind und dabei der Ring den Anschein erweckt, als wäre der Ring aus einem Guss hergestellt. Mit der Erfindung lassen sich jedoch auch erfindungsgemäße Halbzeuge, wie Bleche oder Rohre, und Metallgehäuseteile oder Metallgehäuse herstellen.
Durch die Einbringung des zu verfüllenden Materials in einem Graphit-Formkern wird während des Erwärmens eine reduzierende Atmosphäre um das Material gebildet, welche durch das Spülen mit Schutzgas und dem anschließenden evakuieren noch weiter verbessert wird. Somit ist es möglich das Metall gegen eine bei Wärmezufuhr auftretende Oxidationsbildung abzuschirmen. Die so geschaffenen Bedingungen ermöglichen den beiden Metallen sich sauber und flächendeckend ohne störende Oxidschicht dauerhaft zu verbinden.
Mit Verwendung von Strahlungswärme lässt sich das umfließende Material homogener auf Betriebstemperatur erwärmen. Eine Überhitzung und die damit verbundene Aufschmelzung von feinen Konturen, wie sie bei der Verwendung von Induktionsfeldern vorkommt, ist somit ausgeschlossen.
Bei der Verwendung einer Vakuum-Gießanlage mit einem Schmelztiegel und einer Heizzelle können größere und voluminösere, polylegierte Schmuckgegenständer hergestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 die Draufsicht auf die Heizzelle,
2 eine Schnittdarstellung durch die Heizzelle,
3 eine Prinzipschnittdarstellung der Vakuum-Gießanlage mit Schmelztiegel und Heizzelle.
In einer Ausführungsvariante besitzt die schwenkbare Vakuum-Gießanlage 21 neben einem Schmelztiegel 22 noch eine Heizzelle 20. Diese Heizzelle 20 ist im Inneren mit einem Graphit-Formkern 20.1 und einem darumliegenden Graphit-Wärmekern 20.2 ausgestattet. Den Graphit-Wärmekern 20.2 umschließt eine Kühlwendel 20.3, welche wiederum von einem Isolationskörper 20.4 umgeben ist. Am inneren Rand des Isolationskörpers 20.4 befindet sich eine elektrische Heizwendel 20.5. Oberhalb und unterhalb des Graphit-Wärmekerns 20.2 ist bis zum äußeren Rand des Isolationskörpers 20.4 ein weiterer Isolationskörper 20.4 als Deckel und Boden, jedoch ohne Heizwendel 20.5, vorgesehen. Im Deckel des Isolationskörpers 20.4 ist ein Einfüllkegel 20.6 mit einer Verbindung zum Graphit-Formkern 20.1 vorgesehen.
Die vorgefertigten Teile aus dem zu verfüllenden Material werden gerichtet in den Graphit-Formkern 20.1 eingelegt und anschließend in den Graphit-Wärmekern 20.2 der fest in der Vakuum-Gießanlage 21 montierten Heizelle 20 eingeführt. Im Anschluss wird die Vakuum-Gießanlage verschlossen und nach mehrmaligen spülen mit Schutzgas wird der Sauerstoff evakuiert.
Die Heizzelle 20 wird im nun folgenden Schritt auf Betriebstemperatur erwärmt. Ist die Betriebstemperatur erreicht, schaltet die gegenüberliegende Induktionsspule mit dem eingelegtem Schmelztiegel 22, welcher vorher mit Schmelzgut befüllt wurde, zu. Nach Erreichen der Gießtemperatur des Schmelzgutes wird die komplette Vakuum-Gießanlage 21 geschwenkt, so dass das flüssige Material über den Ausguss des Schmelztiegels 22 in den Einfüllkegel 20.6 der Heizzelle 20 fließen kann. Das von Graphit umschlossene und fixierte Material wird dabei von der flüssigen Schmelze umflossen. Ist die endgültige Formfüllung erreicht, wird ein Kühlvorgang eingeleitet. Dabei fließt ein Kühlmedium durch die Kühlwendel 20.3, welches die Wärme aus dem Graphit-Wärmekern 20.2 und dem Graphit-Formkern 20.1 aufnimmt und abtransportiert.
Nachdem der Graphit-Formkern 20.1 abgekühlt ist, kann die Vakuum-Gießanlage 21 geöffnet und der erkaltete Graphit-Formkern 20.1 mit dem gegossenen Schmuckelement entnommen werden.
Bezugszeichenliste

20: Heizzelle
20.1: Graphit-Formkern
20.2: Graphit-Wärmekern
20.3: Kühlwendel
20.4: Isolationskörper
20.5: Heizwendel
20.6: Einfüllkegel
21: Vakuum-Gießanlage
22: Schmelztiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DD 294412 A5 [0001]
DE 102005051010 A1 [0002]
DE 753987 [0003]
DE 19957878 [0004]
DE 4422525 [0005]

Claims

Schwenkbare Vakuum-Gießanlage mit einem Schmelztiegel zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Schmelztiegel (22) noch eine Heizzelle (20) angeordnet ist, die im Inneren mit einem Graphit-Formkern (20.1) und einem darumliegenden Graphit-Wärmekern (20.2) ausgestattet ist und den Graphit-Wärmekern (20.2) eine Kühlwendel (20.3) umschließt, welche wiederum von einem Isolationskörper (20.4) umgeben ist und am inneren Rand des Isolationskörpers (20.4) sich eine elektrische Heizwendel (20.5) als Strahlungswärmequelle befindet und oberhalb und unterhalb des Graphit-Wärmekerns (20.2) bis zum äußeren Rand des Isolationskörpers (20.4) ein weiterer Isolationskörper (20.4) als Deckel und Boden, jedoch ohne Heizwendel (20.5) angeordnet ist und im Deckel des Isolationskörpers (20.4) ein Einfüllkegel (20.6) mit einer Verbindung zum Graphit-Formkern (20.1) vorgesehen ist, wobei dieser Einfüllkegel (20.6) mit seiner Einfüllöffnung in Auslaufrichtung des Schmelztiegels (22) liegt.
Verfahren zur Herstellung polylegierter Schmuckgegenstände unter Nutzung einer schwenkbaren Vakuum-Gießanlage mit einem Schmelztiegel, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte Teile aus dem zu verfüllenden Material gerichtet in den Graphit-Formkern (20.1) eingelegt und anschließend in den Graphit-Wärmekern (20.2) der fest in der Vakuum-Gießanlage (21) montierten Heizelle (20) eingeführt werden, die Vakuum-Gießanlage (21) verschlossen und anschließend nach mehrmaligen Spülen mit Schutzgas der Sauerstoff evakuiert wird, im nun folgenden Schritt die Heizzelle (20) mittels Strahlungswärme der Heizwendel (20.5) auf Betriebstemperatur erwärmt wird, nach dem Erreichen der Betriebstemperatur wird die gegenüberliegende Induktionsspule mit dem eingelegtem Schmelztiegel (22) eingeschaltet, welcher vorher mit Schmelzgut befüllt wurde, nach Erreichen der Gießtemperatur des Schmelzgutes wird die komplette Vakuum-Gießanlage geschwenkt, so dass das flüssige Material über den Ausguss des Schmelztiegels (22) in den Einfüllkegel (20.6) der Heizzelle (20) fließen kann und nach Erreichen der endgültigen Formfüllung wird ein Kühlvorgang eingeleitet, wobei dazu ein Kühlmedium durch die Kühlwendel 20.3 der Heizzelle (20) fließt, welches die Wärme aus dem Graphit-Wärmekern (20.2) und dem Graphit-Formkern (20.1) aufnimmt und abtransportiert und nach dem Abkühlen des kombinierten Schmuckgegenstandes eine mechanische Endbearbeitung erfolgt.