DE10304099A1

DE10304099A1 - Kokille für Gussproben

Info

Publication number: DE10304099A1
Application number: DE10304099A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.h.c. mult. Ambos; Ingolf Dr.-Ing. Behm; Ondrej Dipl.-Ing. Bouska
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kokille für Gussproben, vorzugsweise von metallischen Werkstoffen. Mit der Erfindung soll der Einfluss von Änderungen der Gießtemperatur, Gießhöhe, Formtemperierung usw. bei der Herstellung von Gussproben für unterschiedliche gießtechnologische und mechanische Eigenschaften reduziert werden. DOLLAR A Dies wird erreicht mittels einer Kokille mit einer temperierten unteren Formhälfte (1) und einer temperierten oberen Formhälfte, die Ausnehmungen aufweisen, die jede für sich mindestens einen separaten Formhohlraum (5) für eine Gussprobe zur Bestimmung des Fließvermögens und der Formfüllung, einen Formhohlraum (6) für eine Gussprobe zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften, einen Formhohlraum (7) für eine Gussprobe zur Bestimmung der Speisungseigenschaften und einen Formhohlraum (8) für eine Gussprobe zur Bestimmung der Warmrissneigung bilden. Weiterhin ist ein Gießlauf (4) vorgesehen, der die Formhohlräume für die mehreren Gussproben mit einem gemeinsamen Einguss (3) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille für Gussproben, vorzugsweise von metallischen Werkstoffen. Für viele Anwendungsgebiete sind Werkstoffe mit hohen Anforderungen an die gießtechnologischen Eigenschaften wie Fließvermögen, Formfüllungsvermögen, Lunkerneigung und die Rissneigung und an die mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Dehngrenze notwendig. Für die Bestimmung von mech. Eigenschaften stehen Zugproben, die direkt aus dem fertigen Gussteil oder aus getrennt gegossenen Probestäben gefertigt sein können, zur Verfügung (z.B.: VDG- Merkblatt. Giessen von Probestäben aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen für den Zugversuch. P 376, Mai 1973, Seite 1–2; VDG- Merkblatt. Giessen von Probestäben aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen für den Zugversuch. P 372, Mai 1972, Seite 1–4).
Als wichtige Vertreter der gießtechnologischen Eigenschaften gelten: das Fließvermögen, das Formfüllungsvermögen, die Lunkerneigung und die Rissneigung. Das Fließvermögen beschreibt lediglich die Fähigkeit einer Schmelze in einem waagrecht ausgerichteten Gießkanal mehr oder weniger auszulaufen. Unter dem Formfühlungsvermögen versteht man die Fähigkeit der Schmelze feine Konturen des Formholraumes wieder zugeben.
Einige Legierungen neigen auf Grund ihres breiten Erstarrungsintervalls zu Problemen bei der Formfüllung und Speisung. Diese Schwiengkeiten führen zu Grenzen in ihrer Anwendbarkeit, obwohl sie, im Vergleich zu gut gießbaren Legierungen, bessere mechanische Eigenschaften aufweisen. Dies ist z.B. ein Nachteil für die Herstellung von dünnwandigen Gussteilen. Es ist bekannt, dass reine Metalle und eutektische Legierungen besser fließen, als die in einem breiten Erstarrungsintervall erstarrenden Legierungen.
Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der gießtechnologischen Eigenschaften von insbesondere metallischen Werkstoffen sind seit längerem bekannt. In verschiedenen Publikationen (z. B.: Patterson, W.; Kümmerte, R.; Über das Fließ- und Formfüllungsvermögen der Metalle. Giesserei (1959), Nr. 46, Heft 23, S. 897–904) und z. B. in der SU 818741 wurden vielfältige Typen von Formen für Gussproben vorgeschlagen, die verschiedene Aussagefähigkeiten besitzen.
Diese bekannten Formen lassen sich im wesentlichen drei Kategorien zuordnen:

– Formen für Stäbe oder Platten wie z.B. die Spiralprobe
– Formen mit kompliziertem Profil in Form von Gitter, Bogen
– Formen mit ungleichmäßigen Querschnitten

Weitere wichtige gießtechnologische Parameter sind das Schwindungsverhalten und die Lunkerneigung sowie die Warmrissneigung. Für die Bestimmung des Schwindungsverhaltens und der Lunkerneigung wird häufig eine konusförmige Probe (Tatur-Probe) sowie eine quaderförmige Probe verwendet. Als Bewertungskriterien dienen hierbei Lunkertiefe, Schrumpfungstiefe, Makrolunkervolumen und Schrumpfungsvolumen.
Aus Sicht des Gießers ist der Gießprozess mit vielen Einflussfaktoren wie Gießtemperatur, Gießhöhe, Formtemperierung usw. verbunden, die nicht immer vollständig reproduzierbar sind. Jeder Einflussfaktor hat jedoch einen deutlichen Einfluss auf die Bestimmung von gießtechnologischen und mechanischen Eigenschaften. Diese Tatsache ist die Ursache für die schlechte Vergleichbarkeit von Untersuchungsergebnissen zur Bestimmung der gießtechnologischen und mechanischen Eigenschaften.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Einfluss von Änderungen der Gießtemperatur, Gießhöhe, Formtemperierung usw. bei der Herstellung von Gussproben für unterschiedliche gießtechnologische und mechanische Eigenschaften zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile ergeben sich unmittelbar aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Kokille für Gussproben besteht aus einer temperierten unteren Formhälfte und einer temperierten oberen Formhälfte, in denen mehrere Ausnehmungen jede für sich mindestens einen separaten Formhohlraum für mindestens zwei der an sich bekannten Gussproben bilden. Ein Gießlauf verbindet die Formhohlräume für die mehreren Gussproben mit einem gemeinsamen Einguss.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform des Kokille sind längs des Bodens des Formhohlraums für eine Gussprobe zur Bestimmung des Fließvermögens und der Formfüllung mindesten zwei voneinander beabstandete Rillen unterschiedlicher Breite eingearbeitet sind.
Mit der erfindungsgemäßen Kokille kann man die Werte von mechanischen und gießtechnologischen Eigenschaften unter immer konstanten Bedingungen ermitteln und damit eine höhere Aussagefähigkeit der Ergebnisse erhalten. Diese Kokille bietet komplexe Möglichkeiten zur quantitativen Bestimmung des Einflusses z.B.

– der Schmelzebehandlung (unterschiedliche Legierungszusammensetzung, chemischmetalurgische Maßnahmen)
– der Vorbereitung der Kokille (Kokillentemperieung, Permanentbeschichtung, Beschichtung mit Schlichten)
– des Gießprozesses (Gießtemperatur, Gießhöhe, Gießgeschwindigkeit)
– der Behandlung der Schmelze in der Kokille (physikalische Behandlung, Abkühlungsgeschwindigkeit)

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigt 1 in vereinfachter Darstellung die untere Formhälfte der Kokille.
Als Material für die Herstellung der Kokille wurde wärmebehandelter Stahl benutzt. Die Form besteht aus zwei Hälften 1, 2 mit horizontaler Formteilung. Mit Hilfe des Eingusses 3 und des Gießlaufes 4 wird die Schmelze gleichmäßig in dem mäanderförmig gewundenen Formhohlraum 5, den Stäben 6 sowie den weiteren Formhohlräumen verteilt. Der Formhohlraum 5 besitzt eine Breite von 16 mm. In ihm befinden sich zusätzlich zwei unterschiedliche Rillen mit Breiten von 3 und 4 mm. Der Querschnitt des Formhohlraum 5 ist als Einzelheit neben der Kokille dargestellt. Die Stäbe 6 dienen zur Fertigung von Zugproben. Die Probe 7 zur Bestimmung der Speisungseigenschaften besteht aus einem Kegelstumpf und einem sich unten anschließenden zylindrischen Teil. Die Ringprobe 8 zur Bestimmung der Warmrissneigung besitzt die Form eines Ringes und kann mit Kernen unterschiedlichen Durchmessers kombiniert werden. Beide Formhälften besitzen Bohrungen für Thermoelemente, mit denen die Temperaturverteilung bestimmbar ist. Für die Temperierung der Kokille wurde ein Heizkühlgerät eingebaut. Für die Entnahme der Gussproben dienen Auswerfer.

Claims

Kokille für Gussproben zur Bestimmung von gießtechnologischen und mechanischen Eigenschaften von vorzugsweise metallischen Werkstoffen, mit – einer temperierten unteren Formhälfte (1) und einer temperierten oberen Formhälfte, – Ausnehmungen in der unteren und gegebenenfalls der oberen Formhälfte, die jede für sich mindestens einen separaten Formhohlraum (5) für eine Gussprobe zur Bestimmung des Fließvermögens und der Formfüllung, einen Formhohlraum (6) für eine Gussprobe zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften, einen Formhohlraum (7) für eine Gussprobe zur Bestimmung der Speisungseigenschaften und einen Formhohlraum (8) für eine Gussprobe zur Bestimmung der Warmrissneigung bilden, – einem Gießlauf (4), der die Formhohlräume für die mehreren Gussproben mit einem gemeinsamen Einguss (3) verbindet.
Kokille für Gussproben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens je einen spiral- oder mäanderförmig gewundenen Formhohlraum (5) für eine Gussprobe zur Bestimmung des Fließvermögens und der Formfüllung aufweist.
Kokille für Gussproben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Bodens des Formhohlraums (5) für eine Gussprobe zur Bestimmung des Fließvermögens und der Formfüllung mindesten zwei voneinander beabstandete Rillen unterschiedlicher Breite eingearbeitet sind.