DE1147715B

DE1147715B - Verfahren zur Herstellung einer Giessform fuer das Vergiessen von Gusseisen mit fein-verteiltem Graphit im Druckgiessverfahren

Info

Publication number: DE1147715B
Application number: DER20616A
Authority: DE
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1956-02-28
Filing date: 1957-02-23
Publication date: 1963-04-25

Description

Verfahren zur Herstellung einer Gießfonn für das Vergießen von Gußeisen mit feinverteiltem Graphit im Druckgießverfahren Im Patent 1012 317 wird vorgeschlagen, Kokillendruckgießteile aus einem Gußeisen herzustellen, das beim Gießen ein weißes Gefüge aufweist und in dem Werkstück infolge einer anschließenden Wärmebehandlung eine Struktur mit feinverteiltem Graphit bildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft Gießfonnen, die sich besonders gut zur Herstellung von solchen Gußstücken mit feinverteiltem Graphit im industriellen Maßstab eignen und insbesondere fehlerlose porenfreie Gußstücke mit guter Oberflächenbeschaffenheit und von großer Maßhaltigkeit liefern, wobei die Herstellungskosten sehr niedrig liegen.
Es ist an sich bekannt, die eigentlichen Gießformen für den Präzisionsguß mittels des Spritzgießverfahrens aus einem Material herzustellen, dessen Schmelzpunkt oberhalb demjenigen des Endgusses liegt. Man kann dabei unter Verwendung einer einzigen Prirnärform mehrere Sekundärformen herstellen, so daß die Primärform nicht der starken mechanischen Beanspruchung des Druckgießverfahrens ausgesetzt zu werden braucht. Das besondere Problem der Herstellung von Gießformen für die Verarbeitung von Gußeisen mit feinverteiltem Graphit wird dadurch aber nicht gelöst.
Es ist weiterhin schon empfohlen worden, Gießformen für den Standguß von schweren Werkstücken herzustellen, deren äußeres Formgehäuse aus gesintertem Metallpulver besteht, während sie innen eine Gießformwandung aus Sand oder ähnlichen Formstoffen aufweisen. Die poröse Außenforin kann dabei mehrere Male wieder verwendet werden, und nur die Gießforminnenwandung muß man für jeden Guß erneuern. Die poröse Außenform soll insbesondere dazu dienen, die in der Formmasse eingeschlossene Luft beim Gießvorgang entweichen zu lassen und auch für einen Abzug der Gießgase zu sorgen.
Die neuen Gießformen gemäß der Erfindung werden als Sekundärformen im Druckgießverfahren von einer Primärform abgegossen, die in an sich bekannter Weise aus einer Sinterlegierung mit höherer Feuerfestigkeit als Stahl besteht und die folgende Zusammensetzung hat: a) Cr 40 bis 95%, Al#,03 5 bis 60%, b) Cr 80%, Mo 20%, c) Cr bis 80%, Mo bis 20%, A1203 5%, d) W 900/0, Ni lo()/0' e) W 32%, Co 68%, f) W 32%, Co 39,5 bis 54%, Ni 14 bis 28,5%, g) W 32%, Co 60%, Fe 8%. Die Sekundärformen selbst bestehen aus einer der folgenden Legierungen mit einer Feuerfestigkeit zwischen de#enigen der Sinterlegierung und des zu vergießenden Gußeisens: a) Ein üblicher Werkzeugstahl, b) Cr 25 bis 30()/o, W 4%, Si 1 bis 2%, C 0,2 bis 1,3%, Fe 0 bis 10%, Rest Co, c) Co 80 bis 55%, Cr 20 bis 35%, W 0 bis 10%, d) Co bis 56%, Cr 34 bis 40()/o, W 9,2/o, C 1,5 bis 2%, Fe 0 bis 1%, e) Co bis 55%; Cr 20 bis 23()/o, W 20 bis 15%, Fe 5 bis 3%, C 1,5 bis 4%, f) Co bis 35%, Cr 26%, W 13%, Mo 10'/o, C 1,8%, Rest Fe, g) Co 61 bis 45%, Mo 24 bis 40%, Cr 13 bis 15%, Rest Fe, h) Co 60 bis 55%, W 25()/o, Cr 15()/o, Mo 0 bis 5%, i) Co 0 bis 25%, W 10 bis 30%, Ni 10 bis 20%, C, Mn, Si in üblichen schwachen Mengen, Rest Fe, Co 22%, W 27%, C 0 bis 1,3%, Si 0 bis 4%, Rest Fe, k) Ni 15'/o, W 29%, C 0 bis 1,3%, Si 0 bis 4%, Rest Fe, 1) Co 11 %, Ni 8 %, W 28 %, C 0 bis 1,3 %, Si 0 bis 4%, Fest Fe, m) Co 15%, Ni 19%, C 0,2%, Si 1 bis 3%, Mn 0,5%, W 15%, P bis 0,5%, Rest Fe, n) Ni 80%, Cr 15 bis 200/0, Rest Zusätze von Ti und/oder AI od. a. Diese neuen Gießforinen werden dann für das Herstellen der Werkstücke im Druckgießverfahren eingesetzt, und das Ausgangsmaterial kann, nachdem sie hierfür unbrauchbar geworden sind, durch Einschmelzen wiedergewonnen werden.
Die Erfindung bietet erhebliche Vorteile wirtschaftlicher und qualitativer Art. Werden ih einer Primärform n Sekundärformen und in einer Sekundärfonn bis zum Unbrauchbarwerden derselben p Gußteile hergestellt, dann ergibt sich, daß Jade Prirnärform den Abguß von n - p Gußteilen aus Gußeisen mit feinverteiltem Graphit gestattet. Wenn auch die Herstellung der Primärform teurer zu stehen kommt als der Abguß der Sekundärfonn, kann also vernünftigerweise mit ihrer Amortisierung gerechnet werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Anteilverhältnisse der Eigenschaften, wie Feuerfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Warmkriechen, den Schwierigkeiten des Abgusses anzupassen, da man hinsichtlich der Verwendungs- und der Amortisierungsbedingungen der Arbeitsgeräte über zwei Stufen verfügt.
Die Herstellung der Prirnärform erfolgt nach der Metallpulvertechnik durch Kaltforinen in einer Matrize, anschließendes Sintern bei hoher Temperatur und gegebenenfalls spanabhebendes Bearbeiten auf die gewünschten genauen Abmessungen.
Kostspielig ist also nur das einmalige Gravieren der Matrize zum Kaltverpressen der Metallpulver für die Primärformen. Ferner kann die auf kaltem Wege arbeitende gravierte Matrize aus einem leicht bearbeitbaren Werkzeugstahl hergestellt werden, wie es in der Pulvermetallurgie üblich ist. Diese Gravierungsarbeiten verteuern also letzten Endes nicht die Selbstkosten der Gußteile, die in sehr großen Serien hergestellt werden.
Das Material für die Primärformen besteht aus einer gesinterten Legierung, die feuerfester als Stahl ist und eine hohe Warmzähigkeit besitzt.
Sehr gut eignet sich hierfür z. B. eine Legierung aus 32% W, 54% Co und 14% Ni mit einem Schmelzpunkt von 1470'C, die als solche (Härtegrad etwa 200 Vickers) oder nach einer Vergütungsbehandlung von 32 Stunden bei 800'C (Härtegrad etwa 400 Vickers) verwendet wird. Ein anderes Beispiel fdr eine solche Legierung besteht aus 32% W und 68% Co und hat einen Schmelzpunkt von 1465'C, wobei ihr Härtegrad durch eine 4stündige VergütungsbehandIung bei 800'C noch auf 600 Vickers erhöht werden kann.
Die auf diese Weise hergestellte Primärgießform dient alsdann zur Herstellung von Sekundärformen im Druckgießverfahren unter Verwendung einer Legierung, deren Feuerfestigkeit zwischen derjenigen des Gußeisens und der Sinterlegierung liegt und die möglichst eine bessere Fließfähigkeit als ein Stahl mit einem Gehalt an 5% Co und 5% W aufweist, der gewöhnlich für Kokillen für den Aluminiumguß im Druckgießverfahren benutzt wird. Hinsichtlich der Festigkeit gegen Rißbildung unter dem Einfluß wiederholter schroffer Temperaturwechsel bei etwa 650'C soll die Legierung für die Sekundärfonnen eine größere Zähigkeit als dieser Stahl besitzen.
Als Material für den Abguß der Sekundärformen seien nur beispielsweise genannt: Ein Werkzeugstahl von der laufend benutzten Zusammensetzung mit C 0,3 bis 0,3501o, W 5 bis 5,5%, Co 5 bis 6%, Mo etwa 0,5% und V etwa 0,1%, der bei etwa 1500'C schmilzt oder Eutektika mit Schmelzpunkten um 14650C und folgender, Zusammensetzung: Co 22%, W 27%, Fe 51%; Ni 15%,W29%,Fe56%; Co 11%, Ni8%, W28%, Fe 53%.
Diese drei Legierungen eignen sich auch für eine Wärmebehandlung, die gleichzeitig die Phasen a, y und 0 ergibt, einen Bestandteil, der durch Erhitzen auf 1300'C, Härtung und Wiedererwärinen zwischen 600 und 800'C hart wird. Auch Stähle von der Art C 0,2%, Si 3%, Mn 0,5, W 1501(), Co 15%, Ni 19% mit P < 0,05, Rest Fe bzw. C 0,2%, Si 1 %, Mn 0,5%, W 15%, Co 15%, Ni 19%, P 0,45%, Rest Fe, deren Erstarrungsbereich zwischen 1360'C solidus und 14600 C liquidus liegt und die gute Fließeigenschaften und Neigung zum Hartwerden durch Wärmebehandlung und Wärmezähigkeit besitzen, sind für diesen Zweck gut brauchbar.
Geeignet sind auch die Legierungen, wie sie im allgemeinen für Gasturbinenschaufeln bestimmt sind, also Legierungen von der Type Ni 80%, Cr 15 bis 20% mit einem Zusatz von Ti, AI od. a.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer Gießform für das Vergießen von Gußeisen mit feinverteiltem Graphit im Druckgießverfahren, die als Sekundärform im Druckgießverfahren von einer Primärform abgegossen wird, dadurch gekemmichmt, daß für die Primärform in an sich bekannter Weise eine Sinterlegierung mit höherer Feuerfestigkeit als Stahl und folgender Zusammensetzung verwendet wird: a) Cr 40 bis 95%, A1203 5 bis 60%, b) Cr 80%, Mo 200[o, e) Cr bis 80%, Mo bis 20%, A1203 501(), d) W 90'/o, Ni 1001o, e) W 32%, Co 68%, f) W 3201o, Co 39,5 bis 54%, Ni 14 bis 28,5%, g) W 32%, Co 60%, Fe 8%, während für die Sekundärform eine der folgenden Legierungen mit einer Feuerfestigkeit zwischen derjenigen der Sinterlegierung und des zu vergießenden Gußeisens verwendet wird: a) ein üblicher Werkzeugstahl, b) Cr 25 bis 30%, W 4%, Si 1 bis 2%, C 0,2 bis 1,3%, Fe 0 bis lO()lo, Rest Co, c) Co 80 bis 55%, Cr 20 bis 35()/o, W 0 bis 10%, d) Co bis 5601o, Cr 34 bis 40%, W 9,2%, C 1,5 bis 2%, Fe 0 bis 1 %, e) Co bis 55%, Cr 20 bis 23%, W 20 bis 15%, Fe 5 bis 3%, C 1,5 bis 4%, f) Co bis 35%, Cr 26%, W 13%, Mo 10%, C 1,8%, Rest Fe, g) Co 61 bis 45%, Mo 24 bis 40%, Cr 13 bis 15()/o, Rest Fe, h) Co 60 bis 55()/o, W 25%, Cr 15()/o, Mo 0 bis 5%, i) Co 0 bis 25%, W 10 bis 30%, Ni 10 bis 20%, C, Mn, Si in üblichen schwachen Mengen, Rest Fc, i) Co 22%, W 27/o, C 0 bis 1,3%, Si 0 bis 4%, Rest Fe, k) Ni 15%, W 29()/o, C 0 bis 1,3%, Si 0 bis 4%, Rest Fe, 1) Co 11%, Ni 8%, W 28%, C 0 bis 1,3%, Si 0 bis 4%, Rest Fe, m) Co 15%, Ni 19%, C 0,2%, Si 1 bis 3%, Mn 0,5%, W 15%, P bis 0,5%, Rest Fe, n) Ni 80%, Cr 15 bis 20%, Rest Zusätze von Ti und/oder Al od. a. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 350 487, 355 417, 725 946, 946 842.