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Gießform Die Erfindung betrifft eine Gießform zur Herstellung oxydhautfreier,
konturengenau ausgelaufener Gußstücke aus einem Metall, das in geschmolzenem Zustand
gegen eine wasserstoffhaltige Atmosphäre weitgehend unempfindlich ist.
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Es ist bekannt, Kokillen mit einer sogenannten Kokillenschlichte zu
behandeln, die beispielsweise aus einem Gemisch von Steinkohlenhartpech, Bitumgn,
Steinkohlenteer, Benzol, Kunstharz, Gummi usw. besteht. Diese Schlichte übt auf
die die Oxydschicht eines in die Kokille einzugießenden Metallstromes eine desoxydierende
Wirkung aus, wodurch in erster Linie eine Überwallung und Festschweißung des Schmelzmaterials
in der Kokille verhindert werden soll. Ferner ist es bekannt, Kunststoffe, z. B.
Harnstoffharz, als Bindemittel für Gießereikerne zu verwenden, wobei beim Zerfall
der Harze desoxydierend wirkender Wasserstoff frei werden kann. Der Wasserstoff
kann sich aber in bestimmten Metallschmelzen in großen Mengen lösen und bei, fallender
Temperatur in Form von Bläschen wieder frei werden, was vor allem bei weichem Stahlguß
zur sogenannten »Nadelstichporosität«, einer bekannten Ausschußursache, führt.
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Aus diesem Grunde ist die Verwendung solcher wasserstofffreisetzender
Bindemittel häufig nicht möglich, so daß auch eine Oxydhautzerstörung des geschmolzenen,
in die Form einzugießenden Metallstromes nicht stattfindet. Die Oxydhautzerstörung
ist aber besonders dann von großer Bedeutung, wenn eine äußerst hohe Formtreue der
Gußteile erforderlich ist, da durch die Verhinderung und Beseitigung der Oxydhaut
die Fließgeschwindigkeit des Schmelzmaterials wesentlich erhöht wird, wodurch eine
gute Oberflächenbeschaffenheit und -formtreue erhalten wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Form vorzuschlagen, bei der
eine Oxydhautbildung ausgeschlossen ist, so daß sich die Fließgeschwindigkeit des
geschmolzenen Materials wesentlich erhöht und Werkstücke von hervorragender Oberflächengüte
entstehen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gießform
in ihrem Formhohlraum wenigstens teilweise mit einem Metallhydrid ausgekleidet ist.
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Günstig ist es dabei, wenn das Metallhydrid nur im Eingußsystem angeordnet
ist. Ferner wirkt es sich vorteilhaft aus, wenn als Metallhydrid ein Kalziumhydrid
Verwendung findet.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung, die einen Längsschnitt einer Gußform für
Metalle gemäß der Erfindung zeigt, der weiteren Erläuterung.
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Es wurde gefunden, daß die Fließfähigkeit einer oxydierbaren Metallschmelze,
welche einer oxydierenden Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist, radikal dadurch gesteigert
werden kann, daß die Oberfläche der Schmelze mit einem Material in Berührung gebracht
wird, das bei Erhitzung durch Berührung mit der Schmelze auf eine vorbestimmte Temperatur
Wasserstoff freisetzt. Es ist anzunehmen, daß beim Aussetzen gegenüber einer Sauerstoff
und Dampf enthaltenden Atmosphäre, wie sie normalerweise in Gießereien anzutreffen
ist, die Oberfläche der Metallschmelze oxydiert wird, wobei sich eine im wesentlichen
kontinuierliche Haut bildet, die ein Oxydabkömmling des geschmolzenen Metalls ist
und eine gewisse Oberflächenspannung aufweist. Diese Haut hüllt das geschmolzene
Metall ein und behindert dessen Fluß beträchtlich, so daß die Fließfähigkeit der
Schmelze sinkt. Infolgedessen werden wegen der den Fluß behindernden Natur der einhüllenden
Haut zahlreiche Formausnehmungen und Aussparungen von dem geschmolzenen Metall nicht
erreicht, und es ergibt sich ein ungenauer Guß von geringer Formtreue und mangelhafter
Detailausbildung. Durch Einbringen und Anordnung des auf Wärme ansprechenden, Wasserstoff
freisetzenden Materials entlang des Fließwegs des geschmolzenen Metalls in der Form
reduziert jedoch der bei Berührung des Materials mit dem geschmolzenen Metall freigesetzte
Wasserstoff die Oxydhaut, so daß diese aufreißt und das geschmolzene Metall von
dem den Fluß beschränkenden Einfiuß der umhüllenden Haut befreit wird. Das
geschmolzene
Metall, das nunmehr von den Behinderungen der eine hohe Oberflächenspannung aufweisenden
Haut befreit ist, fließt somit unbehindert und besitzt eine Fluidität und Viskosität,
die mit den entsprechenden Werten der eigentlichen Metallschmelze vergleichbar ist.
Es können deshalb die zahlreichen Formausnehmungen und Aussparungen gefüllt werden,
und zwar selbst diejenigen reit kleinem Querschnitt, so daß sich ein überlegener,
genauer Guß von großer Forrntreue und Detailausgestaltung ergibt.
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Das temperaturempfindliche, Wasserstoff freisetzende Reduziermaterial
wird vorteilhafterweise als dünne Schicht oder dünner Auftrag auf die Oberfläche
des Formhohlraumes aufgebracht, und zwar vorzugsweise in den Eingußöffnungen und
im Hohlraum selbst, d. h. also entlang des Fließweges der Metallschmelze. Das reduzierende
Material kann in Form von Streifen lediglich in lokalisierten Bereichen oder aber
als kontinuierlicher Auftrag angewandt werden. Das Reduktionsmaterial sollte bei
Raumtemperatur stabil sein, und zwar bei einer Temperatur, die im wesentlichen unterhalb
derjenigen der Metallschmelze liegt. Ferner sollte das Material auch in der Umgebungsatmosphäre
stabil sein, wie sie normalerweise in. und in der Nähe der Gußformen, insbesondere
bei Gegenwart von Dampf und Wasser, angetroffen wird.
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Ein bevorzugtes temperaturabhängiges, Wasserstoff freisetzendes Mittel
gemäß der Erfindung ist Kalziumhydrid. Wegen seiner Instabilität bei Anwesentheit
von Wasser oder Wasserdampf wird dieser Stoff jedoch bevorzugt m einen hydrophoben
Trägerstoff eingebracht oder darin dispergiert, wobei der Trägerstoff das Freisetzen
und Entweichen des aus dem Reduziermittel entwickelten Wasserstoffes nach der Berührung
mit dem geschmolzenen Metall zuläßt, so daß also der Trägerstoff der Instabilität
entgegenwirkt, den Einfluß des Wasserstoffes jedoch nicht behindert. Ein geeigneter
Trägerstoff ist natürlicher . oder synthetischer Gummi, der in einem flüchtigen
organischen Lösungsmittel gelöst ist. Das Kalziumhydrid liegt vorzugsweise in feinverteiltem
Zustand vor und ist gleichförmig in dem gummiartigen Trägerstoff dispergiert. Das
vom Trägerstoff mitgeführte , Reduziermittel kann auf die betreffenden Stellen der
Form in irgendeiner passenden Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen,
Aufbürsten od. dgl.
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An Stelle von Kalziumhydrid können auch andere ; Metallhydride zur
Anwendung gelangen, wenn sie nur bei ihrer Erwärmung auf eine Temperatur, die etwas
tiefer als der Schmelzpunkt der zu vergießenden Metallschmelze liegt, Wasserstoff
entwickeln und bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere Raum- ; temperatur, stabil
sind. Die Wasserstoff-Entwicklungstemperatur des Reduziermittels liegt vorzugsweise
so, daß der Wasserstoff nicht entwickelt wird, solange das geschmolzene Metall noch
entfernt ist, sondern erst dann, wenn das Reduziermittel von der f Metallschmelze
kontaktiert wird, wobei die Strahlungswärme nicht ausreichen soll, um das Freisetzen
des Wasserstoffes unter normalen Bedingungen einzuleiten. Wenn das Reduziermittel
bei Gegenwart von Feuchtigkeit instabil ist, wird es, wie zuvor er- e wähnt, von
einem geeigneten Schutzträger aufgenommen. Andere geeignete Trägerstoffe sind beispielsweise
synthetische, vorzugsweise hydrophobe Harze, beispielsweisePolyäthylen od. dgl.,
die in einem flüchtigen, organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert werden
können. Bei dem Trägerstoff soll es sich vorzugsweise um ein nicht wäßriges, fließfähiges
Material handeln, das vorzugsweise durch Beschichten der Formoberflächen zur Anwendung
gelangen kann.
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Andere Methoden gemäß der Erfindung zur Vereinigung des den Wasserstoff
freisetzenden Reduziermittels mit der Form und zur Aussetzung des Mittels gegenüber
der Metallschmelze umfassen das Formen des Reduziermittels - mit oder ohne Bindemittel
-zu kleinen Körnern, die vor dem Eingießen des geschmolzenen Metalls in der Form
angeordnet werden und die das Reduziermittel in Hüllen einkapseln, welche durch
die Hitze der Metallschmelze zum Zwecke der Freisetzung des Reduziermittels aufgebrochen
werden.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer gemäß der
Erfindung behandelten Form dargestellt. Bezugszeichen 1 bezeichnet die zusammengesetzte
Form, die eine Oberform 2 und eine Unterform 3 umfaßt. Diese Formen sind mit entsprechenden
Formkästen 4 und 5 versehen. Die Oberform 2 und die Unterform 3 besitzen miteinander
übereinstimmende Ausnehmungen, die den Hauptformraum 6 bestimmen. Eine trichterförmige,
senkrechte Eingußöffnung 8, die in der Oberform 2 ausgebildet ist, steht mit dem
Haupthohlraum 6 in Verbindung. Die Form 1 kann in an sich bekannter Weise hergestellt
werden, beispielsweise aus dicht gepacktem Sand und geeignetem Bindemittel oder
aus einer anderen schwer schmelzbaren Zusammensetzung.
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Gemäß der Erfindung ist die Oberfläche des Formhohlraums 6 mit einem
dünnen Belag der hitzeempfindlichen Wasserstoff freisetzenden Verbindung der oben
beschriebenen Art versehen. Dieser Belag kann die ganze Innenfläche des Hohlraums
6 überdecken, oder er kann lediglich an einzelnen, voneinander getrennten Bereichen
9 aufgebracht sein, die in passender Weise über die Fläche des Hohlraums verteilt
sind. Die Bereiche 9 können jede passende Größe und Gestalt besitzen, wenn nur die
Oxydhaut der Metallschmelze an oder vor jenen Abschnitten der Form aufgerissen wird,
wo die maximale Fließfähigkeit des Metalls erwünscht ist. Die Bereiche 9 können
an voneinander isolierten Stellen in der Form längsgerichteter, querlaufender oder
sich über den Umfang erstreckender Bänder oder in anderer Gestalt angeordnet sein.
Neben den beschichteten Bereichen im Haupthohlraum kann auch der Eingußkanal8 in
ähnlicher Weise entweder gleichförmig und kontinuierlich oder entlang getrennter
Bereiche 10 belegt werden, wie dies oben für die Bereiche 9 beschrieben wurde.
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Wenn ein geschmolzenes Metall, das normalerweise zur Ausbildung einer
den Fluß hemmenden Oxydhaut neigt, beispielsweise Eisen, Stahl oder Eisenlegierungen,
in den Eingußkanal 8 eingegossen wird, gelangt es in Berührung mit der von dem Reduziermittel
beschichteten Oberfläche des Kanals 8, so daß sich Wasserstoff entwickelt, der irgendeine
Oxydhaut reduziert, die sich auf der Fläche des anliegenden, geschmolzenen Metalls
gebildet hat. Außerdem ist in den mit Reduziermittel beschichteten Bereichen die
Ausbildung einer solchen Haut verhindert. Als Folge hiervon fließt die Metallschmelze
frei durch den Gußkanal8, ohne daß sie durch eine einhüllende Haut behindert wäre.
In ähnlicher Weise fließt die Metallschmelze
auch durch den Haupthohlraum
6, wo sie ebenfalls mit den von Reduziermittel beschichteten Bereichen in Kontakt
tritt, so daß sich Wasserstoff entwickelt und infolgedessen die gebildete Haut auf
der Schmelze aufgerissen oder die Ausbildung einer solchen Haut verhindert wird.
Die Metallschmelze füllt auf diese Weise die verschiedenen Ausnehmungen und Aussparungen
in der Fläche des Formhohlraums vollständig aus, so daß sich ein Gußstück von hoher
Formtreue ergibt.