DE1285094B

DE1285094B - Dauerform zum Giessen metallischer Schmelzen

Info

Publication number: DE1285094B
Application number: DE1965M0067064
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Egon; Dipl-Ing Dr Rer Pol Gerolf; Pipitz; Strohmeier
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1964-12-10
Filing date: 1965-10-27
Publication date: 1968-12-12
Also published as: AT245742B; FR1456332A; GB1093726A

Description

Die Erfindung betrifft eine aus metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehende Dauerform zum Gießen metallischer Schmelzen.
Man hat schon daran gedacht, Dauerformen zu verwenden, die aus metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehen. Um zu erreichen, daß derartige Gießformen entsprechend zunderbeständig sind, hielt man es jedoch für notwendig, die metallischen Komponenten aus besonders zunderbeständigen Metallen zu bilden. Beispielsweise sind bereits Gießformen bekannt, die aus der oxydkeramischen Komponente A1203 und dem zunderbeständigen Metall Chrom bestehen. Die Temperaturbeständigkeit dieser Gießformen ist jedoch durch den Schmelzpunkt des Chroms begrenzt.
Durch die Erfindung -wird eine Dauerform der eingangs erwähnten Art zum Gießen metallischer Schmelzen geschaffen, :die sich gegenüber bekannten Gießformen durch eine überlegene Temperaturbeständigkeit auszeichnet. Erfindungsgemäß besteht die metallische Komponente aus Wolfram und/oder Molybdän und die oxydkeramische Komponente aus hochschmelzendem Metalloxyd. Die hohe Temperaturbeständigkeit dieser Dauerform gemäß der Erfindung beruht darauf, daß nicht nur ihre oxydkeramischen, sondern auch ihre metallischen Komponenten sehr hohe Schmelzpunkte aufweisen. Die aus Molybdän oder Wolfram bestehenden metallischen Komponenten sind zwar an sich nicht zunderbeständig; es hat sich aber überraschenderweise gezeigt, daß durch den Zusatz von oxydkeramischen Komponenten die Zerstörung der aus Molybdän bzw. Wolfram bestehenden Komponenten entscheidend verzögert wird. Durch Einwirkung von sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei hohen Temperaturen werden zwar die Molybdän- bzw. Wolframkomponenten durch Bildung flüchtiger Oxyde an der Oberfläche allmählich zerstört, das zurückbleibende oxydkeramische Skelett hemmt aber sehr stark den weiteren Abbau. Da außerdem die Gießformen nur über verhältnismäßig kurze Zeiträume bei hohen Temperaturen beansprucht werden, geht die Zerstörung der erfindungsgemäßen Dauerform so -langsam vor sich, daß ihre Lebensdauer die bekannten Gießformen übertrifft.
Der Anteil der metallischen Komponente beträgt bei erfindungsgemäßen Dauerformen zweckmäßig 20 bis 85 Volumprozent, vorzugsweise 40 bis 75 Volumprozent, und der Anteil der oxydkeramischen Komponente 15 bis 80 Volumprozent, vorzugsweise 25 bis 50 Volumprozent. Die Auswahl der Komponenten in bezug auf Menge und Art wird man den jeweils auftretenden Beanspruchungen anpassen. Werden sehr hohe Anforderungen an die Temperaturwechselbeständigkeit gestellt, so wird man vorteilhaft einen höheren Anteil an Molybdän bzw. Wolfram vorsehen. Sind die Dauerformen einem starken oxydischen Angriff ausgesetzt, so wird man durch einen hohen Anteil der oxydkeramischen Komponente eine hohe Oxydationsbeständigkeit zu erreichen versuchen.
Als oxydkeramische Komponente hat sich für den vorliegenden Zweck Zirkonoxyd besonders gut bewährt. Vorteilhaft ist es, wenn die Zirkonoxyd enthaltende oxydkeramische Komponente noch stabilisierende Zusätze aus Calcium- und/oder Magnesiumoxyd enthält, die bis zu 10 Gewichtsprozent der Zirkonoxyd-Phase betragen können. Außer dem Zirkonoxyd kann die oxydkeramische Phase auch noch andere hochschmelzende Oxyde, wie z. B. Thoriumoxyd, Hafniumoxyd und/oder Titanoxyd, enthalten. im allgemeinen wird man jedoch die Menge dieser Oxyde so wählen, daß sie nicht mehr als 50% der Gesamtmenge der oxydkeramischen Komponente beträgt.
Zur Herstellung der neuen Dauerformen kann man am einfachsten so vorgehen, daß die Ausgangskomponenten miteinander innig vermischt, zu den gewünschten Formen verpreßt und anschließend gesintert werden. Die entstehenden Sinterkörper lassen sich zwar schlecht durch spanlose Formgebung und Schleifen bearbeiten; sie können jedoch sehr gut durch spanabhebende Bearbeitung, wie z. B. Drehen, Bohren und Fräsen, mit großer Genauigkeit auf die endgültige Form gebracht werden. In dem aus metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehenden Werkstoff können auch ohne weiteres Gewinde eingedreht werden. Werden große Teile aus diesem Werkstoff benötigt, so können diese durch Verschrauben von Einzelteilen hergestellt werden. Beispielsweise lassen sich Rohre für Schleudergußformen aus einzelnen Rohrstücken zusammensetzen. Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Dauerformen kann durch Abbeizen der metallischen Komponenten mit heißem Königswasser verbessert werden, weil die zurückbleibenden oxydkeramischen Komponenten von den metallischen Schmelzen weniger benetzt werden.
Als Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird die Herstellung eine Kokille für die Erzeugung von Rohren nach dem Schleudergußverfahren beschrieben. Die Kokille war rohrförmig ausgebildet, hatte eine Länge von 110 cm, einen Innendurchmesser von 10 cm und eine Wandstärke von 2 cm. Wegen der verhältnismäßig großen Länge der Kokille erwies es sich als zweckmäßig, sie aus zwei Teilstücken herzustellen. Aus 60 Volumprozent Molybdän, 36 Volumprozent Zirkonoxyd und- 4 Volumprozent Magnesiumoxyd wurde eine Pulvermischung hergestellt und zu der Form der Kokillenkörper hydrostatisch verpreßt. Nach einer Versinterung von 1200° C in Wasserstoff konnte in die Kokillenkörper die Bohrung eingearbeitet werden. Danach wurden die Kokillenkörper bei 2000° C fertig gesintert. Der gesinterte Rohling wurde durch spanabhebende Bearbeitung (Drehen) auf das Fertigmaß gebracht. Durch Beizen mit heißem Königswasser konnten die metallischen Komponenten aus der Oberfläche teilweise entfernt werden. Als zweckmäßiges Verfahren zum Verbinden der beiden Teilstücke der Kokillen erwies sich das Verschrauben. Die beiden Teilstücke wurden mit Gewinden versehen, mit deren Hilfe sie zusammengeschraubt werden konnten. Nachdem die Kokille soweit fertiggestellt war, wurde sie mit einem dicht passenden Stahlmantel umgeben.

Claims

Patentansprüche: 1. Aus metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehende Dauerform zum Gießen metallischer Schmelzen, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die metallische Komponente aus Wolfram und/oder Molybdän und die oxydkeramische Komponente aus hochschmelzendem Metalloxyd besteht.
2. Dauerform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der metallischen Komponente 20 bis 85 Volumprozent, vorzugsweise 40 bis 75 Volumprozent, und der Anteil der oxydkeramischen Komponente 15 bis 80 Volumprozent, vorzugsweise 25 bis 60 Volumprozent, beträgt.
3. Dauerform nach den Ansprüchen 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydkeramische Komponente überwiegend aus Zirkonoxyd besteht.
4. Dauerform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkonoxyd enthaltende oxydkeramische Komponente stabilisierende Zusätze aus Calcium- und/oder Magnesiumoxyd enthält, die bis zu 10 Gewichtsprozent der Zirkonoxyd-Phase betragen können.
5. Dauerform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydkeramische Phase Thoriumoxyd, Hafniumoxyd und/oder Titanoxyd, vorzugsweise bis zu 50 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der oxydkeramischen Komponente, enthält.
6. Verfahren zum Herstellen von Dauerformen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Komponente von der Oberfläche der fertig bearbeiteten, durch Sintern hergestellten Form teilweise abgebeizt wird.