DE1558269C

DE1558269C - Process for the production of castings from aluminum or aluminum alloys with formation of twins

Info

Publication number: DE1558269C
Authority: DE
Inventors: ümeo Tokio Honma
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- andergewachsene Zwillinge zeigt, die sich bei dem lung von Gußblöcken aus Aluminium oder Alu- Sandguß bilden; die Zahlen 1 und 2 beziehen sich miniumlegierungen. auf die Zwillings- bzw. Stengelkristalle;The invention relates to a method for producing other grown twins that show themselves in the formation of ingots from aluminum or aluminum sand casting; the numbers 1 and 2 relate aluminum alloys. on the twin or stem crystals;

Man unterscheidet drei Arten der Kristallstruktur Fig. 2-A, 2-B,' 2-C und 2_:D stellen LängsschnitteA distinction is made between three types of crystal structure Fig. 2-A, 2-B, '2-C and 2 _: D represent longitudinal sections

der Aluminiumgußblöcke, nämlich die Stengel- 5 eines Gußblocks dar u¥id^; zeigen schematisch die kristalle, die körnigen oder gleichgerichteten Kristalle fortschreitende Bildung der Zwillingskristalle in und die Zwillings- oder Federkristalle. einem erfindungsgemäß hergestellten Gußstück; dabeithe cast aluminum blocks, namely the stem 5 of a cast block dar u ¥ id ^; show schematically the crystals, the granular or unidirectional crystals progressive formation of the twin crystals in and the twin or feather crystals. a casting produced according to the invention; included

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wird mit 3 die Seitenwände der Gießform aus einem Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken aus Alu- feuerfesten Material, mit 4 eine Schreckplatte z. B. minium oder Aluminiumlegierungen mit einer Zwil- io aus reinem Kupfer, mit 5 eine Kristallisationsplatte, lingsbildung vorzuschlagen, wobei insbesondere die mit 5' eine Schmelzschicht, mit 6 ein geschmolzenes Zwillingsebenen der Kristalle in einer gewünschten Metall und mit 7 ein erstarrtes Metall mit Zwillings-Richtung angeordnet sind. bildung bezeichnet;The invention is based on the object, one becomes with 3 the side walls of the casting mold from one Process for the production of cast blocks from aluminum refractory material, with 4 a shock plate z. B. minium or aluminum alloys with a twin of pure copper, with 5 a crystallization plate, To propose lingsbildung, in particular the one with 5 'a melt layer, with 6 a melted Twin planes of crystals in a desired metal and with 7 a solidified metal with twin direction are arranged. education denotes;

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Gegelöst, daß eine Kristallisationsplatte aus Aluminium 15 füges eines Aluminiumgußstückes mit teilweiser oder einer Aluminiumlegierung mit einer Zwillings- Zwillingsbildung.According to the invention, this object is achieved by FIG. 3 is a perspective view of a resolved, that a crystallization plate made of aluminum 15 joins an aluminum casting with partial or an aluminum alloy with twinning.

bildung auf den Boden einer Gießform so gelegt Nach dem neuen Verfahren wird eine Kristalli-formation on the bottom of a casting mold so placed. According to the new process, a crystalline

wird, daß sie deren Oberfläche ganz oder teilweise sationsplatte aus Aluminium oder einer Aluminiumbedeckt und die Zwillingsebenen der Kristallisations- legierung mit einer Zwillingsbildung auf den Boden platte parallel zu der Richtung des Wärmeentzugs ao einer Gießform gelegt und ein geschmolzenes Metall des Gußmetalls verlaufen und daß geschmozenes in die Gießform gegossen, wobei sich eine Schmelz-Aluminium oder eine Aluminiumlegierung in die schicht zwischen dem geschmolzenen Metall und der Gießform unter Bildung einer Schmelzschicht zwi- Kristallisationsplatte bildet. Darauf wird der Gußschen der Kristallisationsplatte und dem geschmol- block durch den im festen Zustand verbliebenen Teil zenen Metall gegossen und das so erhaltene Guß- 35 der Kristallisationsplatte abgekühlt, wobei sich Zwilmetall abgekühlt wird. Hierdurch setzt eine von der ünge aus der Kristallisationsplatte in entgegen-Kristallisationsplatte in einer einzigen Richtung aus- gesetzter Richtung zum Wärmeentzug des geschmolgehende Erstarrung ein. zenen Metalls entwickeln. Das Wachsen der ZwU-The fact that it covers the surface of its surface entirely or partially made of aluminum or an aluminum and the twin planes of the crystallization alloy with a twinning on the ground plate placed parallel to the direction of heat extraction ao a casting mold and a molten metal run of the cast metal and that melted poured into the mold, whereby a melted aluminum or an aluminum alloy in the layer between the molten metal and the Casting mold with the formation of a melt layer between crystallization plate forms. Then the Gussschen the crystallization plate and the molten block through the part that has remained in the solid state Zenen metal is poured and the resulting cast-35 of the crystallization plate is cooled, whereby Zwilmetall is cooled. This sets one of the gaps from the crystallization plate in the opposite crystallization plate exposed in a single direction to extract heat from the melted Solidification a. zenen metal. The growth of the

Es war bekannt, daß Aluminiumblöcke mit Zwil- lingskristalle erfolgt vor dem anderer Kristallarten lingsbildung im Vergleich zu solchen mit Stengel- 30 wie Stengelkristalle oder gleichgerichteter Kristalle, oder gleichgerichteten Kristallen Bleche mit einer Daher erstarrt das geschmolzene, in die Gießform besseren Oberflächenbeschaffenheit ergeben. Der gegossene Metall vollständig unter Bildung von Bedarf an Aluminiumgußblöcken mit Zwillingsbü¹- Zwillingskristallen, die sich von der Kristallisationsdung ist daher ständig größer geworden. Die Gesetz- platte von unten nach oben durch die Gießform ermäßigkeiten der Zwillingsbildung in Aluminiumguß- 35 strecken.It was known that aluminum blocks with twin crystals take place before other types of crystal form in comparison to those with columnar crystals such as columnar crystals or crystals in the same direction, or metal sheets in the same direction. The cast metal completely forming the need for aluminum ingots with twin bucket ¹ - twin crystals, which differ from the crystallization manure, has therefore become steadily larger. Stretch the law plate from bottom to top through the casting mold, reducing the twinning in cast aluminum.

blocken waren aber bisher unbekannt. Es war Die Kristallisationsplatte wird aus einem Guß-blocks were previously unknown. It was The crystallization plate is made from a cast

lediglich bekannt, daß man das kontiuierliche Gieß- block aus Aluminium oder einer Aluminiumlegieverfahren zum Zwecke der Zwillingsbildung in Guß- rung mit Zwillingsbildung hergestellt, in dem sie blocken gegenüber anderen Gießverfahren bevor- senkrecht zu dessen Seitenflächen geschnitten wird, zugte. Daher waren die für die Zwillingsbildung für 40 Die Kristallisationsplatte hat vorzugsweise die gleiche günstig gehaltenen Gießbedingungen wie Gießtempe- Zusammensetzung wie die des zu gießenden Metalls, ratur und Gießgeschwiridigkeit des geschmolzenen Eine geringe Abweichung in der Zusammensetzung Metalls oder die Art der Kühlung der Gußstücke, ist aber auch möglich.only known that one can use the continuous casting block made of aluminum or an aluminum alloy process for the purpose of twinning made by casting with twinning in which they block compared to other casting processes - it is cut perpendicular to its side surfaces, drew. Therefore, those for twinning were for 40. The crystallization plate is preferably the same Casting conditions that are kept favorable, such as the casting temperature, the composition of the metal to be cast, temperature and pourability of the molten material. A slight variation in the composition Metal or the type of cooling of the castings, is also possible.

nur jeweils von den persönlichen Erfahrungen der Falls die Oberfläche der. Kristallisationsplatte ver-only in each case from the personal experiences of the case the surface of the. Crystallization plate

Betreffenden abhängig. . ₄₅ rostet oder mit öl od. dgl. verschmiert ist,· so bildetConcerned. . ₄₅ rusts or is smeared with oil or the like, so forms

Es war ferner bekannt, daß die Zwillingsbildung sich eine Schicht, ζ. B. ein Oxydfilm, zwischen der in einem Gußblock aus reinem Aluminium nur bei Kristallisationsplatte und dem geschmolzenen auf dem kontinuierlichen Gießverfahren erfolgte, wäh- diese gegossenen Metall. Hierdurch wird das Kristallrend bei Aluminiumlegierungen wie Aluminium- wachstum verhindert. Vorzugsweise wird daher die Magnesium-, Aluminium-Kupfer- oder Alumnium- 50 Oberfläche der Kristallisationsplatte mittels eines Siliciumlegierungen auch andere Gießverfahren zu Schneidwerkzeugs oder einer Feile bearbeitet, woran einigermaßen befriedigenden Ergebnissen führten. sich zweckmäßigerweise eine Reinigung mittels Ultra-It was also known that twinning is a layer, ζ. B. an oxide film between the in a cast block made of pure aluminum only with the crystallization plate and the melted one The continuous casting process took place while this cast metal. This becomes the crystal trend prevented from growing in aluminum alloys such as aluminum. Preferably, therefore, the Magnesium, aluminum-copper or aluminum 50 surface of the crystallization plate by means of a Silicon alloys also processed other casting processes to make a cutting tool or a file, what produced reasonably satisfactory results. It is advisable to clean using ultra-

Die Kenntnis über die Erfordernisse der Zwillings- schall oder mit einem kaustischen Alkali, anschließt, bildung war somit unbekannt. Es waren daher keine Beim Gießen eines geschmolzenen Metalls in eineKnowledge of the requirements of twin sound, or with a caustic alkali, connects, education was therefore unknown. Therefore, there were none when pouring a molten metal into a

zuverlässigen Verfahren zur Herstellung von Guß- 55 Gießform ist es bedeutsam, daß sich eine Schmelzstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen schicht zwischen der Kristallisationsplatte 5 und dem mit einer Zwillingsbildung bekannt. Insbesondere geschmolzenen Metall 6 bildet, wobei aber der untere war kein Verfahren bekannt, wonach die Zwillings- Teil der Kristallisationsplatte im festen Zustand ebenen in einer gewünschten Richtung angeordnet bleibt. Nach diesen Erfordernissen bestimmt sich die werden konnten. 60 Dicke einer Kristallisationsplatte. Zum Gießen üb-reliable method for the production of casting 55 casting mold, it is important that a melting piece of aluminum or aluminum alloys is layered between the crystallization plate 5 and the known to be twinned. In particular, molten metal 6 forms, but the lower no method was known according to which the twin part of the crystallization plate was in the solid state planes remains arranged in a desired direction. According to these requirements, the could become. 60 thickness of a crystallization plate. For pouring

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug- licher Brammen wird vorzugsweise eine Dicke der nähme auf die Zeichnungen mit üblichen Verfahren Kristallisationsplatte von 5 bis 15 mm gewählt. Es verglichen: können aber je nach der Menge des zu gießendenIn the following the invention with reference to slabs is preferably a thickness of would take on the drawings using the usual method chosen crystallization plate from 5 to 15 mm. It compared: but can vary depending on the amount of water to be poured

Fig. 1-A und 1-B stellen Längsschnitte des Ge- Metalls und den Gießbedingungen auch schwächere füges von Gußstücken mit Zwillingskristallen oder 65 oder stärkere Platten außerhalb dieses Bereichs ver-Federkristallen dar, wobei die Fig. 1-A parallel ge_r wendet werden. Vorzugsweise wird die obere Fläche wachsene Zwillinge, die sich bei dem kontinuier- der Kristallisationsplatte mit einem Flußmittel wie liehen Gießverfahren bilden, und Fig. 1-B ausein- Zinkchlorid, Äthanhexachlorid, Natriumchlorid, Na-. 1-A and 1-B, Figs longitudinal sections of the overall metal and the casting conditions even weaker füges of castings with twin crystals or 65 or more plates outside this range ver spring crystals is, the FIG. 1-A parallel ge _r turns are . Preferably, the upper surface is grown twins, which are formed in the continuous- the crystallization plate with a flux such as borrowed casting process, and Fig. 1-B from one- zinc chloride, ethane hexachloride, sodium chloride, Na-

Claims

3 43 4

trium fluoride, potassium fluoride and sodium silicon- If an ingot is subjected to a twin

fluoride before pouring the molten metal lingsbildung the plastic shape change, so it expands

coated in order to form a layer of enamel, which is homogeneous through the entire cross-section.

between the crystallization plate and the cast from as a cast block with a stem art

senen metal to facilitate. For this purpose 5 sation. This also tends to harden on the surface. '

the crystallization plate can also be preheated. The following are the characteristics of a

Suitable temperatures for preheating are 100 rolled sheets from an ingot with formation of twins

to 250 ⁰ C and depend on the casting conditions. with one made from a cast block with stem

The casting temperature can be compared depending on the type of crystallization to be: '

casting metal, the size of the ingot and io 1. The recrystallization temperature of the first

the working conditions fluctuate. For aluminum sheet is about 30 ° C higher than that

nium alloys it is z. B. from 680 to 750 ° C. of the last-mentioned sheet. It means that

The cooling rate of a cast sheet metal is more stable.

Metal is expediently chosen so that the 2. Because of the orderly orientation of the crime

Rigidity in a single direction from the crystals in the first sheet are the surfaces

Sation plate up to the head of the casting of this sheet metal in the etching and / or in the

he follows. , fine-grain anodic surface treatment

The method according to the invention results in aluminum and even smoother than the second sheet,
aluminum alloys even with pure aluminum 3. The first sheet metal is better deformed - ingots with twinning. In contrast, it was at 20 bar than the last-mentioned sheet. The Erichsenden methods known so far are very difficult to produce, the values of the two sheets after the castings made of pure aluminum with such blooming are 10.0 for the first sheet and 9.2 structure. at the second sheet.

Under the auspices used in the description. ,.

Pure aluminum or aluminum is supposed to be a 25 Example 1.

Aluminum metal with a higher purity than the perpendicular used in this example

99.5 per cent can be understood. The mold consisted of one side walls

A crystallization plate is made of a refractory material and a bottom made of a casting mold

inserted in such a way that the twin planes of the plates 20 mm thick shock plate made of pure copper,

perpendicular to the surface of the crystallization plate 30. The cavity of the casting mold was 60 mm wide,

and these fill the bottom of the casting mold - 60 mm deep and 200 mm high. A 12 mm thick

constantly covered, so castings are made as in the crystallization plate with twinning.

Fig. 2-D obtained, which is completely cleaned from twin tels ultrasound and then on the fright

. crystals exist. plate so that it covers the entire surface of the

On the other hand, castings can also be covered with a 35 Gießfonnbodenens. Twinning in Any partial twinning produced by the crystallization plate was such that the as shown at 8 in FIG. 3, since twin crystals are oriented parallel to the cooling direction twinning was only from one crystallization. The crystallization plate was in front of its plate off takes place. application preheated to 250 ° C and treated with ethane hexa-

The angle between the twin planes covered in a 40 chloride. Melted 99.85% aluminum casting and its surfaces, depending on the minium, were then poured into the mold at 700 ° C the shock plate is cooled off with water. Determined by this. Therefore, during production, for example, the aluminum solidified within 7 minutes,
of slabs with twin formation, the twin 45 The casting obtained in this way showed a complete lingsplanes perpendicular; parallel or oblique to the formation of twins.
Roll surface be arranged. It is also possible to use example 2
To represent castings with several groups of twin crystals, which are at different angles For the production of an aluminum casting was to the side surfaces of a casting. This is the same procedure as in Example 1, but using one or more crystallization plates was achieved which covered only half of the bottom of the casting mold with groups of twin crystals of different orientations. The casting that was obtained was dated. - Bottom of the crystallization plate outgoing twin

In comparison to castings with a stem formation and one from the quenched upper crystallization, castings with a twin surface have an upward formation of stem crystals. formation of a better thermal stability at temperatures. Namely, a casting will be changed. The casting process described from 99.85% aluminum with a stem crystal using a vertical casting mold can lisation 12 hours at 620 ⁰ C heated, so it is at 60 continuously using a vertical grain boundaries with a high content of horizontal or vertical Casting mold are carried out, impurities molten. In contrast to this ...
the structure of an aluminum casting remains with it. fatent claims:
Twinning of the same purity even in a 1st process for the production of castings, heating at 620 ^° C. for 24 hours, unchanged. The 65 made of aluminum or aluminum alloys with means that a casting with twinning is more homogeneous than a casting that is possibly with one with columnar crystallization. Flux coated crystallization plate

Aluminum or an aluminum alloy with a twinning on the cooling part of a Casting mold placed, the molten metal with partial melting of the crystallization plate poured into the mold and the metal 5 is cooled in the mold.

2. The method according to claim 1, characterized in that several crystallization plates be used.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the crystallization plate is placed in the mold in such a way that the twin legs in the plate are parallel to the Twin planes of the crystals run in the casting. ■

4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that a crystallization plate with an almost identical composition how the material of the cast metal is used.

5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the crystallization plate is placed on the cooling part of the casting mold at 100 to 250 ° C.

6. Process according to Claims 1 to 5, characterized in that the crystallization plate with ethane hexachloride. Sodium silicon fluoride. Sodium fluoride, potassium fluoride, zinc chloride or sodium chloride is coated.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that a vertical casting mold used and the crystallization plate is placed on the bottom of the mold that the twin planes in the plate are perpendicular to the bottom of the mold.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the metal in the Casting mold is cooled with water by means of a shock plate arranged on its bottom.

1 sheet of drawings