DE1946598B2 - Gegossener oder aus geschweissten blechen hergestellter metalltiegel zum schmelzen von metallen unter vakuum - Google Patents
Gegossener oder aus geschweissten blechen hergestellter metalltiegel zum schmelzen von metallen unter vakuumInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen gegossenen oder aus geschweißten Blechen hergestellten Metalltiegel
zum Schmelzen von Metallen unter Vakuum. Zum Schmelzen von besonders reaktionsfreudigen Metallen
mit hohen Schmelzpunkten, wie Molybdän, Titan oder Zirkon, beispielsweise mit Hilfe des Vakuum-Lichtbogenofens
werden bekanntlich Schmelztiegel verwendet, die aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehen
und zur Vermeidung einer Gasaufnahme gegen ihre Umgebung vakuumdicht verschlossen sind; aber auch
zum Umschmelzen höher legierter Stähle werden solche Anordnungen eingesetzt, ebenfalls mit dem Ziel,
Seigerungsfreiheit und größere Reinheit und somit verbesserte Werkstoffeigenschaften zu erreichen.
Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn es sich bei den verwendeten Schmelztiegeln beispielsweise
um Gußstücke handelt, deren Wandungen durch vorhandene milcrofeine Poren bei Raumtemperatur
zwar noch vakuumdicht sind, bei Betriebstemperaturen jedoch oft Luft- oder Gaseinbrüche in das vorhandene
Vakuum im Schmelztiegel zulassen. Diese führen dann im Metall zu nichtmetallischen Einschlüssen, wie
Oxyden und damit zur Unbrauchbarkeit des Metallblocks. Undichtigkeiten bei Betriebstemperaturen treten
aber auch bei solchen Schmelztiegeln auf, die aus Blechen, z. B. aus Kupfer, geformt werden, da die an den
Stoßstellen des Blechzylinders erzeugten Schweißnähte nicht immer den an sie gestellten Forderungen
hinsichtlich der Dichtigkeit entsprechen.
An sich sind zwar metallische Schmelztiegel bekannt, siehe die Veröffentlichung in der Zeitschrift »Foundry
Trade Journal« vom 2. Juni 1966, Seiten 761—764, bei denen das Metall unter Vakuum aufgeschmolzen wird.
Bei diesen bekannten Verfahren werden aufgrund oder durch den jeweils vorhandenen Schmelzvorgang mehr
oder weniger zufällig besondere Schichten an der Innenwand gebildet, die jedoch nicht reproduzierbar
sind und damit keine Möglichkeit geben, Luft- oder Gaseinbrüche in das im Schmelztiegel vorhandene
Vakuum von vornherein zu vermeiden.
Durch Sintern von Metallen hergestellte Körper sind für die Vakuumgießtechnik aufgrund der hohen
Porosität von vornherein nicht geeignet. Daran ändert auch nichts, wenn diese von Hause aus sehr durchlässigen
Körper mit öl getränkt und anschließend z. B. in einem Zinnbad beschichtet wurden. Diese durch
Eiekiroplattierung aufgebrachte dünne Schutzschicht reicht nicht aus, die an Schmelztiegel beim Vakuumgie-Ί
ßen gestellten Forderungen zu erfüllen, abgesehen davon, daß die ölimprägnierung beim Aufschmelzen
von Metallen hoher Reinheit durch Diffusion in die Schmelze Schwierigkeiten bereiten würde, vergleiche
dieUS-PS28 46 759.
i'i Die eingangs erwähnten Schwierigkeiten beim
Gießen im Vakuum werden auch nicht bei dem aus der US-PS 30 05 246 bekannten Schmelztiegel vermieden,
dessen aus Kupfer bestehende Innenwand im Bereich der Schmelzelektrode mit einer Titanauskleidung
i") versehen ist. Diese Auskleidung dient nämlich zur
Vermeidung der Anhaftung von Metallspritzern im Bereich der Schmelzelektrode und soll gleichzeitig
dafür sorgen, daß infolge der Isolierwirkung die Schmelzgeschwindigkeit erhöht werden kann.
jo Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
einen Schmelztiegel zu schaffen, der ebenso wie die bekannten aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit
hergestellt ist, bei dem jedoch Luft- oder Gaseinbrüche in das zum Schmelzen der Metalle vorgesehene Vakuum
2r. von vornherein vermieden sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die den Schmelztiegel bildenden Wände
zumindest teilweise mit einer Umhüllung erhöhter Vakuumdichtigkeit und/oder Korrosionsfestigkeit ver-
ii) sehen sind. Undichtigkeiten an einem so aufgebauten,
durch Guß hergestellten Schmelztiegel konnten auch bei erhöhten Betriebstemperaturen nichi mehr festgestellt
werden. Die geforderte Leckrate von z. B. 5 · 10-! Torr/1 see kann hierdurch nicht nur erreicht, sondern
i'. sogar um zwei Zehnerpotenzen, nämlich 4 · 10-5 Torr/
I see und menr gesenkt werden.
Wird als äußere Umhüllung in Durchführung der Erfindung z. B. eine galvanisch aufgebrachte Kupferschicht
verwendet, die beispielsweise 1 bis 2 mm
κι betragen kann, dann ergibt sich neben der hierdurch erzielten Dichtigkeit der Vorteil einer erhöhten
Korrosionsfestigkeit insbesondere dann, wenn, wie es bereits üblich ist, zur Kühlung des Schmdzüegels statt
Kühlwasser eine Natrium-Kalium-Schmelze verwendet
a'> wird. Schmelztiegel beispielsweise werden zwar auch
bereits auf galvanischem Wege hergestellt, die geforderten Wandstärken bei solchen Tiegeln lassen jedoch
wegen der hierbei benötigten langen Herstellungszeiten eine rationelle Fertigung nicht zu.
V) Mit Vorteil lassen sich in Weiterführung der
Erfindung Vakuumdichtigkeit und/oder Korrosionsfestigkeit von Schmelztiegeln auch dadurch erreichen, daß
die Umhüllung durch einen Auftrag aus niedrig schmelzenden Metallen, z. B. in Form einer Verzinnung
ν·, vorgenommen wird.
Der Bereich des aufgeschmolzenen Metalls ist nach wie vor gegen das Eindringen von Luft oder Gasen
geschützt.
Die Erfindung sei an Hand des in der Figur als
wi Ausführungsbeispiel dargestellten Schmelztiegels näher
erläutert.
Im Innern des das Kühlmedium 1, z. B. eine Natrium-Kaliumschmelze enthaltenden Gefäßes 2, ist
der Schmelztiegel 3 angeordnet. Dieser im wesentlichen
.,-, zylindrische Formkörper, der gegossen oder auch z. B.
durch Verschweißen entsprechend geformter Metallbleche hergestellt sein kann, ist an seinem unteren Ende
mit dem Flansch 4 zur Befestigung der Abdeckplatte 5
und an seinem oberen Ende mit dem Flansch 6 für die
mit einer vakuumdichten Durchführung versehene Deckelplattc 7 versehen. Im Innern des Schmelztiegels 3
befindet sich das Material 8, z. B. Titan, welches unier Zuhilfenahme des zwischen der Elektrode 9 und dem
Metall zu erregenden Lichtbogen erschmolzen wird.
Um nun zu verhindern, daß bei diesem Schmelzvorgang durch die vnn Natur aus in den Wandungen des
Schmelztiegels befindlichen mikrofeinen Poren Gas von außen her in den unter Vakuum stehenden Schmelztiegel
eindringt und dadurch zur Bildung nichtmetallischer Einschlüsse, wie Oxyden, im erschmolzenen Metallblock
führt, ist die Umhüüung 10 erhöhter Vakuumdichtigkeit und/oder Korrosionsfestigkeit vorgesehen. Die Koriosionsfestigkeit
ist beispielsweise dann von wesentlicher Bedeutung, wenn bei der Herstellung von vakuumdichten
Tiegeln oder anderen Formteilen aus Blechen, z. R. als Schweißzusatz-Werkstoff zinnhaltiger Kupferschweißnaht
gewählt ist und, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben, die Kühlung nicht mit Wasser,
sondern mit einer Natrium-Kalium-Schmelze durchgeführt wird, da die Natrium-Kalium-Schmelze auf
zinnhaltige Werkstoffe stark korrodierend wirkt.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in gleicher Weise auch anwendbar
auf Vakuum-Induktionsöfen zum Schmelzen, Legieren und Gießen von Metallen unter Vakuum. Wesentlich ist
in jedem Fall die Umhüllung der hierbei benötigten vakuumdichten Formhohlteile aus einer Schicht erhöhter
Vakuumdichtigkeit und/oder Korrosionsfestigkeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Gegossener oder aus geschweißten Blechen hergestellter Metalltiegel zum Schmelzen von
Metallen unter Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schmelztiegel (3) bildenden
Wände ein- oder beidseitig zumindest teilweise mit einer Umhüllung erhöhter Vakuumdiclitigkeit
und/oder Korrosionsfestigkeit versehen sind.
2. Metalltiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung erhöhter Vakuumdichtigkeit
und/oder Korrosionsfestigkeit aus einer galvanisch aufgebrachten Schicht besteht.
3. Metalltiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgebrachte Schicht
aus hochloitfähigem Kupfer bestem.
4. Metalltiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Überzug aus
niedrig schmelzenden Metallen, beispielsweise Zinn, besteht.
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