DE1951010B2

DE1951010B2 - Vorrichtung zur herstellung von giesslingen aus legierungen von metallen und gasen

Info

Publication number: DE1951010B2
Application number: DE19691951010
Authority: DE
Inventors: Angel Tontschev Dipl.-Ing.; Nikolov Ivan Dimov Dipl.-Ing.; Sofia Balevski
Original assignee: Institut Po Metalosnanie I Technologia Na Metalite, Sofia
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1969-10-09
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE1951010C3; US3884291A; FR2020319A1; NL162577B; SE366486B; NO130507C; LU59587A1; DK123572B; SU496708A3; NL6915178A; DE1951010A1; NO130507B; BE739954A; CH504260A; GB1269145A; ES372141A1; NL162577C; AT300226B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gießlingen aus Legierungen von Metallen und Gasen, bei der sich der Behälter für die Metallschmelze in einer hermetisch abgeschlossenen Kammer befindet, »'> in welcher von dem aufzulösenden Gas eine Atmosphäre unter Druck erzeugt wird.

Es ist eine Einrichtung bekannt, die die Herstellung von Gießlingen aus solchen Legierungen ermöglicht und bei der sich der Behälter für die Metallschmelze und w die Gießform in abgesonderten, hermetisch abgeschlossenen Kammern befinden, die unter dem Druck einer Atmosphäre stehen, welche von dem aufzulösenden Gas und einem dem Metall gegenüber passiven Gas zusammengesetzt ist, die in einem solchen Verhältnis ■>' vorliegen, daß der Partialdruck des aufzulösenden Gases in der Kammer der Gießform höher ist, als der Druck in der Kammer des Behälters für die Schmelze. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, daß das bei niedrigem Partialdruck in der Schmelze gelöste Gas in ^r>'> dem erstarrenden oder bereits erstarrten Gießling eingeschlossen bleibt dank des hohen Partialdruckes desselben Gases in der Atmosphäre, in der sich die Form befindet. Die Anwendung dieses Verfahrens wird durch die Tatsache begrenzt, daß solche Kombinationen r> von Gasen und Metallen vorhanden sind, bei denen die Abnahme der Löslichkeit beim Übergang vom flüssigen in festen Zustand außerordentlich groß ist. Wird der maximale Partialdruck in der Kammer der Gießform, in der das Erstarren erfolgt, durch eine Atmosphäre wi ausgeübt, die nur aus dem aufzulösenden Gas zusammengesetzt ist, ist es erforderlich, daß in der Kammer der Schmelze eine solche Atmosphäre vorhanden ist, in welcher dieses Gas mit sehr kleiner Konzentration teilnimmt, damit sich nichl mehr Gas t-Λ auflöst, als sich in dem erstarrten Gießling halten kann. Dieser Umstand begrenzt bedeutend die Möglichkeit Legierungen zu erhalten, die stark mit Gas gesättigt

sind.

Eine verbesserte Ausführung dieses Verfahrens ist ebenfalls bekannt, bei der nach dem Ausfüllen der Form mit Schmelze mittels eines Sperrorganes die Verbindung zwischen der Kammer der Form und der Kammer des Behälters mit der Schmelze auf dem Weg des Metalls durch das Zuführrohr unterbrochen wird, wonach der Druckbehälter für die Scheibe nachträglich erhöht werden kann. Diese Verbesserung kann nur bis zu einem gewissen Grad den obenerwähnten Nachteil beseitigen, da es konstruktionsmäßig außerordentlich schwer ist, bei großen Druckunterschieden das Sperrorgan des Zuführrohres abzudichten; außerdem stellt das Synchronisieren des Antriebes dieses Sperrorganes und das Einlassen von Gas mit hohem Druck mit dem Vorgang des Erstarrens der Schmelze in der Gießform, schwer zu lösende Probleme dar, denn es hängt von der Form der Abmessungen jedes einzelnen Gießlinges ab.

Es ist auch eine Einrichtung zum Herstellen von Gußstücken aus Legierungen für Metalle und Gase bekannt, bei der sich der Behälter für die Metallschmelze in einer hermetisch abgeschlossenen Kammer befindet, in welcher ein Druck des betreffenden Gases erzeugt wird, wobei die Kammer, in der die Gießform angeordnet ist, mit der Kammer, in der der Behälter für dip Metallschmelze angeordnet ist, durch ein System von Rohrleitungen und Hähnen miteinander und mit einem Gasbehälter verbunden sind (s. DT-AS 11 78 979). Eine derartige Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß durch das Vorhandensein einer Atmosphäre gleicher Zusammensetzung in den beiden Teilen der Vorrichtung nicht fehlerfreie Gußstücke herstellbar sind, da Fehler unumgänglich dadurch auftreten, daß mit der Abnahme der Temperatur bei der Erstarrung die Löslichkeit des Gases in der Schmelze ebenfalls abnimmt und das bereits aufgelöste Gas in der Form von Mikroporen und Blasen ausscheidet.

Es ist auch eine derartige Einrichtung der Möglichkeit der Herstellung eines Stahles mit höherem Stickstoffgehalt durch Anwendung der Methode der Durchführung des Vorganges bei erhöhtem Stickstoffdruck in einem Autoklav bekannt, wobei die erzielte Sättigung mit Stickstoff und die Erstarrung in Stickstoffatmosphäre bei einem Druck erfolgt, der höher ist als der atmosphärische Druck (s. FR-PS 14 95 475). Mit einer derartigen bekannten Vorrichtung kann tatsächlich die Stickstoffkonzentration im Gußstück in gewissem Grade erhöht werden, aber hinsichtlich der Struktur des erzielten Metalls in eine weit geringere Qualität in Kauf zu nehmen, da aufgrund der elementaren physikalischen und chemischen Bedingungen der Schmelze eine viel größere Menge Stickstoff aufgenommen wird als jene, die in dem erstarrten Gußstück als chemisch gebunden oder gelöst verbleiben kann, so daß der gesamte Überschuß dabei als Gasphase ausscheiden wird d. h. daß die Struktur fehlerhaft gebildet wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Begrenzungen bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von solchen Legierungen von Metallen und Gasen zu überwinden, bei denen die Löslichkeit des Gases beim Übergang der Schmelze in den festen Zustand so weit abnimmt, daß bei ihrer Steuerung durch den Unterschied zwischen den Partialdrücken über die Schmelze und über die erstarrende Form keine Möglichkeit besteht, einen genügend hohen Gasinhalt in der Legierung zu erhalten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine derartige Vorrichtung zu schaffen, bei der eine

gesonderte Behandlung der Schmelze und des erstarrenden Gußstückes mit verschiedenen Partialdruck des auszulösenden Gases ermöglicht wird, und zwar eine Behandlung der Schmelze mit einem niedrigen und eine Behandlung des erstarrenden Gußstückes mit einem höheren Partialdruck. so daß es ermöglicht wird, das Auflösen einer solchen Gasmenge zu dosieren, welche durch den hohen Druck beim Erstarren in aer festen Lösung gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Vorrichtung mit einem Abguß-Druckzylinder versehen ist, der mit der Gießform verbunden ist, die sich in einer Kammer befindet, welche durch ein System von Rohrleitungen und Hähnen mit der Kammer des Behälters für die Metallschmelze bzw. mit einem Gasbehälter verbindbar ist und die Gießform vorzugsweise in ihrem oberen Teil einen Hohlraum aufweist, der außerhalb der Umrisse des GieEIinges hervorragt und der Form eines verloren Kopfes ähnelt und in solcher Weise gegen die Gießform abgedichtet ist, daß darin das gesamte Gas oder ein Teil davon, welches sich in der Gießform bei ihrem Füllen mit Schmelze befindet, komprimierbar ist.

Es ist vorteilhaft, wenn an die Kammer der Gießform eine Druckeinrichtung angeschlossen ist, z. B. ein Zylinder mit Kolben.

Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, daß der Erstarrungsvorgang der Schmelze in der Gießform unter einem Druck des aufzulösenden Gases durchführbar ist, der wesentlich höher ist als der Druck, bei dem die Schmelze gesättigt ist, so daß das Gas während des Erstarrens nicht abscheidet, sondern in der festen Lösung erhalten bleibt.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Der Behälter für die Metallschmelze 1 befindet sich, zusammen mit einer Heizvorrichtung 2 in einer hermetisch abgeschlossenen und wärmeisolierenden Kammer 3. Durch ein Zuführrohr 4 und ein an sich bekanntes Sperrorgan 5 wird es ermöglicht, die Schmelze in Richtung zur Gießeinrichtung zu schöpfen. Ein Gasbehälter 6 enthält ein auflösbares Gas, das durch einen Hahn 7 der Schmelze zugeführt, respektive zum Boden des Behälters mit der Schmelze 1 zugeleitet wird. Die Kammer 3 des Behälters für die Schmelze 1 wird durch einen Hahn 9 mit einer Kammer 10 verbunden, in welcher sich eine Gießform 11 befindet, die oberhalb der Umrisse des Gießlinges einen in Form eines verlorenen Kopfes gestalteten Hohlraum 12 aufweist, der zum Sammeln des in der Form befindlichen Gases bestimmt ist, wenn diese mit Schmelze gefüllt wird. Die Schmelze wird in die Form durch einen Abgußdruckzylinder 14 eingeführt, und zwar durch den Druck, der auf sie von einem Kolben 15 ausgeübt wird. Das in der Kammer der Gießform befindliche Gas ka;in durch einen Hahn 13 in ein Zirkulations-Regenerierungssystem 16 abgeführt werden, von wo es ^urcn eine Rohrleitung und einen Hahn 17 erneut in den Gasbehälter 6 zurückbeordert werden kann. Der Kammer der Gießform kann auch ein Druckzylinder 19 mit einem Kolben 20 angeschlossen sein.

Die erfindungsgemaöc Vorrichtung weist folgende Wirkungsweise auf:

Ist die Metallschmelze 1 in bekannter Weise im Behälter mit einem aufzulösenden Gas gesättigt, das vom Gasbehälter 6 über den Hahn 7 und ein Rohr 8 eintritt, wird der Druck in der Kammer 3 gegenüber dem Druck in der Gießform 11 erhöht, wobei im Abgußdruckzylinder 14 eine bestimmte Portion Metall eingeführt wird. Diese Portion Schmelze wird mittels des Kolbens 15 in die Gießform ti gepreßt, wobei der im voraus durch den Hahn 9 von einer Atmosphäre des im Gasbehälter 6 eingelaufenen auflösbaren Gases erzeugte Druck, der im Hohlraum herrscht, überwunden wird. Das Gas, das sich in der Form befindet, wird in den in Fcrm eines verlorenen Kopfes gestalteten Hohlraum gepreßt, wobei über der Schmelze eine Atmosphäre mit einem Druck erzeugt wird, der dem vom Preßkolben erzeugten Druck gleicht. Das auf diese Weise in der Schmelze gelöste Gas kann während der Erstarrung derselben nicht ausscheiden; nach Beendigung des Erstarrungsvorganges werden sowohl der als verlorene Kopf gestaltete Hohlraum als auch die Form geöffnet. worauf der Gießling herausgenommen werden kann, nachdem das in der Kammer 10 behandelte Gas durch den Hahn 13 in das Regenerationssystem 16 zurückgeführt ist.

Der Druckzylinder 19 mit dem Kolben 20, der sich außerhalb der Kammer 10 der Gießform 11 befindet und mit ihr verbunden ist, ermöglicht eine zusätzliche Erhöhung des Druckes des aufzulösenden Gases in der Kammer 10, respektive in der Gießform 11, wie auch eine Sieuerung dieses Druckes in Übereinstimmung mit dem Füllvorgang der Form und mit dem Erstarren des Gießlinges in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen dem Volumen der Kammer 10, der Gießform 11 und des in Form eines verlorenen Kopfes gestalteten Hohlraumes 12. Dieser Druckzylinder kann bei einem bestimmten Verhältnis der Volumina die Wirkung des als verlorenen Kopf gestalteten Hohlraumes 12 ersetzen und die zusätzliche Erhöhung des Druckes durch den gleichen Zylinder in den anderen Fällen als überflüssig erweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von GieBlingen aus Legierungen von Metallen und Gasen, I jr sich der Behälter für die Metallschmelze .,i eine·· hermetisch abgeschlossenen Kammer befindet, in welcher von dem aufzulösenden Gas eine Atmosphäre unter Druck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Abguß-Druckzylinder (14) versehen ist, der mit der Gießform (11) verbunden ist, die sich in einer Kammer (10) befindet, welche durch ein System von Rohrleitungen und Hähnen mit der Kammer (3) des Behälters für die Metallschmelze (1). bzw. mit einem Gasbehälter (6) verbindbar ist und die Gießform (11) vorzugsweise in ihrem oberen Teil einen Hohlraum (12) aufweist, der außerhalb der Umrisse des Gießlinges hervorragt und der Form eines verlorenen Kopfes ähnelt und in solcher Weise gegen die Gießform (11) abgedichtet ist, daß darin das gesamte Gas oder ein Teil davon, welches sich in der Gießform (11) bei ihrem Füllen mit Schmelze befindet, komprimierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kammer der Gießform (11) eine Druckeinrichtung angeschlossen ist, z. B. ein Zylinder (19) mit Kolben (20).