DE1951010C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Gießlingen aus Legierungen von Metallen und Gasen - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von Gießlingen aus Legierungen von Metallen und GasenInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gießlingenaus 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 eyie Atmosphäre
unter Druck erzeugt wird.
Es ist eine Einrichtung bekannt die die Herstellung von Gießüngen aus solchen Legierungen ermöglicht
und bei der sich der Behälter für die Metallschmelze und die Gießform in abgesonderten, hermetisch abgeschlossenen
Kammern befinden, die unter dem Druck einer Atmosphäre stehen, welche von dem aufzulösenden Gas
und einem dem Metalt 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 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
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 ausgeübt die nur aus dem aufzulösenden Gas
zusammengesetzt ist, ist es erforderliehs daß in der Kammer der Schmelze eine solche Atmosphäre
vorhanden ist, in welcher dieses Gas mit sehr kleiner Konzentration teilnimmt, damit sich nicht mehr Gas
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 Verbin-■» dung zwischen der Kammer der Form und der Kammer
des Behälters mit der Schmelze auf dem Weg des Metalls durch das Zufuhrrohr unterbrochen wird,
wonach der Druckbehälter für die Scheibe nachträglich erhöht werden kann. Diese Verbesserung kann nur bis
ι» 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
>5 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
die Metallschmelze angeordnet ist, durch ein System von Rohrleitungen und Hähnen miteinander und mit
einem Gasbehälter verbunden sind (s. DE-Αξ 11 78 979).
Eine derartige Einrichtung weist jedoch den Nachteil
w 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 Stickstoffgc-
■M» halt durch Anwendung der Methode der Durchführung
des Vorganges bei erhöhtem StickstofUruck 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
v) 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
v> 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
w> Gasen zu überwinden, bei denen die Löslichkeit des
Gases beim Übergang der Schmelze in den festen Zustand sq 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 erstajv
renden Gußstückes mit verschiedenen Radialdruck 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 der festen
Lösung gehalten werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrich- in
tung 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 r> Gasbehälter verbindbar ist und die Gießform vorzugsweise
in ihrem oberen Teil einen Hohlraum aufweist, der außerhalb der Umrisse des Gießlinges 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.
ErfindungsgemälSt ergibt sich der Vorteil, daß der
Erstarrungsvorgang der Schmelze in der Gießform unter einem Druck des aufzulösenden Gases durchführbar
ist der wesentlch höher ist als der Druck, bei dem jo
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 eimer 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 SI mit einer Kammer 10 verbunden, in
welcher sich eine Gießform 11 befindet, die oberhalb
der Umrisse des Gießlinges einen ',n 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 kann durch einen Hahn t3 in ein Zirkulations-Regenerierungssystem
16 abgeführt werden, von wo es durch eine Rohrleitung und einen Hahn 17 erneut in den
Gasbehälter 6 zurückbefördert werden kann. Der Kammer der Gießform kann auch ein Druckzylinder 19
mit einem Kolben 20 angeschlossen sein.
Die erfindungsgemäße 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 11 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 Form eines verlorenen Kopfes gestaltete™ 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 Steuerung dieses Druckes in Obereinstimmung 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.
Claims (2)
- Patentansprüche;U Vorrichtung zur Herstellung von Gjeßlingen 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, 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 (U) 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 Tfeil 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).
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