DE2009872C - Vorrichtung zum Gießen von doppeltorientierten Einkristall-Gußstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gie- 35 turn im rechten Winkel zu den beiden Kühlflächen

Ben von doppelt-orientierten Einkristall-Gußstücken und somit doppelt orientiert ist. Aus diesem doppelt-

mit einem unteren Hohlraum zur Kornorientierung, orientierten Wachstum wird ein Einkristall gewählt,

mindestens einer Gegenstandsform mit unterem ver- der dann in den eigentlichen Formteil hineinwächst

engtem Durchgang oberhalb dieses Hohlraums und Auf diese Weise wird die gewünschte Orientierung

kommunizierend damit sowie gekühlter Hohlraum- 40 erreicht.

wandung und einer Heizeinrichtung für den die Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungs-

Gegenstandsform umgebenden Raum. gemäßen Vorrichtung sind aus der nachfolgenden

Aus der französischen Patentschrift 1 481 366 der Beschreibung an Hand der Zeichnung zu entnehmen.

Anmelderin ist eine solche Vorrichtung der vor- Es zeigt

stehend beschriebenen Art bekannt, die zur Gewin- 45 Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausfüh-

nung von in einer einzigen Vorzugsrichtung orientier- rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

ten, d. h. einfach-orientierten Einkristall-Gußstücken F i g. 2 einen Querschnitt nach 2-2 der F i g. 1,

dient. Mit dieser bekannten Vorrichtung lassen sich F i g. 3 stark vergrößert eine schematische Ansicht

jedoch doppelt-orientierte Einkristall-Gußstücke, wie eines Vertikalschnittes eines mittels einer erfindungs-

sie zur Erzielung besonderer Festigkeitseigenschaften 50 gemäßen Vorrichtung erzeugten doppelt-orientierten

für bestimmte Anwendungszwecke wünschenswert Einkristall-Gußstückes und

sind, nicht herstellen. Fi g. 4 stark vergrößert eine schematische Ansicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eines Horizontalschnittes des Einkristall-Gußstückes

verbesserte Vorrichtung zu schaffen, mit welcher die der Fig. 3.

Gewinnung von doppelt-orientierten Einkristall- 55 Wie insbesondere aus F i g. 1 zu ersehen, wird das

Gußstücken möglich ist. doppelt-orientierte Gußstück in einem Keramikrohr

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung 10 hergestellt, welches auf einem Kasten 12 aufsitzt

der eingangs bezeichneten Art, die erfindungsgemäß Der Kasten 12 besteht aus einer waagerecht angeord-

dadurch gekennzeichnet ist, daß als gekühlte Hohl- neten Bodenkühlplatte 14 und hat senkrecht zu der

raumwandung in im wesentlichen im rechten Winkel 60 Bodenkühlplatte 14 Seitenkühlplatten 22 und 24,

zueinander gelegenen Ebenen angeordnete waage- deren gekühlte Seitenflächen im rechten Winkel zu

rechte Bodenkühlplatte und senkrechte Seitenkühl- der gekühlten Bodenfläche gelegen sind. Diese Flä-

platten vorhanden sind. Die erfindungsgemäße Vor- chen bilden die Innenflächen der Bodenwand 20 und

richtung weist demzufolge gegenüber der erwähnten die Seitenflächen 16 der Seitenpiatten 22 und 24. AHe

bekannten Vorrichtung in im rechten Winkel zuein- 65 diese Flächen sind durch Kühlschlangen 26 gekühlt,

ander gelegenen Ebenen angeordnete mehrere Kühl- welche in der Wand eingebettet sind oder mit den

flächen auf, also zusätzlich zu der als Bodenwand des Außenflächen in Kontakt stehen. Das Keramikrohr

Hohlraums vorgesehenen Kühlplatte weitere im rech- 10 besitzt einen Flansch 28, welcher nahe an dessen

unterem Ende, jedoch mit einem gewissen Abstand und von der Bodenkühlfläche ausgeht schneidet sich,

von diesem, angeordnet ist. Dieser Flansch 28 dient und dadurch wird ein senkrechter Wärmefluß durch

zum Aufstützen des Keramikrohres 10 aus dem das waagerecht orientierte Kornwachstum hindurch

Kasten 12. bewirkt Dadurch ergibt sich eine beschleunigte Küh-

Das Keramikrohr 10, welches die Gießhülst dar- 5 lung senkrecht dazu, und infolgedessen wächst dann stellt, ist mit mehreren axial angelegten Heizschlangen eine doppelt-orientierte Kornstruktur aufwärts zu 30 umgebe?,, vorzugsweise mit Induktions-Heiz- den Gegenstandsformen 32 und 34 hin. Dis kleinen spulen. Diese können zur Erzeugung des gewünschten öffnungen 36 am Boden jeder Gegenstandsform er-Temperaturgradienten in dem Rohr getrennt gesteu- möglichen es, daß eine bestimmte Auswahl getroffen ert werden, so wie (Ses in der USA.-Patentschrift io und ein einziges doppelt-orientiertes Korn ausgewählt 3 346 039 beschrieben ist Im Inneren des als Gieß- wird, welches in die jeweilige Gegenstandsform form vorhandenen Keramikrohres 10 sind einzelne hineinwächst Durch genaue Steuerung des Tempe-Gegenstandsformen 32 und 34 befestigt, in welchen raturgradienten im Inneren der Gießhülse 10 wird die doppelt-orientierten Gußstücke gegossen werden. die Erstarrung der Legierung innerhalb der Gießhülse Jede Form besitzt am Bodea eine verengte öffnung 15 10 und in den Gegenstandsformen 32 und 34 mit 36, die eine solche Größe hat, daß eines der Ein- solcher Geschwindigkeit geführt, daß in jeder Gegenkristalle aus dem in der Gießhülse sich ausbildenden Standsform Einkristall-Gußstücke entstehen.
Kornwachsium darein einzutreten vermag. An Stelle der in der Zeichnung veranschaulichten

Der Arbeitsvorgang ist folgender: Die Gießhülse Form des gekühlten Hohlraums können auch anders 10 und die Gegenstandsformen 32 und 34 im Inneren ao geformte Hohlräume in der erfindungsgemäßen Vordieser Gießhülse werden mittels der die Gießhülse richtung vorhanden sein. Eine andere Ausrichtung umgebenden Heizschlangen 30 auf eine Temperatur der Kühlflächen in bezug auf die Längsachse der oberhalb des Schmelzpunktes der zu gießenden Le- der Gießhülse kann dazu dienen, die Orientierung gierung erhitzt. Anschließend wird durch, die Kühl- der Kristallstruktur im Inneren der Gegenstandsforni schlangen 26 der Kühlplatten 20,22 und 24 bzw. der as bzw. der Gegenstandsformen zu steuern. So kann, Kühlflächen 14 und 16 Wasser zum Kühlen hindurch- wenn in dem in einer Gegenstandsform gezüchteten geleitet, und die Legierung wird in die Gießform 10 Einkristall die Dendriten im spitzen Winkel gelegen gegossen. Während die Legierung den Kasten 12 und sein sollen, die Gießhülse in der erfindungsgemäßen die Gießform 10 füllt, werden auch die Gegenstands- Vorrichtung in einem spitzen Winkel zu der waageformen 32 und 34 gefüllt; im Inneren der Gießform 30 rechten Kühlfläche angeordnet werden.
10 und der Formen 32 und 34 wird die Legierung Es kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die durch die Temperatur dieser Teile flüssig gehalten. Gegenstandsform ohne Bedenken relativ groß mit Be-

Sowie die Legierung mit den Kühlflächen 14,16 zug auf die Gießhülse dimensioniert sein, vorausge- und 18 in Kontakt kommt, beginnt die Kristallisation setzt, daß die am Boden der Gegenstandsform voran den Kühlplatten, und die gerichtete Erstarrung be- 35 handene öffnung 36 entsprechend verengt, also klein ginnt mit dem Kornwachstum senkrecht zu jeder ist. Dies erlaubt ein vergleichsweise schnelles Ar-Kühlfläche, so wie dies in der USA.-Patentschrift beiten, denn die Gegenstandsform füllt sich, sobald 3 260 505 beschrieben ist. das Gießrohr bis zu einem Punkt oberhalb des obe-

Das Dendritenwachstum in dieser Kornstruktur ist ren Endes der Gegenstandsform mit der Legierung

ebenfalls in rechten Winkeln zu den Kühlflächen, von 40 gefüllt ist, von oben. Die Steuerung des Temperatur-

denen sich das Kornwachstum erstreckt, ausgerichtet, gradienten im Inneren der Gießhülse läßt sich einfach,

so daß das Dendritenwachstum in Richtungen mit und wie zum Beispiel aus den USA.-Patentschriften

rechten Winkeln zu jeder der mehreren Kühlflächen 3 260 505 und 3 346 039 zu entnehmen, durch Steue-

orientiert ist. Das sich abwärts erstreckende untere rung der Energiezufuhr zu den Spulen bzw. Heiz-

Ende der Gießhülse 10 dient als Hindernis. Es wird 45 schlangen 30 regulieren, und man kann auf diese

dadurch die Weiterbildung schlecht orientierter Kör- Weise die gewünschte schnelle Abkühlgeschwindig-

ner, deren Keimbildung am Kopf der Kühlplatte keit vom Fuß zum Kopf der Gießhülse hin erreichen,

stattfinden kann, in das Innere der Gießhülse ver- wobei eine flüssig-feste Trennschicht, die während

mieden. der gesamten Erstarrung waagerecht verläuft, sich

Das Kornwachstum, das von den Seitenkühlflächen 50 ausbildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 ten Winkel dazu als Seitenwände des Hohlraums anPatentansprüche: geordnete Kühlflächen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vor-

1. Vorrichtung zum Gießen von doppelt- teil, daß es durch diese spezielle gewinkelt zueinander orientierten Einkristall-Gußstücken mit einem 5 ausgerichtete Anordnung von Kühlflächen in zwei unteren Hohlraum zur Kornorientierung, min- Ebenen, nämlich der waagerechten Ebene der Bodendestens einer Gegenstandsform mit unterem ver- fläche und der senkrechten Ebene der Seitenflächen, engtem Durchgang oberhalb dieses Hohlraums gelingt, Einkristall-Keime bestimmter Orientierung, und kommunizierend damit sowie gekühlter Hohl- und zwar doppelt-orientierte Einkristall-Keime, zur raumwandung und einer Heizeinrichtung für den io Ausbildung zu bringen und dadurch dem Gußstück die Gegenstandsform(en) umgebenden Raum, ein Gefüge zu verleihen, welches besondere Festigdadurch gekennzeichnet, daß als ge- keitseigenschaftengarantiert.

kühlte Hohlraumwandung in im wesentlichen im Vorteilhaft ist es, wenn dis erfindungsgemäße Vorrechten Winkel zueinander gelegenen Ebenen an- richtung so ausgebildet ist, daß die Gegenstandsform geordnete waagerechte Bodenkühlplatte (14) und 15 innerhalb einer als in den von dem Kasten umgebesenkrechte Seitenkühlplatten (22,24) vorhanden nen Hohlraum hineinragendes unten offenes Rohr sind. ausgebildeten Gießhülse befestigt ist Es wird dann

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- das Rohr bzw. die Gießhülse beim Einfüllen der Lekennzeichnet, daß die Gegenstandsform(en) (32, gicrung ebenso wie die Gegenstandsform mit dem 34) innerhalb einer als in den vom Kasten (12) ao schmelzflüssigen Legierungsmaterial gefüllt, was eine umgebenen Hohlraum hineinragendes unten offe- besonders sorgfältige und genaue Steuerung der nes Rohr ausgebildeten Gießhülse (10) befestigt Temperatur und damit der Abkühlgeschwindigkeit sind. vom Fuß zum Kopf der Gießhülse hin ermöglicht. Da-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- bei kann es zweckmäßig sein, daß als Heizeinrichtung kennzeichnet, daß als Heizeinrichtung für den die 35 für den die Gegenstandsform umgebenden Raum um Gegenstandsform(en) (32, 34) umgebenden Raum die Gießhülse angelegte Heizschlangen, vorzugsweise um die Gießhülse (10) angelegte Heizschlangen mit Induktions-Heizspulen, vorhanden sind.

(30), vorzugsweise mit Induktions-Heizspulen, Beim Gießen unter Benutzung der erfindungsvorhanden sind. gemäßen Vorrichtung wird ein Kornwachstum senk-

30 recht zu jeder Kühlfläche hervorgerufen. Nach einer gewissen Kornausbildung schneiden sich die zu jeder

Kühlfläche senkrecht angewachsenen Kornausbildungen, und dadurch wird ein senkrechtes Kornwachstum bewirkt, in welchem das Dendritenwachs-