DE2137330A1 - Gießvorrichtung zur Herstellung von Gußstucken mit definierter Erstarrungs richtung - Google Patents

Description

τ an wÄ i/r E Dipl.-Iwg. R Wejc

Dipl.-Iwg. EVeickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke' Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANK, Dipl.-Chem. B. Hüber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<9S3921/22>

mn

UHIIED AIIiCRAFO? CORPORATION 400 Main Street
East Hartford, Connecticut T.St-A.

Grießvorrichtung zur Herstellung von Gußstücken mit definierter Erstarrungsrichtung,

In der US-Patentschrift 3j26O,i?O5 ist ein Verfahren und eine Einrichtimg beschrieben, die der Herstellung von G-ußkörpern mit säulenförmigem Kornwachsturn dientj in der US-Patentschrift 3»494j709 ist ein Verfahren und eine Einrichtung dargestellt, mit deren Hilfe man Ein-Kristalle erzeugen kann» In beiden 'fällen wird meist in der Weise vorgegangen, daß man Schalenformen verwendet, die auf Kühlplatten ruhen, um Wärme während der Verfestigung abziehen au können, und die außerdem von einer Heiaeinrichtung umschlossen sind, um zumindest den oberen Teil der Form auf ausreichend hoher temperatur halten zu können, so daß die Flüssigkeit-Festphasen-Grenaflache von der Kühlplatte zum anderen Formende hin unter Erhaltung einer

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im wesentliche» ebenen (planar) Ge β ta It fortschreitet und die gewünschte Korn- oder Kristallstruktur entsteht.

Die Länge, bis au der eint etiulenibraig· Kornstruktur gezogen werden kana, ist durch die Möglichkeiten beschränkt, die Verfestigungsgeechwinüigkeit und den Seaperatuvgrauieatea in der Lagerung oberhalb der Kühlplatte so* steuern; diese Geschwindigkeit und dieser Gradient aiaa primär durch das MaS der Wärmeleitung eu der Kühlplatte Eb war deshalb aie Länge brauchbarer GrUästücke alt gehend saulenförmigeia Kornwachstum in unerwüasohter Weise beßchrinlct.

Ba ist Aufgabe dieser .Eriindung» eine Einrichtung anaugeben, »it welcher oan die temperatur über die ganze Form währen«! de« VerlestigiangsTörgangs genauer regeln und so einan hohen 'leoperaturgradlenttn in der tore einstellen kamt, und iswar duroh Kühlung dee unberon iorateilee in ainea KaΓϊβ _r daö die gewünschte Struktur in geringstiaögliciier Zeit gewonnen wird. V/elter sollen üuöatUcke in aö^liciiat icurior 7j*it herstellbar sein} die Öuiistück« solion mit der gewünschten Komatruktur auf ihrer ganzen länge herstellbar sein und die länge soll gesteigert werden können.

Zur Löoung dieser Aufgabe wird erJTiadungageaäu die iCoebina-

tion folgender Merkaale vorgeschlagenι Bin 2ylinder, der einen BehändItragerau» einschließt»

eine Heizeinrichtung aur Ueheiaung dieses Zylinders aua

Zwecke der Einbringung von Wärae in eine innerlmlb uee Behandlungsrauiaee entimlten· For«,

eine an eine» Ende dos üylindere angeordnete» anv Halterung der Fora dienend« Kühlplatte,

eine StellYorriohtuiig z-usa Bewegen der Kühlplatte ralatir aua Z/liodar in ütdllantjen, in denen «ti« iora aehr oder weniger weit in ata gyXlnd«? hiatinreloht und - 3 -

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einen WärtaestrahlungssciÄild, der am offenen £nde üeo Zylinders rom Zylindermantel aus radial einwärts ragt und die Kühlplatte teilweioe überdeckt und bis annähernd an die Form heranreicht·

Die Entnahme des Gußstückes erfolgt durch den Wäraeetrah· lungeeeuild hindurch} dieser bildet eine relativ acharlθ Grenze zwischen des gekühlten Teil der Fora und desjenigen, auf der anderen Seite dee WärmeetrahlungeeehilcieB gelegenen ΐβίΐ der Form, der noch Wärme empfängt. Auf diese Weise vird der hohe Temperaturgradient innerhalb dar Porst ersseugtf die Verfeetißungeiront bewegt sich von Foraende au Foratend· nit der jeweils optitaalen Yerfestigungegeeehwindigkeit, so daß die Herstellungaseit eines GuEetUo&e· auf ein HiQlauo reduziert und die gewünschte Kristallstruktur gewonnen wird·

Die beiliegenden figuren erläutern die Gründung anhand von AusiUiirungsbeispielen.

Bs stellen dart

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Apparatur, wie si« aufgrund der Erfindung ausgeführt werden kann; sie aeigt in geatriclielten Linien •la· aweit· stellung für die Kuhlplatte und

die Gußform,

l-i£. 2 ist ein Diagram«, da8 einen Vergleich von

dieeom ?ros«ß au den bekannten Pro^eaeen seigt, wenn söulenfSratige, gekernte her^eutallt werden,

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ilg· 3 i»t ein Schnitt ähnlich dem von i?i£> 11 der ein« Kodifikation ittr aae Gießen von

seigt,

I'i£. 4 ist ein Diagramm, dae diesen Prosseß mit

bekannten Proaeeeen vergleicht, wenn Ein-Kristallgu«geG®Qstände hergestellt werden·

Zuerst wird aui Fig. 1 verwiesen. Me üußi'orta Z sei£t iür die Produktion von swai Gußstücken mit delinierter Eratarrungsriciitune ßur gleichen Seit» wie eine ßatiä auf einer Kühlplatte 4 gelagert ist, und innerhalb lleissKone angeordnet ist, die einen Zylinder in lorm eines Graphitleiters (Susceptor) 6 einschließt. Letcterer

ist anschließend umgeben von einer Graphitumhüllung c> au© Sv/ecke der Isolierung und von einem isolierenden ICeraaikzylinder 10. Außeriialb dee Kylinder© 10 ist eine Induktionsspule. 12 mit der Mittelanisapi'wn£ K um eine getrennte Steuerung der Üasiß in der »ⁱi&l£te üer InUuktions spule su erlauben* angeordnet» !Dadurch kann entweder ale Häll'te oder die gamse Incluktionsspulo _tileiciiiseiti£; erregt ^ werden, um die Hit se innei^aalb dee Loiterß 6 &ix kontrollieren* Während der Erstarrung aer gftßoliciolßenen Legierung in der GuiiXorm kann ein paseender Icolationedcckel 16 aui dae obere Ende dee Haatels aufgelegt v/erden und so .die jsylindrleche Kammer Überdecken» die durch den Leiter begrenzt wird. Enteprechende Mittel sind sum Hsrausaieuen der Kühlplatte naeti unten vorgesehen, um die Gußloriü relativ ssuia Loiter so üu bewegen, da3 die Guüiorm mehr oiör weniger aus der sylinciriecnen Köataor iieraus^eEOßen wird, die durch, den Leiter begrenzt ist. Bas HerauosiehoB

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kann eine Gewindeatange 1*3 bewirken, die die Kühlplatte tr-igt unü die- alt einem umlaufenden Gewindering varbunaan iefc, der entepreclend betätigt wird, a.B. durch einen geechwladigkeitaregulierbarea Elektromotor.

Die einzelne üuiforta, die gezeigt ist, ist vorgesehen sur Anlertifiuog von awei 'iurbiaenachauieln aur selben ie it.. &u ttieeea gweek hat ei ie Guöi'orta swei Gegenetanas· lorsiteile 22, von denen j euer eine wach» turne zone 34 hat» uie aa unteren Enae vorgesehen ist und ieäer iiat einen Uz 26 am oberen Ende« BIe Äui'eät^e sinü durca aie weteilen 28 üu einer zentralen Fulltulle 50 verbunden. Der 'leil der Öu^i'orta» 4er tien gewUnaoUten Se^enstano liniert, die Turbinenecüaufeln, «rstreekt sieh

αen strichpunktierten Linien 32, wie eic auf der ^esseigt sind, uuiäi'oraikonstruktionen von diesem ubliciien Charakter werden ss.B. in einem öS-Patent 5»435§291 geneigt, Ox'iensiciitlioiJ eind andere Quöfortabaugruppen, die eine größere Anaaial von Quugegenotandsteilen haben, brauchbar.

Die Anordnung, uie aie Gußion* uogibt, kann b.B. getragen werden von den atutaen 54» UXe aich von dea Auil^ger 36 nach oben erstrecken. Letuteroο sei κ·Β· üer Boden einer Vakuuiakaiaaor» in üer Bioh die ganze Anlage tmhreml der Erstarrunösphaae befindet. Bin Wäraestrahltisgsseliila 33_t das eich an der Basis des Leitsrrcmtolu befiacUri, »toiit von da aufi nach innen Über, bis es iast dia CJuSIor-κ berührt» wie fig« 1 üeigt. £0 beliDüot sieh 1.R Steilung _t dase es bei Begin» dos
über der KUhlplatt« liegt. Sieees
kann zusaaaen &t% aera i^oii^oruyiaiel im4 äsmit mit 'ieilea der Anlage von T rs &ko ω so lea 40 uie an <iea stutaea 34 b«l«»tigt slM« So

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strahlungsschild la einer festen Begleitung su de» Leitermantel an dessen unterem £nde, no aau die GuSiorm, wenn die Kühlplatte während des JBrhärtungsvorganges gesenkt wird» vorbei am inneren Rand des Wärmestrahlungsscbildes ait herausgezogen wird. Letzteres bildet eine relativ scharfe Trennungslinie zwischen dem Seil der Gußiore, der oberhalb dieses Schildes liegt und noch von des Leiteroentel örhitist wird» und dem teil unterhalb dee Strahlungoscaildes« das nun den wassergekühlten Wänden der umgebenden Vakuumkammer ausgesetzt iet, eo daß dieser Teil der Gußform die fctitae zu den Wänden der Kammer abstrahlen kann, wobei die Gu&iform schneller abkühlt als es durch die Wärmeleitfähigkeit von der Legierung innerhalb der Gußforo direkt aur Kühlplatte möglich iat.

Das Schild kann aus irgendeinen feuerfesten Material sein, wie z.B. Tantal, und dazu dienen, die Hitze innerhalb das iiantela zurückzuhalten und es kann ein· direkte Abstrahlung sowohl sur Kühlplatte als auch »u Seilen der Qnliiova unterhalb des bohildee oder der Zwischenwand verhindern« Ohne diese Zwischenwand würtie eine zeitweilig· ileaperaturgradientschwankung in dem Leitemantel βinteten» herrUhrend von dem Btrahlungshitzeverlust am Boden durch die variable Spelte, die awlachen des Hand der -j— ^. uittWlplatte und dea Boden dec Mntels entsteht.

Bei Sebrauch wird die Anlage als eine Einheit innerhalb der Yakuumkameter aufgestellt, so daß durch das Leerpumpen der Vakuusikamaer die ganze Anlage, wie sie gezeigt ist, leer&epumpt wird« einschließlich dem Yoluaen, das durch den Ifentel begrenzt ist. Wenn die Katamer leergepUBpt ist, wird die OuB* form erhitats während die l'ells in der Position von Flg. 1 sind» eo daß die GuÖXoru eine tateichliche Temperatur erreicht»

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din über dar Uchmelstemperatur der Legierung liegt, damit cUetiü ge^oeaen werüca kann. Während den Aufheizen der Suäiorta zirkuliert Wasser durch die Kühlplatte, um die Kühlplatte vor Beschädigungen au Bohütaon, da auch die Temperatur eier üußiorm relativ dicht an der Kühlplatte über der &ehmel*:teuperatur der Legierung aein eoll, wenn der Gu&- abläult.

Hachdoia üi© überhitzte Legierung in die GuIiform gefüllt ist unu die Legierung allgemein eine Über temperatur von S3 C

149^uO über der normalen SchiaeIztemperatur hat« wird dl« kühlplatte »it einer kontrollierten Geschwindigkeit abwärts bewegt und dabei wird die Guüioro aus dem Inneren uee Graphitiaantele Uerauegcaoßen. Diese Bewegung bringt den unteren Teil der Gußiore unter dae Strahlungoechild, um diesen 'foil der Guölorm den kälteren Wänden der Yakuuoakaiaiaer ausüuootüen, so daij die Hitze von diese» unteren 'teil der GfUiji'orm etHrker abgestrahlt wird, ale wenn nie Hitiäe einzig durch die jggigiplatte abgeleitet v/eruen kann.

Die &trahlungsE>wischenwand hat in dieser Anlage und bei diesem Prosen einer kritischen iunktion au dienen, da das Schild die Hitse innerhalb dee Hanteis erhält und eine direkte Abetrahlung sowohl zur Kühlplatte als auch au dec unteren Teilen der Guöiorm verhindert, wobei sie eine relativ echari'e Irennungslinie zwischen dem geheisten und des ge-KUhlten Teilen der Gußi'orm bildet. Ee kann gesagt werden, aaß die Sciieiüewand eine Art von Hitaeabeperrglied bildet, sobald die Kühlplatte nach unten von der Position in Fig. herausgezogen wird· In der Zwischenzeit bis zum vollen Herausziehen der Guüi'ona gibt es keinen wesentlichen Wärmeverlufit, auier aurch di· Übertragung der wärme in die Kühlplatte.

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BAD ORIGfNAL

Durch freilegen des unteren Abschnitts der Gußfora unter dem w&rmeetrahlungsschild 1st es möglich, einen wesentlich höheren i'eaperaturgradienten innerhalb der Cuöform su bilden und dooii die I'eeperatur des Teile der ßußiorm, der über dem Strahlungsschild verbleibt, auf jener notwendigen Temperatur Über dem Schmelzpunkt der Legierung beizubehalten» UBd innerhalb der Legierung eine unerwünschte Kernbildung su verhindern.

Wenn die Kühlplatte weiter herausgezogen wird, wird die StrahlungsabkUhlung noch wirkoamer und der schnelle Hitze» entsug erlaubt ein Anwachsen der üretarrungsgesehwindigkeit» die relativ genau durch die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung der ..-.-... o.Iß#$u platte kontrolliert wird. Es ist wünschenswert uau wie α tig, UaIi die Lage der FlUseigieet-Srennsehleht über der Irennungelini© verbleibt, die durch die Strahlungsscheidewand gebildet wird, und eo ist daher wichtig, daö die Abwärtsgesohwindigkeit der Kühlplatte so abgestiaait wird» daü sie die Geschwindigkeit der Erstarrung nicht Übersteigt. Zu diese« Zweck wird nocheinoal betont» daß usaeo ^v'oäer das Ausmaß der Guui'orm iet, das unter deta Strahlungsschild freigelegt ist, auch umeo größer da« Ausoaä der HitEestrahlung su den gekühlten Wänden der Vakuuakaiamer ist· Der Wärsieverluot der Guß!or» durch Strahlung ist wesentlich höher ala die wäraeeenge, die durch Ableitung zur Kühlplatte abgeführt werden kann, und die Geschwindigkeit des Wäraeverlustee kann ebenso gesteigert werden» je «ehr die oberfläche der Gubiora unter des Strahlungaaohild freigelegt ist.

Man kann verstehen» defl der Innere Rand des Strahlungesohildes kreisföraig sei» wird, aber la vielen fällen ist er so eeiomt, ta eise» relativ dichten 81 ta su den Wänden der auüi'orw su litiern und dadurch die gewünschte scharfe

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BAD ORiGtNAL

Trennungolinie in der GuSforra, die mit de» Rand dec Schilde» zusammenfällt, beiaubehalten. Eines der Probleme beim Gieren auf diese Art ist» daß unerwUneohter Wäraeverluat von der GuBiTo rm die Wandtemperatur von der Gußfore «o vermindert, daß unerwünaehte Kernbildung an der Seitonwand oder über dar "rlUBsig-reet-Trennsehioht der zu gießenden Legierung eintreten kann. Die Wirkung dea Strahlungsschild«· besteht darin, den !Heil der Gußform, der unterhalb des Schildes freigelegt ist, so genau feeteulegen» üaO die Gußformwand, die die blasige Zone oder die PlUaeig-Feet-frenn« achiclit uiagibt» immer in dom Bereich Über dem Schild sein wird, wo di« ü-ußiora keine üitae an die umgebende kUhlere Anorünung abstrahlt.

gezeigte Gründung bat eine (Juliform» die speziell der Produktion von aUuleniUrmig gökörnten, direkt erhärteten TurbinenochauiQln angepaßt ißt, obgleich es verständlich ist« daß die Anlage auch i'ür die Produktion von Klnkriatallturbinenblättern angepaßt iat oder auch i'ür andere BinHristalle, in deren Fall die C-Ui3i"ora an ihröia Boden geändert v/llrde, um eine waohetuiaassone au haben und eine damit verbundene Spiral«« Die Funktion der Waahstumaaona und der Spirale hat einen Einkristall auszuwählen, i'Ur das v/aehstum in dem g«geniitanda«* formenden Teil der GuBl'orm. Eine Anordnung, wie sie oben beschrieben vurde, wurde sum Guß von einer Vielzahl von Turbinansehaui'aln mit definierter Eratamragariahtung benütst, bei denen die öußteile eine oÄulöaxürpiigi gekörnt« Struktur hatten· ^ins der hergestellten 'üurbinaiiaoliaufoln hatte aine Länge sinsohließlioh des Ansatzfcellaa von 11 »4 en und die wachatutaaaono am fußende der üuöiora war im we α en bllykaa 2,5$ ca unterhalb der Baeia des Anaatstoilea von diesem Gußartikel lang· Mit dieser Anordnung war die Spitze

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fl«# gara»t«& Gtt&*rtiJMrla «a «i&«r liöli« τ«» 13»? ca aber atr iUÜilplan· ao^aortiaat tuui dia Guttaten* an* FUlltulle w«r sooft dartia*r angeordnet. Die verweedete

bei Cleats apesi«lie* Su2Y©r*aA* mx ai«« der betautes an2-3*p*rltsi*raBtf«a tax II·*«!*««!*· DIt ·· aietfeecüeil: β tollte ·!··« fcrm»#iiWr«i Gu£3art,ik#l bet d*m al· OUiJetnaktur üureii

Bmi der AM*Jtih?tUM| d·· Chiüfros«··«* »it de» £*«elgt»a Apparat w»r tii· auijior« «it ti«tr Vi»l«*hl von

42 UilntMttli*jpt* Der Sook*X von tinoe em fllNir ö·? iUülpUtt· «Bc«or<t»»%_f »i· liplfcss «is··

wr a» tier Sylts« des arttkeirormencitn felle otr auiitore aegebraoixt una ein *·4·Γ·β Ihereualea*ut war daiM»i»«atii aagebrmoüt, a,3. ti» Sitfttfte*l«isu&v i« tier Kitt· svlaeät« d«& Sylt«·»» natf BoiletttherEü%l*e«atea. Mit α·» «ttgaBra«at»B TherBoalt»a»tea w»r dia Guülore lit der lUhlpUtte aulgeatallt «Ad »«r*»iigt

w*rta Ww«gt ia ül* «asal(t« Position, dar iftaar&ai» β·» Ui tar» aa<e0X«ehtaa Cauiora, All· diaaa Otrüt« wtrae» Tortugaweiaa Imearhalb eiaer g«*aigtwi Vm]cttit«kaim«r aulgaatallt. Sacriüea ύi© laargtpoept vurd·, waraa die xndulctione« epule an^artgt, u« di« f«afaratitr dar OuüXor* auf ViI au «rhdh·«» wia «· von a«« Spitxaatiltraoalesent »•igt wurü·. Jiur »*Xb«a JS»it wurae von 1204⁰C mg·»·igt»

Di« L#giarwM5 wu?d· d*tt« ia Ui* SuSfosm gelullt, di« auf 1^5β⁶θ auig«a«i«t wwrua, uagaiÄhr 121°c über

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BAD ORIGINAL

überhitze in der Legierung vorgesehen war« Nachdem die Legierung eingegossen war» wurde die Kühlplatte in der {,eccigten Position etwa b Minuten gebalten, damit die Erstarrung von der Kühlplatte aus nach oben beginnen koamte« hm Ende diese· t>-Minuten-Zei tint ervalle wurde mit den Herausziehen der Guiiiore bei kontinuierlicher Geschwindigkeit von 10,16 co/iitd begonnen« Sobald die Kühlplatte gesenkt war, um sie voa WKraeatrahlungeeohild ZM trennen, wurde die Hi*ze von dem Teil der Gußform, «er unterhalb dea Schildes freigelegt war, zu den uugebenaen bänden der wassergekühlten Vakuumkammer abgestrahlt. Diese Wärmestrahlung verminderte die Temperatur der Gu£- form in diese« Bereich und ebenso wurde die Temperatur der darin befindlichen erstarrten Legierung mit einer viel größeren Geschwindigkeit vermindert, als mit der die Hitze in die Kühlplatte abgeleitet werden konnte·

^ Hinuten später, 9 Minuten nach dem Eingießen, war die Heraussiehgesehwiadigkcit auf 20,32 oa/atd angewaohaeis. Der vergrößerte Bereich der auStorra, der unterhalb des Schildes angeordnet war, vergrößerte den Wärraestrahluneseifekt, und so wurde der gewünschte, hohe Temperatürgradient innerhalb der Legierung in der ßußtorm beibehalten« Während der Erstarrung wurde die Induktionsspule konstant mit Energie versorgt, um so die Wärme£u£uhr au den Seil der 0u2fora beisubohalten, der sich über dea Schild befand«

5b Minuten nach dem Eingießen war die Guß form mit der höchsten maschinell üiöelichea Geschwindigkeit voUetä&dig bis au der Position herausgesogen, wo die Gußform von der Kühlplatte entfernt werden konnte, da die iSretarrung der

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Legierung beendet war. 2u allen Zeiten während aett GuS-vorgangeo beiand sieh die flüßei&~Fest-Trennsehicht über der Position des Schildes, eo daß α ie Guüiorm, ale noch aie iliißeigß Legierung umgab, noch kontinuierlich Hit»e erapi'ing, und die Abetrahlung; der Hitüe von uer Gußi'orm geechah von dem !Toil 4er G-ufii'orm, der sieh unterhalb dieser üJrennsehicht

Als die GuSi'orm, alt dem darin befindlichen uuüteil von eier Kühlplatte entierat war una «ine; weitere Abkühlung erlaubte , wurde die Guöloria vom Gu,;.teil enti'ernt_t una brauciiüare I'eil» die l'urbinenschauiel, wurde von den rücketänxien entfernt. Bei der Beeiciitigung v/urdo iostgee te lit» ÜO.& die Sciiauiel i'Ur den üo brauen annehmbar war und aaä die aciiauiel da ο gewünecute eilioniörai^o Kornwacustuei über die ganae länge iiatte_f und awar ohne jegliclie

Körner·

wurde herauegei'unden» ό&ί. dieses Gerät und aer eine direkte Lrεtarrung von Legierungen in der Gu bei einer wesentlich höheren Geschwindigkeit, ale tta bisher »agilon war, erlaubte, und diese üeschwinaißkeit war reMiV konstant über α en ganzen uie^sykluB. Lo war die Erfitarrungegeccliwintiigkeit, ale die Kühe der erstarrten Legierung 3»3 cta Über der Kühlplatte war, ^3,1 ο a/s ta und wucho an bis au der Geschwindigkeit von 3U,48 om/iitd, als die ilretarrung 14,^ Qm über der Kühlplatte crreiciit hatte. 2uiia*aen mit dieser hohen i^rstarrungageechwinäi^- keit wurde ein hoher 'fetaperaturgrauient beibehalten· So war der !Temperaturgradient 85°C/2,54 cm, als die Eratarrung 3,3 ce Über uer Kühlplatte erreicht hatte, und al« dl« Eretarrung 14,^ cta Ub«r der Kühlplatte erreicht hatte,

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war der Gradisnt 63°C/2,^4 em. In iierlcfjmaliohen Proseaaen vfi\ve aie Erstarrungsüöachv/indijikelt bei 5_t08 bio 10,16 gewesen und der Teiaporatur^radiont W'ire von ungefHhr 29»4°C/ 2,54 eta nach üoia Start der isrutarrung in der ArtiJcelguß«* l'oria bis un^-ei'ühr 1|67^D0/2,^4 cm in der NHhe der Spitz© der Giuforsu gsweaen.

'»ie oben besenrieben, ist der GieSayklus 3β Hinuten nach döai KingieJen bei dieses epeaiell beschriöbonen Artikel abüeociiiossen. öo ist der Sylclua fertig innerhalb einer relativ kurzen 2ext, verjjliqhen silt defl normalen iJyklus 2UUi Gieften dirskt ex*n^!irteter Artikel von 120 und mehr Minuten, Fig. 2 ist ein Vergleich ^v°ß ^^^r läge der Solidus» linie in eier GuSfora, wenn aiit diaseia Apparat und Proaew götJOBsen viird» mit der Lage der Soliuualinie bei hsrkötaialicaan G-ußteilen mit definierter Brstarrungsriohtung. Daraus wird iclar» daJ üsr vorliegende Prozeiä eine v/©seat« liehe Seitivermindsrung i'ür jedös Gieiisyklua dam teilt,

llua uater Beaucnahias auf 'Jrig. 3 isfe äis hier abgebildete Gu-iXorm für dl® Berstöllung von Liis-IristallartlkelB vorgesehen und eier GuüXorniaui'sata hat 2w©i räumliah te, parallel sich erstreckende, artikelforaösde 50, ¥oti (ieaati jede eine Turbinenschaufel formt» Uta diass zu bsv/©rks te lügen, hat das artikelioraende Guüteil ©inen scüauieliünaigen Hohlraum 52, um den wirksam«;® Teil <i@r Schaufel zu formen und einen sockelfarsiges Hohlraum an aaesisn Boden· Der artikeliorsaende feil der ßu'iform endigt unter dem soclcelxormenden iiohlraum in ©iaer Spirale p6» Biese letztere dient sum {Prannes von aiEiara Ein-Krlatall» damit er in den artikel.fortseiMsK Teil der

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GuSIorna hineinwächst.

nachdem die Artikelguuform auf dieoe >/eiQ0 bestimmt ist, wird dar Rest der Guiiformetruktur gebildet. Diese (Jußforiaatruktur schließt einen vorspringenden Abschnitt 58 über dor Gußfora ein, die die Spirale i>6 uogibt und die sich darunter erstreckt, um eine Kernbildungekamner 60 zu begrenzen. In Verbindung mit Jeder Kernbildungakaraoiär ist eine Röhre 62, die einen Durchaat» 64 von einem Mngieibohälter 66 au der Kernbildungskammer 60 bildet. An der ßpitse von jeder Artikel&uBforia sind Auadehnungsrühren 63, die die Guß zapfen bilden. Biese Guß for men werden vorzugsweise bei der Kapaelguüforatechnik gebildet, bei der die Gußforia um eine frei veriUgbare Schablone, vorzugsweise um ein Wachnoodell, geforat wird» Bei dor gebräuchlichen Anordnung des gezeigten üußίοrraaulsattes v/.Lrα cUü Artikölgußx'oria auerat Uta ihre Schablono horum gebildet. Der Beet der GuDfor ta wird dann um die Schablone herum gebildet, die in aea geeigneten Verhältnia zn der Artikelguöiorm angeordnet wird und die zweite Dchalengußform wird um die ganze Hodelletruktur herum angeordnet« Entsprecheaä daau zei^t die Abbildung eine doppelte Gu^- X'oriawandat-'lrke um den Artikelteil des Gußionaaui'sataee P herum, τοη wo er die zweite Schale bildet, wodurch der Artikelteil ebenfalls ummantelt 1st« Bevor der ganze Guß» ferwmfsats fertig ist, wird das Modell innerhalb der öußforo hexmusgeschaolssen oder auf «ine andere Art entfernt und die Gußfora erhitzt, um sie brauchbar iUr den Gleuvorgang su härten«

Die Gußforia τοη Flg. 3 wird in ein« Iiei2app©,ratur_s wie sie Mg· 1 stigt, gestellt und ruht auf tiner Kühlplatte, deren Lag« regulierbar i»t relativ au dem Leit«ref.nt#l_f duroh den dl· Oußfon «rhitit wird· B«1b GleUvorgaE^

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wird dl« Gußiore erhitzt, wie oben beschrieben, und wird dann aua data .ieizbereich herausgezogen_f mit einer Geschwindigkeit, wie sie ebenfalls oben beschrieben wurde» au.-äer wenn der Gub eines £in-Kriotalls durchgeführt wird, der eine etwas längere Seit erfordert.

Eine QuöXorai von dein Typ, wie sie in Fig» 3 Gezeigt wird, wird sum Gießen einer Ein-Krietallturbinenschaufel gebraucht» deren Lineie einschließlich des Sockels 10,16 cm ist. Die Spirale erstreckt sich von dom Artikel 2,54 cm nach unten und die Kernbilduniiskaauner hlilt aae offene lande der Spirale 2,54 cm über d"er Kühlplatte. Die Spitae der Schaufel war entsprechend 15,24 cia über der Kühlplatte. Die Anordnung der Thermoelemente war dieselbe» wie oben im Zusammenhang mit dem Gießen βineε säulenförmig gelröraten Gegenstanden beschrieben vmrde, Gufticrta wurde εο erhitat, dail das 2herraoeletaent an öer

Spitze der tehaui'el eine !Teaiperatur von 1i>66°G ansseigte unu üu der Zeit des Eingießene cbr Legierung seilte das Tiiertr.üelement 2,^4 co über der Kühlplatte eine Temperatur von 1243⁰C an. Die Legierung wurde bei 1558⁰C eingegoeeea_t ist 14'J⁰C über dem Seomel&punkt·

iitacftdem die Legierung eingegossen wax¹, wurde die Kühlplatte» in der Position, wie sie Jig. 1 in ausgesogener Linie zeigt, 10 Minuten gehalten. So konnte die Erstarrung von der Kühl·· platte nach oben beginnen· Es ist verständlich, das säulen« ioraiitjeü Korowachstum innerhalb der Kernbildungekatarner eich bildet und nie Spirale scheidet eines der Körner aus, us» durch die Spirale in den Artikelteil der Gußform hineia- *;uwacuaen.

10 Hinuten nach dem Eingießen wurde die Kühlplatte abwärts bewegt axt oiuer Geschwindigkeit von ρ»08 cn^Std und diese Abwärtsbewegung dauerte 2ü Minuten. Zu diesem Zeitpunkt« der

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BAD

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50 Hinuten nach, dea Eingießen lag, war die Heraus si eugeaehwindigiceit aui 10,16 aa/ütd angewacttas» und dauerte b-le 80 Minuten nach dea Bin^ießen bei dieser Größe an. Darm wurde die Kühlplatte eounell auf ib.ru Bodenpooiticm herausgezogen, ua das Entdornen äev Gußfora von der Schreckelsenplafcte au erlauben. Aa Ende dieser 8ö Minuten Period· war die Legierung in der aubforta vollοtändle erafcarri.

pie funktion üea Strsiilungeechlldes war, ei on 'feil dar GuSfοra au unttrscheiden, der noch erhitat wurde, und den 'üeil dor GußXora, voa desa die Hitse aui die Art wurde, ü«Q eino relativ seaariö frennungolinie bestand« Sowie die säulenföraiße Ko mere tar rung iat die üeoohwinü.i^keit aer^eetalt, daß die FlüBoi^ aui einer Position verbleibt, üie iea«r über άβει «Child liegt» eo clab die auüi'oro, die die noch, gescbmclsea« Legierung umgibt, et und ig Warne von dem die öußiora ua uen Luitöi-tnantol «cjpiängt.

Naciicoa die Gußiortt kühl genug war, ua berüiirt zu werden_f und das Gußformniateri»! voa Guüfiegenatand entfernt war, wui"de der brauchbare Teil de· Guüteila von den Jlückotänüeu des Gießeno getrennt· Bei 4er iriiXun^ Muvan ieoigoetellt, daß als gegossene TurbinenschauXel ein vollständiges Ein-Krietailwachatum hatte, und iUr den Gebrauch annehmbar war. Kan land keinerlei gleidogorichtete Körner oder Sprenkel auf Uer e>ana«n ti^et5oeaenen Scliaulel.

Bun unter Beaugnamae auf FIg* 4 zeigt das Diagramm einen Verglöica mit der £retarrungeseit von Ein-Krietallartikeln, ••1 diese« Proreötyp, wie Bio irUher benutsst wurden, zu der vorliegenden Erfindung als Gegensatz su der viol echnelleran £rstarruig«Mit bti der vorli«geod«tt Appe.i'atur und

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Daher wird ae klar» ü&0 durch die frlüiere Technik Erstarrung nicht vor 200 Minuten nach üom Eingießen achloa«o'ü war, wohingegen bei diaaaei Prosaß und Apparatur üis Erstarrung bia au der Spitze dea Artikels» abtieaon war, bevor SO Minuten nacix üqu Eingießen der Legierung in die Gußform vargaagcm waren. Biese verminderte 3«it filr S-uöatiicice etollt eißa wesentliche Verbesserung ia Anzahl von Artikeln dar» dio durch oina vorfeestitaate Eei-t heroes tallt werden icunnen diurc& eine Ein und dies wird iiateriell die Koste» jeuoo üor durch diesen Prosöß hergesteilt wira_t vermindern.

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BAD ORlGINAi

Claims (1)

1. Patentanoprü oh β

   1. Gießvorrichtung aur Hers fee llung. τα& Gußetüoken alt definierter Er»tairrung8riohtun£, du roh die Koabination der iolgenoen iierkoalti

   einen Zylinder 10« α or einen Beiiand lunge räum »!nachließt,

   eine Heizeinrichtung 6, in dieses Zylinder aur Ver eorgiuiiS ait tfäree IUr eise innerhalb des Behandlung»· raunos enthaltene GuUforo,

   eine Kühlplatte 4, die an eine« Ende des Zylinders angeordnet i»t, als Untereats für die GuuiorB, eine Stellvorrichtung 18,zum Bewegen der Kühlplatte relativ aua Z/lindsr in Stellungen, in denen dl«

   For» mehr oder veniger weJ$,h in den zylinder hinein«·

   reioht und

   einen Wärmestrahlungseehild 36» der ata offenen Ende dea ZyllBders roe zylindertaentel aus radial ragt und die Kühlplatte teilweiae Ubertleokt u»d annähernd att die öußfora heranreicht.

   2· aieüvorriOLitun^ saoii Anapruoh 1, dadurch daa der wäraieedhlld eine öfXnoag auXwoiet, la aioh die Fora bei der Stellbewegimg du? gegenüber des Zylinder bewegen kasn·

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   j?. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ale elektrische Leiter (Suaceptcr G) ausgebildet ist und die Heiseinrichtung als eine äen Zylinder utagebende Induktionsspule 12.

   4. Gießvorrichtung nach einem der Ansprache 1 him 3» dadurch, gekennzeichnet, daS unterhalb des und in der ttegebung der Kühlplatte auf deren« von Ueia Zylinder wegführenden v/eg eine vorgeooheu ißt, die eine beschleunigte der Fora ermöglicht,

   b« GdeBvorriohtung nach Anepruoh 4, dadurch g«kean~ aeichnet, daö aie Kühleinri©titwög von den v.äßdea einer VakuuoJeamer gebildet ist, die den Zylinder und die Heizeinrichtung

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