DE2203117A1

DE2203117A1 - Giessverfahren und hierbei zu verwendende Barren

Info

Publication number: DE2203117A1
Application number: DE19722203117
Authority: DE
Inventors: Mattey Frederick Thomas
Original assignee: Meakers Realisations Ltd
Current assignee: Meakers Realisations Ltd
Priority date: 1971-01-26
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR2123424A3; ES399008A1; IT948292B; BE778443A; CH548806A; FR2123424B3; GB1354121A

Description

P A Tt NTANWÄLTE

DIPL.-IN6. DR. IUR. DIPL.-ING. 9 9 Π ^ 1 1 7

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE^^U0 ' ' '

45 Osnabrück _t _den 21. Januar. 1972

MOSERSTRASSE 2O/24 VB/Fi

BRITISH LEYLAND (AUSTIN-MORRIS) LIMITED Longbridge, Birmingham, England

Gießverfahren und hierbei zu verwendende

Barren

Die Erfindung bezieht sich auf Gießverfahren und hierbei zu verwendende Barren.

Es ist bekannt, Barren zur Verwendung in einem Gießverfahren von Stabmaterial abzusägen oder anderweitig abzutrennen. Diese Methode zum Erlangen von Barren hat verschiedene Nachteile. Diese bestehen z. B. darin, daß Gewicht und Volumen des Barrens lediglich innerhalb bestimmter Grenzen gesteuert werden können, herkömmliches Stabmaterial Verunreinigungen enthält und die verschiedenen Zusammensetzungen für die Barren auf diejenigen der erhältlichen Stabmaterialien beschränkt sind. Es ist theoretisch auch möglich, für die Schmelze pulverförmiges Metall in abgemessenen Mengen zuzuführen. Dabei ergeben sich jedoch ebenfalls verschiedene Nachteile. So ist es z. B. nahezu unmöglich, den Schmelzfluß zu steuern, und zwar deshalb, weil kleine Metallpartikel bei einer niedrigeren Temperatur schmelzen als eine

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relativ große Metallmasse, was leicht Diffusion und Verspritzen der Partikel zur Folge hat. Außerdem ist bei Anwendung von Hochfrequenz-Induktionserhitzung eine größtmögliche elektrische Leitfähigkeit angezeigt. Diese wird bei einem Pulver nicht erreicht und dessen Verwendung würde die Benutzung größerer Schmelztiegel und einen höheren Verbrauch an elektrischem Strom erfordern, als wenn eine relativ große Metallmasse, d. h. ein Barren, Anwendung fände.

Die Erfindung betrifft die Schaffung von Barren, bei denen die oben erwähnten Nachteile nicht oder Jedenfalls in einem geringe.re|n Umfang vorhanden sind.

Erfindungsgemäß wird bei einem Gießverfahren die Schmelze durch zu einem Barren zusammengepreßtes bzw. verdichtetes Pulver aus einem oder mehreren Metallen und anschließendes Einführen des Barrens in eine Schmelzvorrichtung gebildet.

Die Erfindung ist bei allen Gießverfahren anwendbar, eignet sich jedoch besonders zur Anwendung beim Präzisionsformgießen und/oder dort, wo der Barren durch Hochfrequenz-Induktionserhitzung, geschmolzen wird, wie z. B. nach dem britischen Patent 1 199 836 der 'Anmelderin, in dem ein Verfahren beschrieben ist, bei dem ein Barren in einen Schmelztiegel gelegt und durch Hochfrequenz-Induktionserhitzung geschmolzen wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf das in dem genannten

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britischen Patent beschriebene Gießverfahren näher erläutert:

Nach Gewicht abgemessene Mengen im Handel erhältlicher Metallpulver werden zunächst gemischt, um ein Material zu schaffen, aus dem der Barren gebildet werden kann. Die Zusammensetzung des Materials ist von der gewünschten, für das zu gießende Erzeugnis notwendigen endgültigen Zusammensetzung abhängig. So kann das Metallpulver z. B. aus Eisenpulver, Mischpulver oder Nichteisenmetallpulver bestehen. Die Mischung wird alsdann zu einem kompakten bzw. verdichteten Pulverbarren geformt. Der Ausdruck "verdichtet" bezieht sich auf pulverförmiges Material, das durch Druckanwendung innerhalb einer entsprechend der benötigten Gestalt des fertigen Barrens geformten Ummantelung verfestigt worden ist.

Das Pulver wird durch Aufbringen von Druck mittels mechanischer oder hydraulischer Kraft zusammengepreßt. Dabei kann gleichmäßiger Druck auf eine einzige Seite oder auf entgegengesetzte Seiten des Pulvervolumens und/oder um den gesamten Außenflächenbereich desselben herumkufgebracht werden. Im letzteren Falle kann der Druck entweder mittels Druckluft oder Druckflüssigkeit aufgebracht werden.

Allgemeine Richtlinien über die zum Bilden der Pulvermischung erforderlichen Schritte und die zum Zusammenpressen des Pulvers ver wendete Vorrichtung sind in "Metals Handbook - American Society of Metals" (Ausgabe 19^8 - Neuauflage April I960) in einem Artike mit dem Titel "Powder Metallurgy" von C. H. Samans auf Seite ^7-5

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veröffentlicht.

Einige Beispiele der verwendbaren Pulvermischungen und des zum Zusammenpressen derselben benötigten Drucks sind in den britischen Patentschriften 907 788 und 1 07^ 911 angeführt.

In diesen ist das Zusammenpressen des Pulvers eine Verfahrensstufe in einem Sinterverfahren, bei dem der Preßling alsdann zum Zusammenschweißen der Partikel, Jedoch unter Beibehaltung seiner Gesamtform, einer Erhitzung unterworfen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Preßling diesem Vorgang nicht unterworfen, sondern stattdessen dann in einen Schmelztiegel eingebracht, wo er geschmolzen wird, um die Schmelze zum Einführen in eine Form zu bilden.

Wie vorstehend erwähnt, eignet sich die Erfindung besonders für ein Präzisionsformgießverfahren, bei dem Hochfrequenz-Induktionserhitzung Anwendung findet, um das in einem Schmelztiegel enthaltene Metall zu schmelzen, wie dies in der britischen Patentschrift 1 199 836 der Anmelderin beschrieben ist.

Diese Patentschrift beschreibt ein Verfahren zum Gießen von Metall, bei dem eine die Außenwandung eines Hohlraumes bildende und durch einen Hochfrequenz-Induktionserhitzer erhitzte Heizform in Kombination mit einem mit zwei separaten Durchlässen versehenen Kern benutzt wird. Das Verfahren besteht aus folgenden Stufen: dem Einführen des Kernes in die Form zum Bilden der ver-

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bleibenden Wand des Holraumes, dem Einführen eines harzgebundenen hitzebeständigen bzw. schwer schmelzbaren Pulvers durch einen der Durchlässe in den Hohlraum zum Bilden eines nach Gebrauch wegzuwerfenden Schmelztiegels in den Hohlraum, dem Einführen eines gasförmigen Härtungsagens¹ durch den anderen Durchlaß zum Härten des Schmelztiegels, dem Entfernen des Kerns, dem Einführen des Barrens in den Schmelztiegel, dem Schmelzen des Barrens durch Erhitzen durch den Induktionserhitzer und dem Gießen des geschmolzenen Metalls in eine Kühlform.

Außerdem ist die Heizform mit einer öffnung im Boden und einem in dieser beweglichen Druckkolben versehen, und das Verfahren umfaßt die zusätzlichen Verfahrensstufen des Schließens der Heizform mit dem Druckkolben während Zuführen des Pulvers, des Hebens des Druckkolbens zum Schließen des unteren Endes des Durchlasses, durch den das Pulver eingeführt wird, und des Bohrens eines Loches im Boden des durch das Pulver gebildeten Schmelztiegels vor dessen Erhärten, des Einführens eines schmelzbaren Stopfens in den Widerhalt in dem Tiegel nach Entfernen des Kerns und vor Einführen des Barrens, wobei der Stopfen nach Schmelzen des Barrens ebenfalls schmilzt und derart ein Ausfließen des geschmolzenen Inhalts des Tiegels durch das Loch in dessen Boden und in die Kühlform ermöglicht.

bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der erwähnten Patentschrift v/äre der in den Tiegel einzubringende Barren in der oben beschriebenen Weise gebildet, d. h. ein gepreßter Pulverbarren. Er hätte insbesondere eine dem Schmelztiegel genau angepaßte Ge-

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stalt und ein genau vorbestimmtes Gewicht an Metall.

Die in der britischen Patentschrift 1 199 836 offenbarte Vorrichtung ist Teil einer automatisierten Präzisionsformgießanlage, in der die Zeitspanne, über die die Hochfrequenz-Induktionserhitzung des Barrens erfolgt, derart festgesetzt ist, daß sie zum Schmelzen einer gegebenen Menge von Metall gerade passend ist. Polglich ist es wichtig, daß Zusammensetzung, Dichte und Gewicht der Barren genau gesteuert bzw. eingehalten werden, damit alle diese Eigenschaften bei jedem Barren gleich sind.

Es hat sich gezeigt, daß es bei Verwendung von Barren, die von Stabmaterial in Standardausführung abgesägt bzw. abgetrennt worden sind, nicht möglich ist, diese Eigenschaften innerhalb der gewünschten Grenzen zu steuern. Ebenso sind Versuche, abgemessene Mengen losen Pulvers zum Füllen des Schmelztiegels zu verwenden, aus den folgenden Gründen ohne Erfolg geblieben: Es ist nahezu ausgeschlossen, den Schmelzfluß zu steuern, weil die kleinen Partikel bei einer niedrigeren Temperatur schmelzen als dies eine relativ große Metallmenge tun würde, was zu Diffusion und Verspritzen der Schmelze führt. Außerdem ist es aufgrund der angewendeten Hochfrequenz-Induktionserhitzung für eine maximale Leistungsfähigkeit angezeigt, daß das eingegebene Metall eine größtmögliche elektrische Leitfähigkeit hat; eine solche ist bei losem Metallpulver nicht vorhanden.

Je niedriger im übrigen die Dichte der Füllung ist, umso größer muß der für die Schmelzvorrichtung erforderliche Schmelztiegel

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Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung verdichteter bzw. zusammengepreßter Pulverbarren der oben erläuterten Art die bei Verwendung von abgesägten oder abgetrennten Barren oder von abgemessenen Mengen losen Pulvers aufgetretenen Nachteile nicht mehr bestehen.

Es ist nicht notwendig, beim Formen des Preßlings irgendwelche Schmiermittel, Zinkstearat etc. beizufügen. Beim Formen des Preßlings ist es angezeigt, diesen mit der maximal möglichen Dichte herzustellen, um die Größe des erforderlichen Schmelztiegels und den zum Schmelzen des Barrens benötigten elektrischen Strom zu verringern. Obgleich die maximale Dichte angezeigt ist, kann die Dichte auch im Bereich zwischen 6θί und theoretischer Maximaldichte liegen.

Ein weiterer, durch Anwendung der Erfindung erreichter Vorteil im Vergleich zu der Verwendung von von Stabmaterial abgesägten Barren besteht in der Einsparung des beim Sägeschnitt abfallenden Metalls. Der Wert dieses Metalls ist dann von Bedeutung, wenn das Stabmaterial eine verhältnismäßig große Fläche hat.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gießverfahren, insbesondere Präzisionsformgießverfahren, bei dem eine Schmelze durch Erhitzen eines Metallbarrens gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Barren ein durch Verdichten bzw. Zusammenpressen von Pulver aus einem oder mehreren Metallen gebildeter Barren angewendet wird.

2. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Barren einer Hochfrequenz-Induktionserhitzung unterworfen wird.

3. Verfahren zum Gießen von Metall unter Verwendung einer die Außenwandung eines Hohlraumes bildenden und durch einen Hochfrequenz-Induktionserhitzer erhitzten Heizform in Kombination mit einem mit zwei separaten Durchlässen versehenen Kern, bestehend aus den Stufen: Einführen des Kerns in die Form zum Bilden der bleibenden Wand des Hohlraumes, Einführen eines harzgebundenen, hitzebeständigen bzw. schwer schmelzbaren Pulvers in den Hohlraum durch einen der Durchlässe zum Bilden eines für einmaligen Gebrauch bestimmten Schmelztiegels in dem Hohlraum, Einführen eines gasförmigen Härtungsmittels durch den anderen Durchlaß zum Härten des Schmelztiegels, Entfernen des Kerns, Einführen eines Barrens in den Schmelztiegel, Schmelzen des Barrens durch Erhitzen durch den Induktionserhitzer und Gießen des geschmolzenen Metalls in eine Kühlform, dadurch gekennzeichnet, daß als Barren ein aus zusammengepreßtem bzw.

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verdichtetem Metallpulver gebildeter Barren angewendet wird.

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ORIGINAL INSPECTED