DE2358719A1

DE2358719A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von metallen und metall-legierungen

Info

Publication number: DE2358719A1
Application number: DE2358719A
Authority: DE
Inventors: Boris Jordanov Dipl Drakaliski; Boris Petkov Dipl Ing Jordanov; Kaltscho Minkov Dipl Michovski; Jordan Ivanov Vitanov
Original assignee: DSO METALURGIA RUDODOBIV
Current assignee: DSO METALURGIA RUDODOBIV
Priority date: 1973-11-26
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1975-06-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Metallen und Metall-• Legierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metallen und Metall-Iegierüngen und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben. Has Verfahren UtId₁ die Vorrichtung werden insbes.ondere dann angewendet, wenn Gußstücke eine hohe Dichte und eine Kristallstruktur ohne Mikroporen aufweisen sollen.

,.-■-- Bs sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Druckgießen bekannt, bei denen in der Gießform, ein Gegendruck wirkt. Sie weisen den Nachteil auf, daß der normale Gang vorhergehender Prozesse gestört werden kann, was nur durch Verlängerung ihrer Dauer vermieden werden kann;dies führt jedoch zu einer-Herabsetzung der Produktivität des Gießens. Dieser Nachteil ist ein Ergebnis

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der diesen Prozeß kennzeichnenden, stark veränderlichen Druckbedingungen im Gießvolumen, das vom Gießrohr und der Gießform gebildet wird, die anfänglich mit Gas mit Atmosphärendruck gefüllt sind. Dann wird der Druck bis zum Arbeitsdruck erhöht, das Volumen wird mit Schmelze ausgefüllt, während das darin enthaltene Gas durch die Ventilationsöffnungen der Gießform entweicht. Am Ende des Prozesses wird der Druck abgebaut. Das Volumen ist zwischen Wänden eingeschlossen, die während des Gießvorgangs aufeinanderfolgend sowohl mit Gas, als auch mit dem beweglichen Spiegel der Schmelze in Berührung kommen; dieser Spiegel liegt am Anfang im Gießrohr und dann an den Ventilationskanälen der Gießform, die infolge ihrer kleinen Abmessungen keine Schmelze durchlassen sondern nur Gas bei starker Drosselung. ...-■*

Der Aufbau der Vorrichtungen hat den Nachteil, daß, falls Gas, sogar mit gleichem Druck sowohl in der Kammer mit der Gießform, als auch in der Kammer mit dem Gießbehälter eingeführt wird, infolge der Drosselung in den Ventilationskanälen die Druckerhöhung im Gießvolumen verzögert wird, so daß vorzeitig Schmelze in diese einfließt. Palis der Druck in der Kammer mit dem Gießbehälter zurückgehalten wird, um willkürliche Bewegungen der Schmelze zu veimeiden, besteht die Gefahr, daß in diesem Behälter Gas aus der Gießform durch das Gießrohr einfließt, und zwar unabhängig von der damit verbundenen Verzögerung des Prozesses.

Bekannt ist auch eine verbesserte Einrichtung zum Gießen unter Gasdruck bei Einwirkung von Gasgegendruck, bei bei der diese Nachteile mittels einer steuerbaren Verbindung zwischen dem .Gießvolumen beseitigt werden, das aus der Gießform mit dem Gießrohr und der Kammer besteht, in der sich der Gießbehälter mit der Schmelze befindet. Diese Verbindung erfolgt durch eine abschließbare Öffnung in den Wänden de? Gießvolumens. Ein Nachteil dieses

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Systems ist, daß bei der Arbeit mit hochschmelzenden Metallen über 1COO⁰C der Durchfluß des Metalls durch den Syphonspeiser •des Rohrs, sowie sein Verschließen zwischen beiden Kammern mit der-Schmelze und mit der Gießform unmöglich ist.

Außerdem besteht ein Nachteil dieses Verfahrens darin, daß beim Gießen, infolge des im voraus erzeugten Drucks, die Gase nui; schlecht aus der Schmelze beseitigt werden können.

Sowohl das beschriebene, als auch die anderen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Gießen unter Druck und mit Gegendrucks werden zum Gießen von Aluminium und Aluminiumlegierung en verwendet; sie sind jedoch schwer anwendbar für hochschmelzende Metalle mit einer Schmelztemperatur von mehr als 1OCO⁰G ..

Ss ist weiter ein Verfahren zum Spritzgießen bekannt_? , bei dem die Schmelze ebenfalls unter Druck der Gießform zugeführt wird. Ein Nachteil dieses Gießverfahrens ist, daß es erfolgreich insbesondere bei Nichteisenmetallen und für Gußstücke mit kleinem Gewicht und einfacher Gestalt angewendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezählten Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Gießen unter Gasdruck zu vermeiden, um den Vorgang zu beschleunigen und Gußstücke mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und verbessertem !Eristallgefüge ohne Mikroporen herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Gi®en unter hohem Druck gelöst, bei denen die Gießform vor dem Gießen der Schmelze unter Vakuum gesetzt wird, um die Gase gut und sicher aus dem geschmolzenen Metall zu entziehen. Die Schmelze ist bis zum vollständigen Ausfüllen der Gießform der Wirkung des reduzierten Drucks in der Gießform ausgesetzt. Der Entzug der Gase aus der Schmelze wird

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insbesondere dadurch gewährleistet, daß die Gießpfanne und die Schmelze sich während des Auspumpens in einer gemeinsamen Kammer mit der Gießform Definden, so daß das Vakuum vollständiger und wirkungsvoller hergestellt wird. Nach Abzug der Luft "bis zu einem optimalen Wert wird die Gießpfanne mit der Schmelze mit der Auslaßmündung nach unten gekippt. Nachdem die Gießform gefüllt worden ist, wobei sie mit der Schmelze dem Vakuum ausgesetzt ist, beginnt die Zufuhr von Gas oder· Luft unter hohem Druck, um eine Preßwirkung auf diese Schmelze während des Erstarrungsvorgangs auszuüben.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht grundsätzlich aus einer Kammer, in der sich sowohl die Gießform als auch die Gießpfanne mit der Schmelze "befinden. Zur Ausbildung des Vakuums und zur Anwendung des hohen Drucks wird die Kammer mit der Schmelze und der Gießform dicht verschlossen.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung näher erläutert. Pig. 1 und 2 zeigen je einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung.

Die im voraus mit Schmelze gefüllte Gießpfanne wird so aufgestellt.und befestigt,·daß sie mit der Ausflußmündung nach unten gekippt werden kann, um die Schmelze in die unter ihr angeordnete Gießform zu gießen. Die Kammer wird gut abgedichtet, wonach sie unter Vakuum gesetzt wird. Die Gießpfanne wird gekippt und die Schmelze fließt senkrecht nach unten in die Gießform. Nach dem Ausfüllen derselben wird damit begonnen, einen hohen Gasdruck auf die erstarrende Schmelze auszuüben. Während der Einwirkung des hohen Drucks, der" in Abhängigkeit von der Art der Gießlinge 20 bis 150 kp/cm beträgt, ist die Kammer durch die hydraulische Schließeinrichtung geschlossen. Nach Ablauf der erforderlichen Zei für die Einwirkung des hohen Drucks wird dieser abgebaut, womit der Gießvorgang abschließt. Der Behälter wird mit der Gießform aus der Kammer entnommen.

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ORlGfNAL INSPECTED - -

Die Einrichtung besteht aus zwei Grundteilen, einer Kammer 7 und einem Behälter 6. Die Kammer 7, in die der Behälter 6 und die Gießpfanne 3 mit der Schmelze eingelegt werden, ist von unten mit einer beweglieh .angeordneten hydraulischen Schließeinrichtung ausgerüstet, die beim Beginn des Auspumpens der Kammer 7. und beim Ausüben des hohen Drucks geschlossen ist.. Der Behälter β mit der Gießform 2 und der Gießpfanne 3mit der Schmelze werden in die Kammer 7 eingeführt, und zwar bei geöffneter hydraulischer Schließeinrichtung 9 und Bügel 8. Die letztgenannten sind seitlich im unteren Teil der Kammer 7 angeordnet. Durch Festziehen der Bügel 8 auf Flanschen im unteren.Teil der Kammer 7 und Flanschen der hydraulischen Schließeinrichtung werden diese dicht abgeschlossen. Eine Vakuumpumpe 12 und ein Kompressor 11 sind durch Rohrleitungen mit der Kammer 7 durch deren Deckel verbunden und dienen zur Entleerung der Kammer 7 und zur Erzeugung des hohen Drucks in ihrem Innern. Das Sicherheitsventil 4 im Deckel der Kammer 7 dient zur Sicherung der Kammer 7 bei Überschreiten des Luft- bzw. des Gasdrucks bei der Erstarrung des Gußstücks.Mn den Rohrleitungen, die die Vakuumpumpe 1 2 und den Kompressor 1Ϊ verbinden, sind ein Auslaßventil 5 und ein Umkehrventil 10 vorgesehen. -

Die erfindungsgemaße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die Gießform 2 (es können auch mehrere Gießformen vorhanden sein) wird in den-Behälter 6 eingelegt und darauf wird die Gießpfanne 3 mit der vorbereiteten Schmelze befestigt. Dieser Satz wird von der unteren geöffneten Seite in die Kammer 7 eingeführt. Dann wird die Kammer mittels der hydraulischen Schließeinrichtung hermetisch abgeschlossen, wonach die Entleerung mittels der Vakuumpumpe 12 beginnt. Danach wird die Gießpfanne 3 mit der Schmelze gekippt und letztere in die Gießform 2 vergossen. Es wird weitere 5 bis 20 Sekunden je nach der Wanddicke des Gußstücks ausgepumpt. Sofort danach wirkt der hohe Druck vom Kompressor 1.1 .Er betragt- 20 bis 150 kp/cm², ebenfalls in Abhängigkeit der Gußstückart. Dabei erstarrt die vergossene Schmelze. Mittels des Ventils 5 wird der hohe

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Druck abgelassen. Damit endet der Gießvorgang, und der Behälter 6 wird aus der Kammer 7 entnommen.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Gußstücke auch bei komplizierten Normteilen eine hohe Güte aufweisen, ohne Verformungen und ohne Änderung des Gefüges und der chemischen Zusammensetzung der Schmelze.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, daß die erfindungsgemäß hergestellten Gußstücke um etwa 20 bis 30 $ bessere mechanische Eigenschaften aufweisen, und zwar bezüglich der Festigkeit, der Verschleißfestigkeit, der Härte über'den ganzen Querschnitt u. a._t und zwar jegliche legierung, auch ohne teure Metalle.

Da die Speiseköpfe entfallen, wird das flüssige Metall besser, und zwar bis 95%»ausgenutzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt die Voraussetzungen für eine !Fließfertigung. Außerdem werden die Verstaubung der Atmosphäre, schädliche Gase und die höhen Temperaturen in den Arbeit sräumen völlig vermieden.

Patentansprüche

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Claims

PA TB NT ANSPRÜCHE DA-9933

1. ' Verfahren zum Gießen von Metallen und Metall-Legierungen bei vorherigem Leerpumpen der Gießform und Anwendung eines hohen Drucks während der Erstarrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießpfanne mit der vorbereiteten Schmelze und die Gießform in einen gemeinsamen Raum einer Kammer eingebracht werden, die danach hermetisch abgeschlossen und während 5 bis 20 Sekunden entleert werden, und daß das Metall darauf in die Gießform eingegossen wird, wonach in der gleichen Kammer bei " Beginn des Erstarrens der Schmelze ein Druck von 20 bis 250 kp/cm , vorzugsweise 50 bis-120 kp/cm , in Abhängigkeit von der Gußstückart erzeugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Kammer (7) und einen Behälter (6), "wobei in den Behälter die Gießform (2) und die Gießpfanne (3) mit der Schmelze eingebracht werden, die Gießpfanne drehbar um ihre horizontale Achse befestigt und die untere Seite der Kammer durch eine Schließeinrichtung

■ (9) und Bügel (8) zur Absicherung der Schließeinrichtung (9) -yerschließbar ist, und durch eine Vakuumpumpe (12) und einen Kompressor (11), die durch Rohrleitungen und ein TJmkehrventil mit der Kammer (7) verbunden sind.

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