DE2606600B2

DE2606600B2 - Metallurgische Form, Verfahren zu ihrer Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2606600B2
Application number: DE2606600A
Authority: DE
Inventors: Pierre Chatenay-Malabry Magnier; Maurice Charillon Rabinovitch
Original assignee: Microfusion SA; Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Microfusion SA; Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1976-02-19
Publication date: 1978-08-10
Also published as: FR2301322B1; DE2606600A1; GB1517081A; FR2301322A1; DE2606600C3; SE7601872L; CH604955A5; SE418814B; US4147201A; CA1052531A; IT1055353B; US4250943A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer metallurgischen Form zur Erzeugung kompliziert geformter Gußstücke aus einem metallischen Verbundwerkstoff, der durch gerichtete Erstarrung einer kohlenstoffreichen Legierung erhalten wird, wobei die Form eine dichte und nicht poröse Beschichtung von weniger als 1 mm aus einem temperaturfesten Metalloxyd großer Reinheit aufweist, die durch Plasmaspritzen hergestellt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine nach diesem Verfahren und mittels der Vorrichtung hergestellte Form.

Es ist eine metallurgische Gießform bekannt (DT-OS 2349898), die geeignet ist zur Herstellung von metallischen Werkstücken aus einem temperaturfesten Verbundwerkstoff, der aus einer Matrix aus einer Superlegierung und einer darin angeordneten Verfestigungsphase aus orientiert erstarrten Fasern, mit hoher mechanischer Festigkeit, die durch Umschmelzen und gerichtetes Erstarren einer geeigneten Ausgangsso legierung erhalten wird, besteht. Die Werkstoffe selbst, sind aus der DT-PS 2018770 bekannt. Es handelt sich um polyvariante Systeme mit einer Verfestigungsphase aus orientierten Fasern, sog. Whiskers, mit einer Struktur nach Art eines Eutektikums. Sie bestehen im wesentlichen aus zwei voneinander unabhängigen Phasen:

a) Einer komplexen Matrix aus mehreren Elementen:

mindestens ein Metall der Gruppe Eisen, Nickel und Kobalt sowie
Chrom in einer Menge zwischen 10 und 25 Gew.-% der Zusammensetzung und einer situ gewachsenen Verfestigungsphase, die praktisch frei von Chrom ist und im wesentlichen aus länglichen einkristallinen Fasern, sog. Whiskers, aus mindestens einem Monocarbid eines der Metalle der Gruppe Tantal, Niob, Hafnium und Titan besteht.

i)

b) in

Diese kohlenstoffreichen Werkstoffe werden durch gerichtetes Erstarren einer geeigneten Ausgangslegierung erhalten, in dem diese auf eine Temperatur zwischen 1300 und 1700° C aufgeheizt und ein Temperaturgradient an der Erstarrungsfront zwischen 100 bis 150° C pro cm bei einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront zwischen 0,5 und 6 cm/h aufrechterhalten wird.

Die bekannte Gießform (a.a.O.) wird durch Verbindung von zwei Teilen hergestellt, die jeder aus einem Körper eines gut wärmeleitenden Werkstoffs, wie Graphit, gebildet ist, der innenseitig mit einer Verkleidung aus einem temperaturfesten Metalloxyd, das durch Plasmaspritzen aufgebracht wird, versehen ist. Auf Grund dieses Herstellungsverfahrens ist die wirksame Oberfläche der Gießform, d. h. diejenige Oberfläche, die mit der einer gerichteten Erstarrung unterworfenen Legierung in Kontakt kommt, vergleichsweise rauh. Diese Rauhigkeit und die Anwesenheit einer Trennebene zwischen den beiden Teilen führt dazu, daß beim direkten Formen der Werkstücke durch den Gießprozeß die Anforderungen an die Genauigkeit zumindest bei bestimmten mechanischen, insbesondere verwickelten Bauteilen, wie beispielsweise Turbinenschaufeln für Flugzeuge od. dgl. nicht erfüllt werden können, so daß solche Bauteile aus größeren Werkstücken durch spanende oder andere formgebende Bearbeitungsverfahren nachbearbeitet werden müssen.

Bei den vorgenannten Legierungen für die Gießform sind für das Erreichen einer gerichteten Erstarrung besondere thermische Bedingungen einzuhalten, die beim Gießen üblicher Metalle nicht auftreten. So darf das Gußstück nicht dem Abkühlen beliebig überlassen bleiben, sondern das Gußstück muß vielmehr seiner Länge nach durch Umschmelzen erzeugt werden. Dabei muß eine möglichst ebene Erstarrungsfront gegeben sein, die mit geringer Geschwindigkeit wandert. Ferner muß an der Erstarrungsfront ein konstanter und beachtlicher Temperaturgradient eingehalten werden. Diese Bedingungen lassen sich mit der bekannten Gießform bzw. Kokille nicht optimal verwirklichen, wobei insbesondere auch der Nachteil gegeben ist, daß die Form aus zwei Teilen besteht mit der Folge, daß die Oberfläche des hergestellten Gußstücks einer Nachbearbeitung bedarf.

Wenngleich das Gießen mit verlorenem Modell in der Gießereitechnik bei komplizierten Werkstücken bekannt ist und obgleich bereits angeregt worden ist (GB-PS 767114) auf der wirksamen Oberfläche einer Gießform eine Auskleidung vorzusehen, sind bisher keine Herstellungsverfahren bekanntgeworden, mit deren Hilfe eine Gießform geschaffen werden könnte, die sowohl den physikalischen als auch chemischen Anforderungen bei der Erzeugung von metallischen, kompliziert geformten Werkstücken aus den vorgenannten Werkstoffen gerecht wird, bei denen also eine ebene Erstarrungsfront vorliegt, ein hoher Temperaturgradient an der Erstarrungsfront und eine geringe Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront bei hoher Gießtemperatur aufrechterhalten werden muß und zugleich bei dieser hohen Temperatur chemische Neutralität gegeben sein muß, um jegliche Reaktion zwischen der Gießform und den Bestandteilen der Legierung, insbesondere mit dem in ihr vorliegenden Kohlenstoff, zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer einteiligen metallurgischen Form vorzuschlagen, die zur Erzeugung von Gußstücken aus einer durch gerichtetes Erstarren erhaltenen Superlegierung mit guter Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß - wie an sich bekannt — ein Negativmodell hergestellt und auf dieses die Beschichtung zur Bildung einer einteiligen Kokille aufgebracht wird und daß dann das Modell durch chemisches Lösen von der Kokille getrennt wird.

Es ist zwar die Herstellung einer Kokille aus feuerfesten Oxyden durch Aufsprühen auf eine Modellplatte bekannt (US-PS 3 136011). Hierbei ist es aber ebensowenig wie bei dem eingangs beschriebenen Verfahren (DT-OS 2 349 898) möglich, eine einteilige Form zu erhalten, vielmehr wird die Gießform, wie dies in der Gießereitechnik üblich ist, aus zwei Formhälften zusammengesetzt. Ferner wäre die bekannte Gießform (US-PS 3 136011) für die Erzeugung von

μ Gußstücken aus den hier zur Rede stehenden Legierungen völlig ungeeignet, denn die Beschichtungen weisen in der Mehrzahl der Ausführungsformen eine unregelmäßige Wandstärke auf, so daß der Schmelzbzw. Erstarrungsprozeß thermisch unkontrolliert be-

2^rj einflußt wird. Auch soll die Beschichtung eine Wandstärke von jedenfalls mehr als 1 mm aufweisen, damit sie bei mechanischem Lösen von der Modellplatte nicht bricht. Somit kann weder eine ebene Erstarrungsfront noch ein gleichbleibender Temperaturgradient eingehalten werden. Schließlich muß auch das Gußstück nach dem Entformen nachbearbeitet werden, da die Gießform eine Trennebene aufweist.

Praktische Versuche mit Gießformen gemäß der Erfindung haben gezeigt, daß eine annähernd absolut ebene Erstarrungsfront erhalten wird, die selbst im Bereich der Wandung kaum deformiert ist. Das in einer solchen Kokille hergestellte Gußstück weist also über seinen gesamten Querschnitt eine gleichbleibende Legierungszusammensetzung und eine regelmäßige gerichtete Struktur auf. Ferner entfällt ein Nachbearbeiten der Oberfläche, da die Form allseitig geschlossen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird auf die Außenfläche der Kokille ein keramischer Mantel, der eine größere Porosität und eine größere Dicke als die Kokille aufweist, aufgebracht.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Negativ-Modell aus einem Metall oder einer Legierung hergestellt, die chemisch leicht löslich ist. Beispielsweise kann hier eine Aluminium-Silicium-Legierung verwendet werden.

Sofern das Modell aus einem metallischen Werkstoffbesteht, wird es vor dem Auftragen des temperaturfesten Metalloxyds sandgestrahlt. Das Auftragen des Metalloxyds erfolgt unter starker und stetiger Kühlung beispielsweise mittels eines Luftstroms od. dgl.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens besteht das Modell aus einer dünnen Schale, die durch elektrolytischen Niederschlag eines Metalls auf einem Wachskern erfolgt, der zuvor mit einem Silberüberzug od. dgl. auf chemischem Weg versehen wird.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Negativ-Modell aus einem Metallkern und einer auf dessen Oberfläche aufgetragenen Beschichtung aus einem wasserlöslichen

Salz hergestellt, die durch Abdampfen aus der Wasserlösung erzeugt wird. Die darauf aufgetragene Kokille aus dem temperaturfesten Metalloxyd wird von dem Metallkern durch Herauslösen der Salzschicht in einem Wasserbad getrennt. In diesem Fall wird der Metallkern während des Aufbringens der Salzschicht auf einer Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Wassers gehalten und die Salzschicht nach ihrem Auftrag durch Polieren mit Schmirgel geglättet.

Während der Herstellung der Form wird das Modell vorzugsweise in Drehung versetzt und die temperaturfeste Metalloxyd-Kokille mittels eines parallel zur Drehachse bewegten Plasmastrahls aufgetragen. In gleicher Weise kann auch das Auftragen der Salzschicht auf den Metallkern erfolgen.

Eine Vorrichtung mit einem das Modell aufnehmenden Drehfutter und einer Metalloxyd abgebenden Spritzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich aus durch eine parallel zur Achse des Drehfutters verlaufenden Führungsbahn für eine entlang des Modells bewegliche, das Metall abgebenden Plasmaspritzeinrichtung. Zusätzlich können außerhalb und innerhalb des Modells Kühleinrichtungen, z. B. Druckluftdüsen angeordnet sein. Bei der Herstellung eines Modells mit einer Salzbeschichtung kann darüber hinaus eine den Metallkern aufheizende Einrichtung vorgesehen werden.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es zeigt

.Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße hergestellte metallurgische Form zur Fertigung einer Schaufel gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt 3-3 gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt 4-4 gemäß Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Form gemäß Fig. 2.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Herstellung einer Turbinenschaufel, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben, ohne daß jedoch die Erfindung hierauf beschränkt wäre.

Wie an sich bekannt, besteht die Turbinenschaufel A aus einem Schaufelblatt 10, an dessen einem Ende ein Fuß 11 zum Befestigen angeordnet ist, während an dem anderen freien Ende ein Ansatz 12 vorgesehen sein kann. Sofern die Schaufel für Flugzeugturbinen mit erhöhter thermischer und mechanischer Beanspruchung eingesetzt wrden soll, besteht sie aus einem hochwarmfesten Verbundwerkstoff, der beispielsweise durch gerichtete Erstarrung einer geeigneten Ausgangslegierung erhalten wird, z. B. einer Matrix auf der Basis von Eisen, Kobalt oder Nickel und Chrom und aus einer Verfestigungsphase, die aus einkristallinen länglichen Fasern in Form von Monocarbiden der Übergangsmetalle gebildet ist. Ein solcher Werkstoff weist insbesondere eine erhöhte Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen auf. Während bisher Schaufeln aus diesem Werkstoff durch zerspanende Bearbeitung eines Gußstücks, das annähernd die Schaufelform aufweist, hergestellt werden, wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Form vorgeschlagen, in der die Schaufel direkt im Wege des Gießens hergestellt werden kann, zumindest aber das Schaufelblatt.

Die Form 20 (Fig. 2 bis 4) weist eine dünne, nicht poröse Beschichtung aus einem temperaturfesten Metalloxyd großer Reinheit auf, die einen Kokillenblock 21 bildet, dessen innere glatte Oberfläche 22 einen mittleren Teil 23 in der Form des Schaufelblattes der Turbinenschaufel und dessen beide äußeren Teile die Form des Schaufelfußes 11 bzw. des Ansatzes 12 oder aber im wesentlichen zylindrische Teile 24, 25, aus denen der Fuß oder der Ansatz herausgearbeitet werden können, bilden. Das die Kokille 21 bildende Metalloxyd großer Reinheit (gleich oder größer 99,5%) wird mit Vorteil unter der Gruppe Aluminium, Zirkon, Magnesium, deren Schmelzpunkt oberhalb 2000° C liegt, ausgewählt. Ein solches Metalloxyd ist in der Lage, dem bei einer gerichteten Erstarrung der Legierung notwendigen erhöhten Temperaturgradienten von ca. 100 bis 150° C/cm zu widerstehen. Da dieser Werkstoff wegen seiner Reinheit bei erhöhten Temperaturen (zwischen 1300 und 1700" C) chemisch inert ist, tritt keine Reaktion mit den Bestandteilen der Legierung, die reich an Kohlenstoff ist, auf. Die Kokille 21, deren Herstellung noch beschrieben wird, weist eine extrem geringe Porosität (unter 10%) und eine nur dünne Wandstärke auf, die beispielsweise bei Einsatz von Aluminiumoxyd zwischen 0,5 und 1 mm beträgt. Die Kokille 21 weist eine ausreichende Festigkeit auf, um Werkstücke kleinerer Abmessungen herstellen zu können.

Für größere Werkstücke ist die Kokille 21 mit einem temperaturfesten Mantel 26, der eine größere Wandstärke als die Kokille, von z. B. 4 bis 5 mm, aufweist, umgeben. Dieser Mantel kann beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff bestehen und infolgedessen eine gegenüber der Kokille 21 wesentlich größere Porosität in der Größenordnung von 30% aufweisen. Dieser Mantel begünstigt die mechanische Haltbarkeit der Form und deren Festigkeit gegen thermische Kontraktionen.

Da die Kokille keine Trennebene aufweist und ihre wirksame Oberfläche 22 extrem glatt ist, können die Turbinenschaufeln direkt im Wege des Gießens hergestellt werden, da ihre Oberfläche die im Einsatz geforderten Eigenschaften aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer noch näher zu beschreibenden Form ist dadurch charakterisiert, daß die Kokillenschicht aus einem temperaturfesten Oxyd in Anpassung an eine einstükkige Kokille durch Niederschlag des Oxyds auf einem entsprechenden Negativ-Modell erhalten wird. Zumindest die freie Oberfläche des Modells besitzt einen Schmelzpunkt, der ausreichend hoch ist, damit das temperaturfeste Metalloxyd durch Aufsprühen aufgebracht werden kann. Das Modell wird dann von der Kokille durch einen physikalischen oder chemischen Vorgang getrennt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ähnlich den bekannten Gießverfahren mit verlorenem Modell eine Form aus einem geringwertigen Metall oder einer geringwertigen Legierung hergestellt, auf die die mittels einer Acetylen-Sauerstoffiamme oder mit einem Plasmabrenner das die Kokille 21 bildende temperaturfeste Metalloxyd aufgesprüht wird. Das das Modell bildende Metall oder die Legierung wird so ausgewählt, daß sie einerseits einen ausreichend hoher Schmelzpunkt aufweist, um beim Aufsprühen de:

temperaturfesten Oxyds nicht angegriffen zu werden andererseits nach der Bildung der Kokille leicht getrennt werden kann. Gute Ergebnisse können mit be kannten Aluminium-Silizium-Legierungen erreichi

werden, die nach Bildung der temperaturfesten Kokillenschicht durch Säureangriff gelöst werden können.

Beispiel 1

Um eine Schaufel A mit einer Höhe von ca. 50 mm im direkten Guß herzustellen, wird ein Modell mit einer Höhe von 140 mm mit jeweils zylindrischen Endstücken von 45 mm 0 wie folgt hergestellt:

a) Im Wege des Gießens mit verlorenem Modell wird zunächst aus einer Al-Si-Legierung ein Schaufelmodell hergestellt, das die gewünschten Toleranzmaße und den gewünschten Oberflächenzustand aufweist.

b) Das derart erhaltene Modell wird schwach sandgestrahlt, um Oxyd- und Fettspuren zu beseitigen. Durch dieses Sandstrahlen wird zusätzlich erreicht, daß das die Kokille bildende temperaturfeste Metalloxyd auf dem Modell befriedigend haftet.

c) Zum Aufbringen der temperaturfesten Oxydschicht wird das Al-Si-Modell 30 (s. Fig. 5) in einem Drehfutter 31 befestigt, das um seine Achse 32 drehbar ist. Auf einer parallel zur Achse 32 verlaufenden Gleitbahn 33 ist ein in Richtung des Doppelpfeils / beweglicher Plasmabrenner 34 angeordnet, der an einen Versorgungsbehälter 35 angeschlossen ist. Die Bewegung des Plasmabrenners wird unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Antriebs 36 von einer Steuereinrichtung 37 gesteuert.

Um beim Fortbewegen des Plasmabrenners 34 jegliche Gefahr einer Rißbildung in der aufge-'sprühten Aluminiumschicht, die durch die Dilatation des Modells 30 beim Aufbringen des temperaturfesten Metalloxyds auftreten könnte, zu vermeiden, wird das Modell stark gekühlt, beispielsweise mittels Preßluft, die einerseits aus einer zur Achse 32 parallelen Leitung 38 auf die Außenfläche des Modells austritt, andererseits durch einen in der Achse 32 liegenden Kanal 39 das Innere des Modells umspült. Während die Temperatur des Modells auf ca. 60° C gehalten wird, wird auf das Al-Si-Modell in etwa 20 Durchgängen mittels des Plasmabrenners 34 eine dünne Aluminiumoxydschicht von großer Reinheit (gleich oder größer 99,5%), großer Dichte (Porosität geringer als 10%) in einer Stärke von 0,5 bis 1 mm ohne jegliche Rißbildung aufgebracht.

d) Nachdem das mit der Kokille 21 überzogene Modell 30 aus dem Drehfutter 31 herausgenommen worden ist, wird es in eine wäßrige Salzsäurelösung von 30 Vol.% getaucht, die durch einen Wasserkreislauf ständig gekühlt wird, um jegliche Rißbildung der Kokille unter Wirkung der exothermen Reaktion, die sich bei der Auflösung des Modells einstellt, zu vermeiden. Sobald das Modell vollständig aufgelöst ist, worüber ca. 24 Stunden verstreichen, wird die Kokille aus dem Säurebad herausgenommen, gewaschen und getrocknet.

e) Im gegebenen Fall kann auf die Außenfläche der Kokille, deren Enden mittels Deckel verschlossen worden sind, durch Eintauchen in Schlicker, durch Bestäuben der feuchten Masse und durch Trocknen ein zusätzlicher Mantel 26 aufgebracht werden.

Um die Verfahrensstufe der Auflösung des Metallmodells, die eine relativ lange Dauer beansprucht, zu vermeiden, kann gemäß einer zweiten Ausführungsform das Modell in Form einer dünnen Schale ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise auf chemischem Weg auf ein durch Injektion erzeugtem Wachsmodell ein dünner Silberfilm aufgebracht werden, auf den durch elektrolytischen Niederschlag eine Schale in Form einer dünnen Schicht aus Nickel in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern aufgetragen wird. Nach dem Ausschmelzen des Wachses wird das temperaturfeste Metalloxyd durch Flammspritzen auf die Nickelschale niedergeschlagen, die dann auf chemischem Weg entfernt wird.

Beispiel 2

Zur Herstellung einer Form gemäß Beispiel 1 wird zunächst eine Wachsform hergestellt, die nach leichtem feuchten Sandstrahlen mit einem Silberüberzug auf chemischem Weg versehen wird. Auf diesen Überzug wird anschließend ein gleichmäßiger Auftrag von Nickel durch elektrolytischen Niederschlag mit einer Stärke in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 mm aufgebracht.

Das Modellwachs wird dann ausgeschmolzen und das aus der Nickelschale bestehende Modell auf dem Drehfutter 31 der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung aufgespannt, um dort die metalloxydische, temperaturfeste Beschichtung aus Aluminium, Zirkon oder Magnesium herzustellen.

Sobald die gewünschte Dicke der Kokille nach etwa 20 Durchgängen des Plasmabrenners 34 erreicht ist, wird das Modell mit der Beschichtung aus dem Futter entnommen und in ein chemisch wirkendes Bad, z. B. in eine wäßrige Lösung von Salpetersäure mit 50 Vol.% eingetaucht, wodurch die Nickelschale in ca. V₂ Stunde aufgelöst wird. Die temperaturfeste, me-

talloxydische Kokille wird dem Säurebad entnommen, gewaschen und getrocknet. Sie kann außenseitig gegebenenfalls mit einem keramischen Mantel verstärkt werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere bei einfachen und entformbaren Werkstücken Anwendung findet, wird die temperaturfeste Metalloxyd-Kokille 21 nicht direkt auf einem Metallmodell erzeugt, sondern auf einer dünnen und gleichmäßigen Schicht eines in Wasser löslichen Salzes, die auf das genannte Modell aufgebracht und nach Erzeugung der Kokille durch Lösen in Wasser entfernt wird. Das Metallmodell kann dann mehrfach wieder verwendet werden.

Beispiel 3

Auf einem Metallmodell, wie es in Beispiel 1 beschrieben worden ist, wird mittels einer herkömmlichen Pulver-Spritzpistole eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid aufgesprüht. Die Zerstäubung kann in einer der Fig. 5 ähnlichen Weise erfolgen, jedoch kann dabei die Kühleinrichtung 38 entfallen, während die Kühleinrichtung 39 durch eine vorzugsweise elektrische Heizeinrichtung ersetzt wird, mit deren Hilfe das Modell auf einer Temperatur von ca. 200° C gehalten wird, so daß das Wasser aus den Tröpfchen der Salzlösung, die mittels einer an die Stelle des Plasmabrenners 34 eingesetzten Pistole aufgesprüht werden, unmittelbar nach Auftreffen auf das Metallmo-

dell abgedampft wird.

Die niedergeschlagene Salzschicht, die leicht rauh ist, kann nachträglich mit einem Feinschmirgel geglättet werden. Anschließend wird die Sprühpistole durch den Plasmabrenner 34 zum Aufsprühen von Aluminium, Zirkon oder Magnesium ersetzt, um die Kokille 21 in der bereits beschriebenen Form aufzubringen. Der erhöhte Schmelzpunkt (800° C) von Nartriumchlorid ermöglicht eine nicht unbedeutende Aufheizung während des Aufsprühens des temperaturfesten

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Metalloxyds, ohne daß die Salzschicht dabei zerstört wird.

Nachdem das Metallmodell mit der Salzschicht und der temperaturfesten Oxyd-Kokille aus dem Drehfutter 31 entnommen worden ist, wird es in ein Wasserbad getaucht. Dabei löst sich die Natrium-Chlorid-Schicht auf, so daß das wieder verwendbare Metallmodell aus der Kokille entnommen werden kann. Die Kokille selbst wird getrocknet und gegebenenfalls mit einem äußeren Metallmantel versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer einteiligen metallurgischen Form zur Gewinnung von kompliziert geformten Gußstücken aus einem metallischen Verbundwerkstoff, der durch gerichtete Erstarrung aus einer kohlenstoffreichen Legierung hergestellt wird, wobei die Form eine dichte und nicht poröse Beschichtung von weniger als 1 mm aus einem temperaturfesten Metalloxyd großer Reinheit aufweist, die durch Plasmaspritzen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß — wie an sich bekannt — ein Negativmodell hergestellt und auf dieses die Beschichtung zur Bildung einer einteiligen Kokille aufgebracht wird und daß dann das Modell von der Kokille durch chemisches Lösen getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite der Kokille ein keramischer Mantel größerer Porosität und größerer Wandstärke als die Kokille aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell des Gußstücks aus einem Metall oder einer Legierung besteht, die chemisch leicht löslich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell aus einer Aluminium-Silicium-Legierung besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall-Modell vor dem Aufbringen des temperaturfesten Metalloxyds sandgestrahlt wird, und daß das Modell während des Aufbringens des Metalloxyds ständig mittels eines Luftstroms od. dgl. gekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell durch elektrolytischen Niederschlag eines Metalls Ruf einer Wachsform, die zuvor auf chemischem Weg mit einem dünnen Überzug aus Silber od. dgl. versehen worden ist, hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Negativ-Modell aus einem Metallkern besteht, der auf seiner Außenseite mit einer wasserlöslichen Salzbeschichtung versehen wird, die durch Verdampfen einer flüssigen Lösung erzeugt wird, und daß die temperaturfeste Metalloxyd-Kokille von dem Modell durch Lösen der Salzschicht in einem Wasserbad getrennt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell während des Auftragens der Salzschicht auf einer gegenüber der Verdampfungstemperatur höheren Temperatur gehalten und nach dem Auftrag durch Schmirgel geglättet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Negativ-Modell um seine Achse gedreht und Metalloxyd zur Herstellung der Kokille außenseitig auf das Modell aufgesprüht wird, wobei der Sprühstrahl parallel zur Drehachse des Modells mehrfach hin- und herbewegt wird.

10. Gießform, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als einteilige Kokille mit einer Porosität von weniger als 10 % und einer Dicke zwischen 0,5 und 1 min aus einem temperaturfe-

sten Metalloxyd hoher Reinheit von mehr als 99,5% hergestellt ist, wobei das Metalloxyd aus der Gruppe Aluminium, Zirkon und Magnesium ausgewählt ist, und daß sie außenseitig von einem Keramikmantel umgeben ist, der eine Wandstärke von 4 bis 5 mm und eine Porosität von ca. 30% aufweist.

11. Vorrichtung mit einem das Modell aufnehmendes Drehfutter und einer Metalloxyd abgebenden Spritzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine parallel zur Achse des Drehfutters verlaufende Führungsbahn (33) für eine entlang des Modells (30) bewegliche, das Metalloxyd abgebenden Plasmaspritzeinrichtung (34).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine auf die Innenseite des hohlen Modells (30) und auf die Außenseite wirkende Kühleinrichtung (39, 38).

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine auf die Innenseite des Modells (30) wirkende Heizeinrichtung.