DE2853162C2

DE2853162C2 - Einrichtung zum Herstellen von Gußteilen mit gerichteter Kristallisation

Info

Publication number: DE2853162C2
Application number: DE19782853162
Authority: DE
Inventors: Vasilij Alekseevi&ccaron; Moskva &Ccaron;umakov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE2853162A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Herstellen von Gußteilen mit gerichteter Kristallisation, die aufeinanderfolgend angeordnet Heizzone der Gießform, Kristallisationszone mit Erhitzern, die ein sich in Bewegungsrichtung der Gießformen verringerndes Wärmefeld erzeugen, und Kühlzone sowie Mittel zum Füllen der Gießformen mit Flüssigmetall und Mittel zum Verschieben der Gießformen durch die erwähnten Zonen enthält.

Eine Einrichtung dieser Art mit einem Tunnelofen entlang eines Kreisabschnittes und einem Karusseltisch zum Transport der Gießformen durch den Tunnelofen ist beispielsweise aus der GB-PS 12 69 833 bekannt.

Die DE-PS 5 75 843 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung möglichst lunkerfreier Gußstücke aus Widerstandsöfen, wobei vorgesehen ist, die Form vor der Erstarrung des in ihr befindlichen Metalls über deren ganze Außenoberfläche mittels Widerstandsheizelementen auf eine, den Schmelzpunkt des Metalls überschreitende Temperatur, zu erhitzen und dann die Form mit ihrem Bodenbasisabschnitt zuerst langsam in den Bereich einer Kühlvorrichtung abzusenken.

Aus der DE-OS 26 09 949 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gußstücks aus einer in einer Richtung erstarrten Metallegierung bekannt, bei dem die ganze Gießform, einschließlich Gießtrichter sowie Gießkanal auf eine Temperatur, die über dem Legierungsliquidus liegt, vorgeheizt wird und nach dem Füllen der Gießform ein Wärmeabzug im unteren Teil der Gießform mittels einer Kühleinrichtung vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Herstellung von Gußteilen mit gerichteter Kristallisation anzugeben, in der bei einfachem Aufbau das System der Wärmewechselwirkung zwischen den Gießformen und der Heiz- und Kühlzone der Einrichtung zur Kristallisation derart geändert ist, daß bei erhöhter Leistung der Einrichtung ein verbessertes Gefüge der herzustellenden Gußteile gewährleistet werden kann.

Dies wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Einrichtung einen Herd aufweist, der in Form einer einheitlichen, durch alle Zonen verlaufenden Führung ausgebildet und aus der Reihe nach einander anstoßenden Abschnitten — einen Heizabschnitt und einen Kühlabschnitt — zusammengesetzt ist, deren Stoßzelle am Eingang der Kristaliisationszone liegt, wobei die Bodenteile der Gießformen einer Verschiebung über die ganze Länge des erwähnten Führungsherdes im unmittelbaren Wärmekontakt mit den Abschnitten desselben angepaßt sind.

Vorzugsweise besieht dabei der Heizabschnitt des Herdes aus einem nichtschmelzenden Werkstoff vom Typ Graphit und der Kühlabschnitt aus einem Metall mit einem relativ hohen Wärmeleitvermögen.

Vorteilhaft sind in der Kristallisationszone Blöcke aus einzelnen Erhitzern über dem ungeteilten Kühlabschnitt des Herdes angeordnet und eine Vorrichtung zur unabhängigen Höhenverstellung der Erhitzer gegenüber dem erwähnten Kühlabschnitt des Herdes

J5 vorgesehen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsge-

⁴⁽¹ mäßen Einrichtung,

F i g. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung im Betrieb und

F i g. 3 eine Ausführungsform der Stufenregelung der Erhitzungstemperatur in der Kristallisationszone.

Die Herstellung von Gußteilen mit gerichteter Kristallisation wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, wie Fi g. 1 zeigt, auf folgende Weise durchgeführt. Eine keramische Hülle, die einen Hohlraum für das Gußteil 1 enthält wird in einem Graphitformkasten 2 untergebracht. Der freie Raum zwischen ihnen wird mit einem Stützfüllstoff 3 gefüllt, von oben mit einem Deckel 4 mit einer darauf angeordneten keramischen Pfanne verschlossen, in die ein fester Metallrohling 6 aus einer Legierung auf Nickelbasis hineingelegt ist. Der Formkasten 2 wird durch ein durch Seitenerhitzer 7 erzeugtes Wärmefeld verschoben (die Richtung ist in der Zeichnung mit Pfeilen angegeben). Zuerst wird die Gießform vorzugsweise am Bodenbasisabschnitt erwärmt. Nachdem hier eine den Schmelzpunkt des Metalls übersteigende Temperatur (1350°C für die Nickelbasislegierung) erreicht worden ist, wird danach die Erwärmung des restlichen Teils und des oberen Endes der Gießform mittels zusätzlicher Erhitzer 8 auf eine Temperatur von 1480 bis 1500°C intensiviert. Vor

b^r> dem Eintritt der Gießform in die Kristallisationszone fließt das Flüssigmetall in den Formhohlraum herab. Am Eingang der Kristallisationszone kommt der Bodenbasisabschnitt der Gießform mit der Kühlfläche des

Kristallisators 9, der mit Wasser 10 gekühlt wird, in Berührung. In der unterkühlten Flüssigmetallschicht entstehen am Fuß des Formhohlraumes Kristallisationskeime, deren Wachstum in Form von Stengelkörnern 11 aus der Schmelze 12 andauert Durch das in Bewegungsrichtung der Gießform abnehmende, in der Kristallisationszone erzeugte Erwärmungsfeld 13 wird ein weiteres Wachstum der Stengelkörner 11 bis zur endgültigen Erstarrung des Gußteils insgesamt gewährleistet

F i g. 2 "sigt weitere Einzelheiten der Einrichtung, die hintereinander angeordnet aus Aufgabetisch 14, Vakuumverschluß 15, Schleusenkammer 16, Vakuumverschluß 17, Arbeitskammer 18 mit der Reihe nach darin angeordneter Heizzone 19, Kristallisationszone 20, mit Erhitzern 21, die ein sich in Bewegungsrichtung der Gießformen (mit Pfeilen bezeichnet) verringerndes Wärmefeld erzeugen, Kühlzone (nicht dargestellt), Vorrichtung 22 zum Verschieben der Gießformen durch die erwähnten Zonen, Vakuumverschluß 23, Schleusenkammer 24, Vakuumverschluß 25 und Austragsiisch 26 besteht. Außerdem ist in der Arbeitskammer 18 ein Herd untergebracht, der in Form einer einheitlichen, durch alle diese Zonen verlaufenden Führung ausgebildet und aus der Reihe nach aneinander anstoßenden Abschnitten — einem Heizabschnitt 27 und einem Kühlabschniit 28 — zusammengesetzt ist, deren Stoßstelle am Eingang der Kritallisationszone liegt.

Die Einrichtung ist weiter mit entsprechenden Nebenanlagen, wie Vakuum- und Hydrauliksystem, Energieblöcken und Steuerpult mit Sichtschema ausgerüstet, die nicht dargestellt sind.

Die Einrichtung wird im automatischen geschlossenen Zyklus wie folgt betrieben:

Eine Gruppe mit Metall beschickter Gießformen 29, je fünf Stück, wird auf den Aufgabetisch 14 gestellt, von dem die Gießformen mit Hilfe einer Aufgabevorrichtung 30 bei geöffnetem Vakuumverschluß 15 der Schleusenkammer 16 zugeführt werden, in der sie automatisch evakuiert werden. Beim Druckausgleich in den Kammern 16 und 18 werden die Gießformen in ähnlicher Weise in die Arbeitskammer 18 übertragen, in der sie die Vorrichtung 22, die je nach der Größe der Gußstücke periodisch, alle 6 bis 15 Minuten, arbeitet, durch alle früher erwähnten Zonen verschiebt. Die auf eine Temperatur von 300 bis 400°C abgekühlten Gießformen mit den Gußstücken werden in Gruppen über die Schleusenkammer 24 mit Hilfe einer Vorrichtung 31 durch den geöffneten Vakuumverschluß 25 automatisch auf den Auftragstisch 25 entladen.

F i g. 3 zeigt in vergröbertem Maßstab den Aufbau der Erhitzer in der Kristailisationszone, wo über dem ungeteilten Kühlabschnitt 28 des Herdes Blöcke aus einzelnen Erhitzern 21 angeordnet und eine Vorrichtung 32 zu ihrer unabhängigen Höhenverstellung gegenüber dem erwähnten Kühlabschnitt des Herdes mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung 33 vorgesehen sind. Bei Bedarf können die erwähnten Blöcke der Erhitzer 21 zusätzliche oder individuelle, unabhängig gesteuerte, an einer Programmeinrichtung angeschlossene Hauptantriebe aufweisen, die nicht dargestellt sind.

Diese Konstruktion der Heizeinheit bietet die Möglichkeit, eine Stufenregelung der Erwärmungstemperatur in Bewegungsrichtung der Gießformen in der Kristallisationszone durchzuführen und somit den Kühlgrad der metallgefüllten Gießformen stufenweise zu regeln.

Die Verschiebemöglichkeit der Einzelblöcke der Heizelemente gibt die Gelegenheit, verschieden gestaltete und bemessene Gußteile mit maximalem Anwendungsnutzen atr Einrichtung herzustellen.

Die ungehinderte Verschiebung der Gießformgruppe auf dem festen FOhrungsherd der Einrichtung ermöglicht es, die Schleusung der Gießformen am Ein- und Ausgang der Arbeitskammer auf die konstruktiv einfachste Weise durchzuführen und die Bauart des Ofens wesentlich zu vereinfachen und dessen Betriebssicherheit und Leistung zu erhöhen. Im Falle der Anwendung eines mit einem Sichtschema versehenen Zentralsleuerpultes ist eine Einmann-Ofenbedienung gewährleistet.

Das Vorhandensein einer Heizstell.; beim Führungsherd bietet die Möglichkeit, das Metallschmelzen mit der Erwärmung der Gießform zu vereinigen und somit J5 das Verfahren und die Bauart des Ofens insgesamt zu vereinfachen.

Durch die Verwendung eines graphitischen Formkastens wird der Ofen gegen einen zufälligen Durchbruch flüssigen Metalls durch die keramische Maskenform gesichert und somit dessen störungsfreier Betrieb für eine relativ lange Zeit gewährleistet.

Die Tagesleistung von in Betrieb befindlichen Einrichtungen, die zur Massenherstellung gegossener Gasturbinenschaufeln dienen, beträgt 360 bis 480 Stück bei Durchlaufbetrieb.

Mit einer weiteren Vervollkommnung der Technologie sowie der Verlängerung der Kristallisationszone und Leistungssteigerung der Erwärmungssysteme kann die erwähnte Leistung auf das 1,5 bis 2fache erhöht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Herstellen von Gußteilen mit gerichteter Kristallisation, die aufeinanderfolgend angeordnet Heizzone der Gießform, Kristallisationszone mit Erhitzern, die ein sich in Bewegungsrichtung der Gießformen verringerndes Wärmefeld erzeugen, und Kühlzone sowie Mittel zum Füllen der Gießformen mit Flüssigmetall und Mittel zum Verschieben der Gießformen durch die erwähnten Zonen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Herd aufweist, der in Form einer seitlichen, durch alle Zonen verlaufenden Führung ausgebildet und aus der Reihe nach aneinander anstoßenden Abschnitten — einem Heizabschnitt (27) und einem Kühlabschnitt (28) — zusammengesetzt ist, deren Stoßstelie am Eingang der Krisvallisationszone liegt, wobei die Bodenteile der Gießformen einer Verschiebung über die ganze Länge des erwähnten Führungsherdes im unmittelbaren Wärmekontakt mit den Abschnitten desselben angepaßt sind.

2. Einrichtung zum Herstellen von Gußteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizabschnitt (27) des Herdes aus einem nichtschmelzenden Werkstoff vom Typ Graphit und der Kühlabschnitt (28) aus einem Metall mit einem relativ hohen Wärmeleitvermögen besteht.

3. Einrichtung zum Herstellen von Gußteilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kristallisationszone (20) Blöcke aus einzelnen Erhitzern (21) über dem ungeteilten Kühlabschnitt (28) des Herdes angeordnet und eine Vorrichtung zur unabhängigen Höhenvorstellung der Erhitzer gegenüber dem erwähnten Kühlabschnitt (28) des Herdes vorgesehen sind.