DE2856472C2

DE2856472C2 - Kokille, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2856472C2
Application number: DE2856472A
Authority: DE
Inventors: Martin Sierre Bolliger; Kurt Dr.Rer.Nat. Buxmann; Ivan Männedorf Gyöngyös
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: LAUENER ENGINEERING AG THUN CH
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-12-28
Publication date: 1984-05-17
Also published as: IT1125524B; IS1102B6; IT7926655A0; IS2517A7; FR2440236A1; FR2440236B1; ZA795516B; IN151740B; SE441420B; ES485112A1; CA1143922A; CH633206A5; NL7907798A; AU5212179A; DE2856472A1; BE879721A; GB2034217B; JPS5564950A; NO793517L; JPS641227B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Ai miniumlegierungen, deren Innenfläche ein durch Rillen gebildetes Rauhigkeitsmuster von derartiger Bemessung aufweist, daß die Schmelze nur die Rauhigkeitserhebungen berührt, während sich in den Rillen Luftpolster bilden.

Eine derartige, für das Stranggießen bestimmte Kokille ist in dem »Handbuch des Stranggießens« von E.Herrmann auf Seite 397 anhand der Figuren 1389 und 1390 beschrieben. Die das Rauhigkeitsmuster bildenden Rillen verlaufen dort mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 1 mm in der Kokillen-Längsrichtung und haben eine Tiefe von einigen zehntel Millimetern. Zwar ist bei dieser Kokille die durch die Rauhigkeitserhebungen, d. h. die Rillenränder, gebildete Berührungsfläche zwischen der Schmelze und der Kokillen-Innenwand schon sehr klein, so daß der Wärmefluß von der Schmelze zur Kokille gleichmäßig verringert ist und Kaltschweißstellen vermieden werden. Aber es besteht der Nachteil, daß beim Gießen entstehende Gase, die auf in den Rillen befindliche unvermeidliche Verunreinigungen zurückzuführen sind, nicht schnell genug abgeführt werden können. Sind nämlich die als Abzugskamine wirkenden, voneinander getrennten Rillen nur wenig verstopft, so führen Gasblasen zwischen der Kokillen-Innenwand und dem Gußstück zu Fehlern in dessen Oberfläche.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Kokillen der eingangs genannten Art den Wärmefluß von der Schmelze zur Kokille noch weiter zu verringern und gleichzeitig Oberflächenfehler zu vermeiden, die durch Gaseinschlüsse zwischen der Kokillen-Innenwand und der Gußstück-Oberfläche verursacht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Rillen gegenseitig kreuzen und damit eine Vielzahl von Rnuhigkeitsspitzen bilden, deren Abstand

voneinander 0,05 bis 1 mm beträgt

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kokille sind die durch die sich kreuzenden Rillen gebildeten Rauhigkeitstäler derart untereinander verbunden, daß bei der Berührung der Schmelze mit der Kokille freiwerdende Gase ungehindert strömen und damit stets parallel zur Kokillen-Innenwand entweichen können. Auf diese Weise wird ein Abheben der Schmelze von c"*;r Kokillen-Innenwand durch ein zu starkes Ansteigen des Gasdruckes verhindert Umfangreiche Betriebsversuche mit verschiedenen Aluminiumlegierungen auf einer Stranggießanlage mit mitlaufendem, raupenkettenartigem Kokillenband haben ergeben, daß bei erfindungsgemäß ausgebildeten Kokillen die Entstehung der erwähnten Gaseinschlüsse vermieden und damit eine perfekte Gußbandqualität erzielt werden kann. Durch die Anordnung zusätzlicher kreuzender Rillen wird der Wärmeübergang von der Schmelze zur Kokille weiter herabgesetzt

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich durch eine regelmäßige Anordnung von pyramiden- oder kegelstumpfartigen Rauhigkeitsspitzen.

Fließt eine Metallschmelze in die erfindungsgemäße Kokille, so berührt die Schmelze diese lediglich im Bereich der parallel zur gesamten Kokillen-Innenwand liegenden Flächen, also der Rauhigkeitsspitzen, von denen jede die Berührungsfläche /haben möge. Dann kann der Wärmeübergang bei der Anfangserstarrung proportional der Größe f/d¹ eingestellt werden. Der Abstand d benachbarter Rauhigkeitsspitzen sei hier als der Abstand zwischen den Zentren der entsprechenden Flächen /definiert.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kokille weisen die Rauhigkeitsspitzen, bezogen auf ihren Abstand d, eine Höhe Λ zwischen 0,1 d und 1,0 t/ auf und genügen die Pyramiden oder Kegelstumpfflächen / der Bedingung 0,05 < f/d² < 03.

Insbesondere kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, daß die Rauhigkeitsspitzen einen Abstand d von 0,2 bis 0,5 mm sowie eine Höhe zwischen 0,15 dund 0,4 (/aufweisen und daß die Pyramiden- oder Kegelstumpfflächen /der Bedingung 0,1 < f/d² < 0,25 genügen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt eine Schrägsicht auf einen Ausschnitt aus der Innenfläche 1 einer erfindungsgemäßen Kokille. Das Rauhigkeitsmuster zeigt in regelmäßiger Anordnung pyramidenstumpfartige Rauhigkeitsspitzen 6, deren Pyramiden- oder Kegelstumpfflächen / in einer Höhe h über Rauhigkeitstälern 4 liegen. Der mittlere Abstand zwischen den Flüchen /ist mit dbezeichnet.

Das regelmäßige Rauhigkeitsmuster erlaubt eine exakte und reproduzierbare Steuerung des Wärmeüberganges zwischen Schmelze und Kokille, wobei gleichzeitig das zusammenhängende System der Rauhigkeitstäler 4 zwischen den einzelnen Rauhigkeitsspitzen 6 den ungehinderten Austritt sich bildender Gase gewährleistet.

Ein genau definiertes Rauhigkeitsmuster läßt sich durch Einätzen mit Hilfe von photochemischen Ätzverfahren erreichen, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Textilclruckwalzen oder für gedruckte Schaltungen der Elektronik verwendet werden.

Vergleichende Versuche mit verschiedenen Aluminiumlegierungcn auf einer Stranggießanlage mit einem

mitlaufenden, raupenkettenartigen Kokillenband haben gezeigt, daß insbesondere bei der Verwendung von Kokillen aus Kupfer das photochemische Ätzverfahren zur Erzeugung des definierten Rauhigkeitsmusters den mechanischen Verfahren vorzuziehen ist; mechanisch aufgerauhte Kupferoberflächen etwa weisen stets eine gewisse Oberflächenverformung auf. Diese sind erfahrungsgemäß anfälliger gegen Korrosion sowie Wasserstoff- und Sauerstoffversprödung. Weiterhin werden bei den mechanisch aufgerauhten Oberflächen Kriechvorgänge beobachtet, welche die Geometrie der mitlaufenden Kokillen negativ beeinflussen können. Alle diese nachteiligen Erscheinungen werden bei den photochemisch und daher absolut verformungsfrei aufgerauhten Oberflächen nicht beobachtet

Weiterhin haben Versuche gezeigt, daß photochemisch aufgerauhte Kokillenoberflächen — aus ähnlichen Gründen wie beim Gießen mit mitlaufenden Kokillen — auch beim Formgießen und beim Stranggießen mit Gleitkokillen zu einer wesentlichen Verbesserung der Gußoberfläche führen, was eine Verringerung der Nachbearbeitungskosten bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kokille, insbesondere zum Gießen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, deren Innenfläche ein durch Rillen gebildetes Rauhigkeitsmuster von derartiger Bemessung aufweist, daß die Schmelze nur die Rauhigkeitserhebungen berührt, während sich in den Rillen Luftpolster bilden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rillen gegenseitig kreuzen und damit eine Vielzahl von Rauhigkeitsspitzen (6) bilden, deren Abstand (d) voneinander 0,05 bis 1 mm beträgt

Z Kokille nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine regelmäßige Anordnung von pyramiden- oder kegelstumpfartigen Rauhigkeitsspitzen (6).

3. Kokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Rauhigkeitsspitzen (6), bezogen auf ihren Abstand d, eine Höhe h zwischen 0,1 c/und 1,0 d aufweiset; und daß die Pyramiden- oder Kegelstumpfflächen /der Bedingung 0,05 < F/d¹ < 0,5 genügen.

4. Kokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeitsspitzen (6) einen Abstand d von 0,2 bis 0,5 mm sowie eine Höhe h zwischen 0,15 d und 0,4 d aufweisen and daß die Pyramiden oder Kegelstumpfflächen / der Bedingung 0,1 < f/d² < 0,25 genügen.