DE3345542C2 - Method for controlling the melting and casting process in investment casting technology, in particular in dental technology and device for carrying out the method - Google Patents
Method for controlling the melting and casting process in investment casting technology, in particular in dental technology and device for carrying out the methodInfo
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Abstract
Bei dem Schmelz- und Gießverfahren wird der zeitliche Temperaturverlauf und insbesondere die Steigung der Temperaturkurve ausgewertet, um automatisch die optimale Gießtemperatur zu ermitteln bzw. zwischen alten und neuen Tiegeln selektieren zu können. Durch geringere Heizleistung während des Schmelzintervalles wird dieses gestreckt, was eine gleichmäßigere Erwärmung des Schmelzgutes mit sich bringt und eine klarere Identifizierung des Schmelzintervalles ermöglicht.In the melting and casting process, the temperature profile over time and, in particular, the gradient of the temperature curve are evaluated in order to automatically determine the optimal casting temperature or to be able to select between old and new crucibles. Due to the lower heating power during the melting interval, this is stretched, which means that the melting material is heated more evenly and enables the melting interval to be identified more clearly.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a Device for performing the method according to the preamble of claim 10.
Verfahren und Vorrichtung der gattungsbildenden Art sind aus der DE-OS 21 58 115 bekannt. Dort wird die Temperatur der Schmelze mittels eines Thermoelementes oder eines IR-Strahlungsdetektors gemessen. Sobald die gemessene Temperatur einen voreingestellten Wert erreicht hat, wird .nach Abiauf einer durch ein Verzögerungsrelais festgelegten Zeit der Gießvorgang eingeleitet.Method and device of the generic type are known from DE-OS 21 58 115. There will the temperature of the melt measured by means of a thermocouple or an IR radiation detector. As soon as the measured temperature has reached a preset value, a Time delay relay initiated the casting process.
Aus dem Firmenprospekt »Prestomat Bl« der Firma DEGUSSA ist eine ähnliche Vorrichtung mit einer Widerstandsheizung und einem Heizstromreglcr bekannt, bei der ein Thermoelement laufend einen Soll-Ist-Vergleich zwischen der gemessenen Temperatur einem voreinstellbaren Wert durchführt.From the company brochure "Prestomat Bl" of the company DEGUSSA is a similar device with resistance heating and a Heizstromreglcr known, in which a thermocouple continuously a target / actual comparison between the measured temperature performs a presettable value.
Nachteilig an diesen bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen ist es, daß die Gießtemperatur des Schmelzgutes exakt bekannt sein muß, und daß Meßfehler durch gealterte Meßfühler, unterschiedliche Strahlungseigenschaften der Tiegel etc. das gesamte Gießergebnis soweit verfälschen können, daß die Schmelze bzw. das Gußteil unbrauchbar ist. Wird nämlich die »Gießtemperatur« zu niedrig gewählt, so ist das Schmelzgut noch nicht vollständig geschmolzen, d. h. es sind noch Primärkristalle vorhanden, was zu unbefriedigenden Gießergebnissen führt. Wird umgekehrt die Gießtemperalur zu hoch eingestellt, so treten beim Gießen im Formling Lunkerstellen auf.The disadvantage of these known methods and devices is that the casting temperature of the material to be melted must be known exactly, and that measurement errors occur aged sensors, different radiation properties of the crucibles etc. the entire casting result so far can falsify the fact that the melt or the casting is unusable. If the "casting temperature" If too low is selected, the melt has not yet completely melted, i.e. H. they are still primary crystals present, which leads to unsatisfactory casting results. If the casting temperature is reversed If set too high, voids will appear in the molding during casting.
Aus der DE-OS 31 46 391 ist eine Steuertafel bekannt, die einer Bedienungsperson auf möglichst einfache Weise Informationen darüber liefern soll, an welcher Stelle (in einem vorbestimmten Zeitablauf) sich das Gießverfahren gerade befindet. Diese Steuertafel mag zwar die Überwachung des Gießvorganges für eine Bedienungsperson erleichtern, die eigentlichen Befehle, insbesondere der Gießzeitpunkt, müssen jedoch nach wie vor von der Bedienungsperson erarbeitet und gegeben werden.From DE-OS 31 46 391 a control panel is known, which an operator in the simplest possible way Provides information about the point at which (in a predetermined period of time) the casting process takes place is currently located. This control panel likes to monitor the casting process for an operator make it easier, however, the actual commands, in particular the time of casting, still have to be made by are developed and given to the operator.
Bei den bekannten Techniken ist es unbedingt notwendig, die optimale Gießtemperatur im voraus zu kennen. Die Gießtemperatur wiederum hängt von der Art der zu gießenden Metallegierung ab. Die Gießtemperaturen verschiedener Legierungen müssen empirisch ermittelt werden, wobei man jeweils die genaue Zusammensetzung der Legierung kennen muß. Kleinere Abweichungen von den Mischungsverhältnissen resulticfeil uci'ciiS in üfiVcfwcriüafcfi rOi'iniingcn. ϋίιϊ iiüfi fc- produzierbare Gießvorgänge zu erreichen, wird in der US-PS 36 20 294 ein Lösungsvorschlag dafür gegeben, wie man einen zuvor festgelegten Temperaturverlauf beim Aufheizen für jeden Gießvorgang eindeutig nachvollziehen kann. Auch hier wird wieder davon ausgegangen, daß man die genaue Zusammensetzung der Legierung kennt und vor dem eigentlichen Gießen mühsame Versuche zur Ermittlung der optimalen Gießtemperatur bzw. des optimalen Temperaturverlaufs durchgeführt hat.With the known techniques it is absolutely necessary to know the optimal casting temperature in advance. The casting temperature, in turn, depends on the type of metal alloy to be cast. The casting temperatures of various alloys must be determined empirically, whereby one must know the exact composition of the alloy in each case. Minor deviations from the mixing ratios resultic feil uci'ciiS in üfiVcfwcriüafcfi rOi'iniingcn. To achieve ϋίιϊ iiüfi fc- producible casting processes, US-PS 36 20 294 a proposed solution for how one can clearly understand a previously determined temperature profile when heating for each casting process. Here, too, it is assumed that the exact composition of the alloy is known and that laborious experiments to determine the optimal casting temperature or the optimal temperature profile have been carried out before the actual casting.
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Verfahren und Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß selbst bei nicht exakt bekanntem optimalen Gieß-Temperaturwert des zu gießenden Materials dennoch einwandfreie Güsse erzielbar sind.Proceeding from the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to process and to develop the device in such a way that even if the optimal casting temperature value is not exactly known of the material to be cast are still flawless casts achievable.
ίο Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 10 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.ίο This task is carried out by the in the identifying Part of claims 1 and 10 specified features solved. Advantageous refinements and developments the invention can be found in the subclaims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der zeitliche Verlauf der Temperatur bzw. der Strahlungsintensität des Schmelzgutes und insbesondere die zeitliche Änderung der Temperatur (Differentialquotient bzw. Differenzenquotient) hervorragende Aussagen über den Zustand des Schmelzgutes liefern.The invention is based on the knowledge that the time course of the temperature or the radiation intensity of the material to be melted and in particular the change in temperature over time (differential quotient or difference quotient) provide excellent information about the condition of the melt material.
Besondere Aufmerksamkeit ist hierbei dem Schmelzintervall zu widmen. Bei Legierungen unterscheidet man Solidustemperatur und Liquidustemperatur. Beim Aufheizen erfolgt das erste Aufschmelzen bei der SoIidustemperatur. In der Schmelze befinden sich dann noch Primärkristalle, welche erst beim Erreichen der Liquidustemperatur vollständig aufgeschmolzen sind. Die Schmelze ist dann flüssig. Beim Aufheizen steigt die Temperatur der Schmelze kontinuierlich bis zur SoIidustemperatur. Dann wird die zugeführte Wärme für die Phasenumwandlung benötigt Die Temperatur der Schmelze steigt solange nicht (bzw. nur sehr geringfügig) bis die Phasenumwandlung vollständig ist. Erst nach vollständigem Aufschmelzen steigt die Temperatur dann wieder.Particular attention should be paid to the melting interval. In the case of alloys, there is a difference one solidus temperature and liquidus temperature. When heating up, the first melting takes place at the solidus temperature. There are still primary crystals in the melt, which only occur when the Liquidus temperature are completely melted. The melt is then liquid. When it heats up, the Temperature of the melt continuously up to the solids temperature. Then the heat supplied is for the phase change is required The temperature of the melt does not rise (or only very slightly) until the phase transition is complete. The temperature rises only after it has completely melted then again.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist es, den Schmelzintervall automatisch durch Auswerten des
zeitlichen Verlaufes der Temperatur zu identifizieren.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, durch Steuerung der Heizleistung das Schmelzintervall zu
dehnen. Überlicherweise beheizt nämlich eine hohe Heizleistung einer Induktionsspule die Schmelze inhomogen.
Durch das Magnetfeld entstehen in der beheizten Schmelze Induktionsströme, die die Temperatur
steigern. Bei zu hoher Energie oder bei hohen Frequenzen werden wegen des Skin-Effektes die äußeren
Schichten des Schmelzgutes stärker aufgeheizt als das Innere der Schmelze. Das Schmelzintervall ist in solchen
Fällen dann nicht ausgeprägt, insbesondere fehlt ein eindeutig erkennbarer horizontaler Abschnitt der Temperaturkurve.
Aus diesem Grunde und um eine homogene Temperatur in der Schmelze zu erzielen, wird bei Annäherung
an die Solidustemperatur oder zumindest bei Erreichen derselben die Heizleistung reduziert, während
sie beim Aufheizen bis zur Solidustemperatur und nach Durchlaufen des Schmelzintervalles höher liegt.
Nach Verlassen des Schmelzintervalles wird das Schmelzgut um einen vorgegebenen Temperaturwert
(Temperaturintervall) weiter erwärmt, bis dann dieAn essential aspect of the invention is to automatically identify the melting interval by evaluating the temperature profile over time.
Another aspect of the invention is to extend the melting interval by controlling the heating power. Usually, a high heating power of an induction coil heats the melt inhomogeneously. The magnetic field creates induction currents in the heated melt, which increase the temperature. If the energy is too high or if the frequencies are too high, the outer layers of the melt are heated up more than the inside of the melt due to the skin effect. The melting interval is then not pronounced in such cases, in particular there is no clearly recognizable horizontal section of the temperature curve. For this reason and in order to achieve a homogeneous temperature in the melt, the heating power is reduced when approaching the solidus temperature or at least when it is reached, while it is higher when heating up to the solidus temperature and after passing through the melting interval. After leaving the melting interval, the melting material is further heated by a specified temperature value (temperature interval) until the
bo Gießtemperatur erreicht ist. Bei Erreichen der Gieß-bo casting temperature is reached. Upon reaching the casting
geringeren Wert umgeschaltet, so daß die Temperatur dann nicht mehr weiter ansteigt. Zusätzlich wird ein Zeilglied gestartet, das die Gießzeit begrenzt.to a lower value, so that the temperature does not rise any further. In addition, a Target member started, which limits the casting time.
Verwendet man insbesondere beim Schmelzen von Zahngold Kohletiegel und mißt man die Temperatur mittels Infrarot-Strahlungssensoren, so tritt folgendes Problem auf: Zum einen wird im Gegensatz zu Kera-If you use carbon crucibles, especially when smelting dental gold, and you measure the temperature using infrared radiation sensors, the following problem occurs: On the one hand, in contrast to ceramic
miktiegeln der Kohletiegel selbst durch die Induktionsspule erwärmt. Zum anderen weisen ältere, d. h. bereits mehrfach gebrauchte Kohletiegel gegenüber neuen Kohletiegeln eine andere Temperatur/Strahlungs-Charakteristik auf. Mit der Erfindung ist es möglich aus der Steilheit des Temperaturantieges automatisch zu erkennen, ob ein alter oder ein neuer Tiegel vorliegt. In Abhängigkeit von diesem Unterscheidungskriterium wird lediglich ein additiver Korrekturwert benötigt, um die Temperaturkurven von alten und neuen Tiegeln über- ι ο einstimmend zu machen, worauf dann die Auswertung des Temperaturverlaufes identisch verlaufen kann. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigtThe coal crucible itself through the induction coil warmed up. On the other hand, older, i. H. already repeatedly used coal crucibles compared to new ones Charcoal crucibles have a different temperature / radiation characteristic. With the invention it is possible from the Automatic detection of the steepness of the temperature increase, whether an old or a new crucible is present. Dependent on of this differentiation criterion, only an additive correction value is required in order to reduce the Make the temperature curves of old and new crucibles consistent, whereupon the evaluation the temperature profile can be identical. In the following, the invention is explained in more detail by means of exemplary embodiments in connection with the drawing explained. It shows
F i g. 1 den Temperaturverlauf des Schmelzgutes bei dem Verfahren nach der Erfindung beim Gießen an der Atmosphäre;F i g. 1 shows the temperature profile of the molten material in the method according to the invention during casting on the The atmosphere;
Fig.2 einen ähnlichen Temperaturverlauf beim Gießen im Vakuum;2 shows a similar temperature profile during casting in a vacuum;
F i g. 3 zwei Vergleichskurven des Temperaturverlaufes mit normalem und gestrecktem Schmelzintervall;F i g. 3 two comparison curves of the temperature profile with normal and extended melting intervals;
F i g. 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele von Gießgeräten, bei denen die Erfindung zur Anwendung kommt;F i g. 4 and 5 show two exemplary embodiments of casting devices in which the invention is used;
Fig.6 eine schematische Ansicht eines Bedientableaus für die Vorrichtung nach der Erfindung;6 is a schematic view of a control panel for the device according to the invention;
F i g. 7 ein Blockschaltbild der Steuereinheit der Vorrichtung nach der Erfindung; undF i g. 7 is a block diagram of the control unit of the device according to the invention; and
Fig.8 den Temperaturverlauf bei alten und neuen Kohletiegeln.Fig. 8 the temperature profile for old and new Charcoal crucibles.
Zunächst sei das Verfahren nach der Erfindung unter Bezugnahme auf F i g. 1 erläutert. Hier ist die Temperatur ■& über der Zeit t dargestellt. Das Schmeizgut befindet sich vor Einschalten der Heizung auf der Temperatur fo (Zeitpunkt ίο, t'o). Zum an sich bekannten Vorglühen wird die Induktionsspule mit voller Heizleistung H1 betrieben. Die Temperatur der Schmelze steigt relativ schnell, d. h. steil an, was der Kurvenabschnitt 1 zum Ausdruck bringt. Zum Zeitpunkt t\ wird die SoIidustemperatur i&'\ erreicht, d.h. erste Legierungsbestandteile gehen von der festen Phase in die flüssige Phase über. Trotz voller Heizleistung H\ steigt die Temperatur zu diesem Zeitpunkt nicht mehr deutlich an, vielmehr verläuft die Temperaturkurve in einem flachen Abschnitt über, der sogar oszillierende Temperaturverlaufe mit geringfügigem Absinken der Temperatur trotz eingeschalteter Heizleistung H\ aufweist. Dies wird durch den Energieverbrauch beim Phasenübergang erläutert Dies ist durch den Kurvenabschnitt 2 dargestellt.First, let us consider the method according to the invention with reference to FIG. 1 explained. Here the temperature ■ & is shown over time t. Before the heating is switched on, the melted material is at the temperature fo (time ίο, t'o). For preheating, known per se, the induction coil is operated with full heating power H 1. The temperature of the melt rises relatively quickly, ie steeply, which curve section 1 expresses. At the point in time t \ , the solids temperature i &'\ is reached, ie the first alloy components change from the solid phase to the liquid phase. Despite the full heating power H \ , the temperature no longer increases significantly at this point in time, rather the temperature curve runs over a flat section which even has oscillating temperature profiles with a slight drop in temperature despite the heating power H \ being switched on . This is explained by the energy consumption during the phase transition. This is shown by curve section 2.
Durch eine vorgegebene Zeitdauer nach Erreichen der Solidustemperatur ■&■ Ί wird das Vorglühen beendet, & h. die Heizung wird abgeschaltet (Heizleistung H Θ). Es ist dann auch möglich, eine Gußmuffel in das Gießgerät einzulegen. Wegen der abgeschalteten Heizleistung fällt die Temperatur wieder ab, was also aus dem Kurvenabschnitt 3 erkennbar ist Sodann wird die Heizung wieder voll eingeschaltet, d. h. auf die Heizleistung H1. Es folgt wiederum ein verhältnismäßig steiler Temperaturanstieg, bis zum Zeitpunkt U die Temperaturkurve abflacht und die Solidustemperatur i| wiederum erreicht ist Dies wird dadurch erkannt daß der zeitliche Anstieg oder genauer gesagt der Differentialquotient d&ldt unter einen vorgegebenen Wert fällt. Der Beginn des Schmelzintervalles ist nun erreichtThe preheating is ended by a specified period of time after the solidus temperature ■ & ■ Ί has been reached, & h. the heating is switched off (heating output H Θ). It is then also possible to insert a casting muffle into the casting device. Due to the switched-off heating power, the temperature decreases again, so what is seen from the graph section 3. Then, the heating again fully switched on, ie the heat output H 1 in turn is followed by a relatively steep rise in temperature up to the point U flattens the temperature curve and the Solidus temperature i | is reached again. This is recognized by the fact that the increase over time or, more precisely, the differential quotient d <falls below a predetermined value. The beginning of the melting interval has now been reached
Wird ohne Vorglühen geheizt so wird vom Zeitpunkt b5 to und der Temperatur ·#> längs der gestrichelten Linie 4 hochgefahren, bis die Solidustemperatur ft\ erreicht ist.If heating is carried out without preheating, then from the point in time b5 to and the temperature · #> along the dashed line 4, until the solidus temperature ft \ is reached.
Zum Strecken des Schmelzintervalles wird nun zum Zeitpunkt ίι die Heizleistung auf einen geringeren Wert H 2 umgeschaltet, so daß sich die Temperatur praktisch nicht ändert oder genauer gesagt nur sehr geringfügig ändert. Dies ist durch den Kurvenabschnitt 5 dargestellt. Durch die Streckung des Schmelzintervalles ist nun eine homogene Temperaturvcrtcilung möglich und alle Legierungsbestandteile können von der festen in die flüssige Phase übergehen. Diese ist zum Zeitpunkt ti erreicht, worauf die Temperatur trotz der noch verringerten Heizleistung H 2 wieder ansteigt. Dieses Ansteigen wird zum Zeitpunkt h eindeutig identifiziert, da der Differentialquotient des Temperaturverlaufes wiederum einen bestimmten Schwellwert überschritten hat. Die zu diesem Zeitpunkt h vorhandene Temperatur fi2 stellt in erster Näherung die Liquidusteinpcratur dar, die das Ende des Schmelzintervalles anzeigt. Diese Temperatur lh wird gespeichert, worauf die Heizung wieder auf vollen Heizleistung H 1 umgeschaltet wird. Die Temperatur steigt gemäß dem Kurvenabschnitt 6 weiter an. 1st die Temperatur von der Liquidustemperatur lh um einen vorgegebenen festen Betrag Δ& angestiegen und hat zum Zeitpunkt U die Temperatur ih = ih + Δι? erreicht, so ist die gewünschte Gießtemperatur ih. erreicht. Es wird nun ein die Gießbereitschaft anzeigendes Signal (in F i g. 1 Bezeichnung »grün«) erzeugt und gleichzeitig wird die Heizleistung wiederum auf einen geringeren Wert H 2 umgeschaltet, der so gewählt ist, daß die Temperatur nicht weiter ansteigt (Kurvenabschnitt 7).To stretch the melting interval, the heating power is now switched to a lower value H 2 at time ίι, so that the temperature practically does not change or, more precisely, changes only very slightly. This is shown by curve section 5. By extending the melting interval, a homogeneous temperature distribution is now possible and all alloy components can pass from the solid to the liquid phase. This is reached at time ti , whereupon the temperature rises again despite the still reduced heating power H 2. This increase is clearly identified at the point in time h , since the differential quotient of the temperature profile has again exceeded a certain threshold value. The temperature fi 2 present at this point in time h represents the liquidus stone temperature as a first approximation, which indicates the end of the melting interval. This temperature lh is stored, whereupon the heating is switched back to full heating output H 1. The temperature continues to rise according to curve section 6. Has the temperature increased from the liquidus temperature lh by a predetermined fixed amount Δ & and has the temperature ih = ih + Δι at time U? reached, the desired casting temperature is ih. achieved. A signal indicating readiness for pouring is now generated (in FIG. 1 labeled "green") and at the same time the heating power is again switched to a lower value H 2 , which is selected so that the temperature does not rise any further (curve section 7) .
Es wird nun ein »Gießintervall« festgelegt, d. h. innerhalb einer festgelegten Zeitdauer (u — /5) ab dem Erreichen der Gießtemperatur ih muß der Gießvorgang abgeschlossen sein. In der konkreten Schaltung wird hierfür ein Zeitgeber gestartet, der nach Ablauf einer fest vorgegebenen Zeitdauer ein Warnsignal (in der Zeichnung mit »rot« bezeichnet) erzeugt, das anzeigt, daß die Gießzeit abgelaufen ist.A "casting interval" is now set, ie the casting process must be completed within a set period of time (u - / 5) from the reaching of the casting temperature ih. In the specific circuit, a timer is started for this purpose, which generates a warning signal (marked "red" in the drawing) after a fixed predetermined period of time has elapsed, which indicates that the casting time has expired.
Aus Fi g. 1 ist zu erkennen, daß bei der Erfindung — im Gegensatz zum Stand der Technik — nicht mehr mit einer fest vorangestellten Gießtemperatur gearbeitet wird; vielmehr wird diese Gießtemperatur als relativer Wert aus dem Temperaturverlauf des Schmelzgutes ermittelt. Unabhängig von der jeweils zu schmelzenden Legierung wird somit selbsttätig die optimale Gicßtcmperatur ermittelt.From Fig. 1 it can be seen that in the invention - In contrast to the prior art - no longer worked with a fixed casting temperature will; rather, this casting temperature is determined as a relative value from the temperature profile of the melted material. Regardless of the alloy to be melted, the optimum casting temperature is automatically achieved determined.
F i g. 2 zeigt eine ähnliche Temperaturkurve für das Gießen im Vakuum. Hier kann jedoch der Effekt auftreten, daß nach weiterem Aufheizen über die Liquidustemperatur i?2 eine Oxydschicht aufreißt Werden Infrarot-Strahlungssensoren zur Temperaturmessung verwendet, so ändert sich durch das Aufreißen der Oxydschicht die Strahlungsintensität trotz weiter ansteigender Temperatur. Die von dem Infrarot-Strahlungsscnsor gemessene Strahlungsintensität folgt dem gestrichelten Kurvenabschnitt 8. Es könnte somit auftreten, daß meßtechnisch das Temperaturintervall ΔΘ- der F i g. 1 nicht erfaßt wird.F i g. Figure 2 shows a similar temperature curve for casting in vacuum. Here, however, the effect can occur that, after further heating above the liquidus temperature i? 2, an oxide layer tears open. If infrared radiation sensors are used to measure the temperature, the tearing open of the oxide layer changes the radiation intensity despite a further increase in temperature. The radiation intensity measured by the infrared radiation sensor follows the dashed curve section 8. It could thus occur that, in terms of measurement technology, the temperature interval ΔΘ- of FIG. 1 is not detected.
Hierfür ist vorgesehen, daß eine vorbestimmte Zeitdauer (h — ί 3) nach Erreichen der Liquidustemperatur ih. nachdem also die Temperatur sich um einen Wert Aih erhöht hat die zu diesem Zeitpunkt t', vorhandene aktuelle Temperatur t'h gespeichert wird. Reißt die Oxydschicht nicht auf, so läuft der Vorgang wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben ab, d. h. es tritt eine weitere Temperaturerhöhung Δ&2 auf, bis bei der Temperatur >h die Gießlcmperatur erreicht ist. Reißt dagegen die Oxydschicht auf, verläuft die Temperatur längs der gestrichelten Linie 8. Um diese beiden Verläufe un-For this purpose it is provided that a predetermined period of time (h - ί 3) after reaching the liquidus temperature ih. after the temperature has increased by a value Aih , the current temperature t'h present at this point in time t 'is saved. If the oxide layer does not tear, the process proceeds as in connection with FIG. 1, ie a further increase in temperature Δ & 2 occurs until the casting temperature is reached at a temperature > h. If, on the other hand, the oxide layer tears open, the temperature runs along the dashed line 8. To avoid these two curves
terscheiden zu können, wird nun laufend überwacht, ob nach dem ersten Erreichen der gespeicherten Temperatur i% zum Zeitpunkt t'3 diese Temperatur (scheinbar) wieder unterschritten wird. Ist dies der Fall, wird abgewartet, bis die scheinbare Temperatur von dem Wert i% ausgehend um einen fest vorgegebenen Betrag ΔΌ·νι weiter abgesunken ist und zum Zeitpunkt t\ der Temperaturwert y?5 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird dann die scheinbare Gießtemperatur «?s erkannt, die Heizleistung auf den verringerten Wert H 2 umgeschaltet und das Gießsignal erzeugt, worauf ein im Vergleich mit F i g. 1 kürzeres Gießintervall vorgegeben wird.To be able to differentiate, it is now continuously monitored whether, after the stored temperature i% has been reached for the first time at time t ' 3, this temperature is (apparently) undershot again. If this is the case, the system waits until the apparent temperature, starting from the value i% , has decreased further by a fixed predetermined amount ΔΌ · νι and the temperature value y? 5 is reached at the point in time t \. At this point in time, the apparent casting temperature is detected, the heating power is switched to the reduced value H 2 and the casting signal is generated, whereupon a comparison with FIG. 1 shorter casting interval is specified.
Der Wert Δ$2/2, um den die Temperatur von dem Wert i?4 bis zur scheinbaren Gießtemperatur «?s abfallen darf, entspricht gerade der Hälfte der Temperaturdifferenz «?2, um welchen sich bei vorhandener Oxydschicht die Temperatur ausgehend von «?4 erhöht, bis die Gießtemperatur ■&■> erreicht ist. Weiterhin entspricht die Temperatudifferenz Δϋ· der F i g. 1 gerade der Summe aus Δΰ\ + Δ&ι. The value Δ $ 2/2, i by which the temperature of the value? 4 to apparent casting temperature "? May drop s, corresponds to just half the temperature difference"? 2 about which with existing oxide layer, the temperature starting from "? 4 increased until the casting temperature ■ &■> is reached. Furthermore, the temperature difference Δϋ · corresponds to the F i g. 1 is just the sum of Δΰ \ + Δ & ι.
Die übrigen Kurvenabschnitte der F i g. 2 entsprechen denen der Fig. 1, so daß eine weitere Erläuterung nicht erforderlich ist.The remaining curve sections in FIG. 2 correspond to those of FIG. 1, so that a further explanation is not required.
F i g. 3 zeigt deutlicher das Strecken des Schmelzintervalles. Wird nämlich die Temperatur mit voller Heizleistung H1 gemäß der Kurve 9 hochgefahren, so ist bei manchen Stoffen oder Legierungen kein ausgeprägter horizontaler Abschnitt der Temperaturkurve erkennbar. F i g. 3 shows the stretching of the melting interval more clearly. If the temperature is increased with full heating power H 1 according to curve 9, no pronounced horizontal section of the temperature curve can be seen for some materials or alloys.
Wie Kurve 9 zeigt, verläuft die Temperatur zwischen Solidustemperatur &s und Liquidustemperatur «?/. zwischen den Zeitpunkten fi und h mit deutlicher Steigung, wobei das Zeitintervall zum Durchlaufen dieser Temperaturdifferenz verhältnismäßig kurz ist. Wie oben erwähnt, kann durch inhomogene Temperaturverteilung bzw. ungleichförmiges Erwärmen aufgrund des Skineffektes durchaus vorkommen, daß noch nicht alle Lagierungsbestandteile, insbesondere im Inneren des Schmelzgutes schon in der flüssigen Phase sind, obwohl der Strahlungssensor, der ja im wesentlichen die Oberflächentemperatur mißt, bereits die Liquidustemperatur anzeigt. Durch Umschalten der Heizleistung kann dieser schädliche Effekt ausgeschaltet werden. Im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 wurde die Umschaltung von voller Heizleistung H1 (beispielsweise mit 220 V) auf verringerte Heizleistung (von beispielsweise 160 V) gesprochen. In Kurve 10 der F i g. 3 kommen drei verschiedene Heizleistungen H\ (z. B. 220 V), H2 (z. B. 200 V) und H] (z. B. 160 V) zur Anwendung. Hat die Temperaturkurve zum Zeitpunkt fi bei voller Heizleistung H\ eine sich verlangsamende Steigung, d. h. unterschreitet der Differenztialquotient d&ldt einen vorgegebenen positiven Schwellwert zum Zeitpunkt fi so wird zunächst die Heizleistung auf die kleinere Stufe H2 umgeschaltet Die Temperaturkurve läuft nun flacher in den horizontalen Abschnitt ein, der zum Zeitpunkt t\ bei der Solidustemperatur #s beginnt. Sodann wird auf eine noch kleinere Heizleistung H3 umgeschaltet, so daß der günstige horizontale Temperturkurvenabschnitt durchlaufen wird. Die Solidustemperatur &s wird dadurch erkannt, daß der Differentialquotient d&ldt einen zweiten kleineren Schwellwert, beispielsweise Null erreicht Beginnt nach Durchlaufen des horizontalen Abschnittes zum Zeitpunkt t2 die Temperaturkurve wieder zu steigen, so läuft der Vorgang wie im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 ab, d. h. zum Zeitpunkt t3 wird wieder auf volle Heizleistung H1 umgeschaltetAs curve 9 shows, the temperature runs between the solidus temperature & s and the liquidus temperature «? /. between the times fi and h with a clear gradient, the time interval for passing through this temperature difference being relatively short. As mentioned above, due to the inhomogeneous temperature distribution or non-uniform heating due to the skin effect, it may well happen that not all of the storage components, especially in the interior of the melting material, are already in the liquid phase, although the radiation sensor, which essentially measures the surface temperature, already has the Indicates liquidus temperature. This harmful effect can be switched off by switching the heating power. In connection with F i g. 1 and 2, the switch from full heating output H 1 (for example with 220 V) to reduced heating output (for example 160 V) was spoken of. In curve 10 of FIG. 3, three different heating outputs H \ (e.g. 220 V), H 2 (e.g. 200 V) and H] (e.g. 160 V) are used. If the temperature curve at time fi at full heating output H \ has a slowing slope, i.e. if the differential quotient d & ldt falls below a predetermined positive threshold value at time fi, the heating output is first switched to the lower level H 2 The temperature curve now runs flatter into the horizontal section , which begins at the time t \ at the solidus temperature #s. A switch is then made to an even lower heating power H3 , so that the favorable horizontal temperature curve section is passed through. The solidus temperature of & s is recognized that the differential quotient d ldt a second smaller threshold value, for example zero Begins reached after passing through the horizontal portion at the time t 2, the temperature curve to rise again, the process is as g in connection with F i. 1 and 2, that is, at time t 3 , there is a switch back to full heating power H 1
Im folgenden wird auf F i g. 4 Bezug genommen. Dort ist ein Gießgerät gezeigt, bei dem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommen kann. Dieses Gießgerät entspricht im wesentlichen dem Gießgerät der älteren Patentanmeldung P 33 05 418.5 mit Ausnahme der für die Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung notwendigen Teile. F i g. 4 zeigt im wesentlichen einen Vertikalschnitt durch ein Gießgerät Ein Rahmentragwerk 11 ist im wesentlichen kastenförmig aufgebaut, an seiner Vorderseite zum Ein- und Ausfahren von Schubteilen 12 und 13 jedoch offen. Der obere Teil des Rahmentragwerks 11 besitzt einen verstärkten Querriegel 34, der ein nach unten gerichtetes U-förmiges Profil aufweist. Die horizontalen Stoßflächen dieses Profils liegen der Oberseite des oberen Schubteils 12 gegenüber, das ein im wesentlichen H-förmiges Querschnittsprofil besitzt. In dem Querbalken dieses H-förmigen Profils ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welche ein Tiegel 24 einsetzbar ist Rings um etwa die untere Hälfte des Tiegels 24 ist eine Induktionsspule 31 in gewissem Abstand zu dem Tiegel 24 angeordnet und sorgt in Verbindung mit einem Hochfrequenzgenerator (nicht dargestellt) für eine Aufheizung des Schmelzgutes in dem Tiegel 24. Der Tiegel 24 verläuft von oben nach unten konisch spitz zulaufend und hat im Bereich seines oberen Endes eine umlaufende Schulter bzw. einen Bund, der auf einem Haltering 44 zur Auflage kommt. Der Haltering 44 ist an der Oberseite des Querbalkens des H-förmigen Querschnittsprofils gelagert. Das obere Schubteil 12 ist in seitlichen Führungsschienen 21 gegenüber dem Tragwerk 11 verschiebbar. Die Lagerung erfolgt über Kugellager 29, wobei diese ein Spiel aufweisen, das eine vertikale Verschiebung des Schubteiles 12 erlaubt. Das Spiel ist hierbei so groß, daß das Schubteil 12 soweit in Richtung auf den oberen Querriegel 34 verschoben werden kann, daß die einander zugeordneten Stoßflächen des SchubteilesIn the following, reference is made to FIG. 4 referred to. There is shown a casting device in which the present invention can be used. This casting device corresponds essentially to the casting device of the older ones Patent application P 33 05 418.5 except for the implementation of the method according to the present Invention necessary parts. F i g. 4 shows essentially a vertical section through a casting device A frame structure 11 is essentially box-shaped, on its front side for retraction and extension of push parts 12 and 13, however, open. The upper part of the framework 11 has a reinforced one Cross bar 34, which has a downwardly directed U-shaped profile. The horizontal abutment surfaces this profile are opposite the top of the upper thrust part 12, which is a substantially H-shaped Has cross-sectional profile. A recess is provided in the crossbeam of this H-shaped profile, in which a crucible 24 can be inserted. Ring around the lower half of the crucible 24 is an induction coil 31 arranged at a certain distance from the crucible 24 and provides in connection with a high-frequency generator (not shown) for heating the material to be melted in the crucible 24. The crucible 24 runs from top to bottom conically tapering and has a circumferential in the area of its upper end Shoulder or a collar that comes to rest on a retaining ring 44. The retaining ring 44 is at the top of the crossbar of the H-shaped cross-sectional profile. The upper thrust part 12 is in side guide rails 21 can be displaced with respect to the supporting structure 11. The storage takes place via ball bearings 29, these have a game that allows a vertical displacement of the thrust part 12. The game is here so large that the thrust part 12 can be moved as far in the direction of the upper cross bar 34 that the mutually associated abutment surfaces of the thrust part
12 und des Querriegels 34 miteinander in feste Berührung bringbar sind, wobei die in einer Nut an der Oberseite des Schubteils 12 vorgesehene Dichtung 35 für einen mit Über- oder Unterdruck belastbaren dichten Abschluß zwischen dem oberen Querriegel 34 und dem oberen Schubteil 12 sorgt In der Wandung des Schubteiles 12 können eine oder mehrere Kühlmittelleitungen 38 vorgesehen sein, durch welche Kühlmittel, beispielsweise Wasser geleitet wird.12 and the cross bar 34 can be brought into firm contact with one another, the in a groove on the top of the thrust part 12 provided seal 35 for a seal that can be loaded with overpressure or underpressure Closure between the upper cross bar 34 and the upper push part 12 is provided in the wall of the push part 12, one or more coolant lines 38 can be provided through which coolant, for example Water is directed.
Unterhalb des Schubteiles 12 ist ein unteres SchubteilBelow the push part 12 is a lower push part
13 angeordnet, das ebenfalls in kugelgelagerten Führungsschienen 28 verschiebbar ist Auch hier hat das Kugellager 29 ein Spiel, das eine vertikale Verschiebung13 arranged, also in ball-bearing guide rails 28 is displaceable Here, too, the ball bearing 29 has a game that allows vertical displacement
so des Schubteiles 13 erlaubt Das Schubteil 13 besitzt ein im wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil, das in seinem Innenraum die Aufnahme einer Gußmuffel 25 ermöglicht Die Oberseite des Schubteiles 13 bildet eine Stoßfläche, die mit der Unterseite des oberen Schubtei-Ies 12 in Berührung bringbar ist Auch hier ist in einer Nut an der Stoßfläche des unteren Schubteiles 13 eine Dichtung 36 eingelassen. Das untere Schubteil 13 ist durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung (Zylinder 32 und Kolben 33), die an einem unteren Querriegel 58 an der Unterseite des Rahmentragwerks 10 abgestützt ist, vertikal verschiebbar. Wird das untere Schubteil 13 durch die Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 33 angehoben, so drückt es gegen das obere Schubteil 12, wodurch dieses ebenfalls angehoben wird, bis es an dem oberen Querriegel zum Anschlag kommt Der obere Querriegel 34, das obere Schubteil 12 und das untere Schubteil 13 bilden zusammen mit den Dichtungen 35 und 36 eine Kammer 56, die evakuierbar oder mit Druckgas beauf-so the pushing part 13 is allowed. The pushing part 13 has a substantially U-shaped cross-sectional profile, which is shown in its interior allows the inclusion of a casting muffle 25 The top of the push part 13 forms a Abutment surface that can be brought into contact with the underside of the upper sliding part 12 is also here in one A seal 36 is embedded in the groove on the abutment surface of the lower thrust part 13. The lower thrust part 13 is by a piston-cylinder arrangement (cylinder 32 and piston 33) attached to a lower cross bar 58 the underside of the framework 10 is supported, vertically displaceable. If the lower thrust part 13 raised by the piston-cylinder arrangement 32, 33, it presses against the upper thrust part 12, whereby this is also raised until it comes to a stop on the upper crossbar. The upper crossbar 34, the upper push part 12 and the lower push part 13 together with the seals 35 and 36 form a Chamber 56, which can be evacuated or pressurized with
schlagbar ist. Diese Kammer 56 nimmt also den Tiegel 24 und die Gußmuffel 25 auf und bildet somit einen Schmelz- und Gießraum. Im oberen Querriegel sind Öffnungen 37 und 57 vorgesehen, über welche die Kammer 56 mit einer Vakuumpumpe oder einer Druckgasquelle verbindbar ist.is beatable. This chamber 56 thus receives the crucible 24 and the casting muffle 25 and thus forms one Melting and casting room. In the upper cross bar openings 37 and 57 are provided through which the chamber 56 can be connected to a vacuum pump or a compressed gas source.
Zusätzlich zu der aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 33 gebildeten Hubeinrichtung, die zum Verschließen des Gießgerätes dient, ist eine weitere, aus Kolben-Zylinder-Anordnung 39, 40 gebildete Hubeinrichtung vorgesehen, die zum Anheben und Absenken der Gußmuffel 25 und zum gleichzeitigen öffnen bzw. Schließen des Tiegels 24 dient. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 39, 40 ist in einer Ausnehmung 41 im unteren Bereich des Schubteiles 13 angeordnet. Die Kolbenstange 39 ragt hierbei durch die Bodenwandung des Schubteiles 13 hindurch und ist an einer Tragplatte 47 befestigt, welche die Gußmuffel trägt. Die Gußmuffel ist somit zwischen zwei Grenzstellungen verschiebbar, wobei die obere, gestrichelt dargestellte Grenzstellung für den Gießvorgang verwendet wird. Hierbei kommt dann ein Einfülltrichter 27 der Gußmuffel 25 dicht unterhalb der Ausgußöffnung des Tiegels 24 zu liegen. Die Tragplatte 47 ist nach einer Seite (rechts in F i g. 4) zu einem Verbindungsarm verlängert, an dem ein vertikaler Hubstößel 46 befestigt ist. Durch Anheben der Gußmuffel 25 wird somit auch der Hubstößel 46 angehoben. Dieser Hubstößel 46 fluchtet bei geschlossenen Schubteilen mit einem weiteren Hubstößel 45', der in einer Öffnung im Querteil des H-förmigen Querschnittprofils des Schubteiles 12 geführt ist und in einen horizontalen Hubarm 45 mündet, der in einer Bohrung eines der Tiegelteile befestigt ist. Die einander zugewandten Enden der beiden Hubstößel 45' und 46 liegen in der unteren Grenzstellung der Kolben-Zylinder-Anordnung 39, 40 in einem Abstand zueinander. Hierdurch wird ein toter Gang geschaffen, der dafür sorgt, daß erst kurz vor Erreichen der oberen Grenzstellung der Gußmuffel 25 die beiden Hubstößel 45' und 46 miteinander in Berührung kommen und dann bei dem letzten Teil der Aufwärtsbewegung der Gußmuffel 25 für ein öffnen des Tiegels 24 sorgen. Oberhalb des Tiegels 24 besitzt der Querriegel 34 eine öffnung, die über ein Schauglas 48 verschlossen ist. Das Schauglas 48 ist mittels eines Halteringes 42 befestigt. Oberhalb des Schauglases ist ein Temperaturfühler in Form eines Infrarot-Strahlungssensors 60 angebracht. Mittels einer Halterung 61 sind der Sensor 60 sowie seine Zuleitungen 62 an dem oberen Querriegel 34 gehalten. Die Zuleitungen 62 führen zu einem Steuergerät 63, welches auch beispielsweise über Magnetventile die Kolben-Zylinder-Anordnung 39,40, welche den Gießvorgang auslöst, steuert. Ist also gemäß dem oben beschriebenen Verfahren die optimale Gießtemperatur erreicht, so kann der Gießvorgang hier automatisch ablaufen.In addition to the lifting device formed from the piston-cylinder arrangement 32, 33, which is used for closing of the casting device is used, is a further lifting device formed from a piston-cylinder arrangement 39, 40 provided, which are used to raise and lower the casting muffle 25 and to open or close at the same time. Closing the crucible 24 is used. The piston-cylinder arrangement 39, 40 is in a recess 41 in the lower Area of the thrust part 13 is arranged. The piston rod 39 protrudes through the bottom wall of the Push part 13 through and is attached to a support plate 47 which carries the casting muffle. The casting muffle is thus displaceable between two limit positions, the upper limit position shown in dashed lines for the casting process is used. A funnel 27 then comes close to the casting muffle 25 below the pouring opening of the crucible 24 to lie. The support plate 47 is on one side (on the right in FIG. 4) to one Extended connecting arm to which a vertical lift ram 46 is attached. By lifting the casting muffle 25 the lift tappet 46 is thus also raised. This lift tappet 46 is aligned when the thrust parts are closed another lifting ram 45 ', which is in an opening in the transverse part of the H-shaped cross-sectional profile of the thrust part 12 is guided and opens into a horizontal lifting arm 45 which is in a bore of one of the crucible parts is attached. The mutually facing ends of the two lift tappets 45 'and 46 are in the lower limit position the piston-cylinder arrangement 39, 40 at a distance from one another. This makes a dead one Created passage that ensures that the casting muffle 25 the two lift tappets 45 'and 46 come into contact with each other and then in the last part of the upward movement the casting muffle 25 ensures that the crucible 24 is opened. Above the crucible 24 has the Cross bar 34 an opening which is closed by a sight glass 48. The sight glass 48 is by means of a retaining ring 42 attached. Above the sight glass is a temperature sensor in the form of an infrared radiation sensor 60 attached. The sensor 60 and its supply lines 62 are attached to the upper one by means of a holder 61 Cross bar 34 held. The supply lines 62 lead to a control unit 63, which is also for example The piston-cylinder arrangement 39, 40, which triggers the casting process, controls via solenoid valves. Is so reaches the optimum casting temperature according to the method described above, the casting process can here run automatically.
F i g. 5 zeigt eine andere Gießvorrichtung, bei der die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Hier sind Tiegel 24 und Heizeinrichtung 31 an einem Dreharm 65 befestigt, der ein Gegengewicht 66 aufweist und um eine vertikale Achse 67 drehbar ist Hier handelt es sich um eine Schleudergußvorrichtung mit einem Schleuderarm 68, der von oben her zugänglich ist, da sein Gehäusedekkel 70 über ein Scharnier 69 aufklappbar ist. Mit 71 ist eine Aufnahme für eine Gießform bezeichnet. Ein Steuerpult 72 ist über eine Trennwand 73 von dem Schleuderarm 68 getrenntF i g. Figure 5 shows another casting apparatus in which the invention can be used. There are crucibles here 24 and heater 31 attached to a rotary arm 65 which has a counterweight 66 and around a vertical axis 67 is rotatable. This is a centrifugal casting device with a centrifugal arm 68, which is accessible from above, as its housing cover 70 can be opened via a hinge 69. 71 with a receptacle for a casting mold is designated. A control panel 72 is separated from the sling arm 68 by a partition 73
Fig.6 zeigt einen Ausschnitt des Steuerpultes der Vorrichtung nach der Erfindung. Es sind verschiedene Steuerfunktionsschalter bzw. -taster vorgesehen. Mittels eines Schalters 74 können zunächst zwei Betriebsarten ausgewählt werden. Zum einen die Betriebsart, bei dem der Gießvorgang bei Erreichen einer voreingestellten Gießtemperatur ausgelöst wird sowie die Betriebsart, bei der die Gießtemperatur nach der Erfindung automatisch ermittelt wird. Mit einem Taster 75 wird der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Vorgang des Vorglühens gestartet. Mit einem Taster 76 wird der6 shows a section of the control panel of the device according to the invention. They are different Control function switch or button provided. By means of a switch 74, two operating modes can initially be selected to be selected. On the one hand, the operating mode in which the casting process when a preset Casting temperature is triggered as well as the operating mode in which the casting temperature according to the invention is automatic is determined. The process described in connection with FIG. 1 is carried out with a button 75 of preheating started. With a button 76 is the
ίο im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Vorgang ohne Vorglühen (Kurvenabschnitt 4) gestartet. Über den Taster 77 kann manuell der Gießvorgang ausgelöst werden. Mit einem Taster 78 kann die Heizung jederzeit, auch während des automatischen Ablaufes ausgeschaltet werden.ίο process described in connection with FIG started without preheating (curve section 4). The casting process can be triggered manually using the button 77 will. With a button 78 the heating can be switched off at any time, even during the automatic sequence will.
Mit einem Schalter 79 können verschiedene Heizstufen für die Heizleistung bei Erreichen der Gießtemperatur vorgewählt werden. Über ein Stellorgan 80 kann die Temperaturdifferenz Δ& gemäß F i g. 3 vorgewählt werden. Weiterhin ist eine Anzeige 81 vorgesehen, die den Absolutwert der Infrarot-Emission anzeigt.A switch 79 can be used to preselect different heating levels for the heating power when the casting temperature is reached. The temperature difference Δ & according to FIG. 3 can be selected. Furthermore, a display 81 is provided which shows the absolute value of the infrared emission.
Sodann sind zwei Temperaturkurven 82 und 83 vorgesehen längs denen Leuchtdioden 84 bis 91 angeordnet sind. Diese Leuchtdioden zeigen der bedienenden Person an, in welchem Kurvenabschnitt sich die Temperatur jeweils befindet. Wird über den Schalter 74 die erste Betriebsart ausgewählt, so läuft die Temperatur längs der Kurve 82, worauf in Abhängigkeit von der jeweils erreichten Temperatur die entsprechende Diode 84 aufleuchtet, bis bei Erreichen der voreingestellten Endtemperatur die letzte Diode leuchtet.Two temperature curves 82 and 83 are then provided along which light-emitting diodes 84 to 91 are arranged are. These light-emitting diodes show the operator in which section of the curve the temperature is each is located. If the first operating mode is selected via switch 74, the temperature runs lengthways the curve 82, whereupon the corresponding diode 84 lights up depending on the temperature reached, until the last diode lights up when the preset final temperature is reached.
Wird die zweite Betriebsart mit automatischer Ermittlung der optimalen Gießtemperatur ausgewählt, so fährt die Temperatur längs der Kurve 83. Bei ErreichenIf the second operating mode with automatic determination of the optimal casting temperature is selected, then the temperature moves along curve 83. When reached
der Liquidustemperatur «?l leuchtet die Diode 85. Befindet man sich einige Zeit nach Erreichen dieser Temperatur immer noch im Schmelzinvervall, so leuchtet die Diode 86. Beginnt die Temperatur am Ende des Schmelzintervalles wieder zu steigen, so leuchtet die Diode 87 bzw. ab Erreichen der Temperatur &2 die Diode 88. Ist die Gießtemperatur lh erreicht, so leuchtet die Diode 89 hier mit grüner Farbe. Zum Zeitpunkt r5, d. h. nach Ablauf des Gießintervalles leuchtet die rote Diode 90. Sobald die Diode 89 leuchtet, muß die Bedienperson daher den Taster 77 drücken. Leuchtet dagegen die Diode 90, so erkennt er, daß er den Gießvorgang nicht mehr auslösen darf.The diode 85 lights up if you are still in the melting interval some time after this temperature has been reached, the diode 86 lights up. If the temperature begins to rise again at the end of the melting interval, the diode 87 lights up or when it is reached of temperature & 2 the diode 88. When the casting temperature lh is reached, the diode 89 lights up here with a green color. At time r 5 , ie after the casting interval has elapsed, the red diode 90 lights up. As soon as the diode 89 lights up, the operator must therefore press the button 77. If, on the other hand, the diode 90 lights up, then he recognizes that he is no longer allowed to trigger the casting process.
Treten während des automatischen Ablaufes Betriebsstörungen auf, steigt insbesondere nach Durchlaufen des Schmelzintervalles die Temperatur nicht deutlich an, so wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer über das Leuchten der Diode 91 angezeigt, daß die Maximalzeit überschritten ist, ohne daß die Gießtemperatur erreicht wurde. Der Schmelzvorgang ist dann abzubrechen.If operational malfunctions occur during the automatic process, this increases especially after it has been run through of the melting interval does not clearly show the temperature, after a predetermined period of time has elapsed The lighting of the diode 91 indicates that the maximum time has been exceeded without the casting temperature being affected was achieved. The melting process must then be stopped.
F i g. 7 zeigt ein Blockschaltbild der Steuereinheit 63. Kernstück der Steuereinheit ist ein Microprozessor 92, der über einen Transformator 93 mit umschaltbarer Netzspannung (vgl. Umschalter 79) verbunden ist. DerF i g. 7 shows a block diagram of the control unit 63. The core of the control unit is a microprocessor 92, which is connected to a switchable mains voltage (see switch 79) via a transformer 93. Of the
Microprozessor besitzt mehrere Eingänge 94, die mit den Schaltern bzw. Tastern gemäß F i g. 6 verbunden sind, wie mit dem Bezugszeichen 74 bis 78, die sich auf die Schalter bzw. Taster der F i g. 6 beziehen, angedeutet The microprocessor has several inputs 94 which can be connected to the switches or buttons according to FIG. 6 connected are, as with the reference numerals 74 to 78, which relate to the switches or buttons of FIG. 6 refer, indicated
Wieterhin besitzt der Microprozessor mehrere Ausgänge 95 und 96, die einerseits die Leuchtdioden 84 bis 91 ansteuern und andererseits die verschiedenen Leistungsstufen für die Heizleistung umschalten, die Heiz-Furthermore, the microprocessor has several outputs 95 and 96, on the one hand the light-emitting diodes 84 to 91 and on the other hand switch over the different power levels for the heating output, the heating
leistung ganz abschalten und/oder Betätigungsorgane zum Auslösen des automatischen Gießens ansteuern.Turn off power completely and / or control actuators to trigger automatic pouring.
Als weiteren Eingang für den Microprozessor 92 ist ein Analog/Digital-Wandler 97 vorgesehen, dessen Eingänge folgende Signale zugeführt werden: Zunächst das Ausgangssignal des Infrarot-Strahlungssensors 60, welches ggf. über einen Verstärker 99 noch verstärkt wird. Sodann ein Signal eines Potentiometers 80 (vgl. auch F i g. 6), mit welchem die Temperaturdifferenz Δ& gemäß F i g. 1 voreingestellt wird bzw. genauer ein vorgegebener Wert «W für das Ausgangssignal des Sensors 60, wobei dieses Signal entsprechend der Strahlungs-Strom- bzw. Spannungscharakteristik des Sensors dem Wert Δ& entspricht. Schließlich wird über ein Potentiometer 98 bei der Betriebsart gemäß Kurve 82 der F i g. 6 der Absolutwert der Gießtemperatur eingestellt.An analog / digital converter 97 is provided as a further input for the microprocessor 92. Then a signal from a potentiometer 80 (cf. also FIG. 6), with which the temperature difference Δ & according to FIG. 1 is preset or, more precisely, a predetermined value W for the output signal of the sensor 60, this signal corresponding to the value Δ & in accordance with the radiation, current or voltage characteristics of the sensor. Finally, in the operating mode according to curve 82, FIG. 6 the absolute value of the casting temperature is set.
Der Mikroporzessor 92 wertet das analog/digitalgewandelte Teil des Sensors 90 laufend aus, bildet den D'ifferentialquotienten bzw. genauer den Differenzenquotienten zur Ermittlung der Steigung der Temperaturkurve, führt die im beschriebenen Vergleichsoperationen aus, errechnet ggf. die beschriebenen Korrekturwerte und erzeugt die verschiedenen Steuersignale an seinen Ausgängen. Hierzu enthält der Microprozessor — wie üblich — Recheneinheiten, Datenspeicher, Programmspeicher sowie bei den Blöcken für die Ausgänge 95 und 96 die entsprechenden Treiberschaltungen. Nach den oben angegebenen Erläuterungen ist es einem Fachmann ohne weiters möglich, den Microprozessor so zu programmieren, daß er die beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.The micro processor 92 evaluates the analog / digital converted Part of the sensor 90 continuously forms the differential quotient or, more precisely, the differential quotient to determine the slope of the temperature curve, the comparison operations described in off, if necessary, calculates the correction values described and generates the various control signals its outputs. For this purpose, the microprocessor contains - as usual - arithmetic units, data memories, and program memories as well as the corresponding driver circuits for the blocks for the outputs 95 and 96. To the explanations given above, it is easily possible for a person skilled in the art to use the microprocessor to be programmed in such a way that it carries out the procedural steps described.
F i g. 8 zeigt Temperaturverläufe von alten und neuen Tiegeln, die nach der Erfindung automatisch unterschieden werden können. Üblicherweise werden Legierungen in Keramiktiegeln geschmolzen, während Gold im Kohletiegel geschmolzen wird, der in einen Keramiktiegel eingesetzt ist. Kohletiegel zeigen nun bei gleicher Temperatur unterschiedliche Strahlungsintensitäten, wobei neue, unverbrauchte Tiegel eine geringere Strahlungsintensität (dunklere Strahlung) aufweisen als mehrfach benutzte, ältere Tiegel. Bei Temperaturmessung mittels Infrarot-Strahlungsdetektor würde dies eine Verfälschung des Meßergebnisses mit sich bringen.F i g. 8 shows temperature profiles of old and new crucibles, which are automatically differentiated according to the invention can be. Usually, alloys are melted in ceramic crucibles, while gold is in the Carbon crucible is melted, which is set in a ceramic crucible. Charcoal crucibles now show at the same Temperature different radiation intensities, with new, unused crucibles a lower radiation intensity (darker radiation) than older crucibles that have been used several times. When measuring temperature by means of an infrared radiation detector this would lead to a falsification of the measurement result.
Zur Vermeidung dieses Fehlers wird während der ersten Aufheizphase, d. h. vor Erreichen der Liquidustemperatur die Steigung der Kurve ermittelt. Im einzelnen wird eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Einschalten der vollen Heizleistung, d. h. im Beispiel der F i g. 8 zum Zeitpunkt /7 die Steigung der Kurve durch Bildung des Differenzialquotientens dtf/dt (in Digitaltechnik natürlich des Differenzenquotienten) festgestellt. Dieser Wert wird mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Liegt der ermittelte Steigungswert unter dem Schwellwert, so liegt ein neuer Tiegel vor, während umgekehrt ein alter Tiegel erkannt wird. Versuchsmessungen haben nun ergeben, daß in dem interessierenden Temperaturbereich für die Gießtemperatur (z.B. 15000C) das Ausgangssignal eines Infrarot-Strahlungssensors sich um einen relativ konstanten Wert ΔΤ bei alten und neuen Tiegeln unterscheidet. Durch Addition bzw. Subtraktion dieses Wertes ΔΤ können die beiden Kurven der Fig. 8 so transformiert werden, daß für beide Fälle eine einzige, korrigierte Kurve verwendet werden kann. Wählt man die Kurve für den alten Tiegel als maßgebliche Kurve und legt man dementsprechend die Gießtemperatur auf den Wert ftgi, so muß man, wenn das Vorliegen eines neuen Tiegels — wie oben beschrieben — erkannt wurde, lediglich zu dem Ausgangssignal des Infrarotsensors den Wert ΔΤ hinzuaddieren. Erreicht das Ausgangssignal des Infrarotstrahlungssensors den Wert ## so wird durch die Addition von ΔΤ dann dem Microporzessor der Wert &g 2 = &g 1 + //^signalisiert, der dann als der voreingestellte Wert für die Gießtemperatur erkannt wird.To avoid this error, the slope of the curve is determined during the first heating phase, ie before the liquidus temperature is reached. In detail, a predetermined period of time after switching on the full heating power, ie in the example of FIG. 8 at time / 7 the slope of the curve was determined by forming the differential quotient dtf / dt (in digital technology, of course, the difference quotient). This value is compared with a predetermined threshold value. If the ascertained slope value is below the threshold value, a new crucible is present, while conversely an old crucible is recognized. Experimental measurements have now shown that in the temperature range of interest for the casting temperature (eg 1500 0 C) of an infrared radiation sensor is different, the output signal to a relatively constant value ΔΤ at old and new crucibles. By adding or subtracting this value ΔΤ , the two curves of FIG. 8 can be transformed in such a way that a single, corrected curve can be used for both cases. If one chooses the curve for the old crucible as the relevant curve and accordingly sets the casting temperature to the value ft g i, then when the presence of a new crucible - as described above - has been recognized, only the value for the output signal of the infrared sensor has to be added Add ΔΤ . If the output signal of the infrared radiation sensor reaches the value ## then the value & g 2 = & g 1 + // ^ is signaled to the micro processor by adding ΔΤ , which is then recognized as the preset value for the casting temperature.
Umgekehrt könnte man natürlich auch die Kurve für den neuen Tiegel als Bezugskurve heranziehen. In diesem
Falle müßte beim Erkennen eines alten Tiegels von dem Ausgangssignal des Sensors der Wert ΔΤ subtrahiert
werden, wobei als Schwellwert für das Erkennen der Gießtemperatur dann natürlich der Wert &g \ gespeichert
werden müßte.
Als günstige Werte für einzelne oben beschriebene Größen haben sich folgende Werte erwiesen: Für die
Beheizung einer Induktionsspule wird bei der größten Heizleistung H 1 220 V verwendet Für die Heizleistung
HI der Fig.3 (sanftes Einlaufen in das Schmelzintervall)
haben sich 200 bzw. 180 V als günstig erwiesen. FQr die Heizleistung HZ während des Schmelzintervalles
sowie auch während des Gießintervalles (Heizleistung H 2 der F i g. 1) werden 160 V empfohlen.Conversely, you could of course also use the curve for the new crucible as a reference curve. In this case, upon detection of an old crucible from the output signal of the sensor would have the value ΔΤ are subtracted, in which case of course the value g \ would have to be stored as a threshold value for detecting the casting temperature.
The following values have proven to be favorable values for the individual variables described above: For the heating of an induction coil, 220 V is used with the greatest heating output H 1 For the heating output HI in FIG V proved to be favorable. For the heating power HZ during the melting interval as well as during the casting interval (heating power H 2 in FIG. 1) 160 V is recommended.
Als Temperaturdifferenz Λ«?(ίη F i g. 1) für die Überhitzung des Schmelzgutes über die Liquidustemperatur hinaus sind 100° C zweckmäßig.As a temperature difference Λ «? (Ίη F i g. 1) for overheating of the material to be melted above the liquidus temperature, 100 ° C is advisable.
Die oben angegebenen Spannungswerte beziehen sich auf einen Vorschalttransformator zur Ansteuerung der Induktionsspule 3t.The voltage values given above refer to a series transformer for control the induction coil 3t.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
1313th
68 Schleuderann68 Schleuderann
69 Scharnier69 hinge
70 Gehäusedeckel70 housing cover
71 Aufnahme71 Recording
72 Steuerpult 572 Control panel 5
73 Trennwand73 partition
74 Schalter74 switches
75 Taster75 buttons
76 Taster76 buttons
77 Taster ι ο77 ι ο button
78 Taster78 buttons
79 Schalter79 switches
80 Stellorgan (Potentiometer)80 final control element (Potentiometer)
81 Anzeige 1581 display 15
82 Temperaturkurve82 temperature curve
83 Temperaturkurve83 temperature curve
84 Leuchtdiode84 light emitting diode
85 Leuchtdiode85 light emitting diode
86 Leuchtdiode 2086 LED 20
87 Leuchtdiode87 light emitting diode
88 Leuchtdiode88 light emitting diode
89 Leuchtdiode89 light emitting diode
90 Leuchtdiode90 light emitting diode
91 Leuchtdiode 2591 LED 25
92 Microporzessor92 micro processor
93 Transformator93 transformer
94 Eingang94 entrance
95 Ausgang95 exit
96 Ausgang 3096 exit 30
97 Analog/Digital-Wandler97 Analog / digital converter
98 Stellorgan (Potentiometer)98 final control element (potentiometer)
99 Verstärker99 amplifiers
3535
4040
4545
5050
5555
6565
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833345542 DE3345542C2 (en) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | Method for controlling the melting and casting process in investment casting technology, in particular in dental technology and device for carrying out the method |
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1983
- 1983-12-16 DE DE19833345542 patent/DE3345542C2/en not_active Expired
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