DE3410659A1

DE3410659A1 - Verfahren zum herstellen von gussteilen aus hochschmelzenden, reaktiven metallen und legierungen

Info

Publication number: DE3410659A1
Application number: DE19843410659
Authority: DE
Inventors: Christoph Julius Dr. 7070 Schwäbisch Gmünd Raub
Original assignee: FORSCH EDELMETALLE und METALLC
Current assignee: FORSCH EDELMETALLE und METALLC
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-10-03

Description

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Beschreibung

Für das Gießen von Präzisionsteilen in Einzel-und Mengenfertigung aus Bunt-und Edelmetallen wird häufig das Wachsausschmelzverfahren eingesetzt. Dieses vielseitig und flexibel anu/endbare Verfahren ist Stand der modernen Technik und in der Industrie weit verbreitet. Das Prinzip besteht darin, daß ein Modell aus Wachs oder Kunststoff mit einer wässerigen teigigen Formmasse aus einem Gemisch von Oxiden,SuIfaten o.dgl. umgössen und das Wachs nach dem Abbinden und Trocknen der Formmasse durch Erwärmen ausgeschmolzen bzw. verbrannt wird. In die so entstandene Höhlung wird das flüssige Metall gegossen.

Ein Nachteil dieser Methode ist besonders bei Legierungen und Metallen mit hohen Schmelztemperaturen das Auftreten von Reaktionen mit den Formbestandteilen, durch die eine exakte Abbildung der Form erschwert bzw.durch die erforderliche Nacharbeit das Gießen unmöglich wird. Die Wärmeableitung der Form und damit auch das Gußgefüge sind vorwiegend von den Eigenschaften der Formmasse bestimmt und können nur in beschränktem Maße variiert werden.Außerdem ist ein Vergießen von luftempfindlichem Material im Vakuum oder unter Schutzgas nur beschränkt möglich, da die poröse Formmasse beim Evakuieren und Gießen zumeist störende Gasmengen abgibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das mit Hilfe von Wachsmodellen galvaflwplastisch hergestellten Gießformen für das Gießen von hochschmelzenden Metallen verwendet und dabei die gebräuchlichen Fertigungsverfahren der Galvanoplastik mit denen des Wachsausschmelzverfahrens vereinigt. Auf ■ diese Weise ist bei reaktiven Metallen auch eine Erweiterung des Vakuum-und Schutzgas-Schmelzens beim Gießen möglich.

In der Galvanoplastik werden auf/elektrolytischem Wege aus luässer igen oder nicht wässerigen Elektrolyten Objekte gefertigt. Das Verfahren dient u.a. zur Herstellung von Reproduktionen oder zur Erzeugung dickerer Hohlobjekte mit einer exakten Abbildung der Oberfläche des Modells unter Vermeidung aufwendiger Nacharbeit.

Besonders bei der galvanischen Hochgeschwindigkeitsabscheidung werden die Überzüge oberflächlich leicht knospig und erfordern eine vielfach schwierige Nachbearbeitung. Für die vorliegende Erfindung ist die wachsende Oberfläche der Galvanoplastik unbedeutend. Maßgebend ist die mit relativ einfachem Aufwand zu erzielende genaue Abbildung der Oberfläche des Modells auf der Innenseite der Form nach der Entfernung des Modells.

Das für die Erfindung verwendete Modell kann aus Kunststoffen, Wachs, Keramik und Metall bestehen. Es wird einzeln oder zum GuQ in Gruppen, wie beim Wachsausschmelzverfahren angeordnet und bei Nichtleitern nach bekannten Verfahren mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen* Die Oberfläche wird anschließend daran galvanoplastisch mit einem Metall, z.B.Kupfer, Silber, Nickel, Aluminium u.a., beschichtet. Nach Erreichen der gewünschten Schichtdicke wird die Elektrolyse abgebrochen und das Modell je nach Material ausgeschmolzen, ausgebrannt oder ausgelöst. Die erforderliche Mindestwanddicke der galvanoplastisch hergestellten Form liegt bei etwa 30 bis 50 μιη. Sie hängt von den allgemeinen Gießbedingungen ab.

Man kann durch Eintauchen, z.B. in einer Schmelze auf Blei-, Zinn- oder Zink-Basis oder auf galvanischem Wege ein zeitlich rasches Verstärken und Dichten der Formwandungen, soweit erforderlich, erreichen.

Die Wahl der für die Herstellung der Form geeigneten Metalle und ihre Schichtdicke bestimmen die Wärmeableitung der Form-

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wandungen beim Gießen, wobei das Dickenverhältnis der galvanoplstisch aufgebrachten Schicht und einer zusätzlichen Schmelztauchschicht eine Rolle spielt. Eine durch thermische Nachbehandlung erzeugte Diffusionszone zwischen Form und Tauchschicht aus niedrig schmelzendem Metall beeinflußt die Wärmeleitung zusätzlich. Die Summe der die Wärmeableitung bestimmenden Faktoren ist von'Einfluß auf das Gußgefüge.

Die galvanoplastisch hergestellte Form mit oder ohne Zusatzschicht wird thermisch gutleitend durch Klemmen,Kleben,Löten oder Schweißen mit der Unterseite der Deckplatte fest verbunden. Von Vorteil ist dabei das Löten,wobei eine auf der Form aufgebrachte Zusatzschicht (z.B.aus Zinn) als Löthilfe wirkt. Die Verbindung mit der Deckplatte sollte außerdem flüssigkeits- und weitgehend gasdicht sein. Die Gasdichtigkeit ist für den Guß im Vakuum oder unter Schutzgas wichtig. Für die Fertigung größerer Stückzahlen ist es von Vorteil, die Verbindung durch mechanisches Abtrennen oder Abschmelzen von der Form trennen zu können, um auf· einfache Weise weitere Gießformen mit der Platte zu verbinden.

Die Deckplatte wird mit der Form in einen Aufnahmebehälter eingesetzt, wobei die Berührungsfläche gas-bzw.flüssigkeitsdicht gestaltet ist. Innerhalb des Behälters zirkuliert das Kühlmittel (Gas oder Flüssigkeit). Auf diese Weise werden Deckplatte und Form auf einer so niedrigen Temperatur gehalten, daß das Gießen ohne eine störende Reaktion mit der Deckplatte oder der Form erfolgt. Durch den Aufnahmebehälter läuft eine Anschlußleitung,die es ermöglicht, Unterdruck in der Form zu erzeugen und in bekannter Weise über der Einströmöffnung das geschmolzene Material in die Form zu saugen. Eine Skizze der Anordnung ist in Abb. 1 wiedergegeben.

Nach Abschluß des Gießvorganges wird die Form mechanisch oder chemisch bzw. elektrochemisch von dem Gußstück gelöst. Es muß

also durch einwandfreies Arbeiten dafür Sorge getragen werden, daß die galvanoplastische Gießform ohne jede Beschädigung der Oberfläche des Gusses won diesem abgelöst werden kann.Dies erfordert entsprechende Unterschiede in den Eigenschaften des Metalles, von Gießform und Guß. Für das Gießen von Titan und Titanlegierungen ist z.B.. eine galvanoplastisch aus Kupfer hergestellte Gießform durchaus geeignet. Die Kupferform kann ohne weiteres in verdünnter Salpetersäure gelöst werden, ohne daß ein Angriff des Titans erfolgt. Auch in cyanisch-alkalischen Lösungen kann die Form aus Kupfer anodisch leicht beseitigt werden.

Claims

FORSCHUNGSINSTITUT FÜR EDELMETALLE UND METALLCHEMIE

7070 SCHWÄBISCH GMÜND 341 0659 Kalharinenstraße 17

Fernruf (0 71 71)6 20 54

6.März 1984

Verfahren zum Herstellen von Gußteilen aus hochschmelzenden, reaktiven Metallen und Legierungen

Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen von Teilen im Einzelguß oder in Mengenfertigung aus hochschmelzenden, reaktiven Metallen und Legierungen, .die mit den üblichen Formmassen und mit Luftsauerstoff reagieren, dadurch gekennzeichnet, daß von der Urform aus in üblicher Weise verwendetem Material eine Metallgalvanoplastik als Negativ-Form für den Guß hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanoplastisch hergestellte Negativ-Form mit einer leicht ablöslichen Deckplatte thermisch gut leitend und gasdicht verbunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform von einem umströmenden Kühlmittel auf einer Temperatur gehalten wird, die ein Anschmelzen von Deckplatte und Form beim Schmelzen und Gießen unterbindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß Deckplatte, Form und Kühlkörper auf einem Vakuum von OO

ϊογγ gehalten werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gießform mit Deckplatte eine Schicht aus
einem niedrig schmelzenden Metall aufgebracht wird, die gegebenenfalls zur Erzeugung einer Diffusionszone thermisch nachbehandelt werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anwendung des Verfahrens im besonderen Titan und Titanlegierungen als Gußwerkstoff dienen.