DE3603310A1

DE3603310A1 - Method and apparatus for the casting of mouldings with subsequent isostatic compression

Info

Publication number: DE3603310A1
Application number: DE19863603310
Authority: DE
Inventors: Ernst Weingaertner
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1987-08-06

Abstract

Method and apparatus for the casting of mouldings under vacuum or inert gas in casting moulds (12) inside a casting chamber (1). In a cooling chamber (7) adjoining the casting chamber (1), the coating mould is exposed, immediately after casting, in an at least partially pasty state of the moulding, to the pressure of the inert gas until solidification takes place. For this purpose, the casting mould is transferred by means of a transporting device (10) from the casting chamber (1) to the cooling chamber (7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Formteilen unter Vakuum oder Schutzgas in Gießformen mit nachfolgendem isostatischen Verdichten des Form teils durch Inertgas bei Überdruck.The invention relates to a method for casting Moldings under vacuum or protective gas in casting molds with subsequent isostatic compression of the mold partly through inert gas at overpressure.

Durch die US-PS 30 08 855 ist es bekannt, Formteile in der Gießkammer einer Vakuumanlage abzugießen und die Gießform nachfolgend in eine Abkühlkammer über zuführen, in der das Formteil gleichfalls unter Vakuum erstarrt, bevor es an die Atmosphäre ausge schleust wird. From US-PS 30 08 855 it is known to molded parts pour in the casting chamber of a vacuum system and the mold subsequently into a cooling chamber feed in the molding also under Vacuum solidifies before it is released to the atmosphere is smuggled.

Nachdem sich gezeigt hat, daß bei derartigen Gieß verfahren gelegentlich Stellen geringer Material dichte und eingeschränkter Festigkeit entstehen, ist man dazu übergegangen, die bereits abgekühlten Formteile erneut aufzuheizen und einem isostatischen Preßvorgang zu unterwerfen, bei dem als Druckmedium ein Inertgas wie beispielsweise Argon verwendet wird. Abgesehen davon, daß hier ein zweites Mal enorme Wärmemengen zugeführt werden müssen, hat die Erfahrung gezeigt, daß - je nach der Form des Werkstücks und der verwendeten Legierung Temperaturen bis zu 2000°C und Drücke bis 2400 bar erforder lich sind, so daß entsprechend ausgerüstete Druck kammern benötigt werden.After it has been shown that with such casting occasionally move places of low material dense and limited strength arise, has gone over to those that have already cooled Reheat molded parts and an isostatic Submit pressing process in which as a printing medium an inert gas such as argon is used becomes. Except for a second time here enormous amounts of heat have to be supplied experience has shown that - depending on the form of the Workpiece and the alloy used temperatures up to 2000 ° C and pressures up to 2400 bar required Lich, so that appropriately equipped pressure chambers are needed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzu geben, das sich durch einen niedrigeren Energiebe darf sowie durch niedrigere Maximaldrücke auszeichnet.The invention is therefore based on the object Methods of the genus described above give that through a lower energy level may as well as characterized by lower maximum pressures.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die Gießform unmittelbar nach dem Abguß und in einem mindestens teilweise teigigen Zustand des Formteils dem Druck des Inertgases bis zur Er starrung ausgesetzt wird.The task is solved at The method described above according to the invention in that the casting mold immediately after the casting and in an at least partially pasty condition of the molded part the pressure of the inert gas until it is exposed to rigidity.

In besonders vorteilhafter Weise wird mit der isostatischen Verdichtung des Forminhalts bereits zu einem Zeitpunkt begonnen, in dem der größte Teil des Forminhalts noch weitgehend flüssig ist. Hierbei ist lediglich die Anwendung sehr viel geringerer Überdrücke erforderlich, die in der Größenordnung zwischen etwa 10 und 200 bar liegen können und somit nur einen Bruchteil des bei den bekannten Verfahren angewandten Druckes betragen. Die erneute Zufuhr von Verformungswärme wird vermieden, und auch der vorrichtungsseitig zu betreibende Aufwand wird stark verringert.In a particularly advantageous manner, the Isostatic compression of the form content already started at a time when most of it the form content is still largely fluid. Here only the application is much less Overpressures required in the order of magnitude can be between about 10 and 200 bar and thus only a fraction of the known Process applied pressure. The renewed Supply of deformation heat is avoided, and also the effort to be carried out on the device side is greatly reduced.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung besteht aus einer Gießkammer, einer an die Gießkammer angrenzenden Abkühlkammer und einer Transporteinrichtung zum Überführen der Gießform aus der Gießkammer in die Abkühlkammer. Erfindungsgemäß ist die Abkühlkammer als Überdruck kammer ausgebildet, d.h. sie hat eine gegenüber dem erforderlichen Innendruck ausreichende Wandstärke und wird nach außen belastet, im Gegensatz zu den be kannten Vakuumkammern, die einer maximalen Druck differenz von 1 bar ausgesetzt werden. Eine derartige Abkühlkammer läßt sich leicht baulich mit der Gieß kammer vereinigen, so daß der bisher übliche Vorrichtungs aufwand für isostatische Preßkammeröfen entfällt. Die Abkühlkammer benötigt darüberhinaus noch nicht einmal eine Heizvorrichtung, so daß porenfreie Formteile mit geringem Aufwand herstellbar sind.The invention also relates to a device for Implementation of the method according to the invention. Such a device consists of a casting chamber, a cooling chamber adjacent to the casting chamber and a transport device for transferring the Casting mold from the casting chamber into the cooling chamber. According to the cooling chamber is an overpressure chamber trained, i.e. she has one against that required internal pressure sufficient wall thickness and is charged to the outside, in contrast to the be knew vacuum chambers that have a maximum pressure difference of 1 bar. Such one Cooling chamber can be easily built with the pourer unite chamber, so that the usual device expenditure on isostatic baling chamber furnaces is eliminated. The Furthermore, the cooling chamber does not even need a heater so that non-porous moldings with can be produced with little effort.

Ferner läßt sich durch erhebliche Zeiteinsparung die Vor richtung wirtschaftlicher einsetzen, und die Produktions kosten lassen sich senken. Furthermore, the time can be saved by considerable time use direction more economically, and the production costs can be reduced.

Sofern eine zusätzliche Heizeinrichtung erforderlich ist, kann es sich allenfalls um eine solche zum Er zielen einer gerichteten Erstarrung handeln. Hierbei wird das Formteil kontinuierlich aus der Heizein richtung herausbewegt, d.h. es wird nur so viel Wärme aufgebracht, daß sich die Erstarrungszone mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch das in Er starrung befindliche Formteil bewegt.If an additional heating device is required is, it can at best be one for Er aiming for directional solidification. Here the molded part is continuously removed from the heater direction moved out, i.e. it will only be so much Heat applied that the solidification zone with uniform speed through that in Er Rigid molded part moves.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor richtung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert.An embodiment of a front according to the invention Direction is based on the single figure explained in more detail.

In der Figur ist eine Gießkammer 1 dargestellt, in der sich ein induktiv beheizter Gießtiegel 2 befindet, der von einer Induktionsspule 3 umgeben ist. Zum Abguß kann der Gießtiegel 2 in die ge strichelt dargestellte Position gekippt werden.In the figure, a casting chamber 1 is shown, in which there is an inductively heated casting crucible 2 , which is surrounded by an induction coil 3 . For casting, the casting crucible 2 can be tilted into the position shown in dashed lines.

Oberhalb des Gießtiegels 2 befindet sich eine nur teilweise dargestellte Chargiereinrichtung 4 mit einer Chargierschleuse 5, durch die ein Rohling 6 zum Zwecke des Aufschmelzens in den Gießtiegel 2 absenkbar ist.Above the casting crucible 2 there is a charging device 4, only partially shown, with a charging lock 5 , through which a blank 6 can be lowered into the casting crucible 2 for the purpose of melting.

Unterhalb der Gießkammer 1 befindet sich eine Abkühl kammer 7, die über eine Öffnung 8 mit der Gießkammer 1 verbindbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Abkühl kammer 7 ein druckfestes Absperrventil 9, das auf der Seite der Abkühlkammer 7 mit einem entsprechenden Über druck beaufschlagbar ist. Below the casting chamber 1 there is a cooling chamber 7 , which can be connected to the casting chamber 1 via an opening 8 . For this purpose, the cooling chamber 7 has a pressure-resistant shut-off valve 9 , which can be acted upon with a corresponding excess pressure on the side of the cooling chamber 7 .

Die Unterseite der Abkühlkammer 7 ist mit einem Hub antrieb 10 verbunden, durch den ein Formentisch 11 mit einer Anzahl von Gießformen 12 in die gestrichelt dargestellte Position in der Gießkammer 1 anhebbar ist. In dieser angehobenen Position findet üblicher weise der Abguß des Gießtiegels 2 statt.The underside of the cooling chamber 7 is connected to a stroke drive 10 , through which a mold table 11 with a number of casting molds 12 can be raised into the position shown in dashed lines in the casting chamber 1 . In this raised position, the casting of the casting crucible 2 usually takes place.

Durch den Anschluß der Abkühlkammer 7 an eine nicht gezeigte Quelle eines Inertgases kann in der Abkühl kammer 7 ein entsprechender Überdruck erzeugt werden, der die isostatische Verdichtung des noch teilweise schmelzflüssigen bzw. teigigen Werkstoffs ermöglicht.By connecting the cooling chamber 7 to a source of an inert gas, not shown, a corresponding excess pressure can be generated in the cooling chamber 7 , which enables the isostatic compression of the still partially molten or doughy material.

Die sehr viel größere Gießkammer 1 wird normalerweise nicht als Überdruckkammer ausgebildet; sie ist viel mehr über einen Rohrstutzen 13 mit einem herkömm lichen Vakuum-Pumpsatz 14 verbunden, zu dem eine Diffusionspumpe 15 gehört.The much larger casting chamber 1 is normally not designed as an overpressure chamber; it is much more connected via a pipe socket 13 with a conven union vacuum pump set 14 , which includes a diffusion pump 15 .

Der Erfindungsgegenstand ist für die Herstellung von Formteilen aus Aluminium, Titan, Zirkonium und Super legierungen geeignet. Während bei dem erfindungsge mäßen Ausführungsbeispiel ein Induktionsofen als Schmelzaggregat angegeben ist, können als Schmelz aggregat für Metalle wie z.B. Titan und Zirkonium auch ein Vakuum-Lichtbogenofen oder ein Vakuum-Plasma ofen verwendet werden. Der Ausdruck "Metalle" schließt stets Legierungen aus zwei oder mehr der genannten Legierungen ein. The subject of the invention is for the production of Molded parts made of aluminum, titanium, zirconium and super alloys suitable. While with the fiction Example of an induction furnace as Melting unit is specified can be used as melting aggregate for metals such as Titanium and zirconium also a vacuum arc furnace or a vacuum plasma oven can be used. The term "metals" closes always alloys of two or more of the above Alloys.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch einsetz bar für die Herstellung von nicht-metallischen Form teilen, beispielsweise bei der Herstellung von Kunst stoffteilen und in der chemischen Industrie.However, the method according to the invention can also be used bar for the production of non-metallic form share, for example in the production of art parts and in the chemical industry.

Claims

1. A process for casting molded parts under vacuum or protective gas in casting molds with subsequent isostatic compression of the molded part by inert gas at excess pressure, characterized in that the casting mold immediately after casting and in an at least partially pasty state of the molded part to the pressure of the inert gas up to Is subjected to solidification.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the pressure of the inert gas is between 10 and 200 bar is chosen.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pressure of the inert gas is between 50 and 150 bar is chosen.

4. An apparatus for performing the method according to claim 1 with a casting chamber, a cooling chamber adjacent to the casting chamber and a transport device for transferring the casting molds from the casting chamber into the cooling chamber, characterized in that the cooling chamber ( 7 ) is a pressure chamber.