DE3636291A1 - Vorrichtung zur prognostizierung der struktur von gusslegierungen, insbesondere des einformungsgrades von gusseisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prognostizierung der Struktur von Gußlegierungen vor dem Einfüllen der flüssigen Legierung in die Form. Die Erfindung ist in der Metallurgie und in Gießereien anwendbar.

Zur Zeit wird zwecks Ermittlung der Wirksamkeit metallurgischer Maßnahmen die Struktur einer Probe im festen Zustand durch Anwendung der chemischen Analyse und der Mikroskop- Beobachtung geprüft.

Es sind auch Methoden der mikroskopischen Beobachtung der metallographischen Schliffflächen bekannt, die auf beschleunigte Weise mittels spezieller Vorrichtungen erzeugt werden, sowie Methoden zur Ermittlung der Struktur, die in der Messung des spezifischen Widerstandes der Legierung in fester Form bestehen.

Die bekannten Methoden sind nicht objektiv und erlauben vor allem keine eventuelle Verbesserung der Struktur der Legierung vor deren Einfüllen in die Form.

Es ist bisher keine Vorrichtung zur Prognostizierung der Struktur einer Metallegierung bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beurteilung der künftigen Struktur einer Metallegierung, insbesondere des Einformungsgrades von Gußeisen zu ermöglichen, wenn die Legierung sich noch im flüssigen Zustand befindet. Die Information über die künftige Struktur der Legierung würde einen eventuellen Eingriff des Technologen noch vor dem Einfüllen des flüssigen Metalls in die Form ermöglichen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung gelöst. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die bekannte Erscheinung des Spannungsabfalles an einem Widerstand genutzt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Widerstand aus einer flüssigen Metallprobe. Der Widerstandswert der Probe ändert sich je nach Struktur und Temperatur. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Speise- und die Meßschaltung mit einer speziellen ausgebildeten Gießform verbunden sind. Die Form besitzt einen zylindrischen Steiger und weist eine zylindrische Gestalt auf. Die Querschnittsfläche des Steigers ist wesentlich größer als die Querschnittsfläche des zylindrischen Formhohlraums. Der Formhohlraum ist durch senkrechte Wände in drei Teile geteilt. Eine Wand teilt den Hohlraum der Form in Hälften, und die andere Wand teilt eine der Hälften in zwei weitere gleiche Teile. Die Höhe der den Formhohlraum teilenden Wände ist kleiner als die Höhe des zylindrischen Formhohlraums. Die Elektroden der Speiseschaltung und der Meßschaltung sind in den Boden der Form in den durch die kleinere Wand bestimmten Teilen eingebaut. Diese Gestalt der Form gewährleistet eine gerichtete Erstarrung der darin enthaltenen Proben, wodurch kompakte Proben ohne Mikrolunker und Lunker auf der Meßlänge erreicht werden. Die Meßlänge bilden die beiden kleineren Proben, d. h. der doppelte Abstand von den Elektroden der Meßschaltung zum unteren Rand des Steigers.

Die größere Probe ist zur Sicherung der gerichteten Erstarrung der beiden kleineren Proben notwendig. Die Querschnittsfläche des Steigers ist im Vergleich mit der Querschnittsfläche der Proben so groß, daß der Wert seines Widerstandes vernachlässigbar klein ist und die Meßergebnisse nicht beeinflußt.

Die Gestalt der Probe und die Erstarrungsbedingungen bewirken, daß die Probe auf eine angenäherte Weise erstarrt, wie unter industriellen Bedingungen. Die erhaltene Struktur kann direkt auf die unter industriellen Bedingungen erzeugten Legierungen bezogen werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung kann gleichzeitig der Verlauf der thermischen Erstarrungskurve registriert werden. Die Vorrichtung kann sowohl mit Gleich- und Wechselstrom gespeist werden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Form und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Form.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Speiseschaltung 1, einer Meßschaltung 2 und einer Form 3. Die Form 3 ist zylindrisch und endet oben in einem zylindrischen Steiger, dessen Querschnittsfläche wesentlich größer ist als die des Formhohlraums. Der zylindrische Formhohlraum ist durch senkrechte Wände 4 und 5 geteilt. Die Wand 4 teilt den Formhohlraum in zwei Hälften, und die Wand 5 teilt eine der Hälften des Formhohlraums in zwei weitere gleiche Teile.

Die Höhe der Wände 4 und 5 ist kleiner als die Höhe des zylindrischen Formhohlraums. In die Wand 4 ist, vorzugsweise in der Mitte ihrer Höhe, ein Thermopaar 6 eingebaut, das mit einem Registriergerät verbunden ist. Die Speiseschaltung 1 und die Meßschaltung 2 sind mit der Form 3 über Elektroden verbunden, die in den Boden der Form 3 in den durch die Wand 5 bestimmten Teilen eingebaut sind.

Nachstehend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Es wird die Speiseschaltung 1 eingeschaltet. In die Form 3 wird die flüssige Metallegierung eingefüllt, wodurch der Stromkreis geschlossen und dadurch die Meßschaltung 2 eingeschaltet wird.

Die Speiseschaltung 1 speist die Vorrichtung mit einem konstanten Strom, unabhängig von den Änderungen, welchen die Probe der flüssigen Metallegierung unterliegt. Die Meßschaltung 2 mißt und registriert den Verlauf der Änderungen des Spannungssignals am Widerstand, den die zu untersuchende Probe bildet. Das Thermopaar 6 mißt und registriert gleichzeitig den Verlauf der Temperaturänderungen. Nach der Erstarrung der Legierung in der Form 3 wird die Speiseschaltung 1 ausgeschaltet.

Die Auswertung der erhaltenen Kurven der Änderungen des Spannungssignals und der Temperaturänderungen ermöglicht die Bestimmung der Struktur der Legierung.

Die Grundlage zur Bestimmung der Struktur ist der Verlauf der Änderungen des Spannungssignals in der Zeit seit dem Einfüllen des flüssigen Metalls in die Form bis zur Erstarrung der Probe. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit wird gleichzeitig die Temperaturänderung registriert.

Durch Auswertung der erhaltenen Kurven können schnell und eindeutig die in der Legierung bei der Erstarrung vorkommenden Änderungen bestimmt und dadurch die Struktur der Legierung prognostiziert werden. Dies ermöglicht die Erreichung einer Legierung mit erwünschter Struktur und dadurch die Verminderung der Ausschüsse und Fehlschmelzen, was eine große ökonomische Bedeutung hat.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Prognostizierung der Struktur von Gußlegierungen, insbesondere des Einformungsgrades von Gußeisen, gekennzeichnet durch eine Speiseschaltung (1) und eine Meßschaltung (2), welche mit einer zylindrischen Gießform (3) verbunden sind, die einen zylindrischen Steiger besitzt, dessen Querschnittsfläche wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des zylindrischen Formhohlraums, wobei der Formhohlraum durch senkrechte Wände (4) und (5) derart geteilt ist, daß die erste Wand (4) den Formhohlraum in zwei Hälften und die zweite Wand (5) eine der derart gebildeten Hälften nochmals in zwei gleiche Teile teilt, wobei die Höhe der Wände (4, 5) kleiner ist als die Höhe des zylindrischen Formhohlraums und in dem Boden der Form (3) in den durch die zweite Wand (5) ausgebildeten Teilen die Elektroden der Speiseschaltung (1) und der Meßschaltung (2) eingebaut sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Wand (4) in der Mitte ihrer Höhe ein Thermopaar (6) eingebaut ist.