DE3837960A1 - Schmelzmulde fuer das erschmelzen von metall - Google Patents
Schmelzmulde fuer das erschmelzen von metallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schmelzmulde für das Erschmelzen von Metall
mittels einer Flamme mit einer Senke, die im Betriebszustand mit Schmelze
gefüllt ist, mit mindestens einem während des Schmelzens des Metalls nicht
verschlossenen Gießkanal.
Die Schmelzmulde kann sich einerseits in einem auf eine Gießform aufsetzbaren
Tiegel befinden, andererseits ist es auch möglich, diese Mulde durch die Ein
bettmasse in der Gießform selbst auszubilden.
Weiterhin ist es möglich, die Schmelzmulde in einer Schleudergießanlage einzu
setzen.
Aus der DE-AS 10 54 735 ist es bekannt, in die Wand eines Schmelzbehälters
einen mit einer Schutzvorrichtung versehenen Temperaturfühler fest einzu
setzen, dessen Einführungskanal vollständig unterhalb des Spiegels der
Schmelze liegt. Zur sicheren Temperaturerfassung ragt der Temperaturfühler in
die Schmelze hinein, wobei er von einer gut wärmeleitenden Schutzhülse umgeben
ist.
Weiterhin ist aus der DE-PS 12 62 521 eine Gießvorrichtung für eine Anlage zum
Schmelzen und Gießen von Metallen mit einem Schmelztiegel mit Bodenabstich
bekannt, bei der die Tiegelöffnung mit einem Ausgußteil zwischen Tiegelboden
und Gießform versehen ist; das Ausgußteil ist in seinem oberen Teil als ein
den Gießstrahl aufteilender Einsatz in Form einer Lochplatte, eines Loch
tiegels oder Drehwände aufweist und in seinem unteren Teil trichterförmig aus
gebildet. Eine Seitenwand des Schmelztiegels ist zur Überwachung des Schmelz
prozesses mit einer Temperaturmeßeinrichtung ausgerüstet, die jedoch nicht in
das Schmelzgut hineinragt. Der Schmelzvorgang erfolgt unter Vakuum, wobei
Schmelztiegel, Ausgußteil und Hilfsform in einer Vakuumkammer angeordnet sind.
Die bekannten Vorrichtungen sind verhältnismäßig aufwendig und für größere
Chargen von Schmelzgut vorgesehen. Auch sind beide Vorrichtungen nicht für das
Erschmelzen kleiner Metallmengen mittels Flamme, wie es in der Schmuck
industrie oder Dentaltechnik erwünscht ist, geeignet.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schmelzmulde für das Erschmelzen
kleiner Metallmengen mittels Flamme anzugeben, wobei eine exakte, ohne Ver
zögerungen arbeitende Temperaturmessung des Schmelzgutes erfolgen soll. Dabei
soll die Schmelzmulde so konzipiert werden, daß auch kleine Schmelzmengen den
Thermosensor von allen Seiten vollständig umschließen, um die Gießtemperatur
der jeweiligen Schmelze exakt zu bestimmen. Weiterhin soll jede Reaktion bzw.
Teilreaktion der Schmelze mit dem Material der Schmelzmulde bzw. dem Schutz
rohr des Thermosensors vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Der kapillare Gießkanal verhindert während des Schmelzvorganges aufgrund der
Oberflächenspannung einen Durchtritt des erschmolzenen Materials durch die
Gießkanäle. Die Oberflächenspannung wird anschließend durch auf die Schmelze
einwirkendes Druckgas überwunden.
Als besonders vorteilhaft erweist sich der Einsatz von gepreßtem Oxidkeramik
material für die Schmelzmulde, wobei keinerlei Reaktionen zwischen Schmelzgut
und Schmelzmulde während des Erhitzens mittels Flamme zu beobachten sind. Das
gleiche trifft auch für den in einem Keramikschutzrohr befindlichen Thermo
sensor zu. Somit ist eine wiederholte Verwendbarkeit von Schmelzmulde und
Thermosensor gegeben, wobei keinerlei Verunreinigungen aufgrund vorange
gangener Schmelzvorgänge zu befürchten sind. Da der Thermosensor mit seiner
Meßspitze in die Schmelze eintaucht, ist eine exakte Erfassung der Schmelz
temperatur möglich. Als Thermosensor wird vorteilhafterweise ein Thermoelement
eingesetzt.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1a, 1b, 1c,
1d, 1e, 1f sowie 2a, 2b und 2c näher erläutert. Die Fig. 1a, 1b, 1c stellen
einen Schmelzmuldenaufsatz für Druckgießgeräte aus Graphit oder Keramik in
zwei zueinander senkrechten Längsschnitten sowie in Draufsicht dar, wobei der
Eintritt der Schmelze in den Gießkanal in vertikaler Richtung entsprechend der
Gravitationskraft erfolgt. In den Fig. 1d, 1e, 1f ist in entsprechenden
Längsschnitten sowie einer Draufsicht eine Schmelzmulde dargestellt, die durch
die Einbettmasse in der Gießform gebildet wird, wobei das für die Einführung
des Temperatursensors vorgesehene Schutzrohr durch die Einbettmasse in seiner
korrekten Position fixiert ist. Die Fig. 2a, 2b, 2c stellen eine Schmelz
mulde für eine Schleudergießanlage dar, bei der der Gießkanal oberhalb des
Spiegels der einzubringenden Schmelze liegt, wobei die Schmelze in den Gieß
kanal aufgrund der Fliehkraft eintritt.
Gemäß Fig. 1a ist die Schmelzmulde 1 so ausgestaltet, daß das durch eine
Öffnung 8 in der Muldenwand ragende Schutzrohr 3 unmittelbar oberhalb der
Öffnungen der kapillaren Gießkanäle 2 angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine
exakte und verzögerungsfreie Temperaturmessung des Schmelzgutes möglich. Der
Abstand des Temperatursensors 3 beträgt maximal 2 mm vom Gießkanal 2 bzw. von
der Innenwand der trichterförmig ausgestalteten Gießmulde 1. Der Gießkanal 2
ist vertikal ausgerichtet, so daß beim Gießvorgang neben der Druckgas
atmosphäre auch die Gravitationskraft zur Wirkung gelangt. Dabei ist es für
eine optimale gerichtete Erstarrung der Gußobjekte wesentlich, daß die
kapillaren Gießkanäle in ihrer Längsrichtung eine Ausdehnung zwischen 1 und
20 mm aufweisen. Der von der Oberflächenspannung des Schmelzgutes abhängige
Durchmesser der Kapillare ist variabel, er liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und
1,5 mm. Die Gießkanäle 2 können als Bohrungen oder in Form von eingesetzten
Kapillarröhrchen ausgeführt sein. Unterhalb der kapillaren Gießkanäle schließt
sich ein rohrförmiger Gußkanal bzw. schließen sich je nach Größe des Gußob
jektes mehrere rohrförmige Gußkanäle an. Jeder Gußkanal ist mit wenigstens
zwei kapillaren Gießkanälen 2 verbunden. Die Gußkanäle gehören zur eigent
lichen Gußform, die in der Praxis als sogenannte "verlorene Form" ausgeführt
ist. Die Austrittsrichtungen der Gießkanäle 2 sind symbolisch durch die
Achsen 7 dargestellt. Wie anhand der Fig. 1a erkennbar ist, verläuft der
innere Querschnitt des inneren Hohlraumes der Schmelzmulde bis zu dem Gieß
kanal nahezu trichterförmig, während der Querschnitt entlang der Durch
führungen des Gießkanals 2 gemäß Fig. 1b einen prismatischen Innenraum bzw.
Innenraum mit komplexförmigem Querschnitt erkennen läßt. In der Praxis hat
sich ein sphärischer Querschnitt als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Drauf
sicht gemäß Fig. 1c zeigt neben dem äußeren umlaufenden Rand 4 die kegel
stumpfartig ausgebildete Einfüllöffnung 5 sowie den eigentlichen Schmelzraum,,
der als Senke 6 ausgebildet ist. Das Schutzrohr 3 des Thermosensors ragt über
sämtliche Öffnungen der Gießkanäle 2. Das Schutzrohr 3 kann innerhalb der
Öffnung 8 der Muldenwand verschiebbar angeordnet sein, so daß der Thermosensor
nach dem Gießvorgang zusammen mit seinem Schutzmantel herausgezogen werden
kann.
Die in den Fig. 1d, 1e, 1f dargestellte Vorrichtung entspricht in Ihrer
prinzipiellen Arbeitsweise dem anhand der Fig. 1a, 1b, 1c erläuterten
Ausführungsbeispiel, wobei allerdings auch die Schmelzmulde 1 zusammen mit den
kapillaren Gießkanälen zur Einbettmasse der Gußform gehören, d. h. die bis
herige zweiteilige Ausführungsform wird durch eine einteilige Gußform ersetzt,
die ebenfalls als sogenannte "verlorene Form" ausgeführt sein kann. Ent
sprechend den beiden Längsschniten in Fig. 1d und 1e schließt sich an die
kapillaren Gießkanäle 2 jeweils ein Gußkanal 9 an, der zur eigentlichen Guß
form führt.
Das Schutzrohr 6 ist in die Öffnung 8 fest eingefügt, während der eigentliche
Thermosensor eingeschoben und nach dem Gießvorgang wieder herausgezogen werden
kann.
Die Draufsicht gemäß Fig. 1f entspricht dabei der in Fig. 1c dargestellten
zweiteiligen Form.
Fig. 2a zeigt eine Schmelzmulde 1′ für eine Schleudergießvorrichtung, wobei
sich der Gießkanal 2′ oberhalb des als Senke 6′ ausgebildeten Schmelzinnen
raumes und des Thermosensors 3′ befindet. Die Einfüllöffnung ist mit 5′
bezeichnet. Die Erschmelzung findet auch in diesem Falle durch eine offene
Flamme statt. Nach Erreichen der mittels Thermosensor 3′ ermittelten Gieß
temperatur wird die auf einer Antriebsvorrichtung angeordnete Schmelzmulde in
Rotation versetzt und das Schmelzgut mittels Fliehkraft durch den Gießkanal 2′
in die angeschlossene Gießform geleitet. Fig. 2a zeigt im Querschnitt die
erfindungsgemäße Schmelzmulde, während Fig. 2b eine Vorderansicht der
Schmelzmulde im Querschnitt zeigt. In der Draufsicht gemäß Fig. 2c ist der
muldenförmige Innenraum 6′ sowie der konisch verlaufende Gießkanal 2′ erkenn
bar. Oberhalb der Vertiefung 6′ befindet sich der mit Schutzrohr umhüllte
Thermosensor 3′. Das Schmelzgut tritt unter Anwendung der Fliehkraft praktisch
in radialer Richtung entlang der Achse 7′ durch den Gießkanal 2′ aus. An den
Gießkanal 2′ schließt sich in Richtung der Achse 7′ die eigentliche Gußform
an, die beispielsweise als verlorene Form ausgebildet ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von gepreßter Keramik, ins
besondere von Tonerde mit hohen Anteil an Aluminiumumoxid als Keramikmaterial
für die Schmelzmulde erwiesen. Da keinerlei Restbestände übrigbleiben, ist
eine wiederholte Verwendung der Schmelzmulde ohne irgendwelche Verunreini
gungen möglich, sofern die Schmelzmulde nicht Bestandteil einer verlorenen
Form gemäß Fig. 1d bis 1f ist. Als Material des Schutzrohres für den Thermo
sensor hat sich ebenfalls gepreßte Aluminiumoxidkeramik bewährt. Es ist jedoch
auch möglich, andere Materialien, wie beispielsweise Graphit, einzusetzen.
Claims (7)
1. Schmelzmulde für das Erschmelzen von Metall mittels einer Flamme mit einer
Senke, die im Betriebszustand mit Schmelze gefüllt ist, mit mindestens
einem während des Schmelzens des Metalls nicht verschlossenen Gießkanal,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Senke (6, 6′) ein mit Schutzmantel ver
sehener Thermosensor (3, 3′) durch eine Öffnung (8, 8′) in einer Wand der
Mulde hineinragt, wobei sowohl die Öffnung (8, 8′) als auch der Thermo
sensor (3, 3′) unterhalb des Spiegels der einzubringenden Schmelze liegen.
2. Schmelzmulde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Gießkanal (2) unterhalb des Spiegels der einzubringenden
Schmelze liegt, wobei die Schmelze durch Kapillarwirkung in der Senke
gehalten wird.
3. Schmelzmulde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenig
stens zwei Gießkanäle (2) vorgesehen sind, die in einen Gußkanal (9) einer
Gußform münden.
4. Schmelzmulde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz
mulde (1) auf die Gußform aufsetzbar ist.
5. Schmelzmulde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Teil der
Gußform durch die Einbettmasse ausgebildet ist.
6. Schmelzmulde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkanal
(2′) oberhalb des Spiegels der einzubringenden Schmelze liegt.
7. Schmelzmulde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze
mittels Fliehkraft in den Gießkanal (2′) einführbar ist.
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