DE3837960C2 - Schmelzmulde für das Erschmelzen von Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelz-Mulde für das Erschmelzen von Metall mittels einer Flamme in einer Senke, die einen trichterförmigen Auslauf aufweist, der in mindestens einen während des Schmelzens des Metalls nicht verschlossenen kapillaren Gießkanal mündet.

Die Schmelz-Mulde 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.

Aus der DE-OS 30 11 098 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Her­ stellung von Präzisionsgüssen, insbesondere zum statischen Gießen von dentalen Metallkörpern bekannt, wobei eine Gußform mit einem der gewünschten Körperform entsprechenden Gußhohlraum und einem zu diesem von der äußeren Einfüllstelle führenden Gießkanal verwendet wird; der Gußhohlraum ist an einen Entlüftungskanal angeschlossen, über den im Gußhohlraum schlagartig ein Vakuum herge­ stellt werden kann, wodurch die Kräfte der Oberflächenspannung der sich im Eingußtrichter haltenden verflüssigten Gießmasse überwunden werden und die Gießmasse über den Gießkanal in den Gußhohlraum gesaugt wird. Der Querschnitt des Entlüftungskanals ist so eng, daß er nicht von der Gießmasse durchflossen wird.

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 weist in seinem oberen Teil einen den Gießstrahl aufteilenden Einsatz in Form einer Lochplatte, eines Loch­ tiegels oder von Trennwänden auf und ist in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet. Eine Seitenwand das Schmelztiegels ist zur Überwachung des Schmelzprozesses 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 Verfahren bzw. Vorrichtungen sind verhältnismäßig aufwendig und für größere Chargen von Schmelzgut vorgesehen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schmelz-Mulde für das Erschmelzen kleiner Metallmengen mittels Flamme anzugeben, wobei eine exakte, ohne Ver­ zögerungen arbeitende Temperaturmessung des Schmelzgutes erfolgen soll. Dabei soll die Schmelz-Mulde so konzipiert werden, daß auch kleine Schmelz-Mengen den Thermosensor von allen Seiten vollständig umschließen, um die Gieß­ temperatur der jeweiligen Schmelze exakt zu bestimmen. Weiterhin soll jede Reaktion bzw. Teilreaktion der Schmelze mit dem Material der Schmelz-Mulde bzw. dem Schutzrohr 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 Schmelz-Mulde, wobei keinerlei Reaktionen zwischen Schmelzgut und Schmelz-Mulde 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 Schmelz-Mulde und Thermosensor gegeben, wobei keinerlei Verunreinigungen aufgrund vorangegange­ ner Schmelzvorgänge zu befürchten sind. Da der Thermosensor mit seiner Meß­ spitze 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 näher erläutert. Die Fig. 1a, 1b, 1c stellen einen Schmelz-Mul­ denaufsatz 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 Gravita­ tionskraft erfolgt. In den Fig. 1d, 1e, 1f ist in entsprechenden Längs­ schnitten sowie einer Draufsicht eine Schmelz-Mulde 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.

Gemäß Fig. 1a ist die Schmelz-Mulde 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 Druckgasatmo­ sphäre 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 aufwei­ sen. 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 Kapillar­ röhrchen ausgeführt sein. Unterhalb der kapillaren Gießkanäle schließt sich ein rohrförmiger Gußkanal bzw. schließen sich je nach Größe des Gußobjektes mehrere rohrförmige Gußkanäle an. Jeder Gußkanal ist mit wenigstens zwei kapillaren Gießkanälen 2 verbunden. Die Gußkanäle gehören zur eigentlichen Gußform, die in der Praxis als sogenannte "verlorene Form" ausgeführt ist. Die Austrittsrichtungen der kapillaren Gießkanäle 2 sind symbolisch durch die Achsen 7 darge­ stellt. Wie anhand der Fig. 1a erkennbar ist, verläuft der innere Querschnitt des inneren Hohlraumes der Schmelz-Mulde bis zu den Gießkanälen nahezu trichter­ förmig, während der Querschnitt entlang der Durchführungen der Gießkanäle 2 gemäß Fig. 1b einen prismatischen Innenraum, dessen Seitenflächen als Paral­ lelogramme ausgebildet sind, erkennen läßt. In der Praxis hat sich ein als Teil einer Hohlkugel ausgebildeter sphärischer Querschnitt als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Draufsicht gemäß Fig. 1c zeigt neben dem äußeren umlaufenden Rand 4 die kegelstumpfartig ausgebildete Einfüllöffnung 5 sowie den Teil vom Schmelzraum, der als Senke 6 ausgebildet ist. Das Schutzrohr 3 des Thermosensors ragt über sämtliche Öffnungen der Gießkanäle 2. Das Schutz­ rohr 3 kann innerhalb der Öffnung 8 der Muldenwand verschiebbar angeordnet sein, so daß der Thermosensor nach dem Gießvorgang zusammen mit seinem Schutz­ mantel 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 Aus­ führungsbeispiel, wobei allerdings auch die Schmelz-Mulde 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. Entspre­ chend den beiden Längsschnitten 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 3 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.

Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von gepreßter Keramik, insbe­ sondere von Tonerde mit hohem Anteil an Aluminiumoxid als Keramikmaterial für die Schmelz-Mulde erwiesen. Da keinerlei Restbestände übrig bleiben, ist eine wiederholte Verwendung der Schmelz-Mulde ohne irgendwelche Verunreini­ gungen möglich, sofern die Schmelz-Mulde 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 (4)

1. Schmelz-Mulde für das Erschmelzen von Metall mittels einer Flamme in einer Senke, die einen trichterförmigen Auslauf aufweist, der in mindestens einen während des Schmelzens des Metalls nicht verschlossenen kapillaren Gießkanal mündet, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere kapillare Gieß­ kanäle (2) aufweist, die unterhalb des Auslaufs angeordnet sind und daß sich unmittelbar oberhalb der Öffnungen der Gießkanäle ein mit Schutzrohr versehener Thermosensor (3) mit seiner Meßspitze berührungslos erstreckt, der alle Gießkanäle (2) überdeckt.

2. Schmelz-Mulde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Teil einer Gußform durch die Einbettmasse ausgebildet ist.

3. Schmelz-Mulde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus gepreßter Keramik besteht.

4. Schmelz-Mulde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Tonerde besteht.