DE3844273A1

DE3844273A1 - Schmelz- und giessanlage

Info

Publication number: DE3844273A1
Application number: DE3844273A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Reuter; Josef Gediga
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelz- und Gießanlage für den Betrieb unter Vakuum, Schutzgas oder Normalatmosphäre, mit einer Kammer zur Aufnahme einer Schmelz- und Gießein richtung, vorzugsweise eines induktiv beheizten Schmelz tiegels und einer oder mehrerer vorzugsweise auf einem Dreh- und/oder Hubtisch ladbarer Kokillen, mit einer Zweiteiligkeit der Wandung der Kammer, mit einer Abschwenkbarkeit eines Teiles der Wandung.

In der Vakuumverfahrenstechnik kommen Schmelz- und Gießan lagen zum Einsatz für die Forschung und Entwicklung und für die Produktion. Die wesentlichen Bestandteile dieser Anlagen sind eine Vakuumkammer, ein Pumpenstand und eine Energieversorgungsanlage mit Steuereinheit. Der Betrieb derartiger Anlagen kann unter Hochvakuum erfolgen, unter Schutzgas oder bei Normalatmosphäre.

Eine derartige Schmelz- und Gießanlage wird beispielsweise im Prospekt der Leybold AG "IS 001 Labor-Induktions-Schmelz- und Gieß-Anlage" beschrieben. Dieser Prospekt trägt die Nummer 31-140.21.

Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:

Es soll eine leichte Zugänglichkeit zu allen Teilen der Kammer erreicht werden. Das Arbeiten bei geöffneter Kammer soll unkompliziert sein. Das Einbringen, Anbringen und Montieren und Entfernen von Ausrüstungsteilen in der Kammer soll vereinfacht werden. Ganz generell soll ein bequemes Handling aller Teile möglich werden.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Wartung und Reinigung der Kammer und der in ihr untergebrachten Teile bequemer und rationeller durchführen zu können.

Insbesondere soll ein leichter Spulenwechsel möglich sein. Das Be- und Entladen der Kammer, insbesondere der in der Kammer befindlichen Kokillen, sowie das Stampfen der Tiegel sollen schnell, einfach und kostengünstig durchzuführen sein.

Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammerwandung eckig ausgebildet ist und aus einem feststehenden und aus einem ausschwenkbaren Teil besteht, wobei der ausschwenkbare Teil am feststehen den Teil angelenkt ist, daß die Form der Kammerwandung und die Anlenkungsachse so ausgebildet und angeordnet sind, daß nach Ausschwenken des ausschwenkbaren Teils der Kammerwandung die im Kammerinneren befindlichen, beziehungsweise hineinzubringenden, beziehungsweise zu entfernenden, beziehungsweise zu behandelnden Gegenstände, weitgehend ungehindert zu handhaben, beziehungsweise zu be- und entladen, beziehungsweise zugänglich sind.

Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, daß die Form der Kammerwandung und die Anlenkungsachse so ausgebildet beziehungsweise angeordnet sind, daß nach Ausschwenken des ausschwenkbaren Teils der Kammerwandung das Kammerinnere von fünf rechtwinklig zueinander angeordneten Richtungen zugänglich ist.

Eine besonders leichte Zugänglichkeit aller Stellen und Gegenstände im Innern der Kammer wird dadurch erreicht, daß die Kammer in ihrem Grundriß eine rechteckige oder annähernd rechteckige Form aufweist.

Zum gleichen Zweck wird vorgesehen, daß die Kammer quader förmig oder annähernd quaderförmig ausgebildet ist.

Auf rationelle Weise werden alle in der Kammer befind lichen Teile dadurch freigelegt, daß fünf Wände der quaderförmigen oder annähernd quaderförmigen Kammer eine trogförmige Einheit bilden, die um eine senkrechte Achse ausschwenkbar an der sechsten Wand angelenkt ist.

Um eine leichte Be- und Entladbarkeit der Kokillen zu erreichen, wird weiterhin vorgeschlagen, daß im ausschwenkbaren Teil der Wandung der Kammer eine Tür (Kokillentür) angeordnet ist, die vorzugsweise um eine senkrecht angeordnete Schwenkachse ausschwenkbar ist.

Dabei kann vorgesehen werden, daß die an dem ausschwenk baren Teil der Wandung der Kammer angelenkte Tür mit einer Scharnierachse versehen ist, die im nicht ausge schwenkten Zustand des ausschwenkbaren Teils der Wandung der Kammer in der Nachbarschaft des nicht ausschwenkbaren, feststehenden Teils der Wandung der Kammer positioniert ist.

Als Alternative zu dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, daß die an dem ausschwenkbaren Teil der Wandung der Kammer angelenkte Tür mit einer Scharnierachse versehen ist, die an der von der feststehenden Wand entfernt angeordneten Wand des ausschwenkbaren Teils der Wandung der Kammer angeordnet ist.

Dies bedeutet, daß die an dem ausschwenkbaren Teil der Wandung der Kammer angelenkte Tür mit einer Scharnierachse versehen ist, die so vom feststehenden Teil der Wandung der Kammer entfernt angeordnet ist, daß die Tür sich bei ihrem Ausschwenken vom feststehenden Teil der Wandung der Kammer fortbewegt.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt. Das gesamte Handling der Anlage, insbesondere der Kammer und der Gegenstände, Einzelaggregate, Materialien in der Kammer wird erheblich verbessert. Ein leichter Spulenwechsel ist möglich. Das Be- und Entladen der Kokillen kann rationeller gestaltet werden. Das Stampfen der Tiegel wird bequemer. Ganz generell wird eine im Vergleich zum Stand der Technik erheblich einfachere Zugänglichkeit zu allen Teilen in der Kammer ermöglicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu entnehmen.

Dieses Ausführungsbeispiel wird anhand von drei Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Induktions schmelz- und Gießanlage.

Fig. 2 zeigt eine Induktionsschmelz- und Gießanlage, die mit einer Kammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung die Kammer gemäß Fig. 2 in einer Ansicht von oben und teilweise geschnitten.

Bei der Erfindung wird von einer Induktionsschmelz- und Gießanlage ausgegangen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Anlage nach Fig. 1, die zum Stand der Technik gehört, soll durch die Erfindung verbessert werden. Fig. 1 wird zur Erläuterung der im Ausführungsbeispiel angewendeten Verfahren und der Vorrichtungen zur Durchfüh rung der angewendeten Verfahren herangezogen.

In Fig. 1 ist eine Kammer 1 erkennbar, in der die Induk tionsspule 2 untergebracht ist. Die Induktionsspule umschließt einen in der gewählten Darstellungsform nicht sichtbaren Schmelztiegel. Der Schmelztiegel befindet sich innerhalb der Spule.

Mit 3 ist ein Tisch bezeichnet für eine oder mehrere Kokillen. Nach Beladen des Tisches würden sich eine oder mehrere Kokillen in der Position 4 befinden.

Durch Strombeaufschlagung der Induktionsspule wird im Schmelztiegel das Ausgangsmaterial erschmolzen und über eine besondere Vorrichtung in die auf den Tisch befind lichen Kokillen gegossen.

Mit 5 ist eine Vakuumdrehschieberpumpe bezeichnet. Außer dem ist eine Vakuumöldiffusionspumpe 6 vorgesehen.

Diese Vakuumpumpen stellen das für die Durchführung der Schmelz- und Gießverfahren benötigte Vakuum her.

Mit 7 ist ein Hochvakuumventil bezeichnet, mit dem die Beaufschlagung der Kammer durch Vakuum durchgeführt wird.

8 ist eine Temperaturmeßeinrichtung. Mit 9 ist eine Chargiereinrichtung bezeichnet. 10 stellt eine Bedienungs einheit für die gesamte Anlage dar. 11 ist die Schmelz stromversorgungseinheit für die Anlage.

Die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Kammer der Anlage besteht aus zwei Teilen 12, 13. Das Teil 12 ist vom feststehenden Teil 13 abschwenkbar.

Während die Kammer 1 gemäß Fig. 1 eine im wesentlichen sphärische Form hat, ist die Kammer 14 nach dem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, siehe hierzu die Fig. 2 und 3, eckig, insbesondere annähernd quaderförmig ausge bildet.

Die Fig. 3 ist zur Darstellung der für die Erfindung wesentlichen Kammerteile vereinfacht worden. Die für die Erfindung nicht wesentlichen Teile wurden fortgelas sen. Es wird nur die Kammer selbst gezeigt. Es wurde eine Ansicht von oben gewählt, wobei die Decke der Kammer zum größten Teil fortgelassen wurde, um einen Blick in das Innere der Kammer frei zu geben.

Die rechteckige Form, beziehungsweise angenähert recht eckige Form des Grundrisses der Kammer geht insbesondere aus Fig. 3 hervor. Die Kammer wird begrenzt durch die senkrecht angeordneten Seitenwände 15, 16, 17, 18,

den Boden 19 und die gebrochen dargestellte Decke 20. Die Wand 18 ist, wie weiter unten noch erläutert werden wird, als ausschwenkbare Kokillentür ausgebildet.

Die Seitenwände 15, 16, 18 bilden zusammen mit dem Boden 19 und der Decke 20 eine trogförmige Einheit, die an der feststehenden Wand 17 als ausschwenkbares Kammerteil angelenkt ist. Die Schwenkachse ist mit 21 und die Schwenkrichtung durch den Pfeil 40 bezeichnet.

Im ausgeschwenkten Zustand tragen die vier Seitenwände die Bezugsziffern 22, 23, 24, 25. Die Decke ist im aufgeschwenkten Zustand mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet. Es ist erkennbar, daß im ausgeschwenkten Zustand die Gegenstände innerhalb der Kammer sehr leicht erreichbar sind. Rein beispielhaft sind mit 27 eine Induktionsspule mit Schmelztiegel schematisch angedeutet. Mit 28 ist schematisch eine Kokille angedeutet. Diese und andere in der Kammer befindlichen Gegenstände sind im aufgeklappten Zustand der Kammer von fünf zueinander rechtwinklig stehenden Richtungen zugänglich.

Damit ist ein so hohes Maß an Zugänglichkeit und damit ein so bequemes Handling gegeben, wie sie bei Schmelz und Gießanlagen des Standes der Technik bisher nicht erreicht wurden.

Die senkrechte Seitenwand 18 beziehungsweise 22 der Kammer ist zusätzlich als Tür ausgebildet. Diese Tür ist um die Schwenkachse 29 in Richtung des Pfeils 30 ausschwenkbar. Im ausgeschwenkten Zustand ist die Tür mit der Bezugsziffer 31 bezeichnet.

Bei allseits geöffneter Kammer sind alle Gegenstände in der Kammer frei zugänglich. Eine komplette Kammer reinigung ist ohne weiteres möglich. Das Beladen der Kammer mit Kokillen ist gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht. Das gleiche gilt für das Stampfen der Tiegel und für das Wechseln der Spule des Induktionsofens.

Wie eingangs erläutert, werden beim vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel die Grundverfahren und Gerätekomponente des Standes der Technik, wie er durch Fig. 1 dargestellt wird, verwendet. So ist in Fig. 2 mit 32 eine Bedienungseinheit bezeichnet. Die Schmelzstromversor gungseinheit trägt die Bezugsziffer 33. Das System für die Vakuumerzeugung und Vakuumbeaufschlagung der Kammer ist in seiner Gesamtheit mit 34 bezeichnet. 35 ist ein Schauglas. Die Chargiervorrichtung trägt die Bezugsziffer 36. Mit 41 ist die Vorrichtung zur Probenentnahme bezeichnet.

In Fig. 2 ist die als Tür ausgebildete Seitenwand 18 erkennbar, die über Scharniergelenke 37, 38 mit dem fest stehenden Kammerteil 17 verbunden ist. Die Scharniergelenke liegen in der gestrichelt angedeuteten vertikalen Achse 29. Mit 39 ist das untere Ende eines Drehtischs für eine oder mehrere Kokillen bezeichnet. Dieser Tisch kann auch als Hub-/Drehtisch ausgebildet sein. Mit dem Tisch werden die Kokillen in die gewünschten Positionen gebracht.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, daß die an dem ausschwenkbaren Teil 15, 16, 18, 19, 20 der Wandung der Kammer 14 angelenkte Tür 18 mit einer Scharnierachse 42 versehen ist, die an der von der feststehenden Wand 17 entfernt angeordneten Wand 15 des ausschwenkbaren Teils der Wandung der Kammer angeordnet ist.

Im einzelnen bedeutet dies, siehe Fig. 3, daß die an dem ausschwenkbaren Teil 15, 16, 18, 19, 20 der Wandung der Kammer 14 angelenkte Tür 18 mit einer Scharnierachse 42 versehen ist, die so vom feststehenden Teil 17 der Wandung der Kammer 14 entfernt angeordnet ist, daß die Tür 18 sich beim Ausschwenken vom feststehenden Teil 17 der Wandung der Kammer entsprechend dem Pfeil 43 fortbewegt und in die Position 44 gelangt.

Die Bestückung der Kammer mit Kokillen kann auf einfache Weise durch die geöffnete Tür 18 erfolgen. Das Stampfen der Tiegel und das Wechseln der Spule kann auf bequeme Weise bei geöffneter Kammer erfolgen.

Die Anwendung des Grundgedankens der Erfindung ist nicht auf Induktionsschmelz- und Gießanlagen beschränkt. Er kann auch für andere Anlagen verwendet werden. So ist beispielsweise ein Einsatz bei Anlagen der Sinterverfahrenstechnik und generell bei Anlagen für Wärmebehandlungsverfahren möglich. Die Anwendung der Erfindung kann sowohl bei Vakuumöfen, Öfen, die unter Schutzgas betrieben werden, als auch Öfen, die in Normalatmosphäre arbeiten, erfolgen. Dabei kann neben der Induktionsbeheizung auch eine andere Art der Heizung, beispielsweise eine Widerstandsheizung, angewendet werden.

Liste der Einzelteile

1 Kammer
2 Spule
3 Tisch
4 Position
5 Pumpe
6 Pumpe
7 Ventil
8 Temperaturmeßeinrichtung
9 Chargiereinrichtung
10 Bedienungseinheit
11 Schmelzstromversorgungseinheit
12 Teil
13 Teil
14 Kammer
15 Wand
16 Wand
17 Wand, Teil
18 Wand, Tür
19 Boden, Wand
20 Decke, Wand
21 Schwenkachse
22 Wand
23 Wand
24 Wand
25 Wand
26 Decke
27 Induktionsspule, Schmelztiegel
28 Kokille
29 Schwenkachse, Scharnierachse
30 Pfeil
31 Tür
32 Bedienungseinheit
33 Schmelzstromversorgungseinheit
34 System
35 Schauglas
36 Chargiervorrichtung
37 Gelenk
38 Gelenk
39 unteres Ende des Drehtischs
40 Pfeil
41 Vorrichtung zur Probenentnahme
42 Scharnierachse
43 Pfeil
44 Position

Claims

1. Schmelz- und Gießanlage für den Betrieb unter Vakuum, Schutzgas oder Normalatmosphäre, mit einer Kammer zur Aufnahme einer Schmelz- und Gießeinrichtung, vorzugsweise eines induktiv beheizten Schmelztiegels und einer oder mehrerer vorzugsweise auf einem Dreh- und/oder Hubtisch ladbarer Kokillen, mit einer Zweiteiligkeit der Wandung der Kammer, mit einer Abschwenkbarkeit eines Teiles der Wandung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwandung eckig ausgebildet ist und aus einem feststehenden und aus einem ausschwenkbaren Teil besteht, wobei der aus schwenkbare Teil (15, 16, 18, 19, 20) am feststehenden Teil (17) angelenkt ist, daß die Form der Kammerwandung und die Anlenkungsachse (21) so ausgebildet und angeordnet sind, daß nach Ausschwenken des ausschwenkbaren Teils der Kammerwandung die im Kammerinneren befindlichen, beziehungsweise hineinzubringenden, beziehungsweise zu entfernenden, beziehungsweise zu behandelnden Gegenstände, weitgehend ungehindert zu handhaben, beziehungsweise zu be- und entladen, beziehungsweise zugänglich sind.

2. Schmelz- und Gießanlage, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Kammerwandung und die Anlenkungsachse (21) so ausgebildet beziehungswei se angeordnet sind, daß nach Ausschwenken des ausschwenk baren Teils (15, 16, 18, 19, 20) der Kammerwandung das Kammerinnere von fünf rechtwinklig zueinander angeordneten Richtungen zugänglich ist.

3. Schmelz- und Gießanlage nach den Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (14) in ihrem Grundriß eine rechteckige oder annähernd rechteckige Form aufweist.

4. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (14) quaderförmig oder annähernd quaderförmig ausgebildet ist.

5. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Wände (15, 16, 18, 19, 20) der quaderförmigen oder annähernd quaderförmigen Kammer (14) eine trogförmige Einheit bilden, die um eine senkrechte Achse (21) aus schwenkbar an der sechsten Wand (17) angelenkt ist.

6. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ausschwenkbaren Teil (15, 16, 18, 19, 20) der Wandung der Kammer eine Tür (18) (Kokillentür) angeordnet ist, die vorzugsweise um eine senkrecht angeordnete Schwenkachse (29, 42) ausschwenkbar ist.

7. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem ausschwenkbaren Teil (15, 16, 18, 19, 20) der Wandung der Kammer (14) angelenkte Tür (18) mit einer Scharnierachse (29) versehen ist, die im nicht ausgeschwenkten Zustand des ausschwenkbaren Teils der Wandung der Kammer (14) in der Nachbarschaft des nicht ausschwenkbaren, feststehenden Teils (17) der Wandung der Kammer positioniert ist.

8. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem ausschwenkbaren Teil (15, 16, 18, 19, 20) der Wandung der Kammer (14) angelenkte Tür (18) mit einer Scharnierachse (42) versehen ist, die an der von der feststehenden Wand (17) entfernt angeordneten Wand (15) des ausschwenkbaren Teils der Wandung der Kammer angeordnet ist.

9. Schmelz- und Gießanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem ausschwenkbaren Teil (15, 16, 18, 19, 20) der Wandung der Kammer (14) angelenkte Tür (18) mit einer Scharnierachse (42) versehen ist, die so vom feststehenden Teil (17) der Wandung der Kammer (14) entfernt angeordnet ist, daß die Tür (18) sich beim Ausschwenken vom feststehenden Teil (17) der Wandung der Kammer entsprechend dem Pfeil (43) fortbewegt und in die Position (44) gelangt.