DE4331359A1 - Method for processing oxidation-sensitive e.g. titanium@(alloy) metals - with the process chamber under a partial vacuum flushed by means of an inert gas before melting metal. - Google Patents
Method for processing oxidation-sensitive e.g. titanium@(alloy) metals - with the process chamber under a partial vacuum flushed by means of an inert gas before melting metal.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bearbeitungs vorgang eines oxidationsempfindlichen metallischen Stoffes in einer nach außen isolierten Umgebung.The present invention relates to machining process of an oxidation sensitive metallic substance in an isolated environment.
Dieser Vorgang besteht aus dem Einbringen des metallischen Stoffes in die Umgebung, in der er bearbeitet werden soll, dem Versetzen der genannten Umgebung in Unterdruck, dem Schmel zen des metallischen Stoffes, dem Einbringen des geschmolze nen metallischen Stoffes in die Höhlung einer Gießform und dem Verfestigen darin.This process consists of introducing the metallic Material into the environment in which it is to be processed, the Put the environment mentioned in negative pressure, the melt zen of the metallic substance, the introduction of the melted a metallic material into the cavity of a mold and the Solidify in it.
Bei den schon bekannten Verfahren bevorzugt man im umgeben den Arbeitsraum den Druck drastisch zu erniedrigen, bevor man das Metall schmilzt, um die größtmögliche Menge von Luft heraus zubringen. In the already known methods, it is preferred to surround the work space to drastically lower the pressure before you the metal melts to get the maximum amount of air out bring to.
Diese Luft könnte tatsächlich unerwünscht mit dem metallischen Stoff reagieren und seine Eigenschaften beeinträchtigen.This air could actually be undesirable with the metallic Reacting substance and impairing its properties.
Die schon bekannten obengenannten Verfahren erfordern jedoch die Verwendung von komplexen und teueren Apparaturen zur Erzeu gung des Vakuums.However, the previously known methods require the use of complex and expensive apparatus for generating vacuum.
Um diesen genannten Mißstand zu vermeiden, schlägt die vorlie gende Erfindung ein Verfahren der obengenannten Art vor, wobei aber der Raum, in dem die Bearbeitung stattfinden soll, mit einem inerten Gas gewaschen werden soll, nachdem er in den Zustand des Unterdrucks versetzt worden ist.In order to avoid this maladministration, she proposes Invention invention a method of the type mentioned above, wherein but the room in which the editing should take place with one inert gas should be washed after being in the state of the negative pressure has been displaced.
Nach der Erfindung ist es nicht notwendig, ein sehr hohes Vakuum im Arbeitsraum zu erzeugen, da die Luft durch das inerte Waschgas entfernt wurde. So ist es möglich, einfache Geräte und einfache Betriebs weisen dieser Geräte zu benutzen, um das Vakuum zu erzeu gen.According to the invention, it is not necessary to have a very high vacuum to generate in the work space because the air is generated by the inert scrubbing gas was removed. So it is possible simple equipment and simple operation instructions to use these devices to create the vacuum gene.
Eine bevorzugte Art des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß die Vorgänge Unterdruck im Arbeitsraum erzeugen und anschließend den Arbeitsraum mit inertem Gas waschen zyklisch mehrere Male wiederholt werden, bevor der metallische Stoff geschmolzen wird. A preferred type of method according to the invention is that the Processes create negative pressure in the work area and then wash the working area with inert gas cyclically several times be repeated before the metallic substance is melted.
Erhöht man die Zahl der Iterationen des genannten Zyklus, so reduzieren sich Sauerstoff und eventuelle andere unerwünsch te Gase im Arbeitsraum immer mehr bis zu einer für die weitere Verarbeitung geeigneten Menge.If one increases the number of iterations of the mentioned cycle, so oxygen and any other undesirable are reduced gases in the work area more and more up to one for the other Processing appropriate amount.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist bei Titan und allen seinen Legierungen, die sehr empfindlich gegenüber Oxidationen sind, besonders vorteilhaft anwendbar.The method according to the invention is with titanium and all of its Alloys that are very sensitive to oxidation, particularly advantageously applicable.
Aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die sich auf die bei gefügten Zeichnungen bezieht, ergeben sich evident zusätzliche Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung. Die Zeich nungen stellen nur Beispiele dar, die den Vorgang in keiner Weise beschränken.From the following detailed description, which refers to the case related drawings, there are obviously additional ones Advantages and properties of the present invention. The drawing mentions are only examples that do not describe the process in any way restrict.
Das Bild 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 1 is a perspective view of an apparatus for performing the method according to the invention.
Das Bild 2 stellt einen Querschnitt längs der Linie II-II im Bild 1 dar. Figure 2 shows a cross-section along the line II-II in Figure 1.
Das Bild 3 ist eine Ansicht von oben einer Einzelheit der Apparatur, die in den vorhergehenden Bildern gezeigt ist. Image 3 is a top view of a detail of the apparatus shown in the previous images.
Das Bild 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie IV-IV von Bild 3. Figure 4 shows a cross section along the line IV-IV of Figure 3.
Das Bild 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie V-V von Bild 2. Figure 5 shows a cross-section along the line VV of Figure 2.
Die Apparatur zur Durchführung von Präzisionsgußverfahren von metallischen Stoffen, besonders von Titan und seinen Le gierungen, enthält ein Gehäuse 10 (Bild 1), aus dem ein Hohl raum 12 herausgearbeitet ist, der durch einen Deckel 14 ge schlossen werden kann. Dieser Deckel ist an einer Scharniere am Gehäuse 10 befestigt.The apparatus for performing precision casting of metallic materials, especially titanium and its alloys, contains a housing 10 ( Figure 1), from which a cavity 12 is worked out, which can be closed by a cover 14 ge. This cover is fastened to the housing 10 on a hinge.
Auf dem Deckel sind Sensoren 16 und 18 angebracht, um die entsprechenden Werte von Temperatur und Druck zu messen, die in dem Hohlraum 12 entstehen.Sensors 16 and 18 are mounted on the lid to measure the corresponding values of temperature and pressure that arise in the cavity 12 .
In den Hohlraum 12 münden außerdem die Rohre 20 und 22, wo bei das eine Rohr mit einer Vakuumpumpe, das andere mit einem Behälter mit inertem Gas, beispielweise mit Argon, verbunden ist. Dies ist in den Bildern nicht dargestellt.The tubes 20 and 22 also open into the cavity 12 , where one tube is connected to a vacuum pump, the other to a container with an inert gas, for example with argon. This is not shown in the pictures.
Der Hohlraum 12 ist von einer üblichen Induktionsheizvorrichtung umgeben, die in den Bildern nicht dargestellt ist.The cavity 12 is surrounded by a conventional induction heating device, which is not shown in the pictures.
Im Hohlraum 12 ist ein Hebel 26 um eine vertikale Achse 24 drehbar montiert (Bilder 2 und 3), wobei der Hebel von einem in den Bildern nicht dargestellten Motor in Rotation versetzt werden kann.A lever 26 is mounted in the cavity 12 so as to be rotatable about a vertical axis 24 (FIGS. 2 and 3 ), the lever being able to be rotated by a motor not shown in the pictures.
Die Achse 24 teilt den Hebel 26 in zwei Teile 28a und 28b. Auf dem Teil 28a sind ein festes Gegengewicht 30 und ein bewegliches Gegengewicht 32 montiert, deren Entfernungen von der Achse 24 eingestellt werden können. The axis 24 divides the lever 26 into two parts 28 a and 28 b. On the part 28 a, a fixed counterweight 30 and a movable counterweight 32 are mounted, the distances of which can be adjusted from the axis 24 .
Das Teil 28b ist im wesentlichen rechteckig mit zwei gegenüber liegenden Querteilen 34 und 36, die durch zwei längsgerichtete Führungselemente 38 verbunden sind. Auf den letzteren ist ein kleiner Schlitten 40 beweglich montiert, der zwei seitliche Profile 42 enthält, die je mit einem Führungselement 38 verbunden sind und auf ihm gleiten können. Die Profile 42 sind mit einem Querträ ger 44 verbunden, der einen Schmelztiegel 46 hält (Bild 4).The part 28 b is essentially rectangular with two opposite transverse parts 34 and 36 , which are connected by two longitudinal guide elements 38 . A small carriage 40 is movably mounted on the latter and contains two lateral profiles 42 , each of which is connected to a guide element 38 and can slide on it. The profiles 42 are connected to a Querträ ger 44 , which holds a crucible 46 ( Figure 4).
Der Schmelztiegel 46 ist oben geöffnet und enthält ein Loch 48 im oberen Teil seiner seitlichen Wand, aus der hinter dem Loch 48 ein kleiner Schnabel 50 herausragt.The crucible 46 is open at the top and contains a hole 48 in the upper part of its side wall, from which a small beak 50 protrudes behind the hole 48 .
Im äußersten Teil der Führungselemente 38 des Teils 28b des Hebels 26 ist außerdem eine Gießform 52 angebracht (Bild 3), die von Trägern 54 gehalten wird, die wiederum mit ihren Enden auf den Führungselementen 38 aufliegen.In the outermost part of the guide elements 38 of part 28 b of the lever 26 there is also a casting mold 52 ( FIG. 3), which is held by supports 54 , which in turn rest with their ends on the guide elements 38 .
Das Bild 5 zeigt die Aushöhlungen 58 der Gießform 52 mit den Umrissen der Gegenstände, die man herstellen möchte. Die Umrisse der Aushöhlung sind über einen Kanal 60 mit einem konischen Kanal 62 verbunden, dessen Mund dem Schnabel 50 des Schmelztiegels 46 gegenüber liegt. Figure 5 shows the cavities 58 of the mold 52 with the outlines of the objects that one would like to manufacture. The outline of the cavity is connected via a channel 60 to a conical channel 62 , the mouth of which lies opposite the beak 50 of the crucible 46 .
Die Apparatur funktioniert folgendermaßen:The apparatus works as follows:
Der zu schmelzende metallische Stoff 64, im besonderen Titan oder seine Legierungen, wird in den Schmelztiegel eingeführt (Bild 4). Dann schließt man den Deckel 14, der den Hohlraum 12 nach außen isoliert, und bringt den Hohlraum in den Zustand des Unterdrucks, indem man Luft durch die Leitung 20 absaugt. An schließend läßt man durch die Leitung 22 Argon einfließen, indem man dafür sorgt, daß der Druck den Atmosphärendruck nicht über steigt, um den hermetischen Abschluß des Deckels 14 zu garantie ren.The metallic material 64 to be melted, in particular titanium or its alloys, is introduced into the crucible ( Figure 4). Then the cover 14 , which isolates the cavity 12 from the outside, is closed and the cavity is brought into the state of negative pressure by sucking air out through the line 20 . At closing, argon flows in through line 22 by ensuring that the pressure does not exceed atmospheric pressure in order to guarantee the hermetic closure of lid 14 .
Die Vorgänge, nämlich das Absaugen der Luft und das Einführen des inerten Gases, können mehrmals zyklisch wiederholt werden bis die Menge des im Hohlraum 12 befindlichen Sauerstoffs sich zu dem gewünschten Wert reduziert. Der Grenzzustand, der sich bei einer Atmosphäre im Hohlraum 12 ergibt, die vollständig aus dem inerten Gas besteht, ist einzig durch die Reinheit des benutzten inerten Gases bestimmt.The processes, namely the extraction of air and the introduction of the inert gas, can be repeated several times until the amount of oxygen in the cavity 12 is reduced to the desired value. The limit state which results in an atmosphere in the cavity 12 which consists entirely of the inert gas is determined only by the purity of the inert gas used.
Jetzt beginnt das Metall 64, sich im Schmelztiegel 46 zu erhitzen. Wenn es geschmolzen ist, beginnt der Hebel 26 zu rotieren. Als Folge dieser Rotation beginnt das geschmolzene Metall 64 an der inne ren Wand des Schmelztiegels 46 hochzusteigen und durch das Loch 48 auszutreten. Now the metal 64 begins to heat up in the crucible 46 . When it has melted, the lever 26 begins to rotate. As a result of this rotation, the molten metal 64 begins to rise on the inner wall of the crucible 46 and exit through the hole 48 .
Weiterhin wird der Hebel 26 als Folge der Rotation den Schlitten 40, der den Schmelztiegel 46 trägt, gegen die Gießform 52 schie ben, und zwar so, daß der Schnabel 50 in die Öffnung des koni schen Kanals 62 eindringt, der sich in der Gießform 52 befindet. Das geschmolzene Metall 64, das aus dem Loch 48 des Schmelz tiegels 46 austritt, kann auf diese Weise über den Kanal 60 in die Umrisse der Aushöhlung 58 gelangen und sich dort verfestigen, so daß es die gewünschte Form annimmt. Dabei bleibt das Metall immer in einer inerten Umgebung.Furthermore, the lever 26 as a result of the rotation of the carriage 40 , which carries the crucible 46 , push against the mold 52 , in such a way that the beak 50 penetrates into the opening of the conical channel 62 which is in the mold 52nd located. The molten metal 64 , which emerges from the hole 48 of the crucible 46 , can in this way pass through the channel 60 into the outline of the cavity 58 and solidify there so that it takes on the desired shape. The metal always remains in an inert environment.
Abgesehen vom Prinzip der Erfindung können die Einzelheiten der Realisierung und auch die Formen der Ausführung weitestgehend gegenüber der Beschreibung und Illustration verändert werden, ohne daß man den Umfang der vorliegenden Erfindung verläßt.Apart from the principle of the invention, the details of Realization and the forms of execution as far as possible compared to the description and illustration can be changed without leaving the scope of the present invention.
Claims (4)
das Einführen des metallischen Stoffes (64) in die Umgebung (12), in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, das Versetzen der Umgebung (12) in Unterdruck, das Schmelzen des me tallischen Stoffes (64) das Einführen und das Verfestigen lassen des geschmolzenen metallischen Stoffes (64) in eine Aushöhlung (58) einer Gießform (62),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umgebung (12), in der die Bearbeitung durchgeführt wird, nachdem sie in Unterdruck versetzt wurde, mit einem inerten Gas gewaschen wird.1. A processing method for a metallic substance ( 64 ) which is sensitive to oxidation in an externally isolated environment ( 12 ), comprising
the introduction of the metallic substance ( 64 ) into the environment ( 12 ) in which the machining is carried out, the introduction of the environment ( 12 ) into negative pressure, the melting of the metallic substance ( 64 ), the introduction and the solidification of the molten metallic Material ( 64 ) into a cavity ( 58 ) of a casting mold ( 62 ),
characterized,
that the environment ( 12 ) in which the machining is carried out after being pressurized is washed with an inert gas.
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