DE575843C

DE575843C - Process and device for the production of void-free castings from resistance furnaces

Info

Publication number: DE575843C
Application number: DER77697D
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1929-03-28
Filing date: 1929-03-28
Publication date: 1933-05-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung möglichst lunkerfreier Gußstücke aus Widerstandsöfen Zum Schmelzen von Metallen und Legierungen werden häufig mit elektrischer Widerstandsheizung ausgerüstete Öfen verwendet. Die herzustellenden Legierungen werden-in diesen Öfen erschmolzen und nach genügender Durchmischung der einzelnen Bestandteile in geeignete Formen abgegossen. Auf diese Weise ist es jedoch außerordentlich schwierig, wirklich lunkerfreie Gußstücke zu erzielen, so daß ein verhältnismäßig hoher Prozentsatz des gegossenen Materials als verlorener Kopf abgeschnitten werden muß.Method and device for producing castings that are as free from voids as possible from resistance furnaces to melt metals and alloys are often with electric resistance heating-equipped furnaces are used. The ones to be manufactured Alloys are melted in these furnaces and after sufficient mixing of the individual components poured into suitable molds. That way it is however, it is extremely difficult to achieve castings that are really free of voids, so that a relatively high percentage of the cast material is lost Head must be cut off.

Um diese Lunker zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, die Legierungen im Schmelzraum selbst erstarren zu lassen, doch wurde auf diese Weise der gewünschte Erfolg nicht erzielt; es trat im Gegenteil häufig eine besonders starke Lunkerbildung ein.In order to avoid these cavities, it has been proposed that the alloys to solidify in the melting chamber itself, but in this way became the desired one Success not achieved; On the contrary, there was often a particularly strong formation of cavities a.

Weiterhin hat man vorgeschlagen, lunkerfreie Gußstücke dadurch zu erzielen, daß man die einzelnen Zonen der Gießform nacheinander erwärmt. Dabei sollte die Erwärmung in der Weise erfolgen, daß mittels :einer stromdurchflossenen Spule zunächst die unterste Zone der Gießform für eine bestimmte Zeit erhitzt würde, indem nur die untersten Windungen der 'fleizspirale eingeschaltet wurden. Nach einer gewissen Zeit wurden dann die weiter nach oben liegenden Windungen der Heizspirale nacheinander zugeschaltet und dementsprechend die unteren Windungen nacheinander ausgeschaltet. Bei dieser Arbeitsweise kühlt sich aber der über der beheizten Zone der Gießform liegende Teil des Inhaltes, der jeweils noch nicht der Wirkung der Heizspule ausgesetzt ist, ab. Infolgedessen tritt in dem oberen Teil der Gießform eine vorzeitige Erstarrung des Metalls ein, und das schon zum Teil erstarrte Metall muß dann nachträglich wieder aufgetaut werden. Ein Erstarren läßt sich nur dann vermeiden, wenn das Metall ursprünglich sehr stark überhitzt gewesen ist, so daß die Abkühlung nicht bis zum Erstarrungspunkt fortschreitet, ehe die Wirkung der Heizspule einsetzt. Eine Erstarrung aus stark überhitztem Zustand ist aber aus metallurgischen Gründen nicht erwünscht. Es ist dabei noch zu beachten, daß die Wärmeabgabe am Kopf der Gießform am stärksten ist, da am Kopf die stärkste Wärmestrahlung eintritt. Infolgedessen kühlt der Kopf besonders rasch ab. Bei vorzeitigem Erstarren und Wiederauftauen läßt sich aber eine Lunkerbildung nicht mit Sicherheit vermeiden. Diese Arbeitsweise zeigt feiner den Nachteil aller der Verfahren, die reit einem nachträglichen Wiedererwärmen oder Auftauen des Metalls in der Gießform arbeiten, einen verhältnismäßig hohen Wärmeaufwand zu bedingen.Furthermore, it has been proposed that void-free castings thereby achieve that the individual zones of the mold are heated one after the other. It should the heating takes place in such a way that by means of: a current-carrying coil first the lowest zone of the mold would be heated for a certain time by adding only the lowest turns of the 'fleizspirale' were turned on. After a certain Time was then the further upward turns of the heating coil one after the other switched on and accordingly switched off the lower turns one after the other. In this mode of operation, however, the one above the heated zone of the casting mold cools lying part of the content, which has not yet been exposed to the action of the heating coil is off. As a result, premature solidification occurs in the upper part of the mold of the metal, and the metal, which has already partially solidified, then has to be returned again afterwards be thawed. Solidification can only be avoided if the metal is originally has been very overheated, so that the cooling does not reach the point of freezing progresses before the heating coil takes effect. A solidification from strong However, an overheated state is not desirable for metallurgical reasons. It is It should also be noted that the heat dissipation is greatest at the head of the casting mold, because the strongest heat radiation occurs on the head. As a result, the head is particularly cool quickly. In the event of premature solidification and thawing, however, voids can form not avoid with certainty. This way of working shows the disadvantage of all the procedure that involves subsequent reheating or thawing of the metal work in the mold to cause a relatively high expenditure of heat.

Die Erfindung beruht darauf, nahezu lunkerfreie Gußstücke dadurch zu gewinnen, daß man die Metalle oder Legierungen unter. Vermeidung des Gießens nicht in einem Induktionsofen, wie gemäß Patent 532 52o, sondern im Widerstandsofen allmählich von unten nach oben fortschreitend erstarren läßt, dabei also den Erstarrungsvorgang so leitet, daß während der gesamten Dauer des Erstarrens der Temperaturgradient an sämtlichen Querschnittsflächen der Schmelze von unten nach oben gerichtet ist. . Dabei findet also eine Abkühlung der Metallsäule oben zunächst überhaupt nicht statt; ein Wiederauftauen oder Wiedererhitzen schon abgekühlter Teile entfällt demnach ebenfalls. Etwa bei dem Erstarren abgegebene Gase können sich oberhalb des noch flüssigen Teiles sammeln und entweichen, so daß Gasblasen und Poren sich nicht bilden können. Vor allem aber: Eine Lenkerbildung wird nahezu vermieden. Es kann höchstens beim Erstarren der obersten Schicht des geschmolzenen Metalls ein ganz geringfügiger Lenker entstehen.The invention is based on making castings that are virtually free of voids to gain that one can take the metals or alloys. Avoiding watering not in an induction furnace, as in patent 532,520, but in a resistance furnace gradually from below to freeze progressively upwards, at the same time so directs the solidification process that during the entire period of solidification the temperature gradient across all cross-sectional areas of the melt from below is directed upwards. . This means that the metal pillar cools down at the top initially not at all; a re-thawing or re-heating of already cooled Parts are therefore also omitted. For example, gases released during solidification can collect above the still liquid part and escape, so that gas bubbles and pores cannot form. But above all: A handlebar training is almost avoided. It can at most when solidifying the top layer of the melted Metal creates a very minor handlebar.

Nachstehend sei eine Anordnung beschrieben, mit der das geschilderte Verfahren praktisch ausgeführt werden kann.An arrangement with which the above will be described below Process can be carried out in practice.

Man ordnet den Schmelztiegel a auf einer Stütze b an, die durch eine Öffnung im Boden c des Ofens geführt ist und beispielsweise durch ein Zahnradgetriebe d senkrecht bewegt werden kann. Nach beendeter Schmelzung wird die Stütze allmählich gesenkt und dadurch der Schmelztiegel vom Boden her langsam in kältere Regionen gebracht, so daß das flüssige Metall oder die Legierung langsam von unten her erstarrt. Erforderlichenfalls kann unterhalb des Heizelementes eine Kühlvorrichtung e, etwa in Form wasserdurchströmter Kupferrohre, angebracht werden, um die Erstarrungszeit abzukürzen.The crucible a is placed on a support b supported by a Opening in the bottom c of the furnace is guided and, for example, by a gear transmission d can be moved vertically. After the melting is finished, the support will gradually become lowered and thereby the melting pot slowly from the ground into colder regions brought so that the liquid metal or alloy slowly solidifies from below. If necessary, a cooling device e, for example in the form of water-perfused copper pipes, to be attached to the solidification time abbreviate.

Ein Erstarren von unten nach oben im Schmelzgefäß läßt sich auch dadurch erreichen, daß man nicht die Stütze, die den Tiegel trägt, sondern das Widerstandsheizelement fbeweglich anordnet und dieses nach Schluß der Schmelzdauer hebt. Das Heben kann mittels einer bekannten Vorrichtung, beispielsweise durch über Rollen geführte Gewichte, erfolgen.Solidification from bottom to top in the melting vessel can also be achieved as a result achieve that you do not have the support that supports the crucible, but the resistance heating element movable and this lifts after the end of the melting period. The lifting can by means of a known device, for example by means of weights guided over rollers, take place.

Eine dritte Möglichkeit, durch Erstarren von unten nach oben im Schmelzgefäß nahezu lenkerfreie Blöcke zu erzielen, liegt endlich darin, daß man die Widerstandsheizelemente f mit Anzapfungen g versieht und nach Beendigung des Schmelzvorganges einzelne Abschnitte des Heizelementes gruppenweise von dem unteren Ende des Ofens her ausschaltet. Bei dem in der Abbildung dargestellten Beispiel würden beim Rücken des Schalters k vom Segment i zum Segment 2 die untersten beiden Umgänge des Heizelementes ausgeschaltet, beim Weiterrücken auf Segment 3 die nächsten beiden Umgänge usw., bis schließlich das gesamte Heizelement ausgeschaltet ist.A third possibility is by solidifying from the bottom up in the melting vessel Achieving virtually handlebar-free blocks finally lies in the fact that you have the resistance heating elements f provided with taps g and individual sections after completion of the melting process of the heating element turns off in groups from the lower end of the furnace. at In the example shown in the figure, the back of the switch k would be from Segment i to segment 2 the lowest two passages of the heating element switched off, when moving on to segment 3, the next two whorls, etc., until finally the entire heating element is switched off.

1\Taturgemäß lassen sich auch mehrere der vorstehend geschilderten Verfahren vereinigen, indem man beispielsweise das Heizelement hebt und gleichzeitig stufenweise ausschaltet. Es läßt sich dadurch eine außerordentlich genaue Regelung des Abkühlungsvorganges erzielen, so daß man also, je nach der Art des geschmolzenen Metalls, mit der jeweils für das betreffende Metall günstigsten Geschwindigkeit des Erstamens arbeiten kann.In accordance with the nature of things, several of the above-mentioned Combine processes by, for example, lifting the heating element and simultaneously turns off gradually. This allows an extremely precise regulation achieve the cooling process, so that, depending on the type of molten Metal, at the most favorable speed for the metal in question of first name can work.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß beim Arbeiten nach den geschilderten Verfahren in der Tat erreicht wird, daß das Erstarren allmählich von unten nach oben fortschreitet, und daß nicht, wie bei früheren, in Verbindung mit Gießformen angewendeten Arbeitsweisen etwa. die nach dem Kopf des Blockes zu gelegenen Teile schon vorzeitig erstarren und wieder aufgetaut werden müssen.It is readily apparent that when working according to the described Process is in fact achieved that the solidification is gradual from the bottom down above, and not, as in earlier, in connection with casting molds applied working methods, for example. the parts to be located after the head of the block solidify prematurely and have to be thawed again.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of steering-free castings from resistance furnaces, characterized in that, using the known solidification of the melt in the crucible itself, the melt is gradually solidified from below.

2. The method according to claim i, characterized in that the crucible (a), which is on a movable Support (b) is mounted at a controllable speed from the range of the resistance heat is lowered.

3. The method according to claim i, characterized in that the resistance heating element or the entire furnace housing opposite a stationary crucible with adjustable speed is moved up. q ..

Apparatus for carrying out the method according to claim 2 or 3, characterized in that below the resistance heating element of the A cooling device is attached to the furnace.

5. Apparatus for carrying out the method according to claim i, characterized in that the resistance heating element has taps is provided, which enable the heating element to be switched off in groups from below.