DE60013695T2

DE60013695T2 - Druckgussverfahren von Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE60013695T2
Application number: DE60013695T
Authority: DE
Inventors: Kohei Ageo-shi Kubota; Koichi Ageo-shi Satoh; Masaru Nirasaki-shi Yamamoto; Yoichi Nirasaki-shi Nosaka; Yasuhisa Nirasaki-shi Goto; Takeshi Nirasaki-shi Doi
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: ATE276063T1; EP1060817A1; EP1060817B1; DE60013695D1; US6467527B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Druckgießen einer Magnesiumlegierung mit ausgezeichneter Niedertemperaturfestigkeit und Hochtemperaturfestigkeit und spezieller auf ein Verfahren zum Druckgießen einer Magnesiumlegierung, welche ausreichende Festigkeit selbst bei einer hohen Temperatur bis zu etwa 523·K, was zur Reduzierung des Gewichtes von beispielsweise Teilen von Kraftfahrzeugmaschinen erforderlich ist, hat.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
In neuerer Zeit wurde die Verbesserung des Brennstoffverbrauches von Kraftfahrzeugen wegen der erhöhten Anforderung für den Umweltschutz der Erde gefordert, und daher wurde die Entwicklung von Materialien mit leichtem Gewicht für Motorfahrzeuge streng gefordert.
Die Magnesiumlegierung hat die niedrigste Dichte unter den Metallmaterialien, welche in neuerer Zeit in praktische Anwendung genommen wurden, und sie wurde intensiv als zukünftiges Material mit leichtem Gewicht für Motorfahrzeuge angesehen. Die Magnesiumlegierungen, welche am häufigsten verwendet wurden, sind Mg-Ai-Zn-Mn-Legierungen wie AZ91-Legierungen (Mg-9Al-0,7Zn-0,2Mn) oder AM50-Legierungen (Mg-5Al-0,2Mn). Die Grundtechniken wie die Techniken zum Gießen dieser Legierungen wurden fast vollständig entwickelt, und daher wurde diese Legierung als erste von allen untersucht, um das Gewicht von Motorfahrzeugen zu reduzieren.
Jedoch ist die Festfigkeit dieser Legierungen bei einer Temperatur von nicht weniger als 393 K reduziert, und diese Magnesiumlegierungen sind nicht für Anwendungen wie Teilen von Maschinen geeignet, welche die erwünschte Wärmebeständigkeit und Kriechbeständigkeit bei einer Temperatur von bis zu etwa 473 K haben müssen. Unter solchen Umständen wurden Magnesiumlegierungen entwickelt, zu denen Silizium zugesetzt wird, wie AS41 (Mg-4Al-1Si-0,2Mn), solche, zu denen Seltenerdmetalle zugesetzt werden wie AE42-Legierungen (Mg-4Al-2RE-0,2Mn (worin RE ein Seltenerdmetall darstellt)). Darüber hinaus wurden in neuerer Zeit Magnesiumlegierungen entwickelt und vorgeschlagen, zu denen Calcium zugesetzt wird (japanische nicht-geprüfte Patentveröffentlichung (im folgenden bezeichnet als "J.P. KOKAI") No. Hei 6-25790); und solche mit einem Gehalt von Calcium und Seltenerdmetallen (J.P. KOKAI No. Hei 6-200348).
Alle diese Magnesiumlegierungen besitzen die vorbestimmte Hitzebeständigkeit und Kriechfestigkeit, welche für die Teile von Motorfahrzeugmaschinen erforderlich sind, deren Temperatur bis zu etwa 473 K oder sogar bis zu einem Wert in der Größenordnung von etwa 523 K ansteigt, jedoch wurden sie nicht weit verbreitet praktisch eingesetzt, ausgenommen für einen Teil hiervon. Der Grund hierfür ist, daß diese Legierungen zum Heißreißen, Schrumpfungsreißen empfänglich sind und/oder zur Ausbildung von Schrumpfungshohlräumen fähig sind und weiter an Problemen leiden wie dem Mitreißen von Oxiden und der Bildung von Filmverlauf (Falten) auf der Oberfläche der Gießlinge. Mehr spezifisch sind Elemente wie Silizium, Seltenerdmetalle und Calcium sehr aktiv, und sie sind zur Bildung von Oxiden fähig und es werden Verbindungen an den Korngrenzen gebildet. Aus diesem Grund wird angenommen, daß diese Legierungen gegenüber Heißreißen und Schrumpfungsreißen sehr anfällig sind. Jedoch wäre der wesentlichste Grund für diese Nachteile, daß bislang noch nicht irgendwelche Gießbedingungen unter Ergreifen von Maßnahmen zur Eliminierung dieser Probleme entwickelt wurden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die Probleme zu lösen, welche mit den konventionellen Techniken zur Entwicklung von Materialien mit leichtem Gewicht für Motorfahrzeuge verbunden sind, und daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bereitzustellen: ein Verfahren zum Gießen, entsprechend dem Druckgießverfahren (im folgenden der Einfachheit halber bezeichnet als "Druckgießen"), ein Druckgußprodukt, welches frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und/oder Schrumpfungshohlraum ist, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp angewandt wird, ausgehend von einer Hochtemperatur-Magnesiumlegierung, welche als ein Material zur Herstellung von Teilen von Motorfahrzeugmaschinen geeignet ist und welche sowohl die Anforderungen für Hochtemperaturfestigkeit als auch Niedertemperaturfestigkeit erfüllen soll.
Die Erfinder dieser Erfindung haben verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen. Als Ergebnis haben die Erfinder gefunden, daß die Heißreißen, Schrumpfungsreißen und Schrumpfungshohlraum betreffenden Probleme, welche konventionellerweise beim Gießen einer Hochtemperatur-Magnesiumlegierung beobachtet werden, gelöst werden können, und daß die das Mitreißen von Oxiden und die Bildung von Falten auf der Oberfläche der Gießlinge betreffenden Probleme ebenfalls gelöst werden können durch Gießen eines Druckgußproduktes aus einer Magnesiumlegierung, welche eine spezifische Legierungszusammensetzung besitzt, unter spezifischen Gießbedingungen, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp benutzt wird. Daher haben die Erfinder die vorliegende Erfindung auf Basis der zuvor genannten gefundenen Eigenschaften vervollständigt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Druckgußverfahren zum Gießen einer Magnesiumlegierung bereitgestellt, wobei dies ein Verfahren zum Gießen eines Druckgußproduktes ist, welches frei von irgendwel chem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und der Bildung von Schrumpfungshohlräumen ist, wobei von einer Magnesiumlegierung ausgegangen wird, welche umfaßt: i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium; ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht, und iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan und als Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wird, bei welchem a) die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung auf 650 bis 750°C gehalten wird; b) die Füllzeit des geschmolzenen Metalls auf 1/100 bis 10/100 sec eingestellt wird, und c) der intensivierte Druck nach dem Füllen auf einen Wert von nicht weniger als 19,6 MPa (200 kgf/cm²) eingestellt wird.
Eine Vielzahl von Anschnitten ist vorgesehen, Angußkanäle sind mit jedem der Vielzahl von Anschnitten direkt verbunden, ein Eingußkanal ist direkt mit jedem getrennten Angußkanal verbunden, und der Abstand des von Anschnitten freien Abschnittes zwischen zwei benachbarten Anschnitten ist auf einen Wert von nicht mehr als 10 mm eingestellt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Druckgußverfahren zum Gießen einer Magnesiumlegierung bereitgestellt, wobei dieses ein Verfahren zum Gießen eines druckgegossenen Produktes ist, das frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen oder der Bildung von Schrumpfungshohlräumen ist, wobei von einer Magnesiumlegierung ausgegangen wird, die umfaßt: i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium; ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht und iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan und als Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wurde, worin d) die Temperatur der Form auf 150 bis 350°C gehalten wird; e) die Oberflächentemperatur der Form an ihren Hohlraumabschnitten, in welchen das Druckgußprodukt zu Schrumpfungsreißen fähig ist, auf einen Wert von nicht weniger als 10 K höher eingestellt wird, verglichen mit der Temperatur der umgebenden Abschnitte der Form; f) der Luftdruck in der Form während der Druckgußstufe auf einen Wert von nicht mehr als 100 mm Hg eingeregelt wird; und g) ein Zusatz für ein Entformungsmittel, welches auf die innere Wand der Form aufgetragen werden soll, wenigstens ein Glied ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Druckgußverfahren zum Gießen einer Magnesiumlegierung bereitgestellt, wobei dies ein Verfahren zum Gießen eines Druckgußproduktes ist, das frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und der Bildung von Schrumpfungshohlräumen ist, wobei von einer Magnesiumlegierung ausgegangen wird, welche umfaßt: i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium; ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht, und iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan und als Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wird, wobei irgendwelche Oxidation der geschmolzenen Magnesiumlegierung gehemmt wird, die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalles verbessert wird und das Mitreißen von Oxiden und die Bildung von Filmverlauf gehemmt werden, indem h) ein geschlossener Schmelzofen verwendet wird, in welchem eine Schutzatmosphäre zum Hemmen des Verbrennens und der Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung aufgebaut wird, und i) die geschmolzene Magnesiumlegierung an einer Position nicht weniger als 100 mm entfernt von der Oberfläche der geschmolzenen Legierung herausgepumpt wird.
Das Druckgußverfahren zum Gießen einer Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann dadurch durchge führt werden, daß wenigstens zwei der zuvor genannten drei Ausführungsformen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden. Mehr spezifisch, das Druckgußverfahren zum Gießen einer Magnesiumlegierung ist ein Verfahren, welches das Gießen eines Druckgußproduktes umfaßt, das frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen oder der Bildung von Schrumpfungshohlräumen ist, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wird und von einer Magnesiumlegierung ausgegangen wird, welche umfaßt:

i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium;
ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht; und
iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan; und wobei der Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen sind,

(I) Injektionsbedingungen: a) die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung wird auf 650 bis 750°C gehalten; b) die Füllzeit für den Hohlraum wird auf einen Weert von 1/100 bis 10/100 sec eingestellt; und c) der nach dem Füllen angelegte intensivierte Druck wird auf einen Wert von nicht weniger als 19,6 MPa (200 kgf/cm²) eingestellt;
(II) Bedingungen der Form: d) die Temperatur der Form wird auf 150 bis 350°C gehalten; e) die Temperatur der Formoberfläche an Hohlraumabschnitten, in denen das Druckgußprodukt einem Schrumpfungsreißen empfänglich ist, wird auf einen Wert von nicht weniger als 10 K höher als diejenige der umgebenden Abschnitte hiervon eingestellt. f) der Luftdruck innerhalb der Form während der Druckgußstufe wird so eingeregelt, daß er nicht mehr als 100 mm Hg beträgt; und g) ein Zusatzstoff für ein Entformungsmittel, das auf die Innenwand der Form aufgetragen werden soll, ist wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht;
(III) Bedingungen zum Schmelzen der Magnesiumlegierung: h) Anwendung eines geschlossenen Schmelzofens, in welchem eine Schutzgasatmosphäre zum Hemmen der Verbrennung und der Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung ausgebildet wird; und i) Auspumpen der geschmolzenen Magnesiumlegierung an einer Position nicht weniger als 100 mm entfernt von der Oberfläche der geschmolzenen Legierung, so daß irgendwelche Oxidation der geschmolzenen Magnesiumlegierung gehemmt wird, um die Fließfähigkeit hiervon zu verbessern und irgendwelches Mitreißen von Oxiden und die Bildung von Filmverlauf zu hemmen.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Gießen eines Druckgußproduktes, welches frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen oder Ausbildung von Schrumpfungshohlräumen ist, bereitgestellt, wobei es die Stufen der Herstellung eines Druckgußproduktes umfaßt, ausgehend von einer Magnesiumlegierung, welche umfaßt:

i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium;
ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht; und
iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan; und und der Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen,

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird im folgenden mehr im einzelnen erklärt: die Zusammensetzung der in dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Magnesiumlegierung; die Injektionsbedingungen und die Bedingungen der Form bei dem Druckgußverfahren; Bedingungen zum Schmelzen der Magnesiumlegierung und der Plan der Form.
Die in dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Magnesiumlegierung umfaßt:

i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium;
ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht; und
iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan; und

Eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp wird bei dem Druckgießverfahren der vorliegenden Erfindung benutzt. Der Grund hierfür ist, daß die Druckgußmaschine vom Heißkammertyp mit einem Injektionsglied aus Eisen versehen ist, welches in ein geschmolzenes Metall eingetaucht werden muß, und das Teil kann eine Reaktion mit Legierungen, welche Seltenerdmetalle und/oder Calcium mit hohen Affinitäten für Eisen enthalten, erfahren, und dies würde daher verschiedene Probleme wie Haftung eines Kolbens an der Hülse bewirken. Insbesondere wurden Magnesiumlegierungen mit einem niedrigen Aluminiumgehalt, beispielsweise solche mit einem Aluminiumgehalt im Bereich von 2 bis 6 Gew.-%, oftmals benutzt, und in solchen Fällen macht die Verwendung einer Druckgußmaschine vom Heißkammertyp das Gießen eines Druckgußproduktes schwierig, falls die Gießtemperatur auf nicht weniger als 650°C angehoben wird.
Die Injektionsbedingungen für das Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung schließen die Temperatur eines geschmolzenen Metalles ein. Falls die Temperatur des geschmolzenen Metalles in einem Schmelzofen geringer als 650°C ist, wird die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls herabgesetzt, und es tritt ein Problem auf, welches die Fähigkeit des Füllens der Form betrifft. Falls sie andererseits 750°C übersteigt, ist ein hohes Risiko des Auftretens eines Feuers während des Haltens des geschmolzenen Metalls gegeben, und das resultierende Druckgußprodukt kann leicht Heißreißen und Schrumpfungsreißen bewirken, da der Schrumpfungsfaktor ansteigt, wenn das geschmolzene Metall verfestigt wird. Daher sollte die Temperatur der geschmolzenen Legierung in dem Bereich von 650 bis 750°C und erwünscht 650°C bis 710°C gehalten werden.
Die Geschwindigkeit des Füllens ist eine der Injektionsbedingungen bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen hat die Magnesiumlegierung eine niedrige latente Verfestigungswärme, und daher wurde empfohlen, die Injektionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Magnesiumlegierung ist fä hig, Reißen als Folge der Bildung von Verbindungen zu bewirken, insbesondere an den Korngrenzen, an denen die Verfestigungsgeschwindigkeit relativ niedrig ist, und daher ist es wesentlich, einen Gießdruck an den gesamten Bereich des Gießlings anzulegen. Aus diesem Grund sollte der Gleichgewichtswert zwischen der Gießgeschwindigkeit und des Abkühlens durch die Formwand in Betracht gezogen werden, und empirisch ist es wesentlich, die Füllzeit des Beladens des geschmolzenen Metalls in dem Formhohlraum auf 1/100 bis 10/100 Sekunden und wünschenswerterweise 1/100 bis 5/100 Sekunden zu steuern. Um solche Anforderungen zu erfüllen, wird die Injektionsgeschwindigkeit auf nicht weniger als 2 m/sec und erwünschterweise nicht weniger als 3,5 m/sec eingestellt, oder die Geschwindigkeit im Anschnitt wird auf nicht weniger als 30 m/sec und erwünschterweise nicht weniger als 50 m/sec eingestellt. Falls die zum Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum (Füllzeit der Form) erforderliche Zeitspanne länger als 10/100 sec ist, tritt ein Problem auf, welches sich entweder auf die Fähigkeit des Füllens der Form (unzureichendes Füllen) oder die Eigenschaften des Heißreißens bezieht.
Der intensivierte Druck nach dem Füllen ist ebenfalls eine der Injektionsbedingungen für das Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist erforderlich, irgendein unzureichendes Füllen zu verhindern und das Heißreißen und das Schrumpfungsreißen zu verhindern, wenn das geschmolzene Metall abkühlt und verfestigt wird, indem ein intensivierter Druck auf den Formhohlraum unmittelbar nach dem Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum angelegt wird. In dieser Stufe beträgt der intensivierte Druck nicht weniger als 19,6 MPa (200 kgf/cm²) und erwünschterweise nicht weniger als 39,2 MPa (400 kgf/cm²). Falls ein solcher intensivierter Druck nicht angelegt wird, ist die Füllung des Formhohlraumes unzureichend und es werden Risse über den ge samten Bereich, in welchem die Dicke der Gießlinge verändert wird, beobachtet.
Die zuvor genannten Druckguß-Injektionsbedingungen stehen miteinander in Beziehung, und alle diese Bedingungen sind wesentlich, um annehmbare dünne Gießlinge aus der Magnesiumlegierung zu erhalten. Mehr spezifisch gilt, daß ein Magnesiumlegierungs-Druckgußprodukt frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und Bildung von Schrumpfungshohlräumen nur erhalten werden kann, wenn alle der folgenden drei Erfordernisse erfüllt werden:

a) Die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung wird auf 650 bis 750°C gehalten;
b) Die Rate des Füllens des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum wird auf 1/100 bis 10/100 Sekunden eingestellt; und
c) Der intensivierte Druck nach dem Füllen wird auf einen Wert von nicht weniger als 19,6 MPa (200 kgf/cm²) eingestellt.

Die Temperatur der Form ist eine der Formbedingungen bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Falls die Formtemperatur geringer als 150°C ist, wurde empirisch gefunden, daß die Fähigkeit des Füllens mit geschmolzenem Metall beeinträchtigt wird, und daß ein Problem auftritt, welches mit den Oberflächeneigenschaften des resultierenden Gießlings in Beziehung steht, wie Filmverlauf, selbst wenn das geschmolzene Metall in den Formhohlraum gefüllt werden kann. Falls andererseits die Temperatur der Form 350°C übersteigt, sind die resultierenden Gießlinge für Schrumpfungsreißen und Heißreißen anfällig als Folge einer niedrigen Verfestigungsgeschwindigkeit. Daher wird die Temperatur der Form auf 150 bis 350°C und erwünschterweise 180 bis 280°C gehalten.
Eine andere Bedingung der Form bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist lokales Abkühlen. Die Gießlinge können dazu neigen, Risse an Abschnitten hervorzu rufen, in welchen die Dicke hiervon sich abrupt ändert, abhängig von den Gestalten der Gießlinge. In solchen Fällen sollte die Temperatur lokal zusätzlich zu der zuvor genannten Gesamtsteuerung der Temperatur der Form gesteuert werden. Diese Steuerung der lokalen Temperatur kann beispielsweise dadurch durchgeführt werden, daß die Form mit Durchtritten für ein Kühlmittel in gewünschten Abschnitten versehen wird und ein Kühlmittel, wie Wasser, ein Öl oder Luft, durch die Durchtritte geleitet wird, um auf diese Weise die vorher festgelegten Abschnitte zu kühlen, oder indem ein Entformungsmittel oder Luft auf den vorher festgelegten Abschnitten der resultierenden Gießlinge unmittelbar nach dem Öffnen der Form aufgesprüht wird. In jedem Fall sollte die Oberflächentemperatur der Abschnitte, welche ein solches lokales Kühlen erfordern, auf einen Wert von nicht weniger als 10 K und erwünschterweise nicht weniger als 20 K niedriger als diejenige des umgebenden Bereiches der Form reduziert werden, um die für ein Schrumpfungsreißen anfälligen Abschnitte bevorzugt zu verfestigen und auf diese Weise irgendein Schrumpfungsreißen der resultierenden Gießlinge zu hemmen.
Die Reduzierung des Druckes in der Form ist ebenfalls eine der zuvor genannten Bedingungen für die Form bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Druck in der Form muß reduziert werden, um das Füllen eines geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum gleichzeitig mit Hemmung irgendwelcher Turbulenz in der Strömung des geschmolzenen Metalls als Folge der Luft in der Form zu unterstützen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Luftdruck in der Form bei dem Injizieren des geschmolzenen Metalls zu steuern, damit er nicht mehr als 13,33 kPa (100 mm Hg) und erwünschterweise nicht mehr als 6,66 kPa (50 mm Hg) beträgt.
Ein Entformungsmittel, welches auf die innere Wandung der Form aufgetragen werden soll, dient ebenfalls als eine der Bedingungen für die Form. Hinsichtlich der Kühlbedingungen für die Verfestigung des geschmolzenen Metalls hat das Entformungsmittel einen Wärmeisoliereffekt, der die Verfestigung des geschmolzenen Metalles verzögern kann, um auf diese Weise einen Gießdruck auf das geschmolzene Metall auszuüben, zusätzlich zu den Bedingungen der Temperatur der Form. Zu diesem Zweck ist es sehr effektiv, wenigstens einen Zusatzstoff für das Entformungsmittel zu verwenden, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.
Die zuvor genannten Bedingungen der Form stehen miteinander in Beziehung, jedoch ist die Bedingung der Temperatur der Form besonders wichtig. In Fällen, in denen eine Form vollständig frei von irgendeinem Hohlraumabschnitt ist, der zum Hervorrufen von Rissen in dem Druckgußprodukt empfänglich ist, kann irgendein lokales Kühlen weggelassen werden, und daher ist das lokale Kühlen aus den wesentlichen Elementen der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen. Die Reduzierung des Druckes in der Form und die Verwendung von Zusätzen für das Entformungsmittel sind nicht immer erforderliche Anforderungen, jedoch können bessere Ergebnisse durch die gleichzeitige Anwendung dieser Anforderungen erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Gießen eines Druckgußproduktes aus einer Magnesiumlegierung, welches frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und der Bildung von irgendwelchen Schrumpfungshohlräumen ist, falls diese vier Bedingungen der Form vollständig befriedigt werden:

d) die Temperatur der Form wird auf 150 bis 350°C gehalten;
e) die Temperatur der Formoberfläche an Hohlraumabschnitten, in denen das Druckgußprodukt für Schrumpfungsreißen empfänglich ist, wird auf einen Wert von nicht wenigere als 10 K höher als diejenige der umgebenden Abschnitte hiervon eingestellt;
f) der Luftdruck innerhalb der Form während der Druckgußstufe wird auf nicht mehr als 19,6 MPa (100 mm Hg) eingeregelt; und
g) ein Zusatz für ein Entformungsmittel, das auf die innere Wand der Form aufzutragen ist, ist wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Magnesiumlegierungen umfassen wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Seltenerdmetallen, Calcium und Silizium besteht. Alle diese Elemente sind sehr aktiv, und daher erhöhen sie die Verbrennbarkeit und Oxidierbarkeit der Magnesiumlegierung. Aus diesem Grund wird eine Schutzatmosphäre zum Hemmen von Verbrennung und Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung als eine der Bedingungen für das Schmelzen für die Magnesiumlegierungen bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut. Zu diesem Zweck wird ein geschlossener Schmelzofen verwendet, in welchem eine Schutzatmosphäre zum Hemmen von Verbrennung und Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung aufgebaut wird. Beispiele solcher Schutzatmosphären schließen diejenigen ein, welche getrocknete Luft, CO₂, N₂, zu welchem wenigstens eines von SF₆ und SO₂ in einer Menge von nicht weniger als 1 Vol.-% zugesetzt wird, sowie Gase, welche gegenüber geschmolzenen Magnesiumlegierungen inert sind wie Ar, CO₂, He, Ne, N₂ und getrocknete Luft, umfassen, und diese Gase werden über die Oberfläche der geschmolzenen Legierungen geleitet. Falls ein Schmelzofen vom offenen Typ verwendet wird, wird die geschmolzene Magnesiumlegierung oxidiert, und daher wird das Mitreißen dieser Oxide in die geschmolzene Legierung beobachtet, und die Fließfähigkeit der geschmolzenen Legierung wird beeinträchtigt.
Bei dem Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Druckgußvorgang unter Verwendung einer Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp durchgeführt, und daher ist es erforderlich, das geschmolzene Metall aus dem Schmelzofen her auszupumpen und dieses zu einem Hülsenabschnitt der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp zu transportieren. Falls das geschmolzene Metall aus einem Abschnitt nahe der Oberfläche hiervon herausgepumpt wird, können Oxide und/oder Krätze in das herausgepumpte geschmolzene Metall mitgerissen werden.
Als eine der Bedingungen für das Schmelzen bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das geschmolzene Metall nicht aus dem Ofen an einem Abschnitt nahe der Oberfläche, auf welcher Oxide schwimmen, herausgepumpt, sondern an einer Stelle nicht weniger als 100 mm entfernt von der Oberfläche durch ein Rohr, um irgendein Mitreißen der Oxide zu verhindern. Zusätzlich ist es ebenfalls erwünscht, daß das geschmolzene Metall an einer Stelle nicht weniger als 100 mm entfernt von dem Boden, auf welchem intermetallische Verbindungen abgelagert sind, herausgepumpt wird, um auf diese Weise irgendein Mitreißen solcher intermetallischen Verbindungen zu verhindern. Der hier verwendete Ausdruck "Rohr" schließt Rohre ein, welche mit den Auspumpteilen von automatischen Versorgungsvorrichtungen für geschmolzenes Metall angeschlossen sind, wie ein Siphon oder eine mechanische Pumpe.
Die Oberflächenbeschichtung eines Topfes ist ebenfalls eine der Bedingungen des Schmelzens für die Magnesiumlegierung bei dem Druckgußverfahren der Erfindung. Die geschmolzene Magnesiumlegierung ist mit Eisen sehr reaktionsfähig, und das geschmolzene Metall wird stark an der Kontaktfläche zwischen der Topfoberfläche, dem geschmolzenen Metall und Luft oxidiert. Daher wird die Reaktion des geschmolzenen Metalls mit Eisen gehemmt, und die Benetzbarkeit der Topfoberfläche durch das geschmolzene Metall wird reduziert, um auf diese weise irgendeine Oxidation des geschmolzenen Metalls in Kontakt mit dem Bereich zwischen dem Topf und dem geschmolzenen Metall zu hemmen, indem Aluminium auf die Oberfläche des Schmelztopfes plattiert wird, insbesondere in dem Kontaktbereich zwischen der Topfoberfläche und dem Oberflächenab schnitt des geschmolzenen Metalls, oder durch Auftrag oder thermisches Aufsprühen von BN oder TiN auf einen solchen Abschnitt oder durch Behandlung des Abschnittes entsprechend einer Kombination hiervon.
Die zuvor genannten Bedingungen des Schmelzens stehen miteinander in Beziehung, jedoch ist die Oberflächenbeschichtung des Topfes kein wesentliches Erfordernis, da irgendein Mitreißen von Oxiden gehemmt werden kann, wenn das geschmolzene Metall nach der zuvor genannten Methode herausgepumpt wird. Jedoch wird die gleichzeitige Anwendung solcher nichtwesentlichen Elemente bevorzugt, da bessere Ergebnisse erreicht werden können.
Falls diese Bedingungen des Schmelzens für die Magnesiumlegierung, welche unten aufgeführt sind, in der vorliegenden Erfindung erfüllt werden:

h) Verwendung eines geschlossenen Schmelzofens, in welchem eine Schutzatmosphäre zum Hemmen der Verbrennung und der Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung aufgebaut wird;
i) Herauspumpen der geschmolzenen Magnesiumlegierung an einer Stelle nicht weniger als 100 mm entfernt von der Oberfläche der geschmolzenen Legierung; und wahlweise
j) Plattieren von Aluminium auf der Oberfläche des Schmelztopfes, insbesondere in dem Kontaktbereich zwischen der Topfoberfläche und dem Oberflächenabschnitt des geschmolzenen Metalls oder durch Auftrag oder thermisches Aufsprühen von BN oder TiN auf einen solchen Abschnitt oder durch Behandlung des Abschnittes mit einer Kombination hiervon,

Das Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung kann durch Kombination beliebiger der zwei oder drei Bedingungen, ausgewählt aus den vorgenannten drei Arten von Bedingungen, durchgeführt werden, d.h. den Injektionsbedingungen, den Bedingungen für die Form und den Bedingungen für das Schmelzen der Magnesiumlegierung, und in diesen Fällen können bessere Ergebnisse sichergestellt werden.
Darüber hinaus können bei dem Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung die Probleme wie die Erzeugung beispielsweise Durchdringung, unzureichendem Füllen, Heißreißen, Schrumpfungsreißen, Filmverlauf und Schrumpfungshohlraum, welche mit dem Druckgießen von Magnesiumlegierungen verbunden sind, sicherer gelöst oder ausgeschaltet werden, indem das Schema der Formgebung oder des Gießens zusätzlich zu der geeigneten Steuerung der zuvor genannten Injektionsbedingungen und/oder Bedingungen für die Form und/oder Bedingungen für das Schmelzen der Magnesiumlegierung geeignet eingestellt wird.
Die Erfinder dieser Erfindung haben in verschiedener Weise die Rationalisierung des Plans für die Form, welche bei dem Druckgußverfahren für Magnesiumlegierungen anzuwenden ist, untersucht, und als Ergebnis wurde gefunden, daß es einige in Betracht zu ziehende Regeln gibt. Mehr spezifisch, es ist sehr wichtig, bei dem Druckgießen einer Magnesiumlegierung, das geschmolzene Metall in den Formhohlraum in einer solchen Weise einzugießen, daß die folgenden Anforderungen erfüllt werden: das geschmolzene Metall wird in den Formhohlraum (1) als eine glatte Strömung von geschmolzenem Metall, die frei von irgendwelcher Turbulenz ist, gegossen, (2) ohne Hervorrufen irgendeiner Reduzierung in der Fließrate, (3) als ein Fließen mit einer konstanten Geschwindigkeit und der höchstmöglichen Linearität, (4) ohne Hervorrufen irgendwelcher gegenseitiger Störungen zwischen den Flüssen und (5) durch rasches Füllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum. Auf diese Weise können die zuvor genannten Probleme wie die Erzeugung von irgendeiner Penetration, unzureichendem Füllen des geschmolzenen Metalls, Heißreißen, Schrumpfungsreißen, Filmverlauf und Schrumpfungshohlraum durch die Kombination der Anwendung des optimierten Formgebungsschemas mit der Rationalisierung der zuvor genannten Bedingungen für die Injektion und/oder die Form und/oder das Schmelzen der Magnesiumlegierung sicher gelöst oder ausgeschaltet werden.
Bei dem Formgebungsplan, der bevorzugt bei dem Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt wird, sind eine Vielzahl von Anschnitten vorgesehen, Angußkanäle direkt mit jedem der Anschnitte über den Eingußkanal verbunden, und der Abstand des Abschnittes ohne Anschnitte zwischen den benachbarten zwei Anschnitten ist auf einen Wert von nicht mehr als 10 mm mit Ausnahme der Fälle eingestellt, bei denen ein solcher Plan unter dem Gesichtspunkt des Formgebungsplanes nicht möglich ist.
Bei einem anderen Formgebungsplan, bevorzugt angewandt bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wird die Form derart geplant, daß die Form wenigstens eine der folgenden Anforderungen in Kombination mit den zuvor genannten Anforderungen erfüllt: Das Volumen eines jeden Angußkanales, der den Eingußkanal mit jedem Anschnitt verbindet, ist mit demjenigen der anderen Angußkanäle identisch; die Querschnittsfläche eines jeden Anschnittes wird so geplant, daß sie proportional zu dem Volumen der zu füllenden Form ist; die Gesamtquerschnittsfläche eines jeden Angußkanales, der sich von dem Eingußkanal zu jedem Anschnitt erstreckt, wird auf einem konstanten Wert in Richtung des Fließens des geschmolzenen Metalls gehalten oder kontinuierlich längs der Richtung reduziert; und der Angußkanal wird so geplant, daß er eine Gestalt von nicht weniger als R5 so groß wie möglich besitzt, um das Fließen des geschmolzenen Metalls glatt zu machen.
Bei einem weiteren Formgebungsplan, der bevorzugt bei dem Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird die Form weiterhin bevorzugt derart geplant, daß sie die folgende Anforderung zusätzlich zu entweder einer oder beiden der zuvor genannten Anforderungen erfüllt: Die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls, welches von dem Anschnitt zu dem Formhohlraum fließt, wird in einer solchen Weise eingestellt, daß der Geschwindigkeitsunterschied in der Richtung der Anschnittbreite nicht mehr als 1 m/sec auf Basis der Messung oder der Berechnung des Fließens des geschmolzenen Metalls beträgt.
Bei einem noch weiteren Formgebungsplan, der bevorzugt bei dem Druckgußverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt wird, ist es eine Hauptbedingung, eine Vielzahl von Anschnitten vorzusehen. Bei einem solchen Formgebungsplan, der mit einer Vielzahl von Anschnitten versehen ist, ist es zunächst erforderlich, daß der Eingußkanal direkt mit jedem Angußkanal verbunden ist, so daß die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles und das Fließen des geschmolzenen Metalles nicht gestört wird, oder daß der Eingußkanal direkt mit jedem getrennten Angußkanal verbunden ist. Darüber hinaus sind wenigstens zwei Anschnitte angeordnet, damit das Fließen des geschmolzenen Metalls in jedem Angußkanal gleichförmig ist, und um die Querschnittsfläche des Anschnittes in Proportion zu der Gestalt des geformten Produktes einzustellen. Darüber hinaus werden die endgültige Anzahl von Anschnitten und die Querschnittsfläche von jedem Anschnitt durch die Größe und die Gestalt des Produktes festgelegt und somit eingeschränkt beispielsweise durch die Größe der Form, die Kosten der Form und den Schrumpfungsfaktor des Materials. Jedoch ist es ziemlich erwünscht, eine Vielfach-Anschnittstruktur anzuwenden und den Durchmesser des Anschnittes klein in Abhängigkeit von der Gestalt des Produktes zu machen, wobei lediglich der Formgebungsplan in Betracht gezogen wird.
Die Angußkanäle und jeder Anschnitt, die in einer solchen Weise angeordnet sind, sollten mehrere Grundplanbedingungen erfüllen oder bevorzugt erfüllen, so daß das geschmolzene Metall in den Formhohlraum ohne Stören des Fließens des geschmolzenen Metalles eingefüllt wird, soweit wie möglich, wie oben diskutiert. Anders ausgedrückt, zum Füllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum ohne irgendwelches Stören des Fließens der Schmelze wird bevorzugt, daß die Angußkanäle, welche den Eingußkanal mit wenigstens zwei Anschnitten verbinden, so geplant sind, daß die Volumina der Angußkanäle miteinander identisch sind, und daß das geschmolzene Metall gleichzeitig in den Formhohlraum durch die Vielzahl der Anschnitte eingefüllt wird, indem die Querschnittsfläche eines jeden Anschnittes derart ausgelegt wird, daß sie proportional zu dem Volumen des Formhohlraumes ist, welcher durch den Anschnitt gefüllt werden soll.
Zusätzlich wird es ebenfalls bevorzugt, daß die Gesamtquerschnittsfläche eines jeden Angußkanales, welcher den Eingußkanal mit jedem Anschnitt verbindet, in der Richtung des Fließens des geschmolzenen Metalles konstant gehalten oder kontinuierlich reduziert wird, so daß die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles (oder der Schmelze) nicht reduziert wird. Der Angußkanal wird so geplant, daß er eine Gestalt von nicht weniger als R5 so weit wie möglich hat, um das Fließen des geschmolzenen Metalles gleichmäßig zu machen.
Falls das geschmolzene Metall in den Formhohlraum durch die Anschnitte gerade und rasch eingefüllt wird, wie oben erläutert wurde, wird zwischen den Anschnitten eine Kaltunterbrechung leicht erzeugt. Wenn daher der zuvor genannte Formgebungsplan angenommen wird, ist es wesentlich, daß der Abstand des Nicht-Anschnittteiles zwischen den benachbarten Anschnitten so gesteuert wird, daß er nicht mehr als 10 mm beträgt, ausgenommen für Fälle, in denen die Einrichtung eines solchen Abstandes unter dem Gesichtspunkt des Planes nicht zulässig ist.
Darüber hinaus werden Geschwindigkeitsvektoren des Fließens von geschmolzenem Metall, anders als solche senkrecht zu dem Querschnitt des Anschnittes, in der Richtung der Breite eines jeden Anschnittes erzeugt, Abhängigkeit von dem R der Angußkanäle. Aus diesem Grund wird die Geschwindigkeit von geschmolzenem Metall senkrecht zu dem Querschnitt des Anschnittes an dem Kantenabschnitt des Anschnittes in der Geschwindigkeitsverteilung in der Richtung in der Breite des Anschnittes reduziert. Daher ist es erwünscht, daß der Geschwindigkeitsunterschied in der Geschwindigkeitsverteilung längs der Richtung in der Breite des Anschnittes auf einen Wert von nicht mehr als 1 m/sec auf Basis der Messung der Berechnung des Fließens des geschmolzenen Metalles gesteuert wird, so daß die Geschwindigkeitsverteilung so weit wie möglich gleichförmig gemacht wird. In diesem Zusammenhang würde ein Abbruch durch Kälte zwischen Anschnitten leicht erzeugt werden, wenn der Geschwindigkeitsunterschied in dieser Verteilung sich 0 annähert und daher sollte die Neigung des Fließens des geschmolzenen Metalles an dem Kantenabschnitt des Anschnittes vollständig untersucht werden.
Darüber hinaus bezieht sich die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf ein Druckgußverfahren zur Herstellung eines Druckgußproduktes, das frei von irgendeinem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und Bildung von Schrumpfungshohlräumen ist, wobei eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wird, ausgehend von einer Magnesiumlegierung. Die hier verwendete Magnesiumlegierung umfaßt die folgenden Komponenten:

i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium;
ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht; und
iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan; und
iv) als Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung in dem Anschnittabschnitt der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp in dem Bereich von 590 bis 720°C gehalten wird und der Unterschied in der Temperatur zwischen dem geschmolzenen Metall, das in einem das geschmolzene Metall enthaltenden Topf vorliegt, und dem geschmolzenen Metall, das in dem Anschnittabschnitt vorliegt, auf nicht mehr als 105 K gehalten wird.
Bei der vierten Ausführungsform des Druckgußverfahrens der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich, die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung auf nicht weniger als 590°C an dem Anschnittabschnitt der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp zu halten, damit die gewünschte Fließfähigkeit und die Fähigkeit zum Füllen der geschmolzenen Magnesiumlegierung sichergestellt wird, damit die Oberflächeneigenschaften der resultierenden Gießlinge sichergestellt werden, die Erzeugung von irgendeinem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und Bildung von irgendeinem Schrumpfungshohlraum gehemmt wird und ein druckgegossenes Magnesiumprodukt von hoher Qualität bei einem niedrigen Preis erzeugt wird.
Um die Temperatur des geschmolzenen Metalls an dem Anschnittabschnitt auf nicht weniger als 590°C zu halten, ist es erforderlich, die Temperatur des das geschmolzene Metall enthaltenden Topfes (oder dem das geschmolzene Metall enthaltenden Ofen) zu erhöhen, jedoch sollte die Temperatur auf weniger als 750°C unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit beschränkt sein. Zusätzlich wird die geschmolzene Magnesiumlegierung unvermeidlich während der Überführung hiervon aus dem das geschmolzene Metall enthaltenden Topf zu dem Anschnittabschnitt abgekühlt. Je höher die Temperatur des in dem Topf vorhandenen geschmolzenen Metalles ist, ist darüber hinaus um so höher das Ausmaß des Abkühlens des geschmolzenen Metalls. Daher erfordert die Reduzierung des Ausmaßes des Abkühlens des geschmolzenen Metalles zusätzliche Einrichtungen und Kosten. Aus diesem Grunde wäre es realistisch, die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung an dem Anschnittabschnitt auf nicht mehr als 720°C zu halten.
Infolgedessen wird bei dem Druckgußverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung an dem Anschnittabschnitt der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp auf 590 bis 720°C gehalten.
Falls das Ausmaß des Abkühlens des geschmolzenen Metalles in der Zwischenstufe, welche sich von dem das geschmolzene Metall enthaltenden Topf zu dem Anschnittabschnitt erstreckt, hoch ist, beginnt darüber hinaus ein Teil der geschmolzenen Magnesiumlegierung sich in der Hülse während der Zwischenstufe zu verfestigen, und die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls wird beeinträchtigt. Zusätzlich ist das Ausmaß der Oxidation in der Zwischenstufe hoch. Daher sollte der Unterschied in der Temperatur zwischen dem geschmolzenen Metall, das in dem das geschmolzene Metall enthaltenden Topf vorhanden ist, und derjenigen in dem Anschnittabschnitt so eingestellt werden, daß er nicht mehr als 105 K und erwünschterweise nicht mehr als 60 K beträgt.
Die Erfinder haben intensiv Einrichtungen zur praktischen Reduzierung des Ausmaßes des Abkühlens des geschmolzenen Metalles in der Zwischenstufe, welche sich von dem das geschmolzene Metall enthaltenden Topf zu dem Anschnittabschnitt erstreckt, untersucht. Als Ergebnis haben die Erfinder gefunden, daß es möglich ist, das geschmolzene Metall zu der Position unmittelbar oberhalb der Hülse zu überführen, wobei die Temperatur des geschmolzenen Metalles auf einem Wert fast identisch mit demjenigen des geschmolzenen Metalles in dem Topf gehalten wird, indem ein automatisches Versorgungssystem für geschmolzenes Metall als das System für die Zufuhr von geschmolzenem Metall – Gießen von geschmolzenem Metall angewandt wird. Ein solches hier anwendbares automatisches Versorgungssystem für geschmolzenes Metall sind bei spielsweise solche vom Siphontyp, vom Typ mechanischer Pumpe, vom Typ mit reduziertem Druck oder vom Typ mit Druckpumpe oder vom Typ elektromagnetischer Pumpe. Diese automatischen Zuführungssysteme für geschmolzenes Metall sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt, und diese wohlbekannten automatischen Zuführungssysteme für geschmolzenes Metall können bei der vorliegenden Erfindung ohne irgendeine Modifizierung verwendet werden.
Um das Ausmaß des Abkühlens des geschmolzenen Metalles der oben definierten Zwischenstufe zu reduzieren, wird die Hülse der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp bevorzugt unter Verwendung eines Metalles hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht mehr als 0,085 cal/cm·s·°C beträgt, und sie wird ebenfalls bevorzugt so geplant, daß sie eine Dicke von nicht weniger als 10 mm besitzt, um auf diese Weise die Wärmerückhalteigenschaften zu verbessern. Zusätzlich wird es bevorzugt, daß die Hülse auf eine Temperatur von nicht weniger als 100°C und wünschenswerterweise nicht weniger als 250°C erhitzt wird, und daß sie auf dieser Temperatur gehalten wird, um so die gewünschte Temperatur des in dem Hülsenabschnitt vorhandenen geschmolzenen Metalls beizubehalten.
Beispiele für Materialien für eine solche Hülse sind gehärtete Werkzeugstähle wie SKD61 (Wärmeleitfähigkeit: 0,085 cal/cm·s·°C); solche, erhalten durch thermisches Aufsprühen auf diese gehärteten Werkzeugstähle von Keramikmaterialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit oder Verbundmaterialien von keramischen Materialien und Metallen zur Reduzierung der Gesamtwärmeleitfähigkeit der resultierenden Hülse; oder solche, erhalten durch Ablagerungen auf den gehärteten Werkzeugstählen einer Überzugsschicht aus beispielsweise TiC, TiCN, CrC, W₂C, TiN, TiCrN und/oder CrN, entsprechend beispielsweise der CVD-Technik (CVD = chemical vapor deposition = chemische Dampfabscheidung); Keramikmaterialien wie SiN, Sialon, ZrB₂, Al₂O₃ und SiC; oder solche, erhalten durch Behandlung von Substraten auf Eisenbasis oder Titanbasis mit den zuvor genannten Keramikmaterialien.
Um weiterhin das Ausmaß des Abkühlens des geschmolzenen Metalls in der oben definierten Zwischenstufe zu reduzieren, ist es ebenfalls wirksam, die Temperatur des geschmolzenen Metalls, das in dem sich von dem Eingußkanal zu dem Anschnittabschnitt erstreckenden Angußkanales vorliegt, beizubehalten, indem die Temperatur des Angußkanals auf nicht weniger als 150°C und wünschenswerterweise 180 bis 350°C gehalten wird und gleichzeitig für den Angußkanal wenigstens ein Glied angewandt wird, ausgewählt aus der aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid bestehenden Gruppe, welche ausgezeichnete die Hitze zurückhaltende Eigenschaften aufweisen, oder auf den Angußkanal ein Beigabemittel aufzubringen, zu welchem wenigstens eine der zuvor genannten Substanzen zugesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die folgenden Magnesiumlegierungen wurden in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzt:

Magnesiumlegierung 1:	Mg-5Al-2Ca-2RE-0,2Mn
Magnesiumlegierung 2:	Mg-5Al-4Ca-0,2Mn
Magnesiumlegierung 3:	Mg-5Al-4RE-0,2Mn
Magnesiumlegierung 4:	Mg-5Al-8Si-0,2Mn
Magnesiumlegierung 5:	Mg-9Al-2RE-1Si-0,05Ca-0,02Mn
Magnesiumlegierung 6:	Mg-5Al-0,5RE-0,1Si-0,1Ca-0,02Mn
Magnesiumlegierung 7:	Mg-2Al-2Ca-0,2Mn
Magnesiumlegierung 8:	Mg-5Al-3Ca-0,2Mn
Magnesiumlegierung 9:	Mg-5Al-4RE-0,2Mn-0,05Ca
Magnesiumlegierung 10:	Mg-5Al-2Si-0,5RE-0,2Mn
Magnesiumlegierung 11:	Mg-9Al-2Ca-2RE-1Si-0,2Mn
Magnesiumlegierung 12:	Mg-5Al-4Ca-1RE-0,2Mn.

Beispiele 1 bis 7 (nicht zur Erfindung gehörend) und Vergleichsbeispiele 1 bis 4
In Beispiel 1 wurde ein kistenähnlicher Gegenstand, hergestellt auf einer experimentellen Basis mit einer Größe von 300 mm × 300 mm × 180 mm und einer Dicke von 3 mm, der eine Imitierung eines Kraftfahrzeugteiles war, unter Verwendung von Legierung 1 und einer 650t Maschine, erhältlich von UBE Co., Ltd. als eine Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp, unter den folgenden Bedingungen gegossen: eine Temperatur der geschmolzenen Legierung von 700°C; eine Rate des Füllens des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum von 5/100 Sekunden; ein intensivierter Druck nach dem Einfüllen von 500 kgf/cm²; eine Temperatur der Form von 200°C; und ein Luftdruck in der Form während des Druckgießens von 6,66 kPa (50 mm Hg). Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet. Andererseits wurden die Beispiele 2 bis 7 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 so durchgeführt, daß die Gießbedingungen von den oben angegebenen Standardbedingungen auf diejenigen abgeändert wurden, die in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind (die Gießbedingung, welche nicht deutlich in Tabelle 1 spezifiziert sind, wurden unverändert gelassen, d.h. sie waren mit den Standardbedingungen identisch). Diese Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiele 8 bis 12 (nicht zur Erfindung gehörend) und Vergleichsbeispiele 5 bis 9
In diesen Beispielen und den Vergleichsbeispielen wurden Produkte, wie ein auf einer experimentellen Basis hergestellter Gegenstand, welche Schrumpfungsreißen gegenüber empfänglich waren, hergestellt, wobei diese eine kistenähnliche Gestalt vergleichbar zu der in Beispiel 1 erzeugten hatten, wobei sie jedoch vier Bodeneckstücke aufwiesen, deren Dicke von 3 mm auf 10 mm geändert war. In Beispiel 8 wurde ein kistenähnliches Druckgußprodukt, welches dieselbe Größe wie in Beispiel 1 mit Ausnahme der Dicke der vier Bodenecken besaß, unter Verwendung von Legierung 1 und einer 650t Maschine, erhältlich von UBE Co., Ltd. unter den folgenden Gießbedingungen hergestellt: einer Temperatur der geschmolzenen Legierung von 700°C; einer Füllrate des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum von 5/100 Sekunden; einem intensivierten Druck nach dem Einfüllen von 49,0 MPa (500 kgf/cm²); einer Standardtemperatur der Form von 250°C; einer Temperatur der Form in den Abschnitten, welche variierende Dicke besaßen, von 230°C (dies wurde durch lokales Abkühlen der Form eingeregelt); sowie einem Luftdruck in der Form während des Druckgießens von 6,66 kPa (50 mm Hg). Zusätzlich wurde ein Talk enthaltendes Entformungsmittel (erhältlich von HANANO SHOJI) auf die innere Wand der Form aufgebracht. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgelistet. Andererseits wurden Beispiele 9 bis 12 und Vergleichsbeispiele 5 bis 9 dadurch durchgeführt, daß die Gießbedingungen von den oben definierten Standardbedingungen auf die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen geändert wurden (die Gießbedingungen, welche nicht besonders in Tabelle 2 aufgeführt sind, blieben unverändert, d.h. sie waren identisch mit den Standardbedingungen). Diese Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Getrennt wurden die in Beispiel 12 angewandten Arbeitsweisen mit der Ausnahme wiederholt, daß Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel oder MgOH anstelle des MgO, welches in dem in Beispiel 12 verwendeten Entformungsmittel vom Talktyp verwendet wurde, substituiert wurden, und daß das resultierende Entformungsmittel auf die Form aufgebracht wurde, um das Druckgießen durchzuführen. Als Ergebnis wurde überhaupt keine Penetration in allen diesen untersuchten Fällen beobachtet.
Beispiele 13 bis 15 (nicht zur Erfindung gehörend) und Vergleichsbeispiele 10 bis 11
In Beispiel 13 wurde die Legierung 1 unter Verwendung eines geschlossenen Schmelzofens geschmolzen, die Temperatur des geschmolzenen Metalls wurde auf 700°C gehalten, und dann wurde 0,2 Vol.-% SF₆ enthaltende getrocknete Luft über dem geschmolzenen Metall zirkuliert. Das geschmolzene Metall wurde an einer Stelle 150 mm entfernt von der Oberfläche des geschmolzenen Metalls herausgepumpt und zu einer Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp (650t Maschine, erhältlich von UBE Co., Ltd.) angeliefert. Ein kistenähnliches Produkt, vergleichbar zu dem in Beispiel 1 als ein Produkt auf Versuchsbasis hergestellten Produkt, wurde unter den folgenden Bedingungen erzeugt: eine Füllzeit in den Formhohlraum von 5/100 Sekunden, ein intensivierter Druck nach dem Füllen von 49,0 MPa (500 kgf/cm²), eine Temperatur der Form von 250°C, diejenige in dem Abschnitt, wo die Dicke sich änderte von 230°C (diese Temperatur wurde durch lokales Kühlen eingestellt), und ein Luftdruck in der Form während des Druckgießens von 6,66 kPa (50 mm Hg), während ein Talk enthaltendes Entformungsmittel (erhältlich von HANANO SHOJI K.K.) auf die innere Wand der Form aufgebracht war. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt.
Beispiel 16
Die Form war derart aufgebaut, daß sie die folgenden Anforderungen befriedigte:

– Die Anzahl der Anschnitte betrug 4 und Angußkanäle waren in einer solchen Weise angeordnet, daß sie direkt den Eingußkanal mit jedem Anschnitt verbanden;
– Die Länge des von Anschnitten freien Abschnittes, der zwischen benachbarten Anschnitten vorlag, wurde auf 5 mm eingestellt;
– Die Volumina von allen Angußkanälen, jeder ausgehend von dem Eingußkanal zu dem entsprechenden Anschnitt, waren miteinander identisch;
– Die Querschnittsfläche jedes Anschnittes wurde in einer solchen Weise eingestellt, daß sie proportional zu dem Volumen des durch den Anschnitt einzufüllenden geschmolzenen Metalles war;
– Die Gesamtquerschnittsfläche eines jeden Angußkanales von dem Eingußkanal zu dem entsprechenden Anschnitt wurde in der Richtung, längs der das geschmolzene Metall strömte, konstant gehalten, und
– die Gestalt der Angußkanäle wurde so geplant, daß sie einen Durchmesser von nicht weniger als R15 hatten.

Ein kistenähnlicher Gegenstand, hergestellt auf einer experimentellen Basis, mit einer Größe von 300 mm × 300 mm × 180 mm und einer Dicke von 3 mm, der eine Imitierung eines Kraftfahrzeugteiles war, wurde unter Anwendung des folgenden Formplanes und der Legierungen 8 bis 11 gegossen, wobei diese gegenüber Heißreißen sehr empfindlich waren, und unter Anwendung einer 650t Maschine, erhältlich von UBE Co., Ltd., als Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp unter den folgenden Bedingungen: eine Temperatur der geschmolzenen Legierung von 700°C; einer Füllrate des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum von 5/100 Sekunden; ein intensivierter Druck nach dem Füllen von 49,0 MPa (500 kgf/cm²); einer Temperatur der Form von 200°C; und einem Luftdruck in. der Form während des Druckgießens von 5,33 kPa (40 mm Hg). Als Ergebnis wurde gefunden, daß irgendein Heißreißen in allen der vier Druckgußprodukte überhaupt nicht beobachtet wurde.
Beispiel 17 (nicht zur Erfindung gehörend)
Druckgußprodukte, als ein auf einer experimentellen Basis hergestellter Gegenstand, welche gegenüber Schrumpfungsreißen empfänglich waren, wurden unter Verwendung der Legierung 12 erzeugt. Jedes Produkt hatte eine kastenähnliche Gestalt vergleichbar zu der in Beispiel 16 erzeugten, jedoch hatte es vier Bodenecken, deren Dicke von 3 mm auf 10 mm verändert war. Als Ergebnis wurde gefunden, daß Schrumpfungsreißen an der Peripherie des Abschnittes, dessen Dicke verändert war, mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 10% beobachtet wurde, und daß bei jeweils 100 Schüssen bis 300 Schüssen Penetration in Abschnitten beobachtet wurden, in denen die Anschnitte in die Produkte penetriert waren.
Daher wurden die Abschnitte der Form, in denen die Dicke geändert war, auf 230°C abgekühlt (der Unterschied zwischen den Abschnitten der Umfangsabschnitte der Form wurde auf 20°C eingestellt) und zwar als Maßnahme gegen das Schrumpfungsreißen, um auf diese Weise irgendein Auftreten von Schrumpfungsreißen zu hemmen.
Alternativ wurde das Gießen nach Auftrag eines Entformungsmittels, zu welchem BN zugesetzt worden war, auf die Abschnitte, wo Penetration beobachtet wurde, durchgeführt als eine Maßnahme gegen Penetration. In diesem Fall konnte das Auftreten irgendeiner Penetration ebenfalls gehemmt werden. Darüber hinaus könnte derselbe Effekt erreicht werden, wenn Graphit, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid oder Magnesiumoxid anstelle des BN substituiert wurden.
Beispiele 18 bis 24 (nicht zur Erfindung gehörend)
Jede der Legierungen 1 bis 6 wurde unter Verwendung eines geschlossenen Schmelzofens geschmolzen, und die Temperatur (A) des resultierenden geschmolzenen Metalls, das in einem Versorgungstopf für geschmolzenes Metall vorlag, wurde auf dem in der folgenden Tabelle 4 angegebenen Wert gehalten.
Die hier verwendete Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp war die 650t Maschine, erhältlich von UBE Co., Ltd., und die verwendete Hülse der Druckgußmaschine war eine solche, deren Material in Tabelle 4 aufgeführt ist (MC ist eine Metallkeramik, umfassend eine Titanlegierung, auf welcher eine SiN-Keramik als Verbund aufgebracht ist), und sie hatte eine Dicke, wie in Tabelle 4 gezeigt, und die Hülse wurde auf die in Tabelle 4 angegebene Temperatur erhitzt. Als automatisches Versorgungssystem für geschmolzenes Metall aus dem Versorgungstopf für geschmolzenes Metall zu der Hülse wurde das Siphonsystem verwendet, und das Siphonrohr wurde auf die in Tabelle 4 angegebene Temperatur erhitzt. Zusätzlich wurden die Temperaturen des geschmolzenen Metalls an dem Einlaß der Hülse und den Anschnitten (B) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Die Unterschiede (A-B) in der Temperatur zwischen dem geschmolzenen Metall in dem Topf und demjenigen in den Anschnitten vorliegenden Metall sind ebenfalls in Tabelle 4 aufgelistet.
Ein auf einer experimentellen Basis hergestellter kastenähnlicher Gegenstand mit einer Größe von 300 mm × 300 mm × 180 mm und einer Dicke von 3 mm, wobei dies eine Imitation eines Kraftfahrzeugteiles war, wurde unter den folgenden Bedingungen gegossen: eine Temperatur der Form von 200°C; ein Luftdruck in der Form während des Druckgießens von 6,66 kPa (50 mm Hg); eine Rate des Einfüllens des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum von 5/100 Sekunden; und ein intensivierter Druck nach dem Füllen von 49,0 MPa (500 kgf/cm²). In diesem Zusammenhang wurde ein Talk enthaltendes Entformungs mittel (erhältlich von HANANO SHOJI K.K.) auf die innere Wand der Form aufgebracht. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
Es wurde oben im einzelnen beschrieben, daß bei dem Verfahren zum Druckgießen einer Magnesiumlegierung, welche Calcium, ein Seltenerdmetall oder Silizium enthält und ausgezeichnet in der Festigkeit bei niedriger Temperatur und hoher Temperatur ist, ein Druckgußprodukt hergestellt werden kann, das frei von irgendeinem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und Hohlraumschrumpfen ist, indem die Injektionsbedingungen, Bedingungen der Form, Bedingungen für das Schmelzen einer Magnesiumlegierung und der Formplan bei der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp geeignet ausgelegt werden, oder indem die Temperatur des geschmolzenen Metalls aus dem Versorgungstopf für geschmolzenes Metall zu dem Anschnittabschnitt der Maschine geeignet gesteuert wird.

Claims

Verfahren zum Druckgießen einer Magnesiumlegierung, welches die Stufe des Gießens eines druckgegossenen Produktes, das frei von irgendwelchem Heißreißen, Schrumpfungsreißen und irgendwelchen Schrumpfungshohlräumen ist, umfaßt, ausgehend von einer Magnesiumlegierung, die umfaßt: i) 1 bis 10 Gew.-% Aluminium, ii) wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe die aus 0,2 bis 5 Gew.-% eines Seltenerdmetalls, 0,02 bis 5 Gew.-% Calcium und 0,2 bis 10 Gew.-% Silizium besteht, iii) nicht mehr als 1,5 Gew.-% Mangan, und iv) als Rest Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen, unter Anwendung einer Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp, bei welchem: a) die Temperatur der geschmolzenen Magnesiumlegierung auf 650 bis 750°C gehalten wird, b) die Füllzeit des geschmolzenen Metalls auf 1/100 bis 10/100 Sekunden eingestellt wird, und c) der intensivierte Druck nach dem Füllen auf einen Wert von nicht weniger als 19,6 MPa eingestellt wird, wobei eine Vielzahl von Anschnitten vorgesehen ist, Angußkanäle mit jedem der Vielzahl von Anschnitten direkt verbunden sind, ein Eingußkanal mit jedem getrennten Angußkanal direkt verbunden ist, und der Abstand des von Anschnitten freien Abschnittes zwischen zwei benachbarten Anschnitten auf einen Wert von nicht mehr als 10 mm eingestellt ist.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 1 angegeben, bei welchem das Gießen durchgeführt wird, während weiter die folgenden Bedingungen erfüllt werden: d) die Formtemperatur wird auf 150 bis 350°C gehalten, e) die Temperatur der Formoberfläche beim Hohlraumabschnitt, in welchem das Druckgußprodukt zum Schrump fungsreißen fähig ist, wird auf einen Wert von nicht weniger als 10 K höher als die der umgebenden Abschnitte hiervon eingestellt, f) der Luftdruck innerhalb der Form während der Druckgußstufe wird auf nicht mehr als 100 mm Hg eingeregelt, und g) ein Zusatz für ein Entformungsmittel, welches auf die innere Wand der Form aufgetragen werden soll, ist wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Graphit, BN, Wasserglas, Glimmer, Kieselgel, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 1 oder 2 angegeben, bei welchem das Gießen durchgeführt wird, während die folgenden Bedingungen erfüllt werden: h) es wird ein geschlossener Schmelzofen verwendet, in welchem eine Schutzatmosphäre zum Hemmen von Verbrennung und Oxidation über der Oberfläche der geschmolzenen Magnesiumlegierung ausgebildet wird, und i) die geschmolzene Magnesiumlegierung wird an einer Stelle nicht weniger als 100 mm entfernt von der Oberfläche der geschmolzenen Legierung herausgepumpt, um so irgendwelche Oxidation der geschmolzenen Magnesiumlegierung zu hemmen, die Fließfähigkeit hiervon zu verbessern und irgendwelches Mitreißen von Oxiden und Bilden von Filmverlauf zu hemmen.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 angegeben, bei welchem die Form wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt: das Volumen von jedem Angußkanal, der den Eingußkanal mit jedem Angußkanal verbindet, ist mit demjenigen der anderen Angußkanäle identisch, die Querschnittsfläche jedes Anschnittes ist zu dem Volumen der durch den Anschnitt zu füllenden Form proportional, die Gesamtquerschnittsfläche jedes Angußkanals, der sich von dem Angußkanal zu jedem Eingußkanal erstreckt, wird in Richtung des Flußes des geschmolzenen Metalls konstant gehalten oder kontinuierlich längs der Richtung reduziert, und der Angußkanal ist so geplant, daß er eine Gestalt hat, die nicht weniger als R5 so groß wie möglich hat, um den Fluß des geschmolzenen Metalls glatt zu machen.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 angegeben, bei welchem die Form wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt: die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls, das von dem Anschnitt zu dem Formhohlraum fließt, wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß der Geschwindigkeitsunterschied in der Richtung der Anschnittbreite nicht mehr als 1 m/sec auf Basis der Messung oder Berechnung des Flußes des geschmolzenen Metalls beträgt.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 angegeben, bei welchem die Temperatur der Magnesiumlegierung in den Anschnittabschnitten der Druckgußmaschnine vom Kaltkammertyp auf 590 bis 720 °C gehalten wird, und der Unterschied in der Temperatur zwischen dem geschmolzenen Metall in dem Versorgungstopf für das geschmolzene Metall und derjenigen in den Anschnittabschnitten auf nicht mehr als 105 K gehalten wird.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 6 angegeben, bei welchem eine Pumpe vom Siphontyp, vom mechanischen Typ, vom Typ mit reduziertem Druck oder vom Typ mit Überdruck, oder vom Typ einer elektromagnetischen Pumpe als System für die Versorgung von geschmolzenem Metall – Gießen von geschmolzenem Metall zum Überführen des geschmolzenen Metalls aus dem Versorgungstopf für geschmolzenes Metall zu der Hülse der Druckgußmaschine vom Kaltkammertyp verwendet wird.
Druckgußverfahren wie in Anspruch 7 angegeben, bei welchem die Hülse der Druckgußmaschine aus einem Material hergestellt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht mehr als 0,085 cal/cm·s·°C beträgt, und dessen Dicke nicht weniger als 10 mm beträgt, und bei welchem der Hülsenabschnitt auf eine Temperatur von nicht weniger als 100 °C erhitzt wird.