DE60122420T2

DE60122420T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Giessen

Info

Publication number: DE60122420T2
Application number: DE60122420T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Ueda-shi Ban; Akira Ueda-shi Sunohara; Yasuhiro Ueda-shi Sasaki; Koichi Ueda-shi Ogiwara; Sakuzo Ueda-shi Nakatani
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: US6964293B2; EP1153678A1; US20020003033A1; US6745816B2; US20050000672A1; EP1153678B1; DE60122420D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen sowie eine Gießmaschine, insbesondere ein Verfahren zum Gießen und eine Gießmaschine, in denen jeweils ein geschmolzenes Metall in einen Hohlraum einer Gussform gegossen wird, um so ein gegossenes Produkt mit vorgeschriebener Form zu erzeugen.
Eine Vielzahl von Arten von Aluminiumguss, beispielsweise das Schwerkraftgießen weisen einige Vorteile auf: einfache Gussformen, hochqualitative Produkte usw..
Die Gussform beim Schwerkraftgießen ist in 10 gezeigt. In 10 besteht die Gussform 100 aus Metall. Die Gussform 100 ist eine trennbare Form, die aus einer unteren Form 102a und einer oberen Form 102b zusammengesetzt ist. Ein Hohlraum 104, in dem ein Produkt mit einer vorgeschriebenen Form gegossen wird, wird durch die untere Form 102a und die obere Form 102b ausgebildet.
Die obere Form 102b beinhaltet: einen Metalleinlass 106, aus dem ein geschmolzenes Metall, beispielsweise ein geschmolzenes Aluminium, eine geschmolzene Aluminiumlegierung, in einen Hohlraum 104 gegossen wird; einen Einspeisekopf 108, der zwischen dem Metalleinlass 106 und dem Hohlraum 104 vorgesehen ist; sowie Luft-Belüftungslöcher 110, von denen Luft in den Hohlraum 104 dann ausgegeben wird, wenn das geschmolzene Metall in den Hohlraum 104 gegossen wird.
Wenn das geschmolzene Aluminium oder die Aluminiumlegierung erstarrt sind, reduziert sich aufgrund von Schrumpfung deren Volumen um etwa 3%. Die Schrumpfung des erstarrten Metalls bewirkt eine Oberflächenabsenkung usw. im gegossenen Produkt. In der in 10 gezeigten Gussform 100 wird ein Spalt, der im Hohlraum 104 aufgrund der Schrumpfung des erstarrten Metalls ausgebildet wird, mit einem Teil des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 108 befüllt, so dass der Defekt, beispielsweise die Oberflächenabsenkung, verhindert werden kann.
Die Oberflächenspannung des geschmolzenen Aluminiums oder der Aluminiumlegierung wird durch einen Oxidfilm, der auf einer Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums oder der Aluminiumlegierung ausgebildet ist, vergrößert. Daher sind die Fließfähigkeit und die Laufeigenschaften des geschmolzenen Aluminiums oder der Aluminiumlegierung niedrig und eine Glattheit einer Oberfläche des Produktes ist ebenso gering. Um diese Nachteile zu überwinden, sind die inneren Flächen des Einspeisekopfs 108 sowie des Hohlraums 104 der Gussform 100, wie sie in 10 gezeigt sind, mit einem Schmiermittel beschichtet, um so die Fließfähigkeit und die Laufeigenschaften des geschmolzenen Metalls, dessen Oberfläche mit dem Oxidfilm bedeckt ist, zu verbessern.
Wenn das Produkt in der in 10 gezeigten Gussform 100 vergossen wird, wird das geschmolzene Aluminium oder die Aluminiumlegierung in den Metalleinlass 106 der Gussform 100 gegossen. Der Hohlraum 104 sowie der Einspeisekopf 108 werden mit dem geschmolzenen Aluminium oder der Aluminiumlegierung unter Abziehen der Luft aus den Luft-Belüftungslöchern 110 befüllt.
Danach wird die Gussform 100, in die das geschmolzene Metall eingefüllt wurde, so abgekühlt, dass das geschmolzene Metall im Hohlraum 104 erstarrt. Durch die Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 104 schrumpft das erstarrte Metall und der Spalt wird im Hohlraum 104 ausgebildet, der Spalt im Hohlraum 104 wird jedoch durch das vom Einspeisekopf 108 zugeführte geschmolzene Metall befüllt.
In dem in 10 gezeigten konventionellen Verfahren zum Vergießen von Aluminium müssen jedoch die inneren Flächen des Einspeisekopfs 108 sowie des Hohlraums 104 mit dem Schmiermittel beschichtet sein, um so die Fließfähigkeit und die Laufeigenschaften des geschmolzenen Metalls, dessen Oberfläche mit dem Oxidfilm bedeckt ist, zu verbessern. Es ist jedoch für unerfahrene Arbeiter sehr schwierig, die Beschichtungsabschnitte zu definieren und die Beschichtungsschichten gleichmäßig auszubilden. Daher können Oberflächendefekte des gegossenen Produkts, beispielsweise raue Oberflächen, nicht vermieden werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein verbessertes Verfahren zum Vergießen von Aluminium erfunden und eingereicht (EP-A-1 145 787; japanische Patentanmeldung Nr. 2000-108078), in denen Aluminiumprodukte mit guten und ebenen Oberflächen ohne Beschichtung mit irgendeinem Schmiermittel gegossen werden können.
Das verbesserte Verfahren wird unter Bezugnahme auf 11 erläutert. Zuerst wird eine Magnesiumnitrid-Mischung (Mg₃N₂), die ein Beispiel für Desoxidations-Mischungen ist, in den Hohlraum 104 der Gussform 100 eingeführt und anschließend wird geschmolzenes Aluminium oder eine Aluminiumlegierung dort hineingegossen.
In dem verbesserten Verfahren liegt die Desoxidations-Mischung vorab in dem Hohlraum 104 der Gussform 100 vor, so dass der auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums oder der Aluminiumlegierung ausgebildete Oxidfilm desoxidiert werden kann und die Oberflächenspannung des geschmolzenen Aluminiums oder der Aluminiumlegierung abgesenkt werden kann. Durch die Desoxidiation oder die Entfernung des Oxidfilms können die Fließfähigkeit und die Laufeigenschaften des geschmolzenen Metalls verbessert werden, so dass die Oberflächen des gegossenen Produkts eben sein können und dieses Produkte gute äußere Oberflächen aufweist.
Der in den 10 oder 11 gezeigte Einspeisekopf 108 ist in der Lage, den Spalt, der sich in dem Hohlraum 104 dann ausgebildet hat, wenn das erstarrte Metall geschrumpft ist, mit geschmolzenem Metall zu befüllen. Daher muss zumindest ein Teil des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 108 auch dann eine ausreichende Fließfähigkeit haben, wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum 104 erstarrt ist.
Insbesondere muss die Erstarrungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 108 niedriger sein als die des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 104. Somit muss die Abkühlrate des Einspeisekopfs niedriger sein als die des Hohlraums. Um diesen Unterschied in der Abkühlrate zu erzeugen, ist der Einspeisekopf 108 beispielsweise in Säulenform mit einem breiten Querschnittsbereich ausgebildet. Durch den säulenförmigen Einspeisekopf 108 wird das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 108 nicht leicht abgekühlt.
Das erstarrte Metall im Einspeisekopf 108 ist jedoch ein nicht mehr genutzter Teil, der somit vom Produkt entfernt wird. Wenn das erstarrte Metall im Einspeisekopf 108 wiederverwendet wird, muss es aufgeschmolzen werden und Energie muss aufgebracht werden.
Daher hat der säulenförmige Einspeisekopf 108, der einen breiten Querschnittsbereich aufweist, ein größeres Volumen, so dass die Ausbeute des Gussmaterials niedriger sein und der Energieverbrauch für die Wiederverwendung größer sein muss.
Es würde wünschenswert sein, in der Lage zu sein, Gießverfahren zur Verfügung zu stellen, in denen das Volumen des Einspeisekopfs klein sein kann und die Abkühlrate des Einspeisekopfs leicht niedriger als die des Hohlraums eingestellt werden kann, sowie eine Gießmaschine zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Die EP-A-0 913 215 offenbart eine Vorrichtung zum Urformen eines Metallteils mit einem Einspeisekopf, der so isoliert ist, dass er das darin enthaltene Metall im geschmolzenen Zustand hält, wenn der Teil in dem Formhohlraum erstarrt.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass in deren in 11 gezeigten verbesserten Verfahren das Desoxidations-Gemisch in dem Hohlraum 104 der Gussform 100 der Oxidfilm auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls derart desoxidiert, dass das geschmolzene Metall an der inneren Fläche des Hohlraums 104, die nicht mit dem Schmiermittel beschichtet ist, eine hohe Fließfähigkeit aufweist; und dass die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls in dem Hohlraum 104, dessen innere Oberfläche mit keinem Schmiermittel beschichtet ist, größer als die des geschmolzenen Metalls in dem Hohlraum, dessen innerer Oberfläche mit dem Schmiermittel beschichtet ist, ist.
Um den Unterschied der Wärmeisolation zwischen dem Einspeisekopf 108 und dem Hohlraum 104, die aus dem gleichen Material bestehen, zu bewirken, ist eine innere Fläche des Einspeisekopfs 108 mit dem Schmiermittel beschichtet und eine innere Fläche des Hohlraums 104 ist nicht mit dem Schmiermittel beschichtet, so dass die Wärmeisolation des Einspeisekopfs 108 größer als die des Hohlraums 104 gemacht werden kann.
Mit diesem Aufbau kann die Abkühlrate des Einspeisekopfs 108 niedriger als die des Hohlraums 104 eingestellt werden, so dass die Erstarrungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 108 niedriger als die des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 104 werden kann. Dann erreichten die Erfinder die vorliegende Erfindung.
Das Verfahren zum Gießen gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Gießmaschine inklusive einer Gussform ausgeführt, in der ein Einspeisekopf zwischen einem Metalleinlass und einem Hohlraum vorgesehen ist und in dem die Wärmeisolation des Einspeisekopfs größer als die des Hohlraums ist, um so die Abkühlrate des Einspeisekopfs niedriger als die des Hohlraums einzustellen, und wobei
das Verfahren die Schritte umfasst:
des Gießens eines geschmolzenen Metallhohlraums;
die Reaktion des geschmolzenen Metalls auf einer Desoxidations-Mischung im Hohlraum, um so einen auf einer Oberfläche des geschmolzenen Metalls ausgebildeten Oxidfilm zu desoxidieren; und
das Hinzufügen des geschmolzenen Metalls in dem Einspeisekopf zum Hohlraum, wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum erstarrt und geschrumpft ist.
Auf der anderen Seite umfasst die Gießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gussform, welche beinhaltet:
einen Metalleinlass zum Gießen eines geschmolzenen Metalls in eine Gussform;
einen Hohlraum, in dem bei der Verwendung das geschmolzene Metall so erstarrt, dass es ein gegossenes Produkt ausbildet; und
einen Einspeisekopf, der zwischen dem Metalleinlass und dem Hohlraum vorgesehen ist, in dem die Wärmeisolation des Einspeisekopfs größer als die des Hohlraums ist, um so die Abkühlrate des Einspeisekopfs niedriger als die des Hohlraums einzustellen. Somit kann das geschmolzene Metall im Einspeisekopf zum Metall im Hohlraum dann hinzugefügt werden, wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum erstarrt und geschrumpft ist. Dabei liegen Mittel zum Bereitstellen einer Desoxidations-Mischung im Hohlraum für die Desoxidation eines auf einer Oberfläche des geschmolzenen Metalls ausgebildeten Oxidfilms vor, welcher aus einem Metallgas-Pfad und einem Stickstoffgas-Pfad bestehen, die mit einem Magnesium-Sublimationsofen bzw. einem Stickstoffzylinder gekoppelt sind.
In der vorliegenden Erfindung reagiert das geschmolzene Metall auf der Desoxidations-Mischung in dem Hohlraum der Gussform und der auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls ausgebildete Oxidfilm kann desoxidiert werden, so dass die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls höher sein kann und das Produkt in dem Hohlraum, dessen innere Oberfläche exponiert ist, gegossen werden kann. Daher ist ein Schmiermittel, das die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls, dessen Oberfläche mit dem Oxidfilm bedeckt ist, verbessert, nicht erforderlich.
Das Schmiermittel weist üblicherweise eine Wärmeisolations-Eigenschaft auf, so dass die Wärme-Ausstrahleigenschaften des Hohlraums, dessen innere Fläche mit dem Schmiermittel beschichtet ist, abgesenkt wird. Auf der anderen Seite wird in der vorliegenden Erfindung das geschmolzene Metall in den Hohlraum, dessen innere Fläche mit keinem Schmiermittel beschichtet ist, eingefüllt, wodurch die Wärme-Strahlungseigenschaften deutlich verbessert werden können. Daher können die Wärme-Strahlungseigenschaften des Hohlraums der Gussform gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht werden und die Wärmeisolation des Einspeisekopfs kann die Beschichtung der inneren Fläche des Einspeisekopfs mit dem Wärmeisolations-Schmiermittel leicht höher als die des Hohlraums eingestellt werden.
Aufgrund der Tatsache, dass der Einspeisekopf klein gemacht wird, kann die Wärmeisolation des Einspeisekopfs größer als die des Hohlraums eingestellt werden, die Abkühlrate des Einspeisekopfs kann niedriger als die des Hohlraums eingestellt werden, ein Unterschied der Abkühlrate zwischen dem geschmolzenen Metall im Einspeisekopf sowie dem geschmolzenen Metall im Hohlraum kann erhöht werden und eine unterschiedliche Erstarrungsgeschwindigkeit kann zwischen diesen eingestellt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Verdeutlichungsansicht ist, die einen Umriss einer Ausführungsform der Gießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine Querschnittsansicht einer Gussform der Gießmaschine, wie sie in 1 gezeigt ist, ist;
2B eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gussform der in 1 gezeigten Gießmaschine ist;
3A ein Graph ist, der die Temperatur eines Einspeisekopfs sowie eines Hohlraums der in 1 gezeigten Gießmaschine zeigt;
3B ein Graph ist, der die Temperatur des Einspeisekopfs sowie des Hohlraums der konventionellen Gießmaschine zeigt;
4 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der Abkühlrate eines geschmolzenen Aluminiums sowie eines Abstands zwischen den Dendriten von erstarrtem Aluminium ist;
Die 5 bis 7 Querschnittsansichten anderer Beispiele der Gießmaschine sind;
8 eine Verdeutlichungsansicht ist, die einen Umriss eines Beispiels einer Abkühleinheit zeigt;
9 eine Verdeutlichungsansicht ist, die den Umriss eines anderen Beispiels der Abkühleinheit zeigt;
10 eine Querschnittsansicht der Gussform einer konventionellen Gießmaschine zeigt; und
11 eine Verdeutlichungsansicht ist, die das Verfahren des Gießens zeigt, welches durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Grundriss einer Gießmaschine gemäß einer Ausführungsform ist in 1 gezeigt. In 1 weist die Gießmaschine 10 eine Gießform 12 auf. Die Gießform 12 weist einen Metalleinlass 12a auf, aus dem ein geschmolzenes Metall, beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, gegossen wird, sowie einen Hohlraum 12b, der mit dem Metalleinlass 12a in Wirkverbindung steht. Die Gussform 12 beinhaltet eine untere Form 14a sowie eine obere Form 14b. Metalle, die jeweils die unteren und oberen Formen 14a und 14b darstellen, sind in den inneren Flächen des Hohlraums 12b exponiert.
Die Gussform 12 ist mit einem Stickstoffzylinder 20 über ein Rohr 22 verbunden. Durch die Öffnung eines Ventils 24 des Rohrs 22 wird ein Stickstoffgas über einen Stickstoffgas-Einlass 12d in den Hohlraum 12b eingeführt, so dass der Hohlraum 12b mit dem Stickstoffgas befüllt wird und eine nicht oxidierende Atomsphäre darin ausgebildet wird.
Ein Argongas-Zylinder 25 ist mit einer Ofen 28 über ein Rohr 26 verbunden, in dem ein metallisches Gas erzeugt wird. Durch Öffnen eines Ventils 30 des Rohrs 26 wird ein Argongas in den Ofen 28 eingeführt. Ein innerer Raum des Ofens 28 wird mittels der Erhitzer 32 erhitzt, bis eine Temperatur von 800°C oder mehr erreicht wird, um so Magnesiumpulver zu sublimieren. Bei der Sublimierung der Magnesiumpulver wird ein Magnesiumgas als metallisches Gas erzeugt.
Die Menge an Argongas, die in den Ofen 28 eingeführt wird, kann durch Einstellung des Ventils 30 gesteuert werden.
Der Argongas-Zylinder 25 ist mit einem Tank 36, in dem Magnesiumpulver gespeichert sind, über ein Rohr 34, an dem ein Ventil 33 vorgesehen ist, verbunden. Der Tank 36 ist über ein Rohr 38 mit dem Rohr 26 verbunden. Ein Verbindungspunkt der Rohre 26 und 38 ist an der Seite des Ofens 28 in Bezug auf das Ventil 30 platziert. Ein Ventil 40 ist an dem Rohr 38 vorgesehen. Der Ofen 28 ist über ein Rohr 42 mit einem Einlass 12c der Gussform 12 für das metallische Gas verbunden. Das metallische Gas, das in dem Ofen 28 erzeugt wurde, wird über den Einlass 12c für das metallische Gas in den Hohlraum 12b eingeführt. Ein Ventil 45 ist an dem Rohr 42 vorgesehen.
Wenn das Argongas vom Argongas-Zylinder 25 über den Ofen 28 zum Hohlraum 12b der Gussform 12 eingeführt wird, kann die Menge an Argongas, die in den Hohlraum 12b eingeführt wird, durch Einstellung des Ventils 45 gesteuert werden.
Wie in 2A gezeigt, ist die in 1 gezeigte Gießform 12 eine trennbare Form und besteht aus der metallischen unteren Form 14a, der metallischen oberen Form 14b sowie einem Adapter 18, der aus einem gebackenen Kalziumsulfat besteht. Der Hohlraum 12b, in dem ein Produkt mit einer vorgeschriebenen Form gegossen wird, wird durch innere Flächen der unteren und oberen Formen 14a und 14b ausgebildet.
In dem Adapter 18 sind ein Metallpfad 21 sowie ein Einspeisekopf 16, die das geschmolzene Metall vom Metalleinlass 12a zum Hohlraum 12b einführen, zwischen dem Metalleinlass 12a und dem Hohlraum 12b ausgebildet. Vorzugsweise ist der transversale Querschnittsbereich des Einspeisekopfs 16 breiter als der des Pfads 21 und das Volumen des Einspeisekopfs 16 ist 5 bis 20% des Volumens des Hohlraums 12b.
Ein Pfad 23 für das metallische Gas, dessen oberes Ende der Einlass 12c für das metallische Gas ist, steht mit dem Pfad 21 in Wirkverbindung.
Luft-Belüftungslöcher 25 sind in der Lage, Luft aus dem Hohlraum 12b, die sich in dem Adapter 18 und der oberen Form 14b gebildet hat, auszugeben. Stickstoffgas-Pfade 27, die in der Lage sind, das Stickstoffgas in den Hohlraum 12b einzuführen, sind in der unteren Form 12a ausgebildet.
Wie in 2B gezeigt, ist die Querschnittsform jedes der Luft-Belüftungslöcher 25 oder des Stickstoffgas-Pfads 27 kreisrund und ein säulenförmiges Element 31, dessen Querschnittsform eine rechteckige Form aufweist, wird darin eingeführt. Mit diesem Aufbau sind kuppelförmige Pfade 29 ausgebildet und stehen mit dem Hohlraum 12b in Wirkverbindung.
In der in den 1 bis 2B gezeigten Gussform 12 beinhaltet der Adapter 18, der aus einem gebackenen Kalziumsulfat besteht, den Metalleinlass 12a, den Metallpfad 21, den Einlass 21c für das metallische Gas, den Pfad 23 für das metallische Gas sowie Teile der Luftbelüftungs-Löcher 25. Der Pfad 21 usw. sind auf der Basis einer Form des Hohlraums 12b und Positionen der Ausgabestifte (nicht gezeigt) zum Auswählen des gegossenen Produkts usw. angeordnet. Durch eine Ausbildung des Pfads 21 usw. in dem Adapter 18 können diese leicht gestaltet werden.
Der Adapter 18 kann aus einem metallischen Material genauso wie die unteren und oberen Formen 14a und 14b erzeugt sein. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Adapter 18 aus einem gebackenen Kalziumsulfat, so dass der Metallpfad 21 usw. leicht ausgebildet werden können.
In der in den 1 bis 2B gezeigten Gussform 12 ist die Wärmeisolation des Einspeisekopfs 16 größer als die des Hohlraums 12b. Insbesondere wird eine Wärmeisolations-Behandlung, beispielsweise die Beschichtung mit einem wärmeisolierenden Schmiermittel, auf einer inneren Fläche des Einspeisekopfs 16 ausgeführt; die inneren Flächen des Hohlraums 12b, die aus der unteren und der oberen Form 14a und 14b bestehen, sind nicht behandelt und die metallischen Flächen sind exponiert.
Konventionellerweise wird üblicherweise ein Wärmeisolations-Schmiermittel dazu verwendet, die inneren Flächen des Hohlraums zu beschichten und dieses beinhaltet ein hochadiabates Material, beispielsweise Keramik. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein konventionelles Wärmeisolations-Schmiermittel dazu verwendet, die innere Fläche des Einspeisekopfs 16 zu beschichten.
Durch eine Erhöhung der Wärmeisolation des Einspeisekopfs 16 gegenüber der des Hohlraums 12b kann die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 leicht niedriger als die des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b eingestellt werden, so dass ein großer Unterschied der Abkühlrate zwischen dem Einspeisekopf 16 und dem Hohlraum 12b erzeugt werden kann (siehe 3A). In 3A ist der Punkt „A" die Temperatur des geschmolzenen Metalls, welches in die Gussform 12 gegossen wurde; der Punkt „B" ist die Temperatur einer perfekten Erstarrung des geschmolzenen Metalls. Deshalb kann das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 effektiv den Hohlraum 12b in der schraffierten Temperaturzone ausfüllen.
Auf der anderen Seite sind in der in 10 gezeigten konventionellen Gussform 100 die inneren Flächen des Einspeisekopfs 108 sowie des Hohlraums 104 mit dem Wärmeisolations-Schmiermittel beschichtet und die Dicke des Schmiermittels auf dem Einspeisekopf 108 ist dicker als die im Hohlraum 104, so dass die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls in dem Einspeisekopf 108 niedriger als die des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 104 eingestellt werden kann, wie dies in 3B gezeigt ist.
Wie in 3B gezeigt, ist jedoch der Unterschied der Abkühlraten in der Gussform 100 klein, so dass das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 108 nicht effektiv den Hohlraum 104 befüllen kann. Die schraffierte effektive Temperaturzone ist dabei schmal.
Wie in 3A gezeigt, ist in der Gussform 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Unterschied der Abkühlrate größer als der in einer konventionellen Gussform 100 (siehe 3B) und die effektive Temperaturzone ist ebenfalls breiter. Daher kann ein Unterschied in der Erstarrungsgeschwindigkeit zwischen dem geschmolzenen Metall im Einspeisekopf 16 und dem geschmolzenen Metall im Hohlraum 12b erzeugt werden. Insbesondere kann eine Zeitverzögerung zwischen der Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 sowie der des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b erzeugt werden.
Um eine ausreichende Zeitverzögerung zwischen der Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopfs 16 sowie der des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b zu erzielen, beträgt, wie dies in 3A gezeigt ist, die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b 500°C/Min oder mehr (vorzugsweise 700°C/Min oder mehr); die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 liegt niedriger als 500°C/Min (vorzugsweise niedriger als 300°C/Min). Vorzugsweise wird der Unterschied zwischen der Abkühlrate der beiden auf 200°C/Min oder mehr eingestellt.
Experimente wurden ausgeführt. In den Experimenten wird ein geschmolzenes Aluminium als geschmolzenes Metall verwendet und die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls in dem Einspeisekopf 16 sowie dem Hohlraum 12b wurde variiert. Proben des erstarrten Aluminiums, welche vom Einspeisekopf 16 sowie dem Hohlraum 12b entnommen wurden, wurden mittels Mikroskopen untersucht und die Abstände zwischen den Dendriten der Proben wurden gemessen. Die Resultate sind in 4 gezeigt. In 4 kennzeichnet die horizontale Achse die Abkühlrate; die vertikale Achse kennzeichnet den „DASII-Wert" des Abstands zwischen den Dendriten.
Wie aus 4 deutlich ersichtlich, beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen den Dendriten, die im Hohlraum 12b mit einer Abkühlrate von 500°C/Min oder mehr erstarrt sind, weniger als 25 μm; ein durchschnittlicher Abstand zwischen den Dendriten, die im Einspeisekopf 16 mit der Abkühlrate von weniger als 500°C/Min erstarrten, beträgt 25 μm oder mehr.
Wenn der Abstand zwischen den Dendriten klein ist, weist das erstarrte Aluminium enges Kristallgefüge auf, so dass das gegossenen Aluminiumprodukt eine größere Festigkeit aufweist. Daher beträgt der bevorzugte Abstand zwischen den Dendriten des Aluminiums im Hohlraum 12b weniger als 23 μm, noch bevorzugter weniger als 20 μm.
Es ist anzumerken, dass der Abstand zwischen den Dendriten des Aluminiums im Einspeisekopf 16 breiter als der im Hohlraum 12b ist. Daher ist die Festigkeit des Aluminiums im Einspeisekopf 16 niedriger als die im Hohlraum 12b, es wird jedoch vom gegossenen Produkt als nicht verwendeter Teil entfernt, so dass hiermit kein Problem verbunden ist.
Wenn ein Aluminiumprodukt in der Gießmaschine 10, wie sie in den 1 bis 2B gezeigt ist, vergossen wird, wird zuerst das Ventil 24 geöffnet, um so Stickstoffgas vom Stickstoffgas-Zylinder 20 in den Hohlraum 12b der Gussform 12 über das Rohr 22 einzuführen. Durch die Einführung des Stickstoffgases kann die Luft im Hohlraum 12b aus diesem verdrängt werden. Die Luft im Hohlraum 12b wird über die Luft-Entlüftungslöcher 25 ausgegeben, so dass eine Stickstoffatmosphäre erzeugt ist, welche im Wesentlichen eine nicht oxidierende Atmosphäre darstellt und die im Hohlraum 12b erzeugt werden kann. Anschließend wird das Ventil 24 einmal geschlossen.
Während die Luft im Hohlraum 12b der Gussform 12 verdrängt wird, wird das Ventil 30 geöffnet, um so das Argongas vom Argongas-Zylinder 20 zum Ofen 28 einzuführen. Mit dieser Aktion wird eine nicht oxidierende Atmosphäre im Ofen 28 erzeugt.
Anschließend wird das Ventil 30 geschlossen und das Ventil 40 wird geöffnet, um so die Magnesiumpulver 36, die im Tank 36 gespeichert wurden, in den Ofen 28 zusammen mit dem unter Druck gesetzten Argongas einzuführen. Der Ofen wurde auf 800°C oder mehr über die Erhitzer 32 erhitzt, um so die Magnesiumpulver zu sublimieren. Daher werden die in den Ofen 28 eingeführten Magnesiumpulver sublimiert und das Magnesiumgas wird erzeugt.
Anschließend wird das Ventil 40 verschlossen und die Ventile 30 und 45 werden geöffnet, um so das Magnesiumgas über das Rohr 42 in den Einlass 12c für das metallische Gas der Gussform 12, den Pfad 23 für das metallische Gas, den Metall-Pfad 21 sowie den Einspeisekopf 16 zusammen mit dem Argongas, deren Druck und Strömungsmenge gesteuert werden, einzuführen.
Nachdem das Magnesiumgas in den Hohlraum 12b eingeführt wurde, wird das Ventil 45 verschlossen und das Ventil 24 wird so geöffnet, dass das Stickstoffgas über den Stickstoffgas-Einlass 12d und die Pfade 27 in den Hohlraum 12b eingeführt wird. Durch Einführen des Stickstoffgases in die Gussform 12 reagiert das Magnesiumgas mit dem Stickstoffgas im Hohlraum 12b, so dass eine Magnesiumnitrid-Mischung (Mg₃N₂) erzeugt werden kann. Die Magnesiumnitrid-Mischung (Mg₃N₂) setzt sich auf den inneren Flächen des Hohlraums 12b als Pulver ab.
Wenn das Stickstoffgas in den Hohlraum 12b eingeführt wird, werden der Druck und die Strömungsmenge des Stickstoffgases geeignet eingestellt. Um das Magnesiumgas mit dem Stickstoffgas leicht reagieren zu lassen, wird das Stickstoffgas so erhitzt, dass die Temperatur der Gussform 12 beibehalten wird. Die für die Reaktion der Gases bevorzugte Zeit beträgt 5 bis 90 Sekunden, noch bevorzugter 15 bis 60 Sekunden.
Während die Magnesiumnitrid-Mischung auf den inneren Flächen des Hohlraums 12b anhaftet, wird das geschmolzene Aluminium über den Metalleinlass 12a in den Hohlraum gegossen. Das geschmolzene Aluminium wird über den Metallpfad 21 sowie den Einspeisekopf 16 in den Hohlraum 12b eingeführt. Das geschmolzene Metall wird kontinuierlich nachgegossen, bis der Pfad 21 sowie der Einspeisekopf 16 mit dem geschmolzenen Aluminium befüllt sind.
Das geschmolzene Aluminium in dem Hohlraum 12b kommt mit der auf den inneren Flächen des Hohlraums 12b anhaftenden Magnesiumnitrid-Mischung in Kontakt, so dass die Magnesiumnitrid-Mischung Sauerstoff aus dem auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums gebildeten Oxidfilm entfernt. Durch die Entfernung des Sauerstoffs kann die Oberfläche des geschmolzenen Metalls desoxidiert werden und das Produkt kann mit reinem Aluminium gegossen werden.
Darüber hinaus reagiert der im Hohlraum 12b verbliebene Sauerstoff mit der Magnesiumnitrid-Mischung, so dass ein Magnesiumoxid oder ein Magnesiumhydroxid erzeugt wird. Das Magnesiumoxid oder das Magnesiumhydroxid werden in das geschmolzene Aluminium eingebaut. Das Magnesiumoxid oder das Magnesiumhydroxid stellen eine stabile Mischung dar und deren Menge ist gering, so dass sie das Produkt nicht schädlich beeinflussen werden.
Wie oben bereits erläutert, entfernt die Magnesiumnitrid-Mischung den Sauerstoff aus dem auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums ausgebildeten Oxidfilm und erzeugt ein reines Aluminium, so dass das Produkt ohne Oxidfilm gegossen werden kann. Durch die Entfernung des Oxidfilms kann die Oberflächenspannung des geschmolzenen Aluminiums klein gehalten werden und die Benetzbarkeit, die Fließfähigkeit sowie die Laufeigenschaften des geschmolzenen Aluminiums können verbessert werden. Daher können die flachen und ebenen inneren Flächen des Hohlraums 12b auf den Oberflächen des gegossenen Produkts reproduziert werden, insbesondere führt dies zu gegossenen Produkten mit einer guten Außenform ohne Falten und ohne Oberflächendefekte.
Das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 sowie dem Hohlraum 12b werden so weit abgekühlt, dass sie erstarren. In der vorliegenden Ausführungsform ist die innere Fläche des Einspeisekopfs 16 mit dem Wärmeisolations-Schmiermittel beschichtet; die inneren Flächen des Hohlraums 12b sind nicht mit einem Wärmeisolations-Schmiermittel beschichtet und das metallische Material, das die unteren und oberen Formen 14a und 14b darstellt, ist darin exponiert. Mit diesem Aufbau ist die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b größer als die im Einspeisekopf 16 (siehe 3A). Daher kann das geschmolzene Metall im Hohlraum 12b eher als das im Einspeisekopf 16 erstarren.
Wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum 12b erstarrt ist, schrumpft das erstarrte Metall so weit, dass ein Spalt im Hohlraum 12b nahe dem Einspeisekopf 16 ausgebildet wird. Auf der anderen Seite ist die Abkühlrate im Einspeisekopf 16 niedriger als die im Hohlraum 12b, so dass geschmolzenes Metall immer noch im Einspeisekopf 16 verbleibt. Dann füllt das verbliebene geschmolzene Metall den Spalt im Hohlraum 12b auf, so dass ein gutes Produkt ohne Oberflächendefekte, beispielsweise eine Oberflächenabsenkung, gegossen werden kann.
Darüber hinaus wird kein Schmiermittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls, dessen Oberfläche mit dem Oxidfilm bedeckt ist, auf die inneren Flächen des Hohlraums 12b aufgebracht, so dass die Oberflächen des Produkts sehr eben ausgebildet werden können.
Da die innere Fläche des Einspeisekopfs 16 mit dem Schmiermittel beschichtet ist, kann die Abkühlrate des Einspeisekopfs 16 niedriger als die des Hohlraums 12b sein, so dass eine ausreichende Zeitverzögerung zwischen der Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 und der im Hohlraum 12b erzeugt werden kann und das Volumen des Einspeisekopfs 16 verkleinert werden kann. Daher kann der nicht verwendete Teil des gegossenen Produkts, der in einer Säulenform ausgebildet ist und vom Produkt entfernt wird, kleiner gemacht werden, die Ausbeute des geschmolzenen Metalls kann verbessert werden und der Energieverbrauch wird reduziert.
In der in den 1 bis 2B gezeigten Gussform 12 wird das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 durch Schwerkraft in den Hohlraum 12b eingeführt. Das geschmolzene Metall kann zwangsweise bewegt werden. Beispielsweise ist, wie dies in 2A gezeigt ist, der Adapter 18 der Gussform 12 entfernbar an den oberen Form 14b angebracht. Wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum 12b erstarrt, wird der Adapter 18 entfernt und das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 wird zwangsweise mit Druck beaufschlagt. Unter diesem Druck wird das geschmolzene Metall dazu gebracht, den Hohlraum 12b aufzufüllen, so dass ein gutes Produkt ohne Oberflächendefekte, beispielsweise eine Oberflächenabsenkung, sicher gegossen werden kann.
Das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 sollte dann mit Druck beaufschlagt werden, wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum 12b im Wesentlichen erstarrt ist und das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 immer noch eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist. Das Timing für die Druckbeaufschlagung des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 hängt von der Gestalt der Gussform ab, so dass das beste Timing für die Gussform 12 vorab mittels Experimenten ermittelt werden sollte.
Ein Kolben 35 (siehe 5), der in der Lage ist, sich in vertikaler Richtung zu bewegen, kann als Mittel zur Beaufschlagung des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf 16 mit Druck verwendet werden.
In der in den 1 bis 2B sowie 5 gezeigten Gussform 12 ist der Einspeisekopf 16 in der oberen Form 14b ausgebildet. Das erstarrte Metall im Einspeisekopf 16 ist der nicht verwendete Teil und wird vom Produkt entfernt werden, so dass der Einspeisekopf 16 in anderen Teilen der Gussform 12 ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der Einspeisekopf 16 durch den Adapter 18 ausgebildet sein, der aus dem gebackenen Kalziumsulfat besteht, und der oberen Form 14b. In diesem Fall ist die Wärmeleitfähigkeit des Adapters 18 die der metallischen unteren Form 14b. Insbesondere weist der Adapter 18 eine hohe Wärmeisolationsfähigkeit auf, so dass das Volumen des Einspeisekopfs 16 im Adapter 18 größer als das des anderen Teils des Einspeisekopfs 16 in der oberen Form 14b ist (siehe 6). Mit diesem Aufbau kann die Wärmeisolation des Einspeisekopfs 16 größer als die des Hohlraums 12b, der in der unteren und oberen Form 14a und 14b ausgebildet ist, ohne Aufbringen eines Wärmeisolations-Schmiermittels auf die inneren Flächen des Einspeisekopfs 16 eingestellt werden.
Wenn das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 wie in 5 gezeigt mit Druck beaufschlagt wird, kann eine Wärmeisolations-Platte 37 (siehe 7), deren Wärmeleitfähigkeit niedriger als die der metallischen Formen 14a und 14b ist, zwischen dem Adapter 18 und der oberen Form 14b vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Einspeisekopf 16 durch die Wärmeisolations-Platte 37 sowie die obere Form 14b ausgebildet.
Die Wärmeisolations-Platte 37 kann vom Adapter 18 entfernt werden und die Isolations-Platte 37 kann von der oberen Form 14b entfernt werden. Mit diesem Aufbau wird der Adapter 18 entfernt und das geschmolzene Metall im Einspeisekopf 16 kann durch das Druckelement, beispielsweise den Kolben 35 (siehe 5) dann gedrückt werden, wenn das geschmolzene Metall im Hohlraum 12b erstarrt ist.
Die Wärme-Isolationsplatte 37 kann aus gebackenem Kalziumsulfat bestehen. Wie in 7 gezeigt, ist das Volumen eines Teils eines Einspeisekopfs 16, der in der Platte 37 ausgebildet ist, größer als das des anderen Teils des Einspeisekopfs 16, das in der oberen Form 14b ausgebildet ist. Mit diesem Aufbau kann die Wärmeisolation des Einspeisekopfs 16 größer als die des Hohlraums 12b, der in den metallischen Formen 14a und 14b ausgebildet ist, ohne Aufbringen eines Wärmeisolations-Schmiermittels auf die inneren Flächen des Einspeisekopfs 16 eingestellt werden.
In der in den 1 bis 2B sowie 5 bis 7 gezeigten Gussform 12 sind der Adapter 18 und die Wärmeisolationsplatte 37 aus gebackenem Kalziumsulfat hergestellt, können jedoch auch aus Metallen oder Keramiken erzeugt sein.
Hierbei ist anzumerken, dass im Falle der Verwendung eines metallischen Adapters 18 oder der metallischen Platte 37, in der im Wesentlichen der Einspeisekopf 16 ausgebildet ist, die innere Fläche des Einspeisekopfs mit dem Wärmeisolations-Schmiermittel beschichtet ist, um so eine gute Wärmeisolation des Einspeisekopfs 16, die größer als die des Hohlraums 12b ist, einzustellen.
Wie in 7 gezeigt, kann der in 1 gezeigte Ofen 28 direkt oberhalb des Einlasses 12c der Gussform für metallisches Gas vorgesehen sein. In einem anderen Fall kann eine Reaktionskammer 39, in der Magnesiumgas als Beispiel für das metallische Gas mit dem Stickstoffgas als Beispiel für das Reaktionsgas reagiert, um so eine Magnesiumnitrid-Mischung (Mg₃N₂), die ein Beispiel für die Desoxidations-Mischung ist, direkt oberhalb des Einlasses 12c der Form 12 für metallisches Gas vorgesehen sein.
Wenn das Aluminiumprodukt in der in den 1 bis 7 gezeigten Gussform vergossen wird, ist die Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums 12b niedriger als 320°C, welches die Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums der konventionellen Gussform ist. In der vorliegenden Erfindung werden die inneren Flächen des Hohlraums 12b bei weniger als 300°C während des Gießens, bevorzugt für weniger als 230°C, ganz besonders bevorzugt weniger als 200°C, beibehalten.
Durch eine niedrigere Einstellung der Temperaturen der inneren Flächen des Hohlraums 12b der Gussform 12 hat die Gussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung viele Vorteile: die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls kann höher eingestellt werden; das geschmolzene Metall kann gleichmäßig erstarren; das Volumen des Einspeisekopfs 16 reduziert werden; feste Produkte können gegossen werden; die Gusszykluszeit kann verkürzt werden; die Gusseffizienz kann verbessert werden und die Lebensdauer kann verlängert werden.
Wenn die Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums 12b höher als die vorgeschriebene Temperatur ist, sollte die Gussform 12 zwangsweise gekühlt werden. Beispielsweise kann die Gussform 12 mittels einer in 8 gezeigten Abkühleinheit 47 gekühlt werden. Die Abkühleinheit 47 beinhaltet Kühlwassermäntel 12e, die an der Gussform 12 vorgesehen sind und in denen Wasser oder Öl zirkuliert. Die Temperatur der Gussform 12 wird mit geeigneten Elementen, beispielsweise einem Thermoelement, gemessen und die Abkühleinheit 47 wird dann betrieben, wenn die gemessene Temperatur höher als die vorgeschriebene Temperatur ist, um so die Temperatur der Gussform 12 in einem vorgeschriebenen Temperaturbereich zu halten.
In dem Falle einer zwangsweisen Abkühlung der Gussform 12 ist die niedrigste Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums 12b nicht beschränkt, so dass sie auch Raumtemperatur betragen kann. Vorzugsweise wird der Temperaturbereich so definiert, dass die Abkühleinheit 47 ökonomisch betrieben wird.
Wenn die Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums 12b trotz der Verwendung der Abkühleinheit 47, wie sie in 8 gezeigt ist höher als die vorgeschriebene Temperatur ist, kann abgekühltes Wasser, das durch einen Abkühler 64 (siehe 9) bereits abgekühlt wurde, in den Kühlwassermänteln 12e zirkuliert werden. In der Abkühleinheit 47, wie sie in 9 gezeigt ist, wird das kalte Wasser einmal in einem Tank 60 aufbewahrt und mittels einer Pumpe 62 in den Kühlwassermänteln 12e zirkuliert. Das Wasser im Tank 60 wird durch den Abkühler 64, dessen Aufbau öffentlich bekannt ist, abgekühlt. In einigen Fällen kühlt der Abkühler 64 auf eine Temperatur von –25°C ab, so dass anstelle von Wasser eine Antifrost-Lösung verwendet wird.
Durch Verwendung der in 9 gezeigten Abkühleinheit 47 kann die Temperatur der inneren Flächen des Hohlraums 12b niedriger als die Raumtemperatur gehalten werden, so dass die Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Hohlraum 12b der Gussform 12 beschleunigt werden kann und die Kristallgefüge, beispielsweise die Dendriten, des erstarrten Metalls feiner ausgebildet werden können. Darüber hinaus wird das geschmolzene Metall schnell abgekühlt, so dass die Kristallgefüge eng und kompakt sind und die Härte des gegossenen Produkts verbessert werden kann.
Die Erfindung wird ohne Abweichen von deren wesentlichen Eigenschaften in anderen spezifischen Formen verkörpert werden können. Die vorliegenden Ausführungsformen sollten somit in jeder Hinsicht als lediglich illustrierend und nicht beschränkend für den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche angezeigt ist, und weniger als durch die vorangehende Beschreibung definiert ist, betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum Gießen in einer Gießmaschine (10), beinhaltend eine Gussform (12), in der ein Einspeisekopf (16) zwischen einem Metalleinlass (12a) und einem Hohlraum (12b) vorgesehen ist, und in der die Wärmeisolierung des Einspeisekopfs (16) größer als die des Hohlraums (12b) ist, um so die AbAbkühlrate des Einspeisekopfs (16) niedriger als die des Hohlraums (12b) zu machen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: Gießen eines geschmolzenen Metalls in den Hohlraum (12b); Reaktion des geschmolzenen Metalls mit einem Deoxidations-Gemisch in dem Hohlraum (12b), um so einen Oxidfilm, der auf einer Oberfläche des geschmolzenen Metalls ausgebildet ist, zu deoxidieren; und Hinzufügen des geschmolzenen Metalls in dem Einspeisekopf (16) zum Hohlraum (12b), wenn das geschmolze Metall im Hohlraum (12b) erstarrt und geschrumpft ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Abkühlrate des Hohlraums (12b) 500 °C pro Minute oder mehr beträgt, und die Abkühlrate des Einspeisekopfs (16) kleiner als 500 °C pro Minute ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das geschmolzene Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Hohlraum (12b) so eingestellt ist, dass ein durchschnittlicher Abstand zwischen den Dendriten des erstarrten Aluminiums oder der Aluminiumlegierung im Hohlraum (12b) geringer als 25 μm ist, und die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls im Einspeisekopf (16) so eingestellt ist, dass ein durchschnittlicher Abstand zwischen den Dendriten des erstarrten Aluminiums oder der Aluminiumlegierung im Einspeisekopf (16) 25 μm oder mehr beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine innere Oberfläche des Einspeisekopfs (16) mit einem wärmeisolierenden Schmiermittel beschichtet ist, und eine innere Oberfläche des Hohlraums (12b) nicht mit einem wärmeisolierenden Schmiermittel beschichtet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wärmeisolierung eines Materials der Gussform (12), die den Einspeisekopf (16) ausbildet, größer als die eines Materials der Gussform (12), die den Hohlraum (12b) ausbildet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Temperatur an der inneren Oberfläche des Hohlraums (12b) geringer als 300 °C während des Gießens ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine innere Oberfläche des Hohlraums (12b) mittels Abkühlelementen (47) zwangsweise abgekühlt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Adapter (18) der Gussform (12) entfernbar an einem Hohlraumteil (14a, 14b) der Gussform (12) angebracht ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Adapter (18) der Gussform (12) beinhaltet: den Einspeisekopf (16); einen ersten Pfad (21) zum Einführen des geschmolzenen Metalls zum Einspeisekopf (16); und einen zweiten Pfad (23) zum Einführen eines Materials des Deoxidations-Gemischs zum Hohlraum (12b), um so das Deoxidations-Gemisch im Hohlraum (12b) auszubilden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das geschmolzene Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist und das Deoxidations-Gemisch ein Magnesiumnitrid-Gemisch ist, das durch Reaktion eines Magnesiumgases mit einem Stickstoffgas gebildet wird.
Gießmaschine zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend eine Gussform, die beinhaltet: einen Metalleinlass (12a) zum Gießen eines geschmolzenen Metalls in die Gussform (12); einen Hohlraum (12b), in dem bei der Verwendung das geschmolzene Metall so erstarrt, dass ein Produkt gegossen wird; einen Einspeisekopf (16), der zwischen dem Metalleinlass (12a) und dem Hohlraum (12b) vorgesehen ist, in dem die Wärmeisolierung des Einspeisekopfs (16) größer als die des Hohlraums (12b) ist, um so die AbAbkühlrate des Einspeisekopfs (16) niedriger als die des Hohlraums (12b) einzustellen; einen metallischen Gaspfad (12c, 29), der mit einem Ofen (28) zum Sublimieren des Magnesiums zum Einführen von Magnesiumgas in den Hohlraum (12b) gekoppelt ist; und einen Stickstoff-Gaspfad (12d, 27), der mit einem Stickstoffzylinder (20) zum Einführen von Stickstoffgas in den Hohlraum (12b) gekoppelt ist, so dass bei der Verwendung die Magnesium- und Stickstoff-Gase in den Hohlraum (12b) zur Reaktion eingeführt werden können, um in dem Hohlraum das Deoxidations-Gemisch auszubilden.
Gießmaschine gemäß Anspruch 11, die zur Verwendung mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als das geschmolzene Metall angepasst ist.
Gießmaschine gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei eine innere Oberfläche des Einspeisekopfs (16) mit einem wärmeisolierenden Schmiermittel beschichtet ist und eine innere Oberfläche des Hohlraums (12b) nicht mit einem isolierenden Schmiermittel beschichtet ist.
Gießmaschine gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Wärmeisolierung eines Materials der Gussform, das den Einspeisekopf (16) ausbildet, größer als die eines Materials der Gussform ist, das den Hohlraum (12b) ausbildet.
Gießmaschine gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, des weiteren umfassend Elemente (47) zum zwangsweise Abkühlen einer inneren Oberfläche des Hohlraums (12b).
Gießmaschine gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei ein Adapter (18) der Gussform (12) entfernbar an einem Hohlraumteil (14a, 14b) der Gussform (12) angebracht ist.
Gießmaschine gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei ein Adapter (18) der Gussform (12) beinhaltet: den Einspeisekopf (16); einen ersten Pfad (21) zum Einführen des geschmolzenen Metalls zum Einspeisekopf (16); und einen zweiten Pfad (23), der ein Teil des metallischen Gaspfads ist, zum Einführen eines Magnesiumgases in den Hohlraum (12b), um so in dem Hohlraum (12b) das Deoxidations-Gemisch auszubilden.
Gießmaschine gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Volumen des Einspeisekopfs (16) 5-20% des Volumens des Hohlraums (12b) beträgt.