DE60133639T2

DE60133639T2 - Unterdruckgiessverfahren und vorrichtung

Info

Publication number: DE60133639T2
Application number: DE60133639T
Authority: DE
Inventors: Danny L. New Ipswich CARGILL; Mark W. Francestown OLES; Robert A. Poole
Original assignee: Hitchiner Manufacturing Co Inc
Current assignee: Hitchiner Manufacturing Co Inc
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-19
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: AU6178901A; JP2003534136A; JP4445179B2; CA2407496C; BR0111090B1; EP1286798A4; BR0111090A; EP1286798B1; KR100801815B1; KR20030016273A; US6684934B1; MXPA02011575A; CA2407496A1; WO2001089743A1; ATE392283T1; EP1286798A1; DE60133639D1; AU2001261789B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gießen entgegen der Schwerkraft (Gegenschwerkraftgießen) von Metallen und Metalllegierungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die US-A-5 597 032 beschreibt eine Gegenschwerkraft-Vorrichtung mit einem Schmelzabteil, welches ein Schmelzgefäß aufnimmt, wobei das Schmelzabteil eine Abdeckplatte mit einem Loch aufweist, durch welches sich ein vertikales Füllrohr erstreckt zum Eintauchen in ein geschmolzenes Metallmaterial, welches in dem Schmelzgefäß enthalten ist; die Vorrichtung umfasst ferner eine Form, welche mit dem oberen Ende des Füllrohrs verbunden und von einem Gehäuse umschlossen ist. Bei dieser Vorrichtung wird das Metallmaterial geschmolzen, während in dem Schmelzabteil eine Luftatmosphäre bei Umgebungsdruck herrscht. Sodann werden das Schmelzabteil und das Gehäuse evakuiert, gefolgt von Unterdrucksetzung des Schmelzabteils, um den Vorgang des Gießens entgegen der Schwerkraft zu beginnen.
Die US-A 3 863 706 und die US-A-3 900 064 beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen entgegen der Schwerkraft, welche das Schmelzen von reaktiven Metallen und Legierungen unter einem Vakuum erlauben, und den nachfolgenden Schutz des geschmolzenen Materials durch die Einführung eines Inertgases, z. B. Argon, in eine Schmelzkammer. Eine gas durchlässige Form wird in einer Formkammer positioniert, welche oberhalb der Schmelzkammer angeordnet und von derselben durch ein horizontales Absperrventil getrennt ist. Die Formkammer wird evakuiert, und sodann wird Inertgas, z. B. Argon, in die Formkammer eingeleitet, um diese auf den gleichen Druck zu bringen wie die Schmelzkammer, so dass das Öffnen des horizontalen Absperrventils zwischen der Form- und der Schmelzkammer möglich wird. Die gasdurchlässige Form wird abgesenkt, um ein Formfüllrohr in das geschmolzene Material zu tauchen. Die Formkammer wird dann erneut evakuiert, um eine Druckdifferenz zu erzeugen, die ausreichend ist, um das geschmolzene Material durch das Füllrohr nach oben, in die Form zu heben.
Trotz des Erfolgs des obigen Verfahrens zum Gießen entgegen der Schwerkraft hat die Produktionserfahrung eine Anzahl von Nachteilen festgestellt, welche seine Vorteile teilweise wieder aufheben. Insbesondere kann das geschmolzene Metall nicht schneller in die Form eingeführt (entgegen der Schwerkraft vergossen) werden, als das innerhalb der Form enthaltene Inertgas durch deren gasdurchlässige Wand evakuiert werden kann. Besonders bemerkenswert ist, dass, wenn das geschmolzene Metall auf mehr als ca. zwei Drittel der Höhe der Form angestiegen ist, der verfügbare Formwandoberflächenbereich, durch den das verbleibende Gas aus der Form evakuiert werden kann, bis zu einem Punkt verringert ist, an dem der Eintritt von Metall in den oberen Teil der Form signifikant verlangsamt wird. Bei Gussteilen mit sehr dünnen Wänden wirkt sich nachteilig aus, dass das sich relativ langsam bewegende geschmolzene Metall, welches zu diesem Zeitpunkt viel von seiner ursprünglichen Überhitzung während des Füllprozesses verloren hat, die Neigung zeigt, sich zu verfestigen, bevor es die Gussgestalt vollständig ausgefüllt hat. Dies resultiert in übermäßig hohen Ausschussraten an Gussteilen nahe dem oberen Teil der Form, die, wenn sie anteilmäßig der Herstellung von akzeptablen Gussteilen gegenübergestellt werden, zu einer Kostensteigerung beitragen.
Weiter: in der Praxis des obigen Verfahrens ist es so, dass die Entfernung von reaktiven Gasen aus der Formkammer, gefolgt von ihrem Ersatz durch Inertgas, die Zeit, für die die Form selbst einem relativ vollständigen Vakuum exponiert ist, auf einen nur sehr kurzen Zeitabschnitt (z. B. ein paar Sekunden) begrenzt. Wenn gasdurchlässige Gießformen, welche interstitielle Räume oder Poren aufweisen, in der Praxis des obigen Verfahrens verwendet werden, werden Gase in den interstitiellen Räumen oder Poren innerhalb der Formwand eingeschlossen. Ähnliches gilt für den Fall, dass vorgeformte Keramikkerne in der Form positioniert werden, um komplexe innenliegende Kanäle innerhalb eines Gussstücks zu bilden: auch sie weisen eine innere Porosität auf, welche eingeschlossenes Gas enthalten kann. Die Exposition der Form durch hohe Vakuumniveaus für nur ein paar Sekunden lässt einigen, aber nicht allen dieser eingeschlossenen Gasmoleküle Zeit zum Entweichen. Hinterfüllung mit einem Inertgas kehrt den Prozess im Wesentlichen um, so dass die eingeschlossenen Moleküle wieder zurück in die porösen Bereiche des keramischen Materials gedrückt werden. Wenn die Form mit einem flüssigem Metall oder einer Legierung gefüllt wird, erzeugt die thermische Ausdehnung einen sekundären Mechanismus, durch den das Gas aus den interstitiellen Räumen oder Poren ausgetrieben wird. Insbesondere wenn relativ dicke Gussstücke oder keramische Kerne enthaltende Gussstücke unter Verwendung des obigen Verfahrens hergestellt werden, besteht die Neigung zur Bildung von Gasblasen als eine Folge dieser thermischen Ausdehnung, die manchmal in internen Gasdefekten der Gussteile resultieren, welche die Rückweisungsraten bei Röntgeninspektion der Gussteile erhöhen, und gelegentlich in externen Defekten, die visuell zurückgewiesen werden, speziell im Falle von heißisostatisch gepressten (HIP-)Gussteilen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Gießen entgegen der Schwerkraft und einer Vorrichtung hierfür, welche die obigen Nachteile überwinden.
Dieses Ziel wird erreicht durch das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung nach Anspruch 14.
Gemäß einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zum Gegenschwerkraftgießen von Metallen und Metalllegierungen (im Folgenden Metallmaterial genannt), umfassend das Schmelzen des Metallmaterials in einem Schmelzgefäß unter einem Druck unter Umgebungsdruck, Evakuieren einer gasdurchlässigen oder -undurchlässigen Form auf einen Druck unter Umgebungsdruck und kontrolliertes, rasches Füllen der Form, während sie unter dem Druck unterhalb Umgebungsdruck gehalten wird, durch lokales Beaufschlagen des geschmolzenen Metallmaterials mit einem Gasdruck in einem gedichteten Raum, welcher definiert ist durch den Eingriff einer Formbasis und des Schmelzgefäßes mit dazwischenliegendem Dichtmittel. Der lokal in dem gedichteten Raum aufgebrachte Gasdruck stellt eine Druckdifferenz auf das geschmolzene Metallmaterial her, um es aufwärts durch das Füllrohr in die Form zu treiben, welche unterhalb Umgebungsdruck gehalten wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Metallmaterial in dem Schmelzgefäß in einem Schmelzabteil unter einem Druck unter Umgebungsdruck (z. B. unter einem Vakuum von 10 μm oder weniger) geschmolzen. Gleichzeitig werden eine vorgewärmte Form und ein Füllrohr auf eine Formbasis außerhalb eines Gießabteils platziert und dann in das Gießabteil hinein bewegt, wo eine Formhaube auf die Formbasis, um die vorgewärmte Form herum platziert wird, derart, dass eine Formklemmeinrichtung an der Haube die vorgewärmte Form innerhalb der Formbasis und Haube klemmt. Das Formfüllrohr erstreckt sich durch die Formbasis hindurch. Das Gießabteil und die Form werden auf einen Druck unter Umgebungsdruck evakuiert (z. B. auf ein Vakuum von 10 μm oder weniger). Das Schmelzgefäß wird dann in das Gießabteil, unter die Formbasis bewegt. Die Formbasis/Haube werden abgesenkt, um das Formfüllrohr in das geschmolzene Metallmaterial zu tauchen und um die Formbasis und das obere Ende des Schmelzgefäßes mit einer Dichtung dazwischen in Eingriff zu bringen, derart, dass ein dichter gasdruckbeaufschlagbarer Raum zwischen dem geschmolzenen Metallmaterial in dem Schmelzgefäß und der Formbasis gebildet wird. Die Formbasis wird an das Schmelzgefäß geklemmt. Der dichte Raum wird dann mit Inertgas, z. B. Argon, unter Druck gesetzt, um eine Druckdifferenz herzustellen, die wirksam ist, das geschmolzene Metallmaterial aufwärts durch das Füllrohr in die Form zu treiben, während die Form bei dem Druck unterhalb Umgebungsdruck gehalten wird. Am Ende des definierten Zeitintervalls wird die Gasdruckbeaufschlagung in dem Raum über der geschmolzenen Schmelzeoberfläche beendet, und der Druck unterhalb Umgebungsdruck in dem dichtbaren Raum und dem Gießabteil wird egalisiert, derart, dass jegliches Metallmaterial, welches in flüssiger Form innerhalb der Form verblieben ist, in das Schmelzgefäß zurück läuft. Die Formbasis wird von dem Schmelzgefäß gelöst, und die Formbasis/Haube werden angehoben, um sie von dem Schmelzgefäß zu trennen und das Füllrohr aus dem geschmolzenen Metallmaterial zurückzuziehen. Das Schmelzgefäß wird in das Schmelzabteil zurückgebracht, und ein Absperrventil wird geschlossen. Das Gießabteil kann dann auf Umgebungsdruck zurückgebracht und anschließend geöffnet werden, und die Formhaube kann von der Formbasis gelöst und getrennt werden. Die auf der Formbasis befindliche vergossene Form wird dann entfernt und durch eine neue, zu vergießende Form ersetzt, um den Gießzyklus zu wiederholen.
Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, weil die Form vor und während des Füllens mit dem geschmolzenen Metallmaterial unter einem kontinuierlichen relativen Vakuum (z. B. 10 μm oder weniger) gehalten werden kann, um Gießdefekte infolge von Gaseinschlüssen in Formwand/Kernkörper zu vermindern; weil die Formfüllrate kontrollierbar und reproduzierbar ist infolge Kontrolle des positiven Gasdrucks (z. B. bis zu 2 Atmosphären) lokal in dem dichten Raum, um die Formfüllung zu verbessern und um Gussteildefekte infolge unzulänglicher Formausfüllung, insbesondere in dünnen Wänden der gegossenen Komponente, zu vermindern und um größere Formen füllen zu können; und weil eine effiziente Ausnutzung des Metallmaterials bereitgestellt wird, ausgedrückt in dem Verhältnis des Gewichts der gegossenen Komponente relativ zu dem gesamten Metallmaterial, welches während ihrer Herstellung verbraucht wird.
Die obigen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit den nachfolgenden Zeichnungsfiguren noch näher verdeutlicht.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine Aufriss-Ansicht einer Vorrichtung zur Praktizierung der Erfindung, wobei bestimmte Komponenten der Vorrichtung im Schnitt gezeigt sind.
1A ist eine Teilaufriss-Ansicht der beräderten Wellenplattform, wobei die Welle weggebrochen wurde, um die Räder auf einer Schiene zu zeigen, welche sich hinter der Plattform benachbart zu der Induktionsenergieversorgung befindet.
2 ist eine Teilaufriss-Ansicht des Gießabteils von 1.
3 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 1.
4 ist ein Schnitt des Schmelzgefäßes entlang der Mittellinie der Welle, wobei einige Elemente im Aufriss gezeigt sind.
4A und 4B sind vergrößerte Teilaufriss-Ansichten des horizontalen Shunt-Rings und eines vertikalen Shunt-Verbindungsstangengliedes.
5 ist ein Längsschnitt der Temperaturmess- und -kontrolleinrichtung, welche bestimmte innenliegende Komponenten illustriert, die im Aufriss gezeigt sind.
6 ist eine Aufriss-Ansicht, teilweise weggebrochen, des Block-Chargiersystems.
6A ist eine Teilaufriss-Ansicht des Hakens.
7 ist ein diametraler Schnitt der Formhaube auf der Formbasis, gegen das Schmelzgefäß geklemmt, wobei bestimmte Komponenten im Aufriss gezeigt sind.
8 ist eine Draufsicht auf die gegen die Formbasis geklemmte Formhaube.
9A ist eine Teildraufsicht auf den Klemmring an der Formhaube in einer gelösten Position.
9B ist eine Teilaufriss-Ansicht, teilweise im Schnitt, des Klemmrings an der Formhaube in der gelösten Position.
9C ist eine Teildraufsicht des Klemmrings an der Formhaube in einer Klemmposition.
9D ist eine Teilaufriss-Ansicht, teilweise im Schnitt, des Klemmrings an der Formhaube in der Klemmposition.
Die 10 bis 14 sind schematische Darstellungen der Vorrichtung, welche aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zur Praktizierung der Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt in einer Frontansicht auf Flurhöhe eine Vorrichtung, wobei bestimmte Komponenten zu Illustrationszwecken im Schnitt gezeigt sind, zur Praktizierung einer Ausführungsform der Erfindung zum Schmelzen und Gegenschwerkraftgießen von Nickel-, Cobalt- und Eisenbasis-Superlegierungen zum Zwecke der Illustration und nicht zum Zwecke einer Beschränkung. Beispielsweise sind die Schmelzkammer 1 und die Welle 4d zu Illustrationszwecken im Schnitt gezeigt. Die Erfindung ist nicht auf das Schmelzen und Gießen dieser besonderen Legierungen beschränkt und kann zum Schmelzen und Gegenschwerkraftgießen einer breiten Vielfalt von Metallen und Legierungen verwendet werden, wo es wünschenswert ist, die Exposition des Metalls oder der Legierung im geschmolzenen Zustand durch Sauerstoff und/oder Stickstoff zu kontrollieren.
Eine Schmelzkammer oder ein Schmelzabteil 1 ist durch ein primäres Absperrventil 2, z. B. ein Gleitschieberventil, mit einer Gießkammer oder einem Gießabteil 3 verbunden. Das Schmelzabteil 1 umfasst eine doppelwandige, wassergekühlte Konstruktion, wobei beide Wände aus Edelstahl hergestellt sind. Das Gießabteil 3 ist eine einwandige Flussstahlkonstruktion. Benachbart zu dem Schmelzabteil 1 ist ein Schmelzgefäßpositions-Kontrollzylinder 4 gezeigt, der die mit einem geshunteten Schmelzgefäß 5 verbundene Hohlwelle 4d entlang einem Paar von Schienen 6 (eine Schiene gezeigt), welche sich von dem Abteil 1 zu dem Abteil 3 erstrecken, horizontal von dem Schmelzabteil 1 in das Gießabteil 3 bewegt.
Das Schmelzgefäß 5 ist auf einem Wagen 5t mit einem vorderen, einem mittleren und einem hinteren Paar von Rädern 5w angeordnet, welche auf den Schienen 6 laufen. Der Stahlrahmen des Wagens 5t ist mit dem Schmelzgefäß und mit dem Ende der Welle 4d verschraubt. Die Schienen 6 sind an dem Absperrventil 2 unterbrochen. Die Unterbrechung der Schienen 6 ist schmal genug, dass der Wagen 5t bei seiner Bewegung zwischen den Abteilen 1 und 3 die Unterbrechung der Schienen 6 an dem Absperrventil 2 überfahren kann, ohne dass mehr als ein Paar der Räder 5w gleichzeitig in der Luft ist.
Der Kontrollzylinder 4 umfasst eine Zylinderkammer 4a, welche an einem Vorrichtungs-Stahlrahmen F an einer Position L befestigt ist, und eine Zylinderstange 4b, verbunden mit einer beräderten Plattformstruktur 4c, welche ein vorderes und hinteres, oberes und unteres Paar von Rädern 4w umfasst, welche entlang einem Paar von parallelen Schienen 4rl oberhalb und unterhalb der Schienen laufen, 1A und 3. Die Schienen 4rl sind auf einem Niveau oder einer Höhe angeordnet, welche im Wesentlichen zu derjenigen der Welle 4d korrespondiert. In 1 ist die hintere Schiene 4rl (näher an einer in 3 gezeigten Energieversorgung 21) hinter der Welle 4d verborgen, und die vordere Schiene 4rl wurde weggelassen, um die Welle 4d zu zeigen. Die Räder 4w und die Schiene 4rl sind in 1A gezeigt. Die Hohlwelle 4d ist über eine Buchse 4e an einem Ende der Plattformstruktur 4c und über eine vakuumdichte Buchse 4f am anderen Ende in einer Öffnung in der tellerförmigen Endwand 1a des Schmelzabteils 1 verschieblich und drehbar montiert. Durch den Antriebszylinder 4 wird der Hohlwelle 4d eine lineare Gleitbewegung erteilt, um die Struktur 4c auf den Schienen 4rl zu bewegen.
Nach Öffnen des Schmelzabteils 1 mittels eines Hydraulikzylinders 8, der das Öffnen der tellerförmigen Endwand 1a des Schmelzabteils gegen Umgebungsatmosphäre antreibt, kann das Schmelzgefäß 5 von den Wagenschienen 6 gelöst und mittels eines Direktantrieb-Elektromotor-und-Zahnradantriebssystems 7, welches auf der Plattformstruktur 4c angeordnet ist, umgedreht oder rotiert werden. Das Rotations-Elektromotor-und-Zahnradantriebssystem 7 umfasst ein Zahnrad 7a, welches ein Zahnrad 7b an der Hohlwelle 4d antreibt, um Rotation derselben zu bewirken. Die elektrische Bedienung des Direktantriebmotors wird über ein Handbedienungsgerät (nicht gezeigt) durch einen Arbeiter/Bediener bereitgestellt. Das Schmelzgefäß 5 kann bedarfsweise umgedreht oder rotiert werden, um den Tiegel C darin zu reinigen, zu reparieren oder zu ersetzen, 4, oder um am Ende einer Gießkampagne überschüssiges geschmolzenes Metallmaterial aus dem Schmelzgefäß in ein unter den Tiegel positioniertes Aufnahmegefäß (nicht gezeigt) zu gießen.
Die 1 und 4 zeigen, dass die Hohlwelle 4d Elektroenergiezuleitungen 9 enthält, welche elektrische Energie von einer Energieversorgung 21 zu dem Schmelzgefäß 5 transportieren, welches eine wassergekühlte Induktionsspule 11 enthält, die in 4 in dem Schmelzgefäß 5 gezeigt ist. Die Zuleitungen 9 sind von der Hohlwelle 4d durch Elektroisolierabstandshalter 38 beabstandet. Wie in mehr Detail in 4 gezeigt, umfassen die Energiezuleitungen 9 ein zylindrisches, röhrenförmiges, wassergekühltes inneres Zuleitungsrohr 9a und ein ringförmiges, äußeres, doppelwandiges, wassergekühltes Zuleitungsrohr 9b, welche durch ein elektrisches Isoliermaterial 9c getrennt sind, z. B. ein G10-Polymer- oder phenolisches Material, sowohl am Ende als auch entlang dem Raum zwischen den Zuleitungsrohren. Ein Kühlwasserversorgungskanal ist in dem hohlen inneren Zuleitungsrohr 9a definiert und ein Wasserrücklaufkanal ist in dem äußeren, doppelwandigen Zuleitungsrohr 9b definiert, um sowohl Zulauf als auch Rücklauf von Kühlwasser zu bzw. von der Induktionsspule 11 in dem Schmelzgefäß 5 bereitzustellen. Es wird nun erneut auf 1 Bezug genommen, gemäß welcher elektrische Energie und Wasser den Energiezuleitungen 9a, 9b zugeführt bzw. von denselben abgeführt werden durch mit dem äußeren Ende der Hohlwelle 4d und mit einer Sammelschiene 9d verbundene, flexible, wassergekühlte Energiekabel 39, um ihre Bewegung während des Betriebs aufzunehmen. Die Energieversorgung 21 ist über diese Energiekabel mit externen Fittings FT1, FT2 verbunden, welche mit jedem Energiezuleitungsrohr 9a, 9b an dem Ende der Welle 4d verbunden sind. Die Elektroenergieversorgung umfasst eine dreiphasige 60 Hz-Wechselstrom-(AC-)Versorgung, die in einen Gleichstrom (DC) umgewandelt wird, welcher der Spule 11 zugeführt wird. Der Elektromotor 7c, der die Welle 4d dreht, empfängt elektrische Energie von einem flexiblen Stromkabel (nicht gezeigt), um die Bewegung der Welle 4d aufzunehmen.
Ferner ist eine Gasdruckbeaufschlagungsleitung 4h, 4 und 13, in der Hohlwelle 4d enthalten und über ein Fitting an dem Ende der Welle 4d mit einer Quelle S für ein unter Druck stehendes Gas verbunden, wobei es sich z. B. um einen Massenspeichertank für Argon oder ein anderes Gas handeln kann, welches mit dem in dem Gefäß 5 geschmolzenen Metallmaterial nicht reaktionsfähig ist. Die Leitung 4h ist mit der Quelle S durch ein Gaskontrollventil VA mittels eines flexiblen Gasversorgungsschlauchs H1 verbunden, um die Bewegung der Welle 4d aufzunehmen. Ferner ist eine Vakuumleitung 4v, 4 und 13, in der Hohlwelle 4d enthalten. Die Vakuumleitung 4v ist durch ein Fitting an dem Ende der Welle 4d mit einem Vakuumpumpsystem 23a, 23b und 23c über ein Ventil VV und einen flexiblen Schlauch H2 an dem Ende der Welle 4d verbunden, um die Bewegung der Welle 4d aufzunehmen. Das Vakuumpumpsystem 23a, 23b und 23c evakuiert das Schmelzabteil 1 wie unten beschrieben.
Wie oben erwähnt wird die Rotationsbewegung des Schmelzgefäßes 5 durch den Direktantrieb-Elektromotor 7c und die Zahnräder 7a, 7b des Antriebssystems 7 bereitgestellt, welches nach Öffnen des Schmelzabteils 1 durch den Hydraulikzylinder 8, der dieses Öffnen antreibt, aktiviert werden kann. Insbesondere ist die Zylinderkammer 8a an einem Paar von parallelen Schienen 8r befestigt, welche am Boden fest montiert sind. Die Zylinderstange 8b schließt an den schienenmontierten beweglichen Vorrichtungsrahmen F bei F1 an, wo dieser an die tellerförmigen Endwand 1a des Schmelzabteils 1 anschließt. Durch den Zylinder 8 kann die Schmelzabteil-Endwand 1a an einer vakuumdichten Dichtung 1c von der Schmelzabteil-Hauptwand 1b horizontal weg bewegt werden, nachdem Klemmeinrichtungen 1d gelöst wurden, um Zugang zu dem Schmelzabteil bereitzustellen; beispielsweise zum Reinigen oder Austauschen des Tiegels C in dem Schmelzgefäß 5. Die Dichtung 1c verbleibt an der Schmelzabteilwand 1b. Der Halterahmen F und die Endwand 1a sind durch ein vorderes und ein hinteres Paar von Rädern 8w auf parallelen Schienen 8r während der Bewegung durch den Zylinder 8 gehalten.
Eine konventionelle Hydraulikeinheit 22 ist in den 1 und 3 gezeigt und stellt allen hydraulischen Elementen der Vorrichtung Leistung bereit. Die Hydraulikeinheit 22 ist längsseits des Schmelzabteils 1 positioniert.
In 1 sind konventionelle Vakuumpumpsysteme 24a und 24b gezeigt zum Evakuieren des Gießabteils 3 und, nach Bedarf, aller anderen, nachfolgend beschriebenen Bereiche der Vorrichtung mit Ausnahme der Schmelzkammer 1. Das Schmelzabteil 1 wird durch das separate konventionelle Vakuumpumpsystem 23a, 23b und 23c evakuiert, welches in 3 gezeigt ist. Der Betrieb der Vorrichtung wird kontrolliert durch eine Kombination von einer konventionellen Bediener-Daten-Steuerschnittstelle, einer Datenspeicher-Steuereinheit und eines Gesamtvorrichtungs-Betriebslogik- und -Steuersystems, repräsentiert durch CPU in 3.
Das Vakuumpumpsystem 23 für das Schmelzabteil 1 umfasst drei kommerziell erhältliche Pumpen, um den gewünschten negativen Druck (unterhalb Umgebungsdruck) zu erzielen; namentlich eine ölgedichtete Rotationsvakuumpumpe 23a vom Typ Stokes 412 Microvac, eine Ringstrahl-Boosterpumpe 23b und eine Rotationsflügel-Haltepumpe 23c, welche betrieben werden, um ein Vakuumniveau von 50 μm und darunter (z. B. 10 μm oder weniger) in dem Schmelzabteil 1 bereitzustellen, wenn das Absperrventil 2 geschlossen ist.
Eine Temperatur-Mess- und -Kontroll-Instrumentierungseinrichtung 19 ist an dem Schmelzabteil 1 bereitgestellt, 1 und 5, und umfasst eine Multifunktionseinrichtung mit einem beweglichen Eintauch-Thermoelement 19a für eine Temperaturmessung mit maximaler Genauigkeit, kombiniert mit einem stationären optischen Einfarbenpyrometer 19b für eine Temperaturmessung mit maximaler Leichtigkeit und Geschwindigkeit. Das Eintauch-Thermoelement ist an einer motorgetriebenen Welle 19c montiert, um das Thermoelement in das geschmolzene Metallmaterial in dem Tiegel C zu tauchen, wenn das Isolierventil 19d geöffnet ist, um eine Verbindung mit der Schmelzkammer 1 herzustellen. Die Welle 19c wird von einem Elektromotor 19m angetrieben, 1, wobei ihre Bewegung von Führungsrollen 19r geführt wird. Das Thermoelement und das Pyrometer sind zu einer einzigen Fühleinheit kombiniert, um simultanes Messen der Metalltemperatur durch sowohl das optische als auch das Eintauch-Thermoelement zu erlauben. Das optische Pyrometer ist ein Einfarbensystem welches die Temperatur im Bereich von 1800 bis 3200°F misst. Weil schon relativ kleine Probleme, wie z. B. ein schmutziges Sichtglas, sich auf die Genauigkeit von optischen Ablesungen auswirken, ist ein häufiges Kalibrieren gegen die Eintauch-Thermoelement-Ablesungen sehr ratsam für eine gute Prozesskontrolle. Das Thermoelement und das Pyrometer stellen der CPU Temperatursignale bereit. Eine Vakuumisolierkammer 19v kann geöffnet werden nach Schließen des Absperrventils 19d mittels eines Griffs 19h, um Zugang zum Austausch der Eintauch-Thermoelementspitze und zum Reinigen des Sichtglases 19g des optischen Pyrometers zu erlauben, ohne das Vakuum in der Schmelzkammer 1 zu brechen. Die Hülle um das optische Pyrometer ist wassergekühlt für maximale Empfindlichkeit und Genauigkeit der Temperaturmessung. Das Schmelzgefäß 5 wird direkt unter der Einrichtung 19 gehalten, um die Schmelzetemperatur während des Schmelzens zu überwachen und zu kontrollieren.
Eine Block-Chargiereinrichtung 20 ist in den 1 sowie 6 und 6A illustriert und steht mit dem Schmelzabteil 1 in Verbindung. Diese Einrichtung ist dazu gedacht, ein einfaches und rasches Einführen von zusätzlichem Metallmaterial (z. B. Metalllegierung) in Form von individuellen Blöcken I in das geschmolzene Metallmaterial in dem Schmelzgefäß 5 zu erlauben, ohne das Vakuum in der Schmelzkammer 1 brechen zu müssen. Dies erspart viel Zeit und vermeidet es, das in dem Tiegel verbleibende heiße Metall wiederholt der Kontamination entweder durch den Sauerstoff oder durch den Stickstoff in der Atmosphäre auszusetzen. Die Einrichtung umfasst eine Kammer 20a, einen Kettenzug 20b, der von einem Elektromotor 20c angetrieben wird, welcher über ein Bediener-Handbedienungsgerät HP (3) gesteuert wird, eine Block-Ladeanordnung 20d, welche auf der linken Seite der Einrichtung in 6 drehbar angeordnet ist. Ferner gezeigt sind eine Tür 20e, welche auf der rechten Seite der Einrichtung drehbar angeordnet ist und im geschlossenen Zustand in ausgeschnittenen Ansichten dargestellt ist, und ein Absperrventil 20f (Lastventil genannt), welches die Blockzuführeinrichtung von der Schmelzkammer 1 trennt oder mit ihr verbindet. Bei geschlossenem Lastventil 20f kann der Druck in der Kammer 20a auf Umgebungsdruck gebracht werden, so dass die Tür 20e geöffnet werden kann.
Wenn das Schmelzgefäß 5 zum Chargieren bereit ist, wird ein vorgewärmter Block I (so vorgewärmt, dass jegliche Feuchtigkeit aus dem Block entfernt ist) auf die Block-Ladeanordnung 20d geladen. Die Block-Ladeanordnung 20d wird sodann in die Kammer 20a geschwenkt. Der Kettenzug 20b wird in eine Position abgesenkt, in der ein Haken 20k mit der Öse LL des Blocks in Eingriff kommt. Sodann wird der Kettenzug 20b angehoben, um den Block I von der Block-Ladeanordnung 20d abzuheben. Die Block-Ladeanordnung 20d wird aus der Kammer 20a herausgeschwenkt. Sodann wird die Tür 20e geschlossen und gedichtet. An diesem Punkt wird in der Kammer 20a ein Vakuum angelegt durch das Vakuumpumpsystem 24a und 24b via Vakuumleitungen 24c und 24d (3), welche mit einem Vakuumanschluss 20p verbunden sind, um den Druck auf das gleiche Vakuum zu senken wie in der Schmelzkammer oder dem Schmelzabteil 1. Sodann wird das Lastventil 20f geöffnet, um eine Verbindung zu dem Schmelzgefäß 5 herzustellen, und der Kettenzug 20b wird durch den Motor 20c abgesenkt, bis sich der Block I gerade über dem Tiegel C in dem Schmelzgefäß 5 befindet.
Sodann wird die Geschwindigkeit des Hebezeugs verlangsamt, so dass der Block vorgewärmt wird, während er in den Tiegel C abgesenkt wird. Wenn sich der Block in dem Tiegel befindet, wird das Gewicht von dem Kettenzughaken 20k automatisch freigegeben infolge des von dem Tiegel oder dem geschmolzenen Metallmaterial in dem Tiegel ausgeübten Aufwärtsdrucks. Ein Gegengewicht 20w an dem Haken 20k, 6A, bewirkt, dass der Haken von dem Block I entfernt wird.
Der Kettenzug 20b wird dann angehoben und das Lastventil 20f wird geschlossen. Der Vorgang wird wiederholt, um zusätzliche individuelle Blöcke in das Schmelzgefäß zu chargieren, bis der Tiegel C voll chargiert ist. Ein mit einem Spiegel 20m zusammenwirkendes Sichtglas 20g, 1, erlaubt die Sicht auf den Tiegel, um zu bestimmen, ob er richtig chargiert ist.
Wenn das Schmelzgefäß 5 zwecks Reinigung des Tiegels aus der Schmelzkammer 1 herausgezogen wurde, kann eine volle Ladung von Blöcken in den Tiegel C platziert werden, bevor das Schmelzgefäß 5 in die Schmelzkammer 1 zurückgeführt wird. Dies befreit – für die erste Charge – von der Notwendigkeit, die Blöcke einzeln chargieren zu müssen. Nach Chargieren des Schmelzgefäßes 5 mit Blöcken an der Block-Chargiereinrichtung 20 wird es zu der Instrumentierungseinrichtung 19 bewegt, wo die Blöcke durch Erregung der Induktionsspule 11 geschmolzen werden.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, gemäß welcher das Schmelzgefäß 5 einen zylindrischen Stahlmantel 5a umfasst, in dem die wassergekühlte, hohle Kupfer-Induktionsspule 11 aufgenommen ist. Die Spule 11 ist mit den Zuführungen 9a, 9b durch Schraubfittings FT5, FT6; FT4, FT7 verbunden. Die Spule 11 ist durch einen oberen und einen unteren horizontalen Shunt-Ring 5b, 5c, verbunden durch mehrere (z. B. sechs) vertikale Shunt-Verbindungsstangenglieder 5d, die in einer Umfangsrichtung zwischen dem oberen und dem unteren Shunt-Ring 5b, 5c voneinander beabstandet sind, geshuntet, um den Magnetfluss in der Nähe der Spule zu konzentrieren und die Übertragung der Induktionsleistung auf den umgebenden Stahlmantel 5a zu verhindern. Die Verbindungsstangenglieder 5d sind mit dem oberen und dem unteren Shunt-Ring 5a, 5b durch Gewindestangen (nicht gezeigt) verbunden. Ein oberer und ein unterer Spulen-Kompressionsring 5e, 5f und Paare von Abstandshalterringen 5g, 5h sind oberhalb und unterhalb der jeweiligen Shunt-Ringe 5b, 5c bereitgestellt für den mechanischen Zusammenbau.
Die Shunt-Ringe 5b, 5c und die Verbindungsstangenglieder 5d umfassen eine Mehrzahl von alternierenden Eisenlamellen 5i und Phenolharz-Isolierlamellen 5p zu diesem Zweck. Ein Flussschild 5sh, hergestellt aus einem Elektroisoliermaterial, ist unterhalb des unteren Shunt-Rings 5c angeordnet.
Ein geschlossener zylindrischer (oder anders geformter) keramischer Tiegel C ist in dem Stahlmantel 5a in einem Bett aus Refraktärmaterial 5r angeordnet, welches bezogen auf die Induktionsspule 11 innenwärts angeordnet ist. Der keramische Tiegel C kann einen Aluminiumoxid- oder einen Zirconoxid-Keramiktiegel umfassen, wenn Nickelbasis-Superlegierungen geschmolzen und gegossen werden. Andere keramische Tiegelmaterialien können verwendet werden, in Abhängigkeit von dem Metall oder der Legierung, welche geschmolzen und vergossen werden soll. Der Tiegel C kann durch Kaltpressen von keramischen Pulvern und Brennen geformt werden.
Der Tiegel ist in einem Bett 5r von losen, binderlosen Refraktärpartikeln positioniert, z. B. Magnesiumoxid-Keramikpartikeln mit einer Größe von ca. 200 mesh. Das Bett 5r von losen Refraktärpartikeln ist von einem dünnwandigen, harzgebundenen Refraktärpartikel-Spulenvergussmaterial 5l umschlossen, z. B. harzgebundenen Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Keramikpartikeln mit einer Größe von ca. 60 mesh, welches benachbart zu der Induktionsspule 11 angeordnet ist, 4.
Die harzgebundene Auskleidung 5l wird durch Handaufbringung und Trocknen gebildet, und sodann werden die losen Refraktärpartikel des Betts 5r auf den Boden der Auskleidung 5l eingebracht. Sodann wird der Tiegel C auf die am Boden befindlichen losen Refraktärpartikel platziert, und der Raum zwischen der vertikalen Seitenwand des Tiegels C und der vertikalen Seitenwand der Auskleidung 5l wird mit losen Refraktärpartikeln des Bettes 5r gefüllt.
Ein eine ringförmige Gasdruckbeaufschlagungskammer bildendes Element 5s ist durch geeignete, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Befestigungsmittel 5j und eine ringförmige Dichtung 5v oben auf dem Mantel 5a befestigt. Das Element 5s umfasst einen oberen Umfangsflansch 5z, eine kreisförmige zentrale Öffnung 5O1 großen Durchmessers und eine untere kreisförmige Öffnung 5O2 kleineren Durchmessers benachbart zu dem oberen offenen Ende des Tiegels C, und definiert einen zentralen Raum SP. Wasserkühlkanäle 5pp sind in dem Element 5s bereitgestellt, welches aus Edelstahl hergestellt ist. Die Wasserkühlkanäle 5pp empfangen Kühlwasser von einer Wasserleitung 5p, welche innerhalb der Hohlwelle 4d enthalten ist. Das Rücklaufwasser läuft durch eine ähnliche zweite Wasserleitung (nicht gezeigt), welche direkt hinter der Leitung 5p angeordnet ist.
Die Gasdruckbeaufschlagungsleitung 4h erstreckt sich zu dem Schmelzgefäß 5 und ist mit dem zentralen Raum SP des Elements 5s und mit dem Raum um die Außenseite der Schmelzinduktionsspule 11 verbunden, um die Erzeugung eines unterschiedlichen Drucks über den Tiegel C zu vermeiden. Ähnlich erstreckt sich die Vakuumleitung 4v zu dem Schmelzgefäß 5 und ist mit dem zentralen Raum SP des Elements 5s und mit dem Raum um die Außenseite der Schmelzinduktionsspule 11 in ähnlicher Weise verbunden, wie für die Leitung 4h in 4 gezeigt.
In der Praxis der Erfindung wird das Schmelzgefäß 5 nach dem Chargieren mit Blöcken an der Block-Chargiereinrichtung 20 zu der Instrumentierungseinrichtung 19 bewegt, wo die Blöcke in dem Schmelzabteil 1 unter einem vollen Vakuum (z. B. 10 μm oder weniger) durch Erregung der Induktionsspule 11 zu diesem Zweck geschmolzen werden, um ein Bad von geschmolzenem Metallmaterial M in dem Tiegel C zu bilden. Die Vakuumleitung 4v, 4, und das Ventil VV, 1 und 3, werden kontrolliert, um das Vakuum in dem Raum SP und in dem Raum um die Außenseite der Induktionsspule 11 des Schmelzgefäßes 5 während des Schmelzens bereitzustellen.
Nach Schmelzen der Blöcke in dem Schmelzgefäß 5 wird eine vorgewärmte Keramikform 15 in die Gießkammer oder das Gießabteil 3, welches durch das Absperrventil 2 von dem Schmelzabteil 1 getrennt ist, geladen. Das Gießabteil 3 umfasst eine obere Kammer 3a und eine untere Kammer 3b mit einer dichtbaren Belade-/Entladetür 3c, 2. Die untere Kammer umfasst ferner einen horizontal drehbaren Formbasishalter 14. Der Formbasishalter 14 umfasst eine vertikale Welle 14a und eine hydraulische Betätigungseinrichtung 14b an der Welle 14a für eine Auf- und Abbewegung und eine Drehbewegung an derselben. Die Welle 14a ist zwischen einer oberen und einer unteren dreieckigen Platte 14p gehalten, welche mit einem festen Vorrichtungsrahmen und der Seite des Gießabteils 3 verschweißt ist. Ein Haltearm 14c erstreckt sich von der Betätigungseinrichtung 14b und ist gabelförmig ausgebildet, um mit einer Formbasis 13 in Eingriff zu kommen und dieselbe zu tragen.
Die Formbasis 13, 2 und 7, umfasst eine flache Platte mit einer durch sie hindurchgehenden zentralen Öffnung 13a. Die Formbasis 13 umfasst mehrere (z. B. vier) vertikale Innensechskant-Schulterfeststellschrauben 13b, in den 2, 7, 8, 9B und 9D gezeigt, welche in Umfangsrichtung um 90 Grad voneinander beabstandet sind, auf der nach oben weisenden Plattenoberfläche, zu Zwecken, welche noch beschrieben werden. Die Formbasis umfasst eine ringförmige, kurze, aufrecht stehende Stummelwand 13c auf der oberen Oberfläche 13d, um eine Rückhaltekammer zu bilden, welche geschmolzenes Metallmaterial, das aus einer gerissenen Form 15 austreten könnte, aufzufangen, 7.
Eine ringförmige Dichtung SMB1, umfassend ein Dichtmittel, ist zwischen der Formbasis 13 und dem Flansch 5z des Schmelzgefäßes 5 angeordnet. Die Dichtung ist ausgebildet, zwischen der Formbasis 13 und dem Flansch 5z des Schmelzgefäßes 5 gedichtet zu werden, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen, wenn die Formbasis 13 und das Schmelzgefäß 5 in Eingriff gebracht werden, wie unten beschrieben. Dazu können eine oder mehrere Dichtun gen SMB1 zwischen der Formbasis 13 und dem Schmelzgefäß 5 bereitgestellt sein. Die Formbasis-Dichtung SMB1 kann ein Siliconmaterial umfassen. Die Dichtung SMB1 ist typischerweise an der unteren Oberfläche 13e der Formbasis 13 angeordnet, so dass sie zusammengedrückt wird, wenn die Formbasis und das Schmelzgefäß in Eingriff gebracht werden, obschon die Dichtung SMB1 alternativ oder zusätzlich an dem Flansch 5z des Schmelzgefäßes 5 angeordnet sein kann. Eine ähnliche Dichtung SMB2 ist an dem unteren Endflansch 31c der Formhaube 31 und/oder an der oberen Oberfläche 13d der Formbasis 13 bereitgestellt, um eine gasdichte Abdichtung zwischen der Formbasis 13 und der Formhaube 31 bereitzustellen.
Die Formbasis 13 ist ausgebildet zur Aufnahme einer vorgewärmten Form-zu-Basis-Keramikfaser-Dichtung oder -Dichtscheibe MS1 um die Öffnung 13a herum und einer vorgewärmten Keramikform 15 und eines vorgewärmten Mundstücks oder Füllrohrs 16. Die vorgewärmte Form 15 mit Füllrohr 16 wird auf der Formbasis 13 positioniert, wobei das Füllrohr 16 sich durch die Öffnung 13a über die unterste Oberfläche 13e der Formbasis 13 hinaus erstreckt und wobei der Boden der Form 15 auf der Dichtung MS2 sitzt, bei der es sich um eine Keramikfaserdichtung handelt, welche die Form 15 und das Füllrohr 16 dichtet.
Die Keramikform 15 kann gasdurchlässig oder gasundurchlässig sein. Eine gasdurchlässige Form kann durch das wohlbekannte Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell hergestellt werden, umfassend das wiederholte Tauchen eines Wachs- oder anderen flüchtigen Modells in eine Aufschlämmung aus feinem Keramikpulver in Wasser oder einem organischen Träger, Ablaufenlassen von überschüssiger Aufschlämmung und dann Versehen mit einem Stucco oder Besanden mit gröberen Keramikpartikeln, um eine gasdurchlässige Schalenform von geeigneter Wanddicke auf dem Modell aufzubauen. Eine gasundurchlässige Form 15 kann hergestellt werden unter Verwendung von festen Formmaterialien oder dadurch, dass in dem Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell feinere Keramikartikel in den Aufschlämmungen und/oder Stuccos verwendet werden, um eine Schalenform aufzubauen, deren Wandstruktur so dicht ist, dass sie im Wesentlichen gasundurchlässig ist. Bei dem Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell wird das Modell selektiv aus der Schalenform entfernt durch einen konventionellen thermischen Modellentfernungsvorgang, z. B. Schnellentwachsen durch Erhitzen, Herauslösen oder andere bekannte Modellentfernungstechniken. Die grüne Schalenform kann dann bei erhöhter Temperatur gebrannt werden, um Formfestigkeit für das Gießen zu entwickeln.
In der Praxis der Erfindung ist die Keramikform 15 typischerweise so ausgebildet, dass sie einen zentralen Einguss 15a aufweist, der mit dem Füllrohr 16 in Verbindung steht und einer Mehrzahl von Formhöhlungen 15b geschmolzenes Metallmaterial über Seitenanschnitte 15c, welche um den Einguss 15a entlang seiner Länge angeordnet sind, zuführt, wie in den US-Patenten Nr. 3 863 706 und Nr. 3 900 064 gezeigt, deren Lehren hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen werden.
Der mit der Formbasis 13 und der darauf befindlichen Form 15 beladene Haltearm 14c wird – bei geöffneter Zugangstür 3c – in die Kammer 3 geschwenkt und auf Haltepfosten 3d platziert, welche auf dem Boden der unteren Kammer 3b befestigt sind, 2.
In der oberen Kammer 3a des Gießabteils befindet sich eine doppelwandige, wassergekühlte Formkappe oder -haube 31, welche auf die Formbasis 13, um die Form 15 herum, abgesenkt wird, 7. Die Formhaube 31 umfasst eine untere glockenförmige Region 31a, welche die Form 15 umgibt, und einen oberen zylindrischen röhrenförmigen Fortsatz 31b, der durch eine vakuumdichte Buchse SR hindurchtritt, um eine Vertikalbewegung der Haube 31 zu erlauben. Die untere Region 31a umfasst den untersten Umfangsendflansch 31c, der so ausgebildet ist, dass er mit der Formbasis 13 zusammenpasst, wobei die Dichtung SMB2 hierzwischen zusammengedrückt wird, um eine gasdichte Abdichtung zu bilden, 7. Der Flansch 31c umfasst einen rotierbaren Formklemmring 33, der eine Mehrzahl von bogenförmigen Schlitzen 33a aufweist, jeweils mit einer vergrößerten Eintrittsöffnung 33b und einer schmaleren bogenförmigen Schlitzregion 33c. Eine Kurvenkörperfläche 33s ist an dem Klemmring in der Nähe jedes Schlitzes 33a bereitgestellt. Der Formklemmring 33 wird mittels eines Griffs 33h von dem Arbeiter, der die Kombination von Formbasis 13/Form 15 in das Gießabteil 3 lädt, gedreht. Insbeson dere wird die Formhaube 31 auf die Formbasis 13 abgesenkt, derart, dass Feststellschrauben 13b in der vergrößerten Öffnung 33a aufgenommen werden, 9A, 9B. Sodann dreht der Arbeiter den Ring 33 relativ zu der Formbasis 13, um die Kurvenkörperflächen 33s und die Unterseiten der Köpfe 13h der Feststellschrauben 13b in Eingriff zu bringen, 9C, 9D, um die Formbasis 13 über den Kurvenkörper gegen den Boden der Formhaube 31 zu verriegeln.
An dem Flansch 31c sind mehrere (z. B. vier) in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, kommerziell erhältliche Argon-betätigte Kniehebelverschluss-Klemmen 34 (erhältlich als Klemme mit der Bezeichnung Modell Nr. 895 von der Firma DE-STA-CO) befestigt, welche betätigt werden, um das Schmelzgefäß 5 und die Formbasis 13 während des Gegenschwerkraftgießens zusammenzuklemmen, wie unten beschrieben. Die Knebelverschlussklemmen 34 empfangen Argon von einer Quelle außerhalb des Abteils 3 über eine gemeinsame Leitung 34c, welche sich in dem hohlen Fortsatz 31b erstreckt, 7, und welche Argon einer entsprechenden Speiseleitung (nicht gezeigt) zu jeder Klemme 34 zuführt. Die Kniehebelverschlussklemmen umfassen ein Gehäuse 34a, welches mittels Befestigungsmitteln an dem Flansch 31c befestigt ist, und ein drehbares Verriegelungsglied 34b, welches an der Unterseite des Umfangsflansches 5z des die Gasdruckbeaufschlagungskammer bildenden Elements 5s angreift, 7, um das Schmelzgefäß 5, die Formbasis 13 und die Formhaube 31 zusammenzuklemmen, wobei die Dichtung SMB1 zwischen Flansch 5z und Formbasis 13 zusammengedrückt wird, um eine vakuumdichte Dichtung bereitzustellen.
Der hohle Fortsatz 31b der Formhaube 31 ist mit einem Paar von Hydraulikzylindern 35 derart verbunden, dass die Formhaube 31 relativ zu dem Gießabteil 3 auf und ab bewegt werden kann. Die Hydraulikzylinderstangen 35b sind an einem stationären Montageflansch 3e der Kammer 3 montiert. Die Zylinderkammern 35a schließen an dem Flansch 3f an den Formhaubenfortsatz 31b an, der sich bei Betätigung der Zylinder vertikal bewegt und die Formhaube anhebt oder absenkt. Der Formhaubenfortsatz 31b bewegt sich relativ zu dem Gießabteil 3 durch eine vakuumdichte Dichtung SR hindurch.
Ferner ist ein Hydraulikzylinder 37 an dem oberen Ende des Formhaubenfortsatzes 31b montiert und umfasst eine Zylinderkammer 37a und eine Zylinderstange 37b, welche in dem Formhaubenfortsatz 31b bewegt wird, um die Formklemmeinrichtung 17 zu heben oder zu senken. Insbesondere nachdem die Formhaube 31 abgesenkt und mit der Formbasis 13 verriegelt wurde, senkt der Zylinder 37 die Formklemmeinrichtung 17 gegen den oberen Bereich der Form 15 in der Haube 31 ab, um die Form 15 und die Dichtung MS1 und MS2 gegen die Formbasis 13 zu klemmen, 7.
Das Gießabteil 3 wird unter Verwendung konventioneller Vakuumpumpsysteme 24a und 24b evakuiert, welche in den 1 und 3 gezeigt sind. Die Gießabteil-Vakuumpumpsysteme 24a und 24b umfassen jeweils ein Paar von kommerziell erhältlichen Pumpen, um den gewünschten negativen Druck (unterhalb Umgebungsdruck) zu erzielen, namentlich ein Stokes 1739HDBP-System, umfassend eine ölgedichtete Rotationsvakuumpumpe und ein Roots-Gebläse, um ein anfängliches Vakuumniveau von ca. 50 μm und darunter in dem Gießabteil 3 bereitzustellen, wenn das Absperrventil 2 geschlossen ist.
Das Vakuumpumpsystem 24a und 24b evakuiert, für sich allein oder im Tandembetrieb, individuell oder simultan, die obere Kammer 3a des Gießabteils 3 via Leitungen 24g, 24h, die oben beschriebene Block-Chargiereinrichtung 20 via Abzweigleitungen 24c, 24d und die Temperaturmesseinrichtung 19 über eine flexible Leitung (nicht gezeigt), welche an die Leitung 24d anschließt. Die Vakuumpumpsysteme 24a und 24b evakuieren ferner den Formhaubenfortsatz 31b über ein Paar von flexiblen Leitungen 24e (eine davon in 1 gezeigt), welche mit einer Abzweigleitung 24f und Öffnungen 31o (von denen eine gezeigt ist) auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Fortsatzes 31b verbunden sind, 1 und 2, und das Abteil 3b via Leitung 24h. Die Leitungen 24e wurden in 3 weggelassen.
Es wird nun der Betrieb der oben detaillierten Vorrichtung unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 beschrieben. Nach Chargieren des Schmelzgefäßes 5 mit Blöcken I an der Block-Chargiereinrichtung 20 wird dieses durch die Welle 4d zu der Instrumentierungseinrichtung 19 bewegt, wo die Blöcke in dem Schmelzabteil 1 unter einem vollen Vakuum (z. B. 10 μm oder weniger) durch Erregung der Induktionsspule 11 zum Einbringen der erforderlichen Wärmeenergie geschmolzen werden, 10.
Nachdem das Schmelzen der Blöcke in dem Tiegel C abgeschlossen und die Schmelze auf die erforderliche Gießtemperatur gebracht worden ist, wie mittels der Temperaturmesseinrichtung 19 und Erregung der Induktionsspule 11 bestimmt, wird eine vorgewärmte Keramikform 15 mit vorgewärmtem Füllrohr 16 und vorgewärmten Dichtungen MS1 und MS2 auf eine Formbasis 13 auf einem Haltearm 14c geladen, 10. Der Haltearm 14c wird dann gedreht, um die Formbasis 13 über die Zugangstür 3c in das Gießabteil 3 einzubringen, wobei das Abteil 3 durch das Ventil 2 von dem Schmelzabteil 1 isoliert ist, 11. Die Formhaube 31 befindet sich in der angehobenen Position in der oberen Kammer 3a.
Nach Platzieren der Formbasis 13 in der Gießkammer 3a wird die Formhaube 31 mittels der Zylinder 35 abgesenkt, um die Feststellschrauben 13b in den Schlitzöffnungen 33b des Verriegelungsrings 33 auszurichten. Der Verriegelungsring 33 wird dann von dem Arbeiter rotiert (teilweise gedreht), um die Formbasis 13 über an den Feststellschraubenköpfen 13h angreifende Kurvenkörperflächen 33s gegen die Formhaube 31 zu verriegeln. Die Formklemmeinrichtung 17 wird über den Zylinder 37 abgesenkt, um die Form 15 und die Dichtungen MS1 und MS2 in Anlage gegen die Formbasis 13 zu bringen und zu halten. Im zusammengeklemmten Zustand bilden die Formbasis 13 und die Formhaube 31 eine Formkammer MC mit darin befindlicher Form 15.
Die zusammengeklemmte Kombination Formbasis/Haube 13/31 wird dann zurück in die obere Kammer 3a des Gießabteils 3 gehoben, und der Formbasishaltearm 14c wird von dem Arbeiter weggeschwenkt, so dass die Gießabteiltür 3c geschlossen und vakuumdicht gedichtet werden kann durch Verschließen und Verriegeln der Tür unter Verwendung von Türklemmeinrichtungen 3j, 12. Sowohl das Gießabteil 3 als auch die innerhalb der Formbasis/Haube 13/31 gebildete sekundäre Formkammer MC werden durch die Vakuumpumpsysteme 24a, 24b auf einen rasch erzielbaren, aber sehr niedrigen Anfangsdruck evakuiert, z. B. 50 μm oder weniger unterhalb Umgebungsdruck. Das kontinuierliche Pumpen wird für ca. zwei volle Minuten aufrechterhalten, wobei ein signifikant kompletteres Vakuum erzielt wird, z. B. 10 μm oder weniger, als es mit dem Verfahren nach den US-Patenten Nr. 3 863 706 und Nr. 3 900 064 erzielbar ist, um praktisch alle Gase zu entfernen, sowohl die Gase, welche frei innerhalb des Gießabteils 3 und der Formkammer MC vorliegen, als auch diejenigen, welche in der Porosität der Schalenform 15 und des gegebenenfalls in der Form vorhandenen Kerns (nicht gezeigt) zurückgehalten sind, welche Gase potentiell schädigend für das reaktive flüssige Metallmaterial (z. B. die Nickelbasis-Superlegierung) sein könnten, wenn sie Gelegenheit erhielten, mit den reaktiveren Elementen in dem Metallmaterial zu reagieren, um Oxide zu bilden. Wenn die Form 15 gasundurchlässig ist, stellt die Öffnung zu der Form durch das Mundstück oder Füllrohr 16 einen Zugang für die Evakuierung bereit.
Nachdem das Schmelzen der Blöcke in dem Tiegel C abgeschlossen und die Schmelze auf die erforderliche Gießtemperatur gebracht worden ist, wie mittels der Temperaturmessinstrumentierung 19 bestimmt, und nachdem das notwendige Vakuumniveau in den Schmelz- und Gießabteilen 1, 3 erzielt worden ist, wird das Absperrventil 2 durch seinen luftbetätigten Zylinder 2a geöffnet. Das Schmelzgefäß 5 mit dem darin befindlichen geschmolzenen Metallmaterial wird auf Schienen 6 durch Betätigung des Zylinders 4 in das Gießabteil 3 unter die Formbasis/Haube 13/31 bewegt, 12. Die Schienen 6 stellen sowohl Ausrichtung als auch die notwendige mechanische Stabilität bereit, um die schwere, erweiterte Last zu tragen.
Die Formbasis/Haube 13/31 werden sodann auf das Schmelzgefäß 5 abgesenkt, 7 und 13, derart, dass die Formbasis 13 mit dem Flansch 5z des Schmelzgefäßes 5 in Eingriff kommt und mit demselben zusammengeklemmt wird mittels der Argon-betätigten Knebelverschlussklemmen 34, welche mit dem Flansch 5z mit einer mechanischen 90°-Verriegelungswirkung in Eingriff kommen. Diese Bewegung bewirkt zweierlei.
Erstens wird durch die Vertikalbewegung von Formbasis/Haube das Formfüllrohr 16 in das geschmolzene Metallmaterial M getaucht, welches als ein Bad in dem Tiegel C vorliegt.
Zweitens erzeugt die Anlage und Klemmung der Formbasis 13 gegen den Flansch 5z des Schmelzgefäßes 5 einen gedichteten gasdruckbeaufschlagbaren Raum SP zwischen der oberen Oberfläche des geschmolzenen Metallmaterials M und der unteren Oberfläche 13e der Formbasis 13. Die Dichtung SMB1 wird zwischen der Formbasis 13 und dem Flansch 5z des Schmelzgefäßes zusammengedrückt, um eine gasdichte Abdichtung zu diesem Zweck bereitzustellen. Dieser kleine Raum SP (z. B. typisch 1000 in³) und der Raum um die Induktionsspule 11 des Schmelzgefäßes 5 herum werden sodann durch die Argongaszuführleitung 4h via Öffnen des Ventils VA und Schließen des Vakuumleitungsventils VV unter Druck gesetzt, während die Abteile 1, 3 weiter evakuiert werden auf 10 μm oder weniger, wodurch eine Druckdifferenz auf das geschmolzene Metallmaterial M in dem Tiegel C hergestellt wird, die erforderlich ist, um das geschmolzene Metallmaterial aufwärts durch das Füllrohr 16 und über den Einguss 15a und die Seitenanschnitte 15c in die Formhöhlungen 15b zu treiben oder zu "drücken". Das Argon-Druckbeaufschlagungsgas wird typischerweise bei einem Gasdruck von bis zu 2 Atmosphären, z. B. 1 bis 2 Atmosphären, in dem Raum SP bereitgestellt. Die Aufrechterhaltung des positiven Argondrucks in dem gedichteten Raum SP wird typischerweise über den spezifizierten Gießzyklus hinweg fortgesetzt, während welcher Zeit das Metallmaterial in den Formhöhlungen 15b und einem Teil der Formseitenanschnitte 15c, aber typischerweise nicht in dem Einguss 15a verfestigt. Das Schmelzgefäß 5 ist so konstruiert, dass es im mit der Formbasis 13 dicht verbundenen Zustand während des Gasdruckbeaufschlagungsschrittes unter Verwendung der Leitung 4h druckdicht ist oder während des Evakuierungsschrittes unter Verwendung der Vakuumleitung 4v vakuumdicht ist, wie als nächstes beschrieben.
Nach Beendigung des Gasdrucks durch Schließen des Ventils VA werden der Raum SP und der Raum um die Induktionsspule 11 des Schmelzgefäßes 5 mittels der Vakuumleitung 4v bei geöffnetem Ventil VV evakuiert, um den Druck unter Umgebungsdruck zwischen dem dichtbaren Raum SP und den Abteilen 1, 3 zu egalisieren. Innerhalb des Formeingusses 15a verbliebenes geschmolzenes Metallmaterial kann dann zurück in den Tiegel C fließen und dadurch, immer noch in flüssiger Form, zur Verwendung für das Gießen der nächsten Form zur Verfügung stehen. Die Knebelverschlussklemmen 34 werden drucklos gemacht, so dass die Formbasis/Haube 13/31 von dem Schmelzgefäß 5 abgehoben und das Füllrohr 16 aus dem geschmolzenen Metallmaterial in dem Tiegel C zurückgezogen werden kann. Sodann wird eine Tropfwanne 70 mittels eines Hydraulikzylinders 72 unter die Formbasis 13 positioniert, um jegliche verbleibende Tropfen an geschmolzenem Metallmaterial von dem Füllrohr 16 aufzufangen, 2.
An diesem Punkt in dem Gießzyklus und wie in 14 gezeigt, wird das Schmelzgefäß 5 in das Schmelzabteil 1 abgezogen und von dem Gießabteil 3 durch Schließen des Absperrventils 2 getrennt. Dies erlaubt das Aufheben des Vakuums in dem Abteil 3 mittels des Umgebungsentlüftungsventils CV, 14, um Umgebungsdruck darin bereitzustellen und die Tür 3c zu öffnen, und die vergossene Form 15 auf der Formbasis 13 kann unter Verwendung des Haltearms 14c entnommen werden. Wenn der Tiegel C nicht mehr genügend Metallmaterial enthält, um eine weitere Form zu vergießen, wird der Tiegel C mit frischer Master-Legierung erneut chargiert unter Verwendung des Chargiermechanismus 20, die neuen Blöcke werden geschmolzen, und die gesamte Charge wird erneut vorbereitet zum Gießen durch Herstellen der definierten Schmelzegießtemperatur für das zu gießende Teil. Das Gießen des geschmolzenen Metallmaterials in eine neue Form 15 wird in der Gießkammer 3 durchgeführt, wie oben beschrieben.
Die Erfindung ist vorteilhaft, weil die Form 15 mit flüssigem Metallmaterial gefüllt wird, während die Form noch unter Vakuum steht (z. B. 10 μm oder weniger Druck unterhalb Umgebungsdruck). Dem Eintritt des Metalls in die Formhöhlungen wird deshalb kein Widerstand entgegengesetzt, der durch jegliche Art von Gasrückdruck innerhalb der Form entsteht. Es ist nicht länger notwendig, dass die Formwand gasdurchlässig ist, um das Entweichen von Gasen und den Eintritt von Metall zu erlauben. Vollkommen gasundurchlässige Formen können problemlos vergossen werden, wodurch sich neue Möglichkeiten mit Bezug auf die Herstellung der Form selbst eröffnen und Verfahrenskombinationen möglich werden, die früher nicht praktikabel waren. Ferner, wie bereits angegeben, bleibt wesentlich weniger interstitielles Gas, mit dem Potential zur Bildung von Gasblasen als eine Folge von thermischer Ausdehnung, in der Ke ramikporosität zurück, sei es in der Formwand oder in vorgeformten Keramikkernen, so dass die Gussschrottraten reduziert werden.
Das geschmolzene Metallmaterial, welches von dem Einguss der vergossenen Form in den Tiegel zurückläuft, ist sauberer als ähnliches rezykliertes Material aus früheren Prozessen, weil auch dieses Material weniger sich entwickelndem reaktivem Gas während des Gießzyklus ausgesetzt war. Dies zeigt sich durch die relative Abwesenheit von auf der Oberfläche des in dem Tiegel verbleibenden Metalls schwimmenden Schaumansammlungen nach einer ähnlichen Anzahl von Gießzyklen. Ferner kann die Gasdruckbeaufschlagung des kleinen Raums oberhalb der Schmelze, wodurch die Druckdifferenz erzeugt wird, die das Metall nach oben, in die Form hebt, rascher durchgeführt werden, so dass komplette Formen schneller gefüllt werden können und daher dünnere Gussabschnitte gefüllt werden können. Es kann eine größere Konsistenz erzielt werden zwischen Hohlraumfüllraten bei verschiedenen Höhen an der gleichen Form wegen der Eliminierung des verfügbaren Formoberflächenbereichs und der Formpermeabilität als Variablen in der Mechanik, welche die Druckänderungsrate innerhalb der Form kontrolliert. In der Praxis der Erfindung können Differenzdrücke von mehr als einer Atmosphäre verwendet werden. Dies erlaubt es, größere Komponenten zu gießen, als sie sonst produziert werden könnten als eine Folge der Limitierung hervorgerufen durch die Höhe, bis zu der ein Metall durch eine Druckdifferenz von nicht mehr als einer Atmosphäre angehoben werden kann. Ferner kann das Speisen der Porosität unterstützt werden, welche während der Gussteilverfestigung erzeugt wird als eine Folge der Schwindung, die in den meisten Legierungen auftritt, wenn diese vom flüssigen in den festen Zustand übergehen. Dieser erhöhte Druck kann Flüssigkeit zwingen, durch die Verfestigungsfront hindurch weiter fortzuschreiten, um Porositätshohlräume zu füllen, die dazu neigen, zurückzubleiben. Wenn ihr volles Potential ausgenutzt wird, erlaubt die Erfindung die Verwendung von kleineren oder weniger Anschnitten, was in einer weiteren Kostenreduzierung resultiert. Sie kann ferner potentiell die Notwendigkeit des heißisostatischen Pressens (HIP) als ein Mittel zur Mikroporositätseliminierung beseitigen, wodurch eine weitere Kostenreduzierung erzielt wird.
Obschon die Formhaube 31 als die Form 15 auf der Formbasis 13 umschließend und die Formklemmeinrichtung 17 tragend gezeigt ist, kann die Formhaube weggelassen werden, wenn die Formklemmeinrichtung 17 auf andere Art und Weise so gehalten werden kann, dass die Form 15 an der Formbasis 13 geklemmt wird. Das heißt, in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Form 15 auf der Formbasis 13 direkt mit dem Gießabteil 3 kommunizieren, ohne die dazwischengeschaltete Formhaube 31. Ferner sieht die Erfindung vor, das Schmelzabteil 1 unter dem Gießabteil 3 anzuordnen, wie in US-Patent Nr. 3 900 064 beschrieben, derart, dass das Schmelzgefäß 5 nach oben, in das Gießabteil bewegt wird, um mit einer darin positionierten Formbasis 13 in abdichtende Anlage zu kommen, um den gasdruckbeaufschlagbaren Raum zu bilden zum Gegenschwerkraftgießen eines geschmolzenen Metallmaterials in eine Form auf der Formbasis.
Obschon im Vorstehenden bestimmte spezifische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, wird für den Fachmann erkennbar sein, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, und dass Änderungen, Modifikationen und dergleichen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
Figuren zu 3 772 b
1

To vacuum – Zum Vakuum

5

Water in – Wassereintritt
Water out – Wasseraustritt

Claims

Verfahren zum Gießen eines Metallmaterials entgegen der Schwerkraft, umfassend: a) Schmelzen des Metallmaterials unter einem Druck unter Umgebungsdruck in einem Schmelzgefäß, b) Anordnen einer Form unter einem Druck unter Umgebungsdruck auf einer Formbasis, wobei ein Füllrohr der Form sich durch eine Öffnung in der Basis hindurcherstreckt, c) Relativbewegen des Schmelzgefäßes und der Basis, um eine Öffnung des Füllrohrs in das geschmolzene Metallmaterial in dem Schmelzgefäß zu tauchen und um das Schmelzgefäß und die Basis mit einem Dichtungsmittel dazwischen in Eingriff zu bringen, derart, dass ein dichter gasdruckbeaufschlagbarer Raum zwischen dem geschmolzenen Metallmaterial und der Basis gebildet wird, während ein Druck unter Umgebungsdruck um das Schmelzgefäß und um die Form bereitgestellt wird, und d) Gasdruckbeaufschlagen des Raums zum Herstellen einer Druckdifferenz auf das geschmolzene Metallmaterial, um es aufwärts durch das Füllrohr in die Form zu treiben.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den weiteren Schritt nach Schritt d): Beenden der Gasdruckbeaufschlagung und Egalisieren des Drucks unter Umgebungsdruck zwischen der Form und dem dichtbaren Raum.
Verfahren nach Anspruch 2, umfassend den weiteren Schritt des Relativbewegens des Schmelzgefäßes und der Basis, um das Schmelzgefäß und die Formbasis außer Eingriff zu bringen, um das Füllrohr aus dem geschmolzenen Metallmaterial in dem Schmelzgefäß zurückzuziehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmittel an der Formbasis angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Ineingriffbringen eines oberen Endes des Schmelzgefäßes und der Basis mit dem Dichtungsmittel dazwischen.
Verfahren nach Anspruch 5, umfassend das Zusammenklemmen des oberen Endes und der Basis.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Klemmen der Form an der Basis.
Verfahren nach Anspruch 7, umfassend das Anordnen einer Formhaube auf der Basis, wobei eine bewegliche Formklemmeinrichtung in der Haube die Form an der Basis klemmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallmaterial in einem Schmelzgefäß geschmolzen wird, welches in einer auf einen Druck unter Umgebungsdruck evakuierten Schmelzkammer angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Form auf der Basis in einer auf einen Druck unter Umgebungsdruck evakuierten Gießkammer angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, umfassend das Bewegen des Schmelzgefäßes in die Gießkammer unter die Basis.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend das Absenken der Basis, um die Öffnung des Füllrohrs in das geschmolzene Metallmaterial in dem Schmelzgefäß zu tauchen und um das Schmelzgefäß und die Basis mit dem Dichtungsmittel dazwischen in Eingriff zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallmaterial eine Nickelbasis-Superlegierung umfasst.
Vorrichtung zum Gießen eines Metallmaterials entgegen der Schwerkraft, umfassend: a) ein Schmelzgefäß mit einem geschmolzenen Metallmaterial darin, b) eine Formbasis, auf der eine Form angeordnet ist, wobei ein Formfüllrohr sich durch eine Öffnung in der Basis hindurcherstreckt, c) ein Dichtungsmittel an mindestens einem der Elemente, welche sind die Basis und das Schmelzgefäß, d) ein Mittel zum Relativbewegen der Basis und des Schmelzgefäßes zum Eintauchen einer Öffnung des Füllrohrs in das geschmolzene Metallmaterial und zum Ineingriffbringen des Schmelzgefäßes und der Basis mit dem Dichtungsmittel dazwischen zum Bilden eines dichten gasdruckbeaufschlagbaren Raums zwischen dem geschmolzenen Metallmaterial und der Basis, e) ein Gießabteil zum Aufnehmen des Schmelzgefäßes und der Form, angeordnet auf der Formbasis, welche mit dem Schmelzgefäß in Eingriff gebracht wird, und ein Vakuumpumpsystem zum Herstellen eines Drucks unter Umgebungsdruck in dem Gießabteil um das Schmelzgefäß und um die Form, und f) ein Mittel zum Gasdruckbeaufschlagen des Raums zum Herstellen einer Druckdifferenz, um das geschmolzene Metallmaterial aufwärts durch das Füllrohr in die Form zu treiben.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Schmelzgefäß einen peripheren Flansch in der Nähe des offenen oberen Endes umfasst, welcher mit der Formbasis mit dem Dichtungsmittel dazwischen in Eingriff gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, umfassend eine Mehrzahl von Klemmeinrichtungen zum Zusammenklemmen des peripheren Flansches und der Formbasis mit dem Dichtungsmittel dazwischen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, umfassend ein Klemmmittel zum Klemmen der Form an der Formbasis.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Mittel zur Gasdruckbeaufschlagung eine mit dem Raum verbundene Gasleitung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend: a) eine Schmelzkammer zum anfänglichen Anordnen des Schmelzgefäßes in der Schmelzkammer; b) ein Mittel zum Evakuieren der Schmelzkammer zum Bereitstellen eines Drucks unter Umgebungsdruck in derselben; c) eine Gießkammer und ein Mittel zum Evakuieren der Gießkammer zum Bereitstellen eines Drucks unter Umgebungsdruck in derselben; d) eine die Formbasis umfassende Formkammer (MC), welche in der Gießkammer angeordnet ist und in ihr befindlich die Form aufweist, wobei sich die Öffnung des Füllrohrs außerhalb der Formkammer in der Gießkammer befindet; e) ein Mittel zum Bewegen des Schmelzgefäßes von der Schmelzkammer zu der Gießkammer in eine Position unterhalb der Formkammer, wobei das Mittel zum Relativbewegen bereitgestellt ist zum Bewegen der Formkammer mit dem Füllrohr und zum Ineingriffbringen des Schmelzgefäßes und der Formkammer mit dem Dichtungsmittel, derart, dass der dichte gasdruckbeaufschlagbare Raum zwischen dem geschmolzenen Metallmaterial in dem Schmelzgefäß und der Formbasis gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Schmelzgefäß ein oberes Ende umfasst und wobei die Formkammer eine Basis umfasst, welche in Eingriff gebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Schmelzgefäß einen peripheren Flansch in der Nähe des oberen Endes umfasst, welcher mit der Basis in Eingriff gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Formkammer eine Mehrzahl von Klemmeinrichtungen zum Zusammenklemmen des peripheren Flansches und der Basis umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Formkammer eine Formbasis mit der Form darauf umfasst, wobei das Füllrohr sich durch eine Öffnung in der Formbasis hindurcherstreckt, und eine Formhaube, welche auf der Basis um die Form herum angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Formhaube ein Klemmmittel umfasst zum Klemmen der Form gegen die Formbasis.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Gießkammer eine Zugangstür und einen Formbasis-Lademechanismus umfasst, womit eine Formbasis mit der Form darauf in der Gießkammer positioniert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei eine Formhaube in der Gießkammer auf die Formbasis, in eine Position um die Form herum bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Formhaube ein Klemmmittel umfasst zum Klemmen der Form gegen die Formbasis.
Vorrichtung nach Anspruch 26, umfassend ein Mittel, um die Formhaube abwärts, auf die Formbasis und – nach Zusammenklemmen der Formbasis und der Formhaube – aufwärts zu bewegen.