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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines plattenartigen metallischen Materials durch effektive Nutzung
der einem halbflüssigen/halbfesten
Metall innewohnenden Thixotropie.
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Das
Thixogießverfahren
(Halbflüssiggießverfahren)
und das Rheogießverfahren
(Halbfestgießverfahren)
sind als Gießverfahren
bekannt, bei welchen die einem halbflüssigen/halbfesten Metall innewohnende
Thixotropie und insbesondere die Eigenschaft genutzt werden, dass
dieses niedrige Viskosität
aufweist und sich durch Fließfähigkeit
auszeichnet.
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Diese
Gießverfahren
bestehen unveränderlich
darin, dass ein Metallbrei in einem solchen halbflüssigen/halbfesten
Zustand gegossen wird, der aus einer miteinander verschmolzenen
Mischung aus einem Metall in flüssiger
Phase und einem Metall in fester Phase gebildet ist.
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Das
Thixogießverfahren
kann somit die Schritte des Erhitzens eines festen Metalls bis zum Entstehen
eines Metallbreis im halbflüssigen
Zustand und des Einführens
des entstandenen Metallbreis in eine Metallform umfassen.
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Das
Rheogießverfahren
kann somit die Schritte des vorläufigen
Schmelzens eines festen Metalls, des Abkühlens der entstandenen Metallschmelze
bis zum Entstehen eines Metallbreis im halbflüssigen Zustand mit körnigen Kristallen
darin und des anschließenden
Einführens
des Metallbreis in eine Metallform umfassen.
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Da
mit diesen Gießverfahren
ein Metall gegossen werden kann, das ein hohes Festphasenverhältnis besitzt
und niedrige Viskosität
aufweist, sind sie in dem Vorteil, die Füllkapazität der Metallform zu verbessern
und dadurch den Gießertrag
zu erhöhen, das
Entstehen eines Produkts von großer Größe zu ermöglichen, das Auftreten von
Hohlräumen
infolge Schrumpfens zu unterbinden und dadurch die mechanische Festigkeit
des Produkts zu verbessern und eine Verringerung der Wanddicke des
Produkts zuzulassen.
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Mit
ihnen kann außerdem
die auf die Metallform ausgeübte
Wärmebelastung
gemildert und deshalb die Nutzungsdauer der Metallform verlängert werden.
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Mit
dem Ziel, bei den oben beschriebenen Gießverfahren jeweils die Thixotropie
eines halbflüssigen
Metalls und die Fließfähigkeit
eines halbfesten Metalls effektiv zu nutzen, ist es erforderlich,
dass das halbflüssige/halbfeste
Metall nichtdendritische Kristalle, vorzugsweise kugelförmige Kristalle
enthält,
die so fein und gleichmäßig wie
möglich
sind.
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Wenn
das feste Metall bis zum Entstehen eines halbflüssigen Zustands erhitzt und
die Metallschmelze einfach bis zur Ausbildung eines halbfesten Zustands
abgekühlt
wird, tragen diese Metalle jedoch beinahe gänzlich dazu bei, dass in dem
halbflüssigen/halbfesten
Metall dendritische Kristalle entstehen und es unmöglich wird,
die Thixotropie des halbflüssigen
Metalls und die Fließfähigkeit
des halbfesten Metalls voll befriedigend zu erhalten.
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Bei
dem Thixoformverfahren wird deshalb im Wesentlichen auf ein Verfahren
zur Nutzung einer schneckenartigen Extrusionsvorrichtung, die verbreitet
in einer Spritzgießmaschine
verwendet wird, und anschließend
auf das Erhitzen eines gegebenen festen Metalls in dem Zylinder
der Extrusionsvorrichtung zurückgegriffen
und dabei eine Scherkraft auf dieses ausgeübt, bis sich das feste Metall
in einen Metallbrei in halbflüssigem
Zustand umwandelt.
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Da
die schneckenartige Extrusionsvorrichtung einen komplizierten Aufbau
aufweist und demgemäß kostspielig
ist, sind die Kosten für
die Anwendung derselben bei der Gießausrüstung jedoch sehr enorm.
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Da
der in dem Zylinder der Extrusionsvorrichtung entstandene Metallbrei
dazu bestimmt ist, in seiner unmodifizierten Gestalt in die Metallform
geführt
zu werden, kann ganz und gar nicht bestätigt werden, ob die entstandenen
Kristalle den Zustand nichtdendritischer Kristalle angenommen haben
oder nicht.
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Da
das zum Einführen
in den Zylinder zu verwendende feste Metall außerdem in Form von Spänen zubereitet
werden muss, sind die Kosten für
das Rohmaterial sehr hoch.
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Inzwischen
wird bei dem Rheogießverfahren,
wie es beispielsweise in
JP-A
HEI 10-34307 offenbart ist, auf einen Vorgang zurückgegriffen,
bei dem auf ein vorher in einem Halteofen geschmolzenes Metall ein
Kühlmittel
einwirkt, wodurch diese Metallschmelze auf den gleichzeitig bestehenden Fest-Flüssig-Zustand
abgekühlt
wird, der aus einer festen Phase und einer flüssigen Phase gebildet wird,
und dieser Fest-Flüssig-Verbund
in einen Metallbrei umgewandelt und dieser dabei in einem Aufbewahrungsbehälter im
Bereich einer Halbflüssigtemperatur
gehalten wird.
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Mit
dem diesen Vorgang nutzenden Verfahren kann man einen erwarteten
Metallbrei erhalten, ohne dass eine solche kostspielige Extrusionsvorrichtung
verwendet zu werden braucht, wie sie bei dem Thixogießverfahren
unumgänglich
ist, weil zahlreiche Kristallkerne in dem Zustand abgeschieden werden,
in dem die Metallschmelze mit dem Kühlmittel in Kontakt kommt,
und diese Kristallkerne dazu vorgesehen sind, in dem Aufbewahrungsbehälter zu Kugeln
anzuwachsen.
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Da
eine Metallmasse in ihrer unmodifizierten Form in den Halteofen
eingebracht werden kann, lässt
sich weiterhin verhindern, dass die Kosten für das Rohmaterial steigen.
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Außerdem kann
mit diesem Verfahren der Gießvorgang
durch effektive Nutzung der Fließfähigkeit des halbfesten Metalls
ausgeführt
werden, da mit diesem leicht die Frage geklärt werden kann, ob der in dem
Aufbewahrungsbehälter
gebildete Metallbrei den erwarteten Zustand aus nichtdendritischen
Kristallen angenommen hat.
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Bei
dem Rheogießverfahren
macht es jedoch die derzeitige Konstruktion eines Massenproduktionssystems
erforderlich, zahlreiche Aufbewahrungsbehälter zwischen die Kühlmittel,
welche dem Zweck des Abkühlens
der Metallschmelze dienen, und der Metallform einzufügen, die
als Behälter
zum Speichern des in diesen eingebrachten Metallbreis dient, und
gleichzeitig den Schritt des Inkontaktbringens der Metallschmelze
mit den Kühlmitteln
mit dem Schritt des Einbringens des Metallbreis in die Metallform über solche
zahlreichen Aufbewahrungsbehälter
zu synchronisieren. Deshalb ist für das System eine äußerst komplizierte
Steuerung vonnöten.
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Die
Steuerung ist umso mehr kompliziert, da in jedem der Aufbewahrungsbehälter eine
genaue Temperatursteuerung für
den Metallbrei erforderlich ist, bis dieser in die Metallform eingebracht
wird.
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Die
hier auftretenden Erfinder schlagen im Lichte des derzeitigen Zustands
der oben genannten Dinge ein Gießverfahren für ein Metall
vor, das einen ersten Produktionsschritt zur Ausbildung eines Metallbreis
mit einer festen Phase darin durch Abkühlen einer Metallschmelze,
einen zweiten Produktionsschritt zur Ausbildung eines erstarrten
Metallmaterials durch weiteres Abkühlen der Metallschmelze und einen
Schritt zum Erhitzen des Metallmaterials auf einen halbflüssigen Zustand
und zum Einbringen des halbflüssigen
Metallmaterials in eine Metallform umfasst.
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Infolgedessen
kann man mit dem Verfahren einen Metallbrei erhalten, der reichlich
fließfühig ist und
nichtdendritische Kristalle enthält,
ohne eine komplizierte Steuerung zu erfordern, und man kann außerdem durch
Einbringen des Metallbreis in die Metallform eine Metallmasse erhalten.
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Übrigens
erweist sich die Pressbearbeitung hinsichtlich der Kosten als vorteilhaft,
weil die Produktivität
derselben 20–100
Mal so hoch wie diejenige des Druckgießens oder zum Spritzgießens ist.
Da sich Platten leicht bearbeiten lassen, findet der mögliche Wunsch,
die Herstellung eines plattenartigen metallischen Materials durch
effektive Nutzung der Thixotropie zu verwirklichen, beigeisterte
Anerkennung.
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Mit
der Erfindung, die mit dem Zweck erdacht und vervollkommnet wurde,
den oben genannten Wunsch zu erfüllen,
soll ein Verfahren zur Herstellung eines plattenartigen metallischen
Materials durch diese effektive Nutzung der Thixotropie geschaffen
werden, so dass ein Produkt durch Pressbearbeitung und eine Vorrichtung
zur Herstellung desselben hergestellt werden kann.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines plattenartigen metallischen Materials mit den
folgenden Schritten geschaffen: Bereitstellen einer Metallschmelze
in einem Schmelztank (M1) im Temperaturzustand einer flüssigen Phase;
Einleiten der Metallschmelze in wenigstens eine Führungsnut 22 einer
Kühleinheit 21,
die mit einem Umlaufweg 23 für Kühlfluid versehen ist, wobei
die Kühleinheit
derart angeordnet ist, dass sie von dem Schmelztank nach unten geneigt
ist, wodurch ein Metallbrei mit zahlreichen darin abgeschiedenen
Kristallkernen gebildet wird; Einleiten des Metallbreis in einen
Speicherbehälter
(M2), um die zahlreichen Kristallkerne zu kugelförmigen Kristallen wachsen zu
lassen; Abführen des
Metallbreis mit den kugelförmigen
Kristallen darin aus einer an einer unteren Seite des Speicherbehälters vorgesehenen
Düse 33;
und Abkühlen
des abgeführten
Metallbreis und gleichzeitig Walzen desselben zur Ausbildung eines
kontinuierlichen, erstarrten, plattenartigen metallischen Materials.
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Das
Verfahren kann das Zerschneiden eines kontinuierlichen, erstarrten,
plattenartigen metallischen Materials in Stücke mit einer festgelegten
Länge oder
einen Wickelvorgang zum Wickeln eines kontinuierlichen, erstarrten,
plattenartigen metallischen Materials zu Rollen mit einem festgelegten Durchmesser
umfassen.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Herstellung eines plattenartigen metallischen Materials geschaffen,
mit einem Schmelztank (M1) zum Aufnehmen der Metallschmelze im Temperaturzustand
einer flüssigen
Phase; einer Kühleinheit 21,
die an einer Fläche
desselben mit wenigstens einer Führungsnut 22 vorgesehen
ist und einen Umlaufweg 23 für Kühlfluid aufweist, wobei die
Kühleinheit
derart angeordnet ist, dass sie von dem Schmelztank nach unten geneigt
ist und sich zum Abkühlen
der Metallschmelze in der wenigstens einen Führungsnut eignet, so dass daraus
ein Metallbrei mit zahlreichen darin abgeschiedenen Kristallkernen
gebildet wird; einem Speicherbehälter
(M2), der mit einem Materialweg zum Abführen des gespeicherten Metallbreis nach
unten versehen und an einem unteren Ende der Kühleinheit angeordnet ist; einer
an einem unteren Ende des Materialwegs angeordneten Düse 33;
und einem Walzenmittel 37 zum Walzen des aus der Düse abgegebenen
Metallbreis und dabei Abküh len desselben
zur Ausbildung eines kontinuierlichen, erstarrten, plattenartigen
metallischen Materials.
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Die
Vorrichtung kann einen Schneidmechanismus zum Zerschneiden eines
kontinuierlichen, erstarrten, plattenartigen metallischen Materials
in Stücke
mit einer festgelegten Länge
oder einen Wickelmechanismus zum Wickeln des kontinuierlichen, erstarrten,
plattenartigen metallischen Materials zu Rollen mit einem festgelegten
Durchmesser umfassen.
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Durch
die Ausführungsformen
der Erfindung können
die zahlreichen in dem Metallbrei abgeschiedenen Kristallkerne ein
weiteres Wachstum zu Kugeln erreichen, und indem der Metallbrei
in dem entstandenen Zustand der Kühl- und gleichzeitig der Walzbehandlung
unterworfen wird, können
das Produkt zur Pressbearbeitung geeignet gestaltet und die Produktivität des Vorgangs
selbst deutlich erhöht werden.
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Die
anderen Aufgaben und charakteristischen Merkmale der Erfindung werden
aus der im Folgenden zu gebenden, ausführlichen Beschreibung an Hand
der anliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen:
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1 eine
erläuternde
Darstellung ist, in welcher schematisch die Konstruktion einer Vorrichtung
zur Herstellung eines plattenartigen metallischen Materials als
eine Ausführungsform
der Erfindung erläutert
ist,
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2(a) ein schematischer Längsquerschnitt einer Kühleinheit
zur Ausbildung eines Metallbreis in der Vorrichtung gemäß 1 ist;
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2(b) ein Schnitt durch die Kühleinheit gemäß 2(a) ist,
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3 eine
zum Teil mit Weglassungen versehene, ausschnittsweise dargestellte
Draufsicht auf den vorderen Endabschnitt einer Düse in der Vorrichtung gemäß 1 ist,
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4(a) eine erläuternde
Darstellung ist, welche den Zustand beschreibt, in welchem der Metallbrei
in der Richtung der Öffnung
an dem vorderen Endabschnitt der Düse in der Vorrichtung gemäß 1 fließt,
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4(b) eine erläuternde
Darstellung ist, welche den Zustand beschreibt, in welchem der in 4(a) gezeigte Metallbrei kurz davor ist, aus der Öffnung der
Düse auszuströmen,
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4(c) eine erläuternde
Darstellung ist, welche die Funktionsweise des Kühlens und des Walzens des in 4(b) gezeigten Metallbreis darstellt,
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5 eine
erläuternde
Darstellung ist, welche schematisch die Konfiguration eines in der
Vorrichtung gemäß 1 verwendeten
Wickelmechanismus veranschaulicht,
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6(a) eine Mikroaufnahme ist, welche das nach dem
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte plattenartige metallische Material zeigt,
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6(b) eine Mikroaufnahme ist, welche das plattenartige
metallische Material gemäß 6(a) zeigt, das bei einer in festem und in flüssigem Zustand
gleichzeitig bestehenden Temperatur wieder erhitzt und dann in Wasser
abgeschreckt wurde.
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6(c) eine Mikroaufnahme ist, welche einen mit
einem herkömmlichen
Verfahren hergestellten Gießblock
zeigt.
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1 stellt
schematisch die Konstruktion der Vorrichtung zur Herstellung eines
plattenartigen metallischen Materials als eine Ausführungsform
der Erfindung dar. In dieser Darstellung bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen
Schmelztank zum Aufbewahren einer Magnesiumlegierung, die durch
die Art AZ oder die Art AM, beispielsweise in geschmolzenem Zustand
oder im Temperaturzustand einer flüssigen Phase, dargestellt ist.
Dieser Schmelztank 11 ist um den Umfang desselben herum
mit einer Heizvorrichtung 12 ausgestattet.
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Der
Schmelztank 11 ist im untersten Teil desselben mit einem
Ablassweg 11a versehen, der annähernd in der Form einer Kurbel
gebogen ist und zum Abführen
der speicherten Magnesiumlegierung M1 nach unten verwendet wird.
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Der
Ablassweg 11a ist auf dem halben Wege seiner Länge mit
einem Schaltventil 13 versehen, das aus einem Ventilkolben 13p,
der derart angeordnet ist, dass er eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung zum Öffnen oder
Verschließen
des Ablassweges 11a erzeugt, und einem Ventilzylinder 13c besteht,
welcher dem Zweck des Vorwärts-
oder des Rückwärtsbewegens
des Ventilkolbens 13p dient.
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Unter
dem Schmelztank 11 ist als erstes Produktionsmittel eine
Kühleinheit 21 angeordnet.
Wie ausführlich
in den 2(a) und 2(b) dargestellt, ist
diese Kühleinheit 21 derart
konstruiert, dass sie auf ihrer Oberfläche mit einer Führungsnut 22 und
im Innern derselben mit einem Umlaufweg 23 für Kühlwasser
versehen ist. Zwar ist Beispiel 2 als eine einzige Führungsnut 22 nutzend
dargestellt, jedoch ist die Verwendung einer Mehrzahl solcher Führungsnuten
zulässig.
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Die
Kühleinheit 21 ist
geneigt in einem solchen Zustand angeordnet, dass die Führungsnut 22 dem
unteren Ende des Ablassweges 11a gegenüber liegt.
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Die
Kühleinheit 21 ist
derart in einem Abdeckblock 24 angeordnet, dass dieser
Abdeckblock 24 die Kühleinheit 21 abdeckt
und dabei einen festgelegten Bingriffsraum zwischen den einander
gegenüberliegenden
Flächen
sicherstellt. Der leere Raum auf der oberen Fläche der Kühleinheit 21 ist mit
dem unteren Ende des Ablassweges 11a verbunden.
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Der
Abdeckblock 24 und ein Speichertank 32, die hier
im Folgenden speziell beschrieben werden, sind gemeinsam mit einem
Führungsblock 25 versehen,
durch welchen sie miteinander verbunden sind.
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Ein
zweites Produktionsmittel, das mit der Bezugsziffer 31 bezeichnet
ist, umfasst den Speichertank 32, der in dem untersten
Teil desselben mit einem Materialweg 32a zum Ablassen eines
gespeicherten Metallbreis M2 nach unten versehen ist, eine Düse 33,
die an der unteren Seite des Speichertanks 32 angeordnet
und mit einem Zuführweg 33p versehen
ist, der annähernd
in Form des Buchstabens L ausgebildet ist, um an dem oberen Ende
desselben mit dem unteren Ende des Materialweg 32a in Verbindung
zu stehen, ein Schaltventil 34 zum Steuern des Stroms des
Metallbreis M2 von dem Materialweg 32a zu dem Zuführweg 33p,
eine Hilfsheizvorrichtung 35, die in der Düse 33 angeordnet
ist und den Metallbrei bei einer fest gelegten Temperatur in der Düse 33 halten
kann, Breitenregulierungsführungen 36L und 36R,
die in der in 3 dargestellten Weise auf der
linken und der rechten Seite des vorderen Endes der Düse 33 angeordnet
sind und die Breite eines kontinuierlichen, plattenartigen metallischen
Materials M3 regulieren können,
zwei Grobwalzen 37D und 37U, die den aus der Düse 33 abgegebenen
Metallbrei M2 kühlen
und gleichzeitig walzen können, zwei
Feinbearbeitungswalzen 38D und 39U zur Ausführung eines
Feinwalzvorgangs an dem kontinuierlichen, plattenartigen metallischen
Material M3, das von den Grobwalzen 37D und 37U gewalzt
wurde, und einen Schneidmechanismus 39 zum Schneiden des
durch den Spalt zwischen den Feinwalzen 38D und 38U hindurch
abgeführten
kontinuierlichen, plattenartigen metallischen Materials M3.
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Das
Schaltventil 34 umfasst einen Ventilkolben 34p,
der eine Vorwärts-
oder eine Rückwärtsbewegung
zum Öffnen
oder Schließen
des Materialswegs 32 erzeugen kann, und einen Ventilzylinder 34c,
welcher den Ventilkolben 34p vorwärts oder rückwärts bewegen kann.
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Der
Schneidmechanismus 39 umfasst eine Schneidvorrichtung 39c,
die auf der stromab gelegenen Seite der Feinbearbeitungswalzen 38D und 39U angeordnet
ist, und einen das Ende detektierenden Sensor 39s, der
auf der stromab gelegenen Seite der Schneidvorrichtung 39c angeordnet
und um ein festgelegtes Stück
(die durch das Schneiden erhaltene Stücklänge) von der Schneidvorrichtung 39c getrennt
ist und das Ende (das vordere Ende) des kontinuierlichen, plattenartigen
metallischen Materials M3 detektieren kann.
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Die
Grobwalzen 37D und 37U sind derart konstruiert,
dass sie beispielsweise mit Hilfe einer eingebauten, mit Wasser
gekühlten
Kühleinheit
in direkten Kontakt mit dem Metallbrei M2 kommen und ihn plötzlich kühlen.
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Übrigens
ist das vordere Ende des Zuführwegs 33p in
der in 4 dargestellten Weise abgelenkt,
um damit den Metallbrei M2 leichter abgeben zu können.
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Die
zwei Grobwalzen 37D und 37U können von einem Antriebsmechanismus,
der hier aus der Darstellung weggelassen ist, synchron in Drehung versetzt
werden, was dazu führt,
dass sich die Grobwalze 37D gegen den Uhrzeigersinn dreht
und sich die Grobwalze 37U im Uhrzeigersinn dreht.
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Dann
können
die zwei Feinbearbeitungswalzen 38D und 39U von
einem Antriebsmechanismus, der hier aus der Darstellung weggelassen
ist, synchron in Drehung versetzt werden, was dazu führt, dass
sich die Feinbearbeitungswalze 38D gegen den Uhrzeigersinn
dreht und sich die Feinbearbeitungswalze 38U im Uhrzeigersinn
dreht.
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Nunmehr
wird die Funktionsweise der Vorrichtung erläutert. Zuerst wird der Schmelztank 11 durch
Einbringen einer Masse einer Magnesiumlegierung in den Schmelztank 11 und
durch Betätigen der
Heizvorrichtung 12 in die Lage versetzt, die Magnesiumlegierungsschmelze
M1 aufzunehmen, und gleichzeitig wird die Kühleinheit 21 in die
Lage versetzt, den Strom des Kühlwassers
einzulassen. Dann wird die Vorrichtung durch das Versetzen der Grobwalzen 37D und 37U in
Drehung mit einer festgelegten Drehzahl und auch durch das Versetzen
der Feinbearbeitungswalzen 38D und 39U in Drehung
mit einer festgelegten Drehzahl betriebsbereit gemacht.
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In
diesem Fall können
die Kühleinheiten
in den Grobwalzen 37D und 37U das Kühlwasser
hindurch fließen
lassen, und die Hilfsheizvorrichtung 35 wird mit einer
Leistungsquelle verbunden.
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Wenn
der Ventilzylinder 13c aus dem Rückstellzustand heraus betätigt wird,
um dem Ventilkolben 13p eine Rückwärtsbewegung zu verleihen, öffnet sich
der Ablassweg 11a, und die in dem Speichertank 11 gespeicherte
Magnesiumlegierungsschmelze M1 wird über den Ablassweg 11a zu
der Kühleinheit 21 geliefert.
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Die
zu der Kühleinheit 21 gelieferte
Magnesiumlegierungsschmelze M1 fließt entlang der Neigung der
Kühleinheit 21 in
der Führungsnut 22 nach unten
und wird dann vorübergehend
in dem Speichertank 11 aufbewahrt.
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Die
in der der Kühleinheit 21 nach
unten fließende
Magnesiumlegierungsschmelze M1 wird von der Kühleinheit 21 ordnungsgemäß gekühlt und
folglich in den Metallbrei M2 mit zahlreichen abgeschiedenen Kristallkernen
darin umgewandelt. In dem Speichertank 32 wachsen die Kristallkerne
weiter zu Kugeln an und führen
schließlich
zu feinen und gleichmäßigen kugelförmigen Kristallen.
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Dann
lässt man
den Metallbrei M2, der vorübergehend
in dem Speichertank 32 aufbewahrt wurde, durch Betätigen des
Ventilzylinders 34 derart, dass dem Ventilkolben 34p eine
Rückwärtsbewegung
auferlegt wird und sich folglich der Materialweg 32a öffnet, über den
Zuführweg 33p der
Düse 33 in der
in 4(a) gezeigten Weise kontinuierlich
in die Umgebung abführen.
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Der
Metallbrei M2 wird in seinem Lauf durch den Zuführweg 33p hindurch
von der Hilfsheizvorrichtung auf einer festgelegten Temperatur gehalten.
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Dann
wird der Metallbrei M2, der die kugelförmigen Kristallkerne enthält und in
der in 4(b) gezeigten Weise durch den
Zuführweg 33p hindurch abgeführt wird,
durch Kontakt mit den sich zur Zeit drehenden Grobwalzen 37D und 37U gekühlt, was dazu
führt,
dass er in Form einer vollständig
erstarrten Platte kontinuierlich abgeführt wird und schließlich ein
kontinuierliches, plattenartiges metallisches Material M3 in der
in 4(c) gezeigten Weise bilden kann.
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Mithin
wird das durch den Zuführweg 33p hindurch
abgeführte
kontinuierliche, plattenartige metallische Material M3 befördert, um
mit den die Breite regulierenden Führungen 36L und 36R auf eine
festgelegte Breite zusammengedrückt
und durch die Grobwalzen 37D und 37U gewalzt zu
werden und anschließend
durch die Feinwalzen 38D und 38U eine Feinwalzbearbeitung
zu erfahren und durch den Spalt zwischen den Schneidvorrichtungen 39c hindurch
weiterbefördert
zu werden.
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Übrigens
wird das vollständig
erstarrte kontinuierliche, plattenartige metallische Material M3 durch
plötzliches
Abkühlen
des Metallbreis M2 gebildet, der immer noch ausreichende Thixotropie
bewahrt. Die latente Bewahrung dieser Thi xotropie lässt sich
durch visuelle Beobachtung des in dem kontinuierlichen, plattenartigen
metallischen Material M3 enthaltenen Kristallgefüges leicht bestätigen.
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Wenn
der das Ende detektierende Sensor 39s das vordere Ende
des vorrückenden
kontinuierlichen, plattenartigen metallischen Materials M3 detektiert,
wird die Schneidvorrichtung 39c betätigt, um das kontinuierliche,
plattenartige metallische Material M3 in Stücke einer festgelegten Länge zu schneiden. Die
geschnittenen Stücke
werden beispielsweise mit Hilfe eines Förderers als plattenartige metallische Materialien
M4 gefördert.
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Während das
kontinuierliche, plattenartige metallische Material M3 in plattenartige
metallische Materialien M4 geschnitten wird, hängt dieses kontinuierliche,
plattenartige metallische Material durch und nimmt überschüssige Länge auf.
Wenn sich die Schneidvorrichtung 39c öffnet, rückt das kontinuierliche, plattenartige
metallische Material M3 durch seine eigene Elastizität vor.
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Danach
wird das kontinuierliche, plattenartige metallische Material M3
aufeinanderfolgend zerschnitten, so dass ebenfalls plattenartige
metallische Materialien M4 entstehen.
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Da
mit der Erfindung durch effektive Nutzung der oben beschriebenen
Thixotropie plattenartige metallische Materialien M4 hergestellt
werden können,
werden die plattenartigen metallischen Materialien M4 durch Pressbearbeitung
hergestellt, um erforderliche Produkte mit hoher Produktivität im Vergleich
zum Druckgießen
oder zum Spritzgießen
entstehen zu lassen.
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6(a) ist eine Mikroaufnahme des plattenartigen
metallischen Materials, das durch Abkühlenlassen der Magnesiumlegierungsschmelze
(der Magnesiumlegierung AZ91D) in dem Schmelztank mit der Kühleinheit
zu einem Metallbrei in dem Speichertank und durch Inkontaktbringen
des aus der Düse abgegebenen
Metallbreis mit den Führungswalzen hergestellt
wird.
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Aus
der Mikroaufnahme ist festzustellen, dass zahlreiche auf eine große Größe angewachsene
Kristallkerne in dem mithin hergestellten plattenartigen metallischen
Material kristallisiert sind.
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6(b) ist eine zum Vergleich mit derjenigen von 6(a) dienende Mikroaufnahme des plattenartigen
metallischen Materials, das wieder auf 570°C erhitzt wurde, und aus welcher
festzustellen ist, dass eine Thixotropie entsteht, da um die Kristalle herum
flüssiges
Metall vorhanden ist.
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6(c) ist eine Mikroaufnahme eines herkömmlichen
metallischen Materials, das man durch Gießen einer Metallschmelze ohne
Verwendung der Kühleinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung erhielt, und aus der festzustellen ist, dass keine Entstehung
einer Thixotropie zu erwarten ist, da die Kristalle ein nichtdendritisches
Gefüge
aufweisen.
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Zwar
wurde bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Herstellung
plattenartiger metallischer Materialien aus einer Magnesiumlegierung als
Rohmaterial dargestellt, jedoch kann man mit der Erfindung ebenso
unter Verwendung von Aluminium, Aluminiumlegierungen, anderer Metalle
und Legierungen derselben als Rohmaterialien plattenartige metallische
Materialien herstellen.
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In 1 ist
das Beispiel, die Vorrichtung mit dem Schneidmechanismus (Schneidschritt)
zum aufeinander folgenden Zerschneiden des kontinuierlichen plattenartigen
metallischen Materials zur Herstellung plattenartiger metallischer
Materialien zum Zweck der Darstellung angeführt. Da die Produkte aus kugelförmigen Kristallen
eine Zunahme der Festigkeit um etwa 15% gegenüber den Produkten aus dendritischen
Kristallen zeigen, lässt
sich die Notwendigkeit vermeiden, die Vorrichtung mit dem Schneidmechanismus
zu versehen, indem ein Wickelmechanismus (Wickelschritt) zum Wickeln
des kontinuierlichen plattenartigen metallischen Materials direkt
um sich selbst herum oder indirekt um einen Kern mit einem festgelegten
Durchmesser herum vorgesehen wird. 5 zeigt
die Vorrichtung in Ausstattung mit dem Wickelmechanismus anstatt
mit dem Schneidmechanismus, bei welchem der Metallbrei M2 mit kugelförmigen Kristallkernen
darin, der aus der Düse 33 abgelassen
wird, zum Kühlen
in Kontakt mit den Grobwalzen 37D und 37U gebracht, dann
mit den Feinbearbeitungswalzen 38D und 38U gewalzt
und in Form des kontinuierlichen plattenartigen metallischen Materials
auf eine Aufwickeltrommel 40 gewickelt wird.
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Wenn
die Vorrichtung mit dem Wickelmechanismus (Wickelschritt) versehen
ist, kann übrigens die
Länge des
kontinuierlichen plattenartigen metallischen Materials, durch welche
die auf der Aufwickelwalze 40 gebildete Rolle einen festgelegten
Durchmesser annehmen kann, vor der Schneidbearbeitung mit der Schneidvorrichtung 39c mit
einem Berechnungsmechanismus berechnet werden.
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Wenn
das kontinuierliche plattenartige metallische Material, das mit
den Endbearbeitungswalzen 38D und 38U feingewalzt
wurde, direkt der Pressbearbeitung unterzogen wird, sind weder der Schneidmechanismus
noch der Wickelmechanismus erforderlich.
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Wenn
das kontinuierliche plattenartige metallische Material zu Rollen
gewickelt wird, ermöglicht das
Rohmaterial (plattenartige Material) zur Herstellung von Fertigprodukten
eine leichte Handhabung und lässt
auch eine einfache Zuführung
des Rohmaterials zu der Fertigungsstelle zu. Mithin kann das zur Massenproduktion
geeignete Rohmaterial gehandhabt und zugeführt werden.
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Da
man mit der Erfindung durch effektive Nutzung der Thixotropie in
der oben beschriebenen Weise plattenartige metallische Materialien
herstellen kann, kann man mit ihr, indem man diese plattenartigen
metallischen Materialien dem Pressbearbeitungsvorgang unterwirft,
erforderliche Produkte mit hoher Produktivität im Vergleich zum Druckgießen oder
zum Spritzgießen
entstehen lassen.