DE645105C - Verfahren zur Vermeidung der Grobkristallisation bei der Erstarrung von Gussstuecken aus technischen Metallschmelzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung der Grobkristallisation bei der Erstarrung von Gußstücken aus technischen Metallschmelzen Die Kristallisation eines Metalls bzw. einer Legierung geht bekanntlich von einzelnen Punkten aus, die Keime genannt werden. Beim Erstarren des Metalls oder der Legierung bedingt die Anzahl dieser Keime die Korngröße. Die Anzahl der vorhandenen und der spontan entstehenden Keime ist in iel,en Legierungen so gering, daß sich ein grobes Korn ausbildet. Das grobe Korn verringert die Fähigkeit der Legierung zur spanlosen Formgebung oder macht sie sogar gänzlich unmöglich und schädigt auch sonst die mechanischen Eigenschaften der Legierungen.
• Als Maßnahmen gegen diese Grobkörnigkeit sind beschleunigte Abkühlung und eine niedrige Gielkemperatur verwendet worden. Die erste Maßnahme ist aber natürlich nur bei geringen Querschnitten der Gußblöcke wirksam. Die Wirksamkeit der zweiten. Maßnahme ist nicht in allen Fällen ausreichend. Ferner macht die Einhaltung dieser Maßnahme, insbesondere beim Vergießen großer Hinheitc n, beträchtliche Schwierigkeiten.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, durch impfen. mit Kristallen die Bildung bestimmter Kristallisationskerne zu erzwingen. _ Das Impfen soll dabei durch das Bestreuen der Form mit Kristallpulver oder durch Einführung von Kristallpulver in die Form währ' des Gusses geschehen. Es ist auch bekannt, daß eine Kernbildung in Metallen durch Einführung kleiner Körnchen oder Splitter der zu erzielenden Kristallarten künstlich erreicht werden kann.
• Die vorliegende Erfindung geht von dem gleichen Grundgedanken aus, unterscheidet sich jedoch von dem älteren Vorschlag in der Art des Impfens. Durch Versuche ,an verschiedenen Legierungen zeigte sich nämlich, daß eine Impfwirkung durch Einführen von Kristallpulver nicht zu erzielen ist. Gemäß der Erfindung werden daher als Keimträger größere feste Stücke von mindestens i mm -Querschnitt eines dem zu vergießenden Metall, entsprechenden Metalls verwendet, die vor dem Guß in der Gießform befestigt werden. Diese werden durch die verfügbare Wärine der aufsteigenden Schmelze so weit .aufgeschmolzen, daß nur noch kleine, aber zahlreiche Reste in der Schmelze verbleiben. Diese Stücke, die als Keimträger bezeichnet werden können, müssen sich in der Schmelze so weit auflösen, daß nach dem Erstarren keine ungeschmolzenen Teile zu erkennen sind, weil sonst im Gußstück Fehlstellen entstehen. In der Schmelze bleiben dann noch sehr viel Schwieriger schmelzbare Keime zurück, die beim Erstarren zu Kristallen auswachsen und so ein feines Korn erzeugen. Es bleiben um so mehr Keime zurück. je feinkörniger das Material des Keimträgers ist. Allmählich schmelzen aber auch diese Keime auf, so daß die Keimzahl um so größer ist, je kürzer die Zeit zwischen Zusatz des Keimträgers und der Erstarrung ist. Ist die Aufschmelzgeschwin= digkeit der Keime von Stücken der gleichen Legierung zu groß oder kann die Zeit zwischen Zusatz des Keimträgers bis zur Erstarrung der Legierungen aus irgendwelchen Gründen nicht genügend kurz gewählt werden, um ein genügend feines Korn zu erreichen., so kann die Zusatzlegierung auch etwas von der Zusammensetzung der Schmelze derart abweichen, so daß sie einen höheren Schmelzpunkt erhält, der bis etwa 50° über dem Schmelzpunkt der Hauptlegierung liegt.
• Die schädliche Keimzerstörung ist um so geringer, je niedriger die Temperatur der Schmelze beim Zusatz des Keimträgers ist. Daraus ist die Regelung der Gießtemperatur ohne weiteres abzuleiten. Sie mu13 möglichst niedrig sein, aber doch noch so hoch, daß die Keimträger noch einwandfrei gelöst werden..
• Ebenfalls wirkt auch jede Bewegung der Schmelze nach Zugabe des Keimträgers keimzerstörend. Am geringsten sind die Bewegungen, wenn der heimträger sich gemäß der Erfindung bereits in der Guliforni (Kokille oder Sandform # befindet und erst beim Eingie13en des flüssigen Metalls in die Form beim Erreichen des -Flüssigkeitsspiegels bis zu Restkeimen aufgeschmolzen wird. Der Keimträger ist daher z. B. in Stab- oder Drahtform in der Gußform so befestigt, daß er erst beim Erreichen des Flüssigkeitsspiegels aufschmilzt. Die Anzahl der Stäbe und ihre Dicke ist so groß zu wählen, da13 die Bewegung der Schmelze in der Form ausreicht, um die Keime gleichmäßig zu verteilen. was von Fall zu Fall durch einfache \-ersuche festzustellen ist. In der Nähe der abküh'.enden Wand muß gegebenenfalls die Stabdicke geringer gewählt %%-erden. Die Dicke der Stäbe des Keimträgers ist der Wandstärke des Bockes in der Weise anzupassen, daß sie um so gröl:)er sein mu15, je gröber der (Querschnitt des Blockes ist, cla #onst die Keimträger zu rasch aufschmelzen und bei der langen Erstarrun.gszeit auch ein grouer Teil der Restkeime zerstört wird.
• Bei dieser Anordnung des Keimträgers kann auf die rasche Abkühlung von den S,--en durch cIie bei Sc-lin7ic-cleh;öckeii übliche j,t.:!`: ('77@11tI17 CIIIer lltiklilt' ,.e'@@15el@enfalls verzichtet und an ihrer Stelle eine Sandform verwendet werden. Damit werden die inneren Spannungen, die in schnell erstarrten größeren Blöcken sehr groß sind, sehr viel geringer. Es kann auch vorteilhaft sein, den Blockdurchmesser zur Vermeidung des Lunkers oben breiter zu wählen als unten. Die Menge des als Keimträger zugesetzten Materials ist verschieden und kann nur anhaltsweise angegeben werden; die untere Grenze der Wirksamkeit liegt bei etwa o, I % des Gußstückes. Die zugesetzte Keimmenge kann aber wesentlich größer sein und beispielsweise bis zu etwa 50!o betragen.
• Falls das Keimträgermaterial leicht korrodiert oder beim Erwärmen in stärkerem Ausmaß zundert, so da13 bei der Berührung mit der Schmelze Gase oder wenigstens unganze Stellen entstehen, so kann es mit einem Schutzüberzug versehen werden.

Claims (1)

1. PATEN TAN SPRÜC1IL: i. Verfahren zur Vermeidung der Grobkristallisation bei der Erstarrung von Gußstücken aus technischen Metallschmelzen, die einer spanlosen Verformung unterworfen werden sollen, durch Einbringen von. Keimträgern in die Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß als Keimträger feste - vorzugsweise stabförmige - Stücke von mindestens _r mm Querschnitt des bleichen Xletalles vor dem Guß in die Form (z. B. Sandform oder Kokille) gebracht und dort so befestigt werden, daß Sie erst beim Erreichen des Flüssigkeitsgels aufschmelzen. -2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Einbringens von Stücken des gleichen Metalls solche ähnlicher Zusammensetzung, aber mit einem höheren Schmelzpunkt, der im allgemeinen bis etwa 5o° höher liegen kann, in die Gußforrn eingebracht werden. ,;. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet. dal3 der Keimträger in der Nähe der abkühlenden Wand dünner gewählt wird als in der Mitte der Gul3form. .l. Verfahren nach Anspruch t bis 3, dadurch 1-ekennzeichnet, daß die Keimträger zur Vermeidung des Zunderns beim hnvärmen auf Schmelztemperatur oder eines korrodierenden Angriffs beim LagLagern mit einer Schutzschicht iersehen !i-Vrdcn sind.