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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Feingießen von Metallen und Legierungen
mittels einer Keramikfeingießform
und eines Schmelzeeingusstümpelreservoirs,
welches durch einen kopfstehenden Schmelzeeinlasskanal mit der Form
verbunden ist, um eine Schmelzezuführung vom Boden der Schmelze
in dem Reservoir bereitzustellen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei
der Herstellung von Komponenten wie Nickelbasis-Superlegierungs-Turbinenlaufschaufeln und
-leitschaufeln für
Gasturbinentriebwerke hat man bisher Feingießtechniken eingesetzt, um gleichachsige,
einkristalline oder Stängelkorn-Gussstücke herzustellen,
welche verbesserte mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen,
wie sie im Turbinenabschnitt des Triebwerks anzutreffen sind, aufweisen.
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Bei
der Herstellung von Turbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln für moderne
Gasturbinentriebwerke mit hohem Schub sind seitens der Gasturbinenhersteller
ständig
innengekühlte
Lauf- und Leitschaufeln gefragt, die verwickelt gestaltete innere Kühlkanäle aufweisen,
einschließlich
solcher Merkmale wie Sockel, Turbulenzerzeuger und Leitflügel in den
Kanälen,
um die gewünschte
Kühlung
der Lauf- oder Leitschaufel bereitzustellen. Diese kleinen gegossenen
inneren Oberflächenmerkmale
werden typisch dadurch gebildet, dass ein kom pliziert gestalteter
Keramikkern in die Formhöhlung,
in die die Schmelze vergossen wird, mit aufgenommen wird. Durch
das Vorhandensein des kompliziert gestalteten, Oberflächenmerkmale
mit kleinen Dimensionen aufweisenden Kerns zur Ausformung von Sockeln, Turbulenzerzeugern
und Leitflügeln
oder anderen inneren Oberflächenmerkmalen
wird die Füllung
des Formhohlraums mit Schmelze um den Kern herum schwieriger und
anfälliger
für nicht
gleichbleibende Ergebnisse. Man hat netzbare keramische Werkstoffe
und erhöhten
metallostatischen Druck auf die Form und höhere Vorwärmtemperaturen verwendet, um
zu versuchen, in derartigen Situationen die Formfüllung zu
verbessern und lokalisierte Hohlräume zu vermindern; diese Maßnahmen
sind jedoch kostspielig und die körperliche Größe der Gießvorrichtung kann
ihnen Grenzen setzen. Zur Gussstückgewichtsreduzierung
brauchen die Gasturbinentriebwerkshersteller ferner dünnere Tragflächenwanddicken
und kleinere maßgenau
gegossene äußere Merkmale, die
unmöglich
oder nur sehr schwer mit geschmolzenem Metall zu füllen sind.
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Das
US-Patent Nr. 5 592 984 beschreibt ein Verfahren zum Feingießen von
Gasturbinentriebwerks-Lauf- und -Leitschaufeln und anderen Komponenten,
wobei eine Keramikfeingießform
in einem Gießofen
in einer Gießkammer
angeordnet und mit der Schmelze gefüllt wird, wobei die Gießkammer nach
dem Gießen
schnell genug gasdruckbeaufschlagt wird, um lokalisierte Hohlraumbereiche,
welche in der Schmelze als eine Folge von Oberflächenspannungseffekten zwischen
der Schmelze und den Formkomponenten, z.B. die keramische Form und/oder
der Kern, vorhanden sind, zu vermindern.
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Die
US-A-4 478 270 offenbart eine Gießvorrichtung, umfassend eine
luftdichte Gießkammer, welche
eine Feuerfestform und ein Schmelzereservoir aufnimmt. Das Schmelzereservoir
wird unter Druck gesetzt und mit den Hohlräumen der Form während des
Gießens über einen
Metallschmelzezuführkanal
mit fallenden und steigenden Bereichen verbunden.
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Ferner
liegt der anhaltende Wunsch vor, die Reinheit der Schmelze, die
den Formhohlräumen
zugeführt
wird, zu verbessern, insbesondere, Oxide und andere Einschlüsse bildende
Partikel in der Schmelze, welche schädliche Ein schlüsse in dem Gussstück bilden,
die dessen mechanische Eigenschaften negativ beeinflussen, zu vermindern.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zum Feingießen mittels einer Feingießform und
eines Schmelzeeingusstümpelreservoirs, welches
durch einen kopfstehenden Schmelzeeinlasskanal mit der Form verbunden
ist, um eine reinere Zuführung
vom Boden der Schmelze zu der Form und bessere Füllung der Form in dem Fall,
dass das Eingusstümpelreservoir
gasdruckbeaufschlagt ist, bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist in den Ansprüchen
1 und 5 definiert, während
optionale Merkmale der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen dargelegt
sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum Feingießen
bereit, wobei eine keramische Feingießform in einer Gießkammer
angeordnet ist und wobei ein Eingusstümpel-Schmelzereservoir mit
der Form verbunden ist und ein Reservoirvolumen aufweist zum Halten
von Schmelze in mindestens ausreichender, vorzugsweise überschüssiger Menge,
um die Form zu füllen. Das
Schmelzeeingusstümpelreservoir
ist mit der Form über
einen kopfstehenden siphonartigen Einlassdurchlass oder -kanal verbunden,
so dass die Schmelze von einem unteren Bereich des Reservoirs durch
den kopfstehenden siphonartigen Einlasskanal unter Gasdruckbeaufschlagung
des Reservoirs zu der Form zugeführt
wird. Der siphonartige Einlasskanal ist jedoch so ausgebildet, dass
er einen siphonartigen Durchlassbereich oberhalb des maximalen Schmelzeniveaus
aufweist, um einen Fluss der Schmelze von dem Reservoir zu den Formhohlräumen in
Abwesenheit von Druckbeaufschlagung des Reservoirs zu unterbinden.
Während
sich die Schmelze in dem Eingusstümpelreservoir befindet, können Oxide
und andere Einschlüsse
bildende Partikel in der Schmelze zu der oberen Oberfläche der Schmelze
aufschwimmen, wodurch die Schmelze, welche vom Boden von dem unteren
Bereich des Reservoirs über
den kopfstehenden siphonartigen Schmelzeeinlasskanal zu der Form
zugeführt
wird, eine verminderte Menge an Einschlüsse bildenden Partikeln enthält. Ein
optionales Metallschmelzefilter kann verwendet werden, um Ein schlüsse in dem
der Form zugeführten
geschmolzenen Metall zu entfernen oder zu vermindern, ohne einen
schädlichen Strömungsverlust
der Metallschmelze zu verursachen, da die Zuführung des Metalls unter Gasdruckbeaufschlagung
durchgeführt
wird.
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Nach
Einführung
der Schmelze in das Eingusstümpelreservoir
kann eine Druckkappe oder ein anderes Gasdruckbeaufschlagungsmittel
in dichtende Anlage mit dem Eingusstümpel gebracht werden, um einen
selektiven oder lokalen Gasdruck auf die Schmelze in dem Eingusstümpelreservoir
bereitzustellen, um die reinere Bodenschmelze durch den kopfstehenden
siphonartigen Einlassdurchlass oder -kanal in die Formhohlräume zu zwingen,
um diese zu füllen,
wobei etwas schmutzige Schmelze (mit Einschlüsse bildenden Partikeln kontaminierte Schmelze)
nahe der oberen Schmelzeoberfläche
zurückgelassen
wird, welche in dem Eingusstümpel verbleibt.
Die Gießkammer
kann unter einem relativen Vakuum oder bei einem anderen als dem
in dem Eingusstümpelreservoir
vorliegenden Druck gehalten werden, während der Druck auf die Schmelze
in dem Eingusstümpelreservoir
aufgebracht wird.
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Die
vorliegende Erfindung hilft dabei, feine Details in dem Formhohlraum
zu füllen,
welche durch innere Formoberflächenmerkmale
und/oder Kernoberflächenmerkmale
definiert sind, die sonst nur schwer mit der Schmelze zu füllen sind.
Die vorliegende Erfindung hilft ferner dabei, die Form mit Schmelze
zu füllen,
welche verminderte Mengen an Einschlüsse bildenden Partikeln aufweist,
um reinere Gussstücke
bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, weil
das Druckgas nicht in die Gießkammer
eingeführt
wird, die unter einem relativen Vakuum (Unterdruck) oder bei einem
anderen als dem in dem Eingusstümpelreservoir
vorliegenden Druck gehalten werden kann.
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BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Gießvorrichtung in Einklang mit
einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
ein vergrößerter Aufriss
der Vorrichtungsmerkmale in Einklang mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
eine Schmelzezuführung
vom Boden der Schmelze zu den Formhohlräumen.
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3 ist
ein vergrößerter Aufriss
einer Keramikfeingießform
für die
Umsetzung einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
ein teilweise vergrößerter Aufriss der
Druckkappe.
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DETAILBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Feingießen
von Metallen und Legierungen bereit und ist besonders geeignet – ohne jedoch
hierauf begrenzt zu sein – zum Gießen von
Nickel-, Cobalt- und Eisenbasis-Superlegierungen mit gleichachsigen,
einkristallinen oder Stängelkorn-Mikrostrukturen,
sowie Titan und seinen Legierungen und anderen üblicherweise verwendeten Metallen
und Legierungen. Rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 kann
die vorliegende Erfindung umgesetzt werden zur Herstellung von Gussstücken mit
gleichachsigem Korn, mit oder ohne Kern zur Erzeugung komplexer
innerer Kanäle
darin, in einer Gießeinrichtung,
welche eine Gießkammer 10 und
eine Formkammer 11, die über eine Öffnung OP in Verbindung stehen,
umfasst. Eine poröse,
gasdurchlässige
Keramikfeingießschalenform 12 wird
in der Gießkammer 10 positioniert,
wie nachfolgend beschrieben.
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Die
Form 12 umfasst eine Formtraube mit einer Mehrzahl von
formhohlraumbildenden Abschnitten 12a, von denen jeder
einen Formhohlraum (z.B. einen schematisch in 3 gezeigten
Formhohlraum 12c) aufweist, der mit Schmelze gefüllt wird,
die erstarren gelassen wird, um ein Gusstück in jedem Formhohlraum zu
bilden. Jeder der formhohlraumbildenden Abschnitte 12a kann
einen darin positionierten Keramikkern (nicht gezeigt) aufweisen,
um innere Kanäle
und andere Merkmale in dem Gussstück zu bilden.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Form 12 verbunden oder
kommuniziert sonstwie mit einem gemeinsamen keramischen Eingusstümpel 13,
welcher ein Eingusstümpelreservoir 13a aufweist
mit einem Innenvolumen, das mindestens ausreichend Schmelze in Empfang
nehmen und halten kann, um die Formhohlräume mit Schmelze zu füllen. Beispielsweise
würde man
das Volumen des Eingusstümpelreservoirs 13a etwas
größer als
das Volumen der zu füllenden
Formhohlräume wählen. Der
Eingusstümpel 13 ist
größen- und
innenvolumenmäßig stark
vergrößert verglichen
mit bislang verwendeten Eingusstümpelstrukturen,
die lediglich dazu dienten, die Schmelze in Empfang zu nehmen und
zu den formhohlraumbildenden Abschnitten 12a zu leiten,
ohne eine Schmelzemenge halten zu müssen, die zum Füllen der
Formhohlräume
ausreichend wäre.
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Das
Eingusstümpelreservoir 13a ist
verbunden oder kommuniziert sonstwie mit der Form 12 für einen
Schmelzefluss über
einen kopfstehenden siphonartigen Einlassdurchlass oder -kanal 15 und
einen oder mehrere seitliche Gießläufe 17, so dass die Schmelze
von einem unteren Bereich 13b des Reservoirs 13a durch
den kopfstehenden siphonartigen Einlassdurchlass oder -kanal 15 und
die Gießläufe 17 zu
den Formhohlräumen 12c zugeführt wird
nach Gasdruckbeaufschlagung des Eingusstümpelreservoirs wie im Folgenden
beschrieben. Hierzu steht der kopfstehende siphonartige Einlassdurchlass
oder -kanal 15 mit dem internen Reservoir 13a über eine Öffnung 13c,
welche in der Bodenwand des Eingusstümpels 13 gebildet
ist, in Verbindung.
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Der
siphonartige Einlasskanal 15 ist so ausgebildet, dass er
einen obersten siphonartigen Durchlassabschnitt 15c oberhalb
des maximalen Niveaus L der Schmelze in dem Reservoir 13a aufweist,
derart, dass ein Fluss der Schmelze von dem Reservoir zu der Form 12 durch
den siphonartigen Einlasskanal 15 in Abwesenheit einer
Druckbeaufschlagung des Reservoirs unterbunden wird.
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Im
Einzelnen umfasst der siphonartige Einlasskanal 15 einen
steigenden Abschnitt 15a, welcher mit der Bodenöffnung 13c des
Reservoirs 13a in Verbindung steht, wobei der oberste siphonartige
Abschnitt 15c, ein fallender Abschnitt 15b, der
durch den obersten siphonartigen Abschnitt 15c mit dem steigenden
Abschnitt 15a verbunden ist, und einen seitlichen Abschnitt 15d,
der mit dem fallenden Abschnitt 15b und einem Formeinguss 19 verbunden ist,
der seinerseits mit den Gießläufen 17 verbunden ist,
die zu den formhohlraumbildenden Abschnitten 12a führen.
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Das
Eingusstümpelreservoir 13 empfängt die
Schmelze von einem in der Gießkammer 10 angeordneten
Tiegel 54. Eine Induktionsspule (nicht gezeigt) ist um
den Tiegel 54 herum angeordnet, um die Metall- oder Legierungscharge
zu erwärmen
und zu schmelzen, um die zu vergießende Schmelze zu bilden. Die
Schmelze wird typisch auf eine Überhitzungstemperatur
erwärmt,
die in Abhängigkeit
von dem zu vergießenden
Metall oder Legierung gewählt ist.
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Während sich
die Schmelze in dem Eingusstümpelreservoir 13a befindet,
können
Oxide und andere Einschlüsse
bildende Partikel in der Schmelze aufschwimmen und in der Nähe der oberen
Oberfläche
oder des Niveaus L der Schmelze segregieren, so dass die Schmelze,
welche von dem unteren Bereich 13b des Reservoirs 13a über den
kopfstehenden siphonartigen Schmelzeeinlasskanal 15 zu
der Form 12 zugeführt
wird, verminderte Mengen an Einschlüsse bildenden Partikeln aufweist,
um dadurch reinere Gussstücke
zu erzeugen. Ein oder mehrere konventionelle keramische Metallschmelzefilter 80 (einer
gezeigt) können
ferner in der siphonartigen Struktur 15 oder in den Gießläufen 17 oder
an anderen Orten des Schmelzeflusses verwendet werden, um Einschlüsse bildende
Partikel in dem geschmolzenen Metall zu entfernen oder zu vermindern.
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Die
Gießkammer 10 ist
durch eine Vakuumpumpe 50 auf ein Vakuumniveau von 15 μm oder weniger
evakuierbar zum Gießen
solcher Legierungen wie Nickel-, Cobalt- oder Eisenbasis-Superlegierungen
sowie Titan und seiner Legierungen. Form 12/Eingusstümpel 13,
welche in der Gießkammer 10 positioniert
sind, werden evakuiert als eine Folge davon, dass die Form gasdurchlässig ist.
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Die
Form 12 umfasst typisch eine keramische Feingießschalenformtraube,
welche die oben beschriebenen Merkmale aufweist und in dem wohlbekannten
Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell hergestellt ist, wobei
ein Wachs- oder
ein anderes flüchtiges
Modell der Form wiederholt in einen keramischen Schlicker getaucht
wird, abtropfen gelassen und dann mit grobem Keramikstucco versehen
wird, um die gewünschte
Schalenformdicke auf dem Modell aufzubauen. Das Modell wird dann
aus der umhüllten
Schalenform entnommen, und die Schalenform wird bei erhöhter Temperatur
gebrannt, um geeignete Formfestigkeit für das Gießen zu entwickeln. Auf diese
Weise gebildete Feingießschalenformen
zeigen Porosität
und als eine Folge davon eine beträchtliche Durchlässigkeit
für Gas.
Der keramische Eingusstümpel 13 und
der keramische kopfstehende siphonartige Einlassdurchlass oder -kanal 15 werden
in ähnlicher
Weise in dem Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell hergestellt.
Der Eingusstümpel 13 kann
getrennt von der Form 12 gebildet und mit oder ohne mechanische
Verbindung mit ihr verbunden sein, oder er kann integral geformt
mit der Form in einem Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodell
hergestellt sein.
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Die
Form 12 und der Eingusstümpel 13 werden an
einer Haltevorrichtung 30 positioniert, welche einen Kragen 32 umfasst,
der wenigstens teilweise um den Eingusstümpel 13 herum angeordnet
ist, wie in 2 gezeigt. Der Haltekragen 32 ist
an einem aufrecht stehenden Halteglied 34 gehalten, das
seinerseits auf einer Basis 35 montiert ist, die auf einem Stößel 37 einer
hydraulischen oder anderen Hebevorrichtung sitzt, welche die Form
zwischen der Formlade-/-entladekammer 11 und der darüber liegenden
Gießkammer 10 bewegt.
Die Basis 35 definiert eine Aufnahme 35a zum Auffangen
von Trümmerteilchen,
welche von der Form 12 abfallen können, sowie von Schmelzespritzern
während
des Vergießens
der Schmelze aus dem Tiegel 54 in den Formeingusstümpel 13.
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Wie
in den 1, 2 und 4 gezeigt ist
eine Druckkappe 40 an einem Schwenkmechanismus angeordnet,
der ein schwenkbares Kappenhalteglied 42 aufweist, welches
an dem aufrechtstehenden Halteglied 34 durch einen Schwenkzapfen 43 schwenkbar
montiert ist. Eine pneumatische oder andere Fluid-Betätigungsvorrichtung 45 ist
an dem aufrechtstehenden Halteglied 34 montiert, um das
Kappenhalteglied 42 um den Schwenkzapfen 43 zu schwenken.
Hierzu umfasst die Betätigungsvorrichtung
einen Fluidzylinder 45a mit einem unteren Ende, welches
durch eine Schwenkverbindung 45b und eine Kolbenstange 45c,
die mit dem Kappenhalteglied 42 durch eine Schwenkverbindung 45d verbunden
ist, an dem Halteglied 34 montiert ist.
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Die
Fluid-Betätigungsvorrichtung 45 wird
betätigt,
um die Druckkappe 40 in eine im Wesentlichen horizontale
dichtende Position zu bewegen, in der sie – wie in 2 ausgezogen
gezeichnet gezeigt – mit dem
Eingusstümpel 13 in
dichtender Anlage ist, und in eine nichtdichtende, von dem Eingusstümpel 13 entfernte
Position zu bewegen, wie mit unterbrochenen Linien dargestellt,
wobei die Druckkappe 40 in einer geneigten Lage ausgerichtet
ist.
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Die
Druckkappe 40 umfasst eine erste Platte 40a und
eine mit dieser durch Bolzen 40c verbundene zweite ringförmige Platte 40b,
wobei die erste Platte 40a eine flache und ringförmige Faserdichtung 41 (z.B.
eine Aluminiumsilicat-Faserdichtung) trägt, wie in 4 gezeigt,
die an und in Anlage mit der ringförmigen Eingusstümpellippe 13d gepresst
wird, wenn die Druckkappe in der Position ist, wie sie in den 2 und 4 ausgezogen
gezeichnet dargestellt ist. Ein Gasverteiler 40d ist durch
die Platten 40a, 40b definiert. Der Verteiler 40d umfasst
einen Austrittsdurchlass oder -öffnung 40e zum
Lenken des Inertgases gegen eine untere Gasumlenkplatte 40f, welche
durch eine Mehrzahl von durch Bolzen mit der Platte 40b verbundene
Abstandshalter 40g von derselben beabstandet ist, 4,
so dass das Inertgas zu den Seiten des Eingusstümpels gezwungen wird und sich
gleichmäßig nach
unten, auf das darin befindliche geschmolzene Metall ausdehnen kann.
Im Betrieb wird die Druckkappe 40 durch den im Vorstehenden
erwähnten
Schwenkmechanismus bewegt, um sie abdichtend an die ringförmige Eingusstümpellippe 13d der
heißen
Form zu pressen, nachdem die Schmelze aus dem Tiegel 54 in
den Eingusstümpel eingeführt worden
ist.
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Die
Druckkappe 40 umfasst ein Gewindeloch H zur Aufnahme eines
Anschlussstücks
F, an das eine flexible Leitung 60 angeschlossen wird.
Die flexible Leitung 60 wird mit einer außerhalb
der Kammer 10 angeordneten Quelle 5 für ein unter
Druck stehendes Inertgas (z.B. ein konventioneller Argonzylinder) verbunden
durch Öffnen
eines Ventils V, welches ebenfalls außerhalb der Kammer 10,
zwischen der Leitung 60 und der Quelle S angeordnet ist.
Die Quelle S und das Ventil V sind stationär, während die flexible Leitung 60 zwischen
den Kammern 10, 11 mit der Druckkappe 40 auf
und ab bewegt wird. Die Kammer 11 ist eine Formlade- und
-entladekammer.
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Nachdem
die Schmelze aus dem Tiegel 54 in das vorgewärmte, mit
der vorgewärmten
Form 12 in Verbindung stehende Eingusstümpelreservoir 13a eingeführt worden
ist, wird die Druckkappe 40 durch den im Vorstehenden erwähnten Schwenkmechanismus
bewegt, um sie abdichtend an die ringförmige Eingusstümpellippe 13d anzupressen.
Die Schmelze verbleibt in dem Eingusstümpelreservoir 13a für eine vorgewählte Zeit,
möglichst
kurz, um die Schmelzetemperatur (z.B. für eine Sekunde oder weniger)
unter einem relativen Vakuum (z.B. 15 μm) in der Gießkammer 10 zu
halten. Oxide und andere Einschlüsse bildenden
Partikel in der Schmelze schwimmen zu der oberen Oberfläche oder
Niveau der Schmelze auf, während
sich diese in dem Reservoir 13a befindet und über den
siphonartigen Einlasskanal 15 zu der Form 12 zugeführt wird.
Die Schmelze wird vom Boden von dem unteren Bereich 13b des
Reservoirs 13 über
den kopfstehenden siphonartigen Schmelzeeinlasskanal 15 zu
der Form 12 zugeführt,
so dass die Schmelze, welche den formhohlraumbildenden Abschnitten 12a zugeführt wird,
verminderte Mengen an Einschlüsse
bildenden Partikeln enthält.
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Hierzu
wird, nachdem die Druckkappe 40 abdichtend an die Eingusstümpellippe 13d angelegt worden
ist, die Gasleitung 60, welche sich zu der Druckkappenplatte 40a erstreckt,
durch Öffnen
des Ventils V mit der Quelle 5 für ein unter Druck stehendes
Inertgas verbunden, um dadurch einen lokalisierten Inertgasdruck
auf die Schmelze aufzubringen, welche sich in dem Eingusstümpelreservoir 13a auf dem
Niveau L befindet. Hierbei kann ein Inertgasdruck von 0,1 bis 2,0
Atmosphären
auf die in dem Eingusstümpelreservoir 13a befindliche
Schmelze bereitgestellt werden, der wirksam ist, um die Schmelze
durch die Bodenöffnung 13c des
Eingusstümpels
und durch den kopfstehenden siphonartigen Einlasskanal 15 in
die formhohlraumbildenden Abschnitte 12a zu zwingen, um
diese mit der Schmelze, welche verminderte Mengen an Einschlüsse bildenden
Partikeln aufweist, zu füllen.
Die schmutzige Schmelze in der Nähe
der oberen Schmelzeoberfläche
oder des Niveaus L wird nicht zu den Formhohlräumen zugeführt, weil sie segregierte,
Einschlüsse bildende
Partikel enthält.
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Weiter:
wenn der Eingusstümpel 13 und
die Form 12 wie gezeigt verbunden sind, unterstützt oder verbessert
der auf die in dem Eingusstümpelreservoir 13a befindliche
Schmelze aufgebrachte Druck ferner die Füllung feiner Details in dem
Formhohlraum 12a, welche definiert sind durch die inneren Formoberflächenmerkmale
und/oder Kernoberflächenmerkmale,
die sonst nur schwer mit der Schmelze zu füllen sind. Gleichzeitig minimiert
die Faserdichtung 41, welche abdichtend an der Eingusstümpellippe 13d anliegt,
die Leckage von Inertgas in die Gießkammer 10, so dass
die Gießkammer 10 durch Betrieb
der Vakuumpumpe 50 unter einem relativen Vakuum gehalten
werden kann, während
die Druckkappe 40 an die Eingusstümpellippe 13d gepresst wird,
oder bei einem anderen als dem lokal in der Form vorliegenden Druck,
falls die Vakuumpumpe 50 während dieser Zeit nicht in
Betrieb ist.
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Die
Druckkappe 40 wird durch den im Vorstehenden erwähnten Schwenkmechanismus
nach 2 bis 3 oder mehr Sekunden nach Füllung der Form oder nach Ablauf
einer Druckbeaufschlagungszeit, die je nach Bedarf für eine bestimmte
Form gewählt wird,
von der Eingusstümpellippe 13d weg
in die nicht anliegende Position bewegt, die in 2 mit
unterbrochenen Linien gezeigt ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, um die Mengen an Einschlüsse bildenden
Partikeln in der Schmelze, welche den Formhohlräumen zugeführt wird, zu vermindern, dadurch,
dass Schmelze vom Boden des Reservoirs zugeführt wird und optional die Verwendung
eines oder mehrerer geeigneter Metallschmelzefilter ohne Verminderung
der Schmelzeflussrate als eine Folge der Druckbeaufschlagung des
Reservoirs möglich
ist. Wenn die Form und der Eingusstümpel abdichtend verbunden sind,
wie in den Figuren gezeigt, unterstützt die Erfindung ferner die
Füllung
feiner Details in den Formhohlräumen, welche
definiert sind durch die inneren Formoberflächenmerkmale und/oder Kernoberflächenmerkmale, die
sonst nur schwer mit der Schmelze zu füllen sind. Die vorliegende
Erfindung ist vorteilhaft, weil das Druckgas nicht in die Gießkammer
eingeführt
wird, die unter einem relativen Vakuum (Unterdruck) oder bei einem
anderen als dem in der Form vorliegenden Druck gehalten werden kann.
Die lokalisierte Druckbeaufschlagung des Eingusstümpels ist
vorteilhaft, weil sie in kürzerer
Zeit einen höheren
Gasdruck bereitstellt als verfügbar
wäre, wenn
die gesamte Gießkammer
gasdruckbeaufschlagt würde.
Ferner werden Beschädigungen
der Gießofenkomponenten
infolge Gasdruckbeaufschlagung vermindert durch schnellere Wiederherstellung
des Vakuums in der Gießkammer
für die
nächste
zu gießende
Form als verfügbar
wäre, wenn
die gesamte Gießkammer
evakuiert würde.
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Bei
der Umsetzung der Erfindung kann der Eingusstümpel 13 von der Form 12 getrennt
oder mit derselben in Verbindung stehend verwendet werden, z.B.
indem der siphonartige Einlasskanal 15 zu einer oberen Öffnung der
Form 12 ausgerichtet oder in Übereinstimmung gebracht wird,
um den formhohlraumbildenden Abschnitten 12a Schmelze vom
Boden der Schmelze in dem Reservoir zuzuführen. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung würde
das Füllen
der formhohlraumbildenden Abschnitte 12a nicht wesentlich
verbessert, weil Form und Eingusstümpel nicht abdichtbar verbunden
sind, wenngleich die Vorteile der Schmelzezuführung vom Boden der Schmelze
verwirklicht würden.