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Verfahren zum Gießen von Metallteilen, insbesondere Bauteilen für
elektrische Vakuumgefäße und Kontakte Die Erfindung betrifft ,ein Verfahren zum
Gießen von Metallteilen, insbesondere Bauteilen fürelektrische Vakuumgefäße und
Kontakte und, dient vorzugsweise zum Verbinden von Metallen oder Metallegierungen,
z. B. 'beim Herstellen von Antikathoden für Röntgenröhren. Es ist in den meisten
Fällen wünschenswert, daß das Metall, aus welclhem solche Teile bestehen, einen
hohen Grad der Reinheit besitzt. Die Reinheit des Metalls ist insbesondere bei Baubeilen
für elektrische Vakuumgefäße von besonderer Bedeutung, da es bei diesen darauf ankommt,
daß das Vakuum nicht durch nachträgliches Freiwerden von Gasen verschlechtert und
dadurch die Lebensdauer der Röhre herabgesetzt wird.
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Es ist bereits bekannt, Gußstücke im Vakuum herzustellen und auf diese
Weise den Gasgehalt des, fertigen Gußstückes zu verringern. Bei,einex bekannten
Vorrichtung zum Gießen metallischer Bauteile wird das Schmelzgut in einem Behälter
an freier Luft niedergeschmolzen, :sodann durch eine öffnung in dein unterhalb des.
Schmelztiegels befindlichen Gießraum eingelassen. Bevor das Metall in die Form gelangt,
durchfällt .es. in Form eines Strahles bzw. mehrerer Strahlen oder in Form von Tropfen
einen mehr oder weniger Langen Vakuumraum. Diese bekannte Anordnung ist jedoch nicht
geeignet, die vielfach verlangte hohe Reinheit der Gußstücke zu erzielen, da das
Niederschmelzen des Schmelzgutes an freier Luft erfolgt, so daß die Schmelze viele
Gase enthält und ,außerdem beim Einlassen des flüssigen Metalls aus dem an Luft
befindlichen Schmelzraum in den Vakuumraum stets viel Luft mitgerissen wird.
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Es ist ferner bekannt, sowohl den Schmelztiegel als auch die Gußform
in einem luftle.eren Raum unterzubringen. Bei dieser biekannten Einrichtung ist
zum Füllen der Gußform am Boden des Schmelztiegels eine Ausströmöffnung vorgesehen,
aus der das geschmoJzene Metall durch .eine kurze Rinne in die Form strömt. Bei
dieser Anordnung, läßt sich nur eine unvollständige Entgasung 'des Schmelzgutes
erreichen, da im wesentlichen nur die Oberfläche des im Tiegel befindlichen Schmelzgutes
der Wirkung des Vakuums ausgesetzt ist.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung gelingt .es, insbesondere Bauteile
für @elektrische Entladungsgefäße mit größerer Reinheit :als, bisher und von besseren
technolagischen Eigenschaften herzustellen. Erfindungsgemäß besteht das Verfahren,
bei dem ein
während des Schmelzvorganges evakuierter Schmelzraum
und eine an dessen unterem Ende angeordnete, während des Schmelzvorganges ebenfalls
evakuierte, aufrecht stehende gestreckte Kohleform angewandt wird, darin. daß das
in Form von Stäben oder Blöcken im Schmelzraum befindliche S,ch.m:elzgut derart
erhitzt wird, daß sich während des ganzen Gießvorganges im wesentlichen nur Tropfen
von dem Schmelzgut ablösen, die durch einen verhältnismäßig langen Fallraum in die
Gießform gelangen, und daß die Zone der größten Erwärmung unterhalb des Schmelzraumes
liegt. Dabei wird das Schmelzgut sehr langsam in Tropfenform übergeführt und gibt
auf dem Wege vorn Schmelzraum zur Gußform dem Vakuum eine sehr große Fläche preis,-
so daß die unerwünschten Gase aus dem Metall rasch und gründlich :entfernt werden.
Das g:eschm:olzen.e Metall gelangt durch eine vorzugsweise trichterförmige öffnung
in einen weiteren langgestreckten Raum, durch welchen .es in die an dem unteren
Ende dieses Raumes befindliche eigentliche Gießform fällt. Wird nun die ganze aus
den genannten 3 Teilen bestehende Form im Vakuum erhitzt, so schmilzt das im obersten
Teil des Behälters befindliche Metall nicht auf einmal nieder, sondern infolge der
erwähnten Temperaturverteilung beginnt das: Schmelzgut erst oberflächlich zu schwitzen,
das flüssige Metall löst sich in Tropfenform von der Oberfläche der Blöcke oder
Stäbe ab und bietet dem Vakuum eine große Oberfläche zur Entgasxing dar. Die Metalltropfen
verlassen den obersten Raum, also den Schmelzraum, durch den erwähnten konischen
Trichter und fallen durch das lange Zwischenstück in die eigentliche Gießform. Auf
diesem Wege werden sie noch weiter :entgast. Etwa vorhandene andere nicht gasförmige
Verunreinigungen können sich auf diese Weise ebenfalls leicht aus dem Metall loslösen
und schwimmen dann in der Gießform an der Oberfläche des flüssigen Metalls. Nach
dem Erstarren des Gusses kann diese Oberflächenschicht leicht entfernt werden.
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In Fig. i ist die grundsätzliche Anordnung dargestellt. Die eigentliche
Gießform i aus Graphit trägt das .ebenfalls aus Graphit bestehende lange Zwischenstück
2, dieses wieder die Schmelzkammer 3. Das Schmelzgut 4. wird vorzugsweise in Form
von länglichen Stäben oder Blöcken in die Kammer eingebracht. Die Erhitzung wird
vorteilhaft durch :elektrische Widerstandsheizung oder Hochfrequenzheizung bewerkstelligt,
und zwar in der Weise, daß die heißeste Stelle unterhalb des Trichters 5 liegt.
Der ganze Gießvorgang spielt sich im Vakuum ab. Wird die Erhitzung in der beschriebenen
Weise vorgenommen, dann geht die Verflüssigung des Schmelzgutes langsam, und zwar
an der Oberfläche der Stäbe oder Blöcke .l, vor sich, die letzteren beginnen also
:etwa wie :ein erwärmter Eisblock zu schwitzen, und das schmelzende Metall tritt
in Tropfenform aus dem Raum 3 durch den Trichter 5 in den Raum 2, in welchem es
eine lange Strecke zu durchfallen hat, bis es in die eigentliche Gießform i gelangt.
Durch diese Art des Schmelzvorganges wird jeder einzelne Tropfen des. flüssigen
Metalls dem Vakuum ausgesetzt und kann .auf dem langen Fallweg sehr gut entgast
werden.
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Mit besonderem Vorteil ist das neue Verfahren zum Verbinden von Metallteilen
anwendbar, deren Gasfreiheit eine wichtige Rolle spielt. Als Beispiel hierfür zeigt
Fig.2 das Einbetten einer Wolframscheibe in den kupfernen Tragkörper :einer Antikathode
für Röntgenröhren. Die Gußform i weist eine der Form der Antikathode angepaßte schräge
Fläche 6 auf, auf welcher die Wolframscheibe 7 etwa durch Wolframstifte 8 befestigt
ist. Die Zone der größten Erhitzung liegt auch hier ziemlich tief, vorteilhafterweise
in der Nähe des Wolframkörpers 7. Daher dauert es nach dem Einschalten des Heizstromes
eine gewisse Zeit, bis das im Raum 3 enthaltene Metall zu schmelzen !beginnt; inzwischen
ist die Wolframscheihe 7 auf eine hohe Temperatur gekommen und hinreichend entgast
worden. Das ebenfalls gasfreie flüssige Kupfer fällt durch den Fallraum 2 auf die
heiße Wolframscheibe, was eine bessere und innigere Verbindung ergibt, als wenn
die Oberfläche des Wolframs verhältnismäßig kühl wäre und das Kupfer bei der Berührung
mit der Wolframscheibe sofort fest würde. Nach dein Abkühlen der Foren haftet die
Wolframscheibe sehr fest in dem kupfernen Trägermaterial. Infolge der guten Entgasung
der beiden Metalle können sich auch. keine Einschlüsse von Gasen, insbesondere Wasserstoff,
an der Trennfläche zwischen den beiden Metallen bilden, welche erfahrungsgemäß die
Festigkeit der Verbindung stark herabsetzen. Ferner können durch die Zerlegung des
Schmelzgutes in feine Tropfen alle Verunreinigungen, insbesondere Kupfersu:lfateinschlüsse,
frei werden. Auch die reinsten elektrolytisch berge- 1 stellten Metalle enthalten
stets solche Einschlüsse, welche nach den bisher bekannten Verfahren nicht :entfernt
werden konnten.