DE8303690U1

DE8303690U1 - Vorrichtung zum vergiessen von metall-legierungen

Info

Publication number: DE8303690U1
Application number: DE19838303690
Authority: DE
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1983-02-10
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1984-05-10

Description

Degussa Aktiengesellschaft 6000 Frankfurt am Main, Weissfrauenstraße

Vorrichtung zum Vergießen von Metall-Legierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen von Metall-Legierungen im Druckgußverfahren, insbesondere zum Vergießen von Unedelmetall-Legierungen für Dental- und Schmuckzwecke, bestehend aus einem Gehäuse mit entfernbaren Deckel und Boden, das eine Heizeinrichtung, einen Schmelztiegel und eine Gußküvette enthält.

Es existieren eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Gußteilen, insbesondere von Präzisionsgußteilen für Dental- und Schmuckzwecke. So gibt es eine Reihe von Vorrichtungen, die nach dem Zentrifugalgußverfahren arbeiten, wobei der Schmelztiegel nebst Heizquelle und die Gußküvette auf einer Achse angeordnet sind, die beim Guß senkrecht zur Montageachse rotiert, so daß die Schmelze durch die Zentrifugalkraft in die Küvette gepreßt wird. Solche Vorrichtungen erfordern aufwendige mechanische Konstruktionen und sind empfindlich auf ünwuchten der rotierenden Teile.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die geschmolzenen Metalle unter Vakuum in die Gußküvette überführt werden. Da das Vakuum aber meist nicht ausreicht um ein vollständiges Auslaufen der Schmelze in die Küvette zu

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erzielen, beaufschlagt man die Schmelze mit einem Druckgas. In diesen Vorrichtungen sitzen die Gußküvetten entweder auf den Tiegelöffnungen, so daß die Anordnung vor dem Gießvorgang um 180° gedreht werden muß, oder der Tiegel ist mit einer verschließbaren öffnung am Tiegelboden versehen, aus der die Schmelze ausfließen kann. In beiden Fällen sind aufwendige mechanische Konstruktionen nötig, um die Küvette _n an den Tiegel heranzuführen und die Anordnung um 180° zu drehen bzw. um die Tiegelöffnung aufzumachen und zu verschließen.

Es sind auch Vorrichtungen zum Vergießen von Metallic Legierungen bekanntgeworden, bei denen die Gußküvette unterhalb des Schmelztiegels angebracht und gegen diesen abgedichtet ist. Der Tiegelboden enthält mehrere Löcher, deren Durchmesser so bemessen ist, daß die Oberflächenspannung der Metallschmelze ein Ausfließen der Schmelze verhindert. Der Gußvorgang wird durch eine Druckbeaufschlagung auf die Schmelzenoberfläche eingeleitet. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß durch die Zahl der Gießöffnungen eine große Schmelzenoberfläche beim Gießen erzeugt wird, die leicht zu Oxidationen und Schlackenbildung führt, insbesondere wenn nicht unter Vakuum und mit ünedelmetallschmelzen gearbeitet wird. Die Schlacken ergeben fehlerhafte Güsse.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Vergießen von Metall-Legierungen im Druckgußverfahren, insbesondere zum Vergießen von Unedelmetall-Legierungen für Dental- und Schmuckzwecke zu schaffen, bestehend aus einem Gehäuse mit entfernbaren Deckel und Boden, das eine Heizvorrichtung, einen Schmelztiegel und eine Gußküvette enthält. Diese Vorrichtung sollte eine

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kostengünstige Konstruktion besitzen und gute Gußqualitäten auch bei Unedelmetall-Legierungen ohne Vakuumanwendung liefern.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Gaszuführungsleitung im Deckel oberhalb der Schmelztiegelöffnung, eine weitere Gaszuführungsleitung im Mantel oder im Boden des Gehäuses angebracht und der Boden des Schmelztiegels mit einem Spalt versehen ist, dessen Länge "1" gleich oder größer der dreifachen Spaltbreite "d" ist, für die die Beziehung d = -J—S- gilt, wobei C^-

Oberflächenspannung der Metall-Legierungsschmelze, O = Dichte der Metall-Legierungsschmelze, g = Gravitationskonstante und h max ⁼ maximaler Pegelstand der Metall-Legierungsschmelze im Tiegel bedeutet, gemessen als Abstand vom tiefsten Punkt des inneren Tiegelbodens bis zum höchsten

Punkt des Schmelzenminiskus.
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Vorteilhafterweise ordnet man zwischen der Gaszuführungsleitung im Deckelbereich und der Öffnung des Schmelztiegels eine Dichtung an, damit die Gaszuführung nur auf die Schmelzenoberfläche im Schmelztiegel erfolgt.

Der Boden des Schmelztiegels enthält einen Spalt, dessen Länge gleich oder größer der dreifachen Spaltbreite ist. Da flüssige Metalle und Legierungen eine hohe Oberflächen-

spannung besitzen, ist es durch die besondere Form des 30

Spaltes möglich, bei Einhaltung einer bestimmten Füllhöhe im Tiegel, die Schmelze im Tiegel zu halten und ein Ausfließen durch den Spalt zu vermeiden. Erst bei Überschreiten einer maximalen Füllhöhe würde die Schmelze aufgrund ihres

_oc Eigengewichts ausfließen. Für die Spaltbreite "d" gilt oo

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dabei die Beziehung: d - —

g ·

(T"= Oberflächenspannung der Schmelzer

(ζ = Dichte der Schmelzer g = Gravitationskonstante ,

iimax = Maximale Füllhöhe der Schmelze im Tiegel. Die maximal mögliche Füllhöhe der Schmelze im Tiegel ist unabhängig vom Tiegeldurchmesser. Vorteilhafterweise kann *nan die Tiegelhöhe des Schmelztiegels so wählen, daß h max auch bei vollgefülltem Tiegel nicht überschritten wird.

Die Verwendung eines Spaltes im Schmelztiegelboden als _1B Ausflußöffnung für die Metallschmelze hat den Vorteil, daß ein relativ großer Öffnungsquerschnitt erreicht wird, ohne die mechanische Stabilität des Tiegelbodens wesentlich zu verringern. Außerdem wird beim Abgießen, das durch einen Gasüberdruck auf die Schmelzenoberfläche im Schmelztiegel eingeleitet wird, nur eine relativ kleine Oberfläche des Gußstrahls erzeugt, so daß eine Oxidation der Schmelze und eine Schlackenbildung sehr klein gehalten wird.

Die Abbildung I zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindunsgemäßen Vorrichtung, Abbildung II einen Schmelztiegel in Längs- und Querschnitt.

In einem Gehäuse (1), dessen Deckel (2) und Boden (3) geöffnet und druckdicht verschlossen werden kann, befindet sich ein widerstandsbeheizter Rohrofen als Heizeinrichtung (4). In ihm ist der Schmelztiegel (5) angeordnet, der eine Metallschmelze (9) enthält. Unterhalb der Heizeinrichtung (4), die beispielsweise auch als Induktionsspule oder ringförmiger Gasbrenner ausgebildet sein kann, steht die Gußküvette (6). Die Berührungsfläche zwischen Heizeinrichtung

(4) und Gußküvette (6) braucht hierbei nicht gasdicht zu sein, so daß Abdichtungsmaßnahmen an dieser empfindlichen Stelle

unnötig sind. Eine Gaszuführungsleitung (7) im Deckel (2) ο

und eine Gaszuführungsleitung (8) im Mantel (10) des Gehäuses (1) dienen zum Erzeugen von Überdruck innerhalb des Schmelztiegels (5) bzw. des Gehäuseinneren. Als Ausgießöffnung dient ein Spalt (11) im Boden des Schmelztiegels (5).

Vorzugsweise verwendet man Graphit- oder Aluminiumoxidtiegel mit inneren Durchmessern von rund 20 mm und inneren Höhen von rund 70 mm bei einer Schlitzlänge von 13 mm und einer Schlitzbreite von 1,5 mm. In diesen Tiegeln können Goldbasislegierungen bis zu 70 g erschmolzen werden, was in der Dentalgußtechnik ausreicht, um auch größere Objekte herzustellen.

2Q Zum Vergießen der Schmelze wird oberhalb der Schmelzenoberfläche im Schmelztiegel (2) über die Gaszuführungsleitung (7) ein Druckstoß von ca. 2 bar während 0,25 bis 1 Sekunde erzeugt. Dabei ist es zwar nicht notwendig den Schmelztiegel (5) gegen das Gehäuseinnere abzudichten, da bereits ein kurzzeitiger Druckstoß ausreicht um die Metallschmelze (9) aus dem Schmelztiegel (5) durch den Spalt (11) auszutreiben, doch hat es sich in manchen Fällen als günstig herausgestellt, zwischen Gaszuführungsleitung (7) und Schmelztiegel (5) eine Dichtung (12) anzuordnen. Die Metallschmelze (9) fließt in die Gußküvette (6), die sich unterhalb des Schmelztiegels (5) befindet. Nach Entleerung des Schmelztiegels (5), die etwa 0,5 Sekunden in Anspruch nimmt, wird der Druck im Gehäuseinnern über die Gaszuführung (8) nochmals schlagartig ( 2 bis 10 Sekunden) um ca. 3 bar erhöht. Dadurch wird die Druckdifferenz zwischen Gehäuseinnern und Gußküvetteninnern

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erhöht und die Schmelze in die Gußküvette hineingedrückt, so daß einwandfreie Gußkörper entstehen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können alle in der Dental- und Schmucktechnik bekannten Edelmetall- und ünedelmetal!-Legierungen vergossen werden.

14.1.1983 36 Dr.Br-hm

Claims

I ■ · · · ι » · ti· J J j j J I) · · · · 83 107 DT Degussa Aktiengesellschaft 6000 Frankfurt am Main, Weissfrauenstraße 9 ansprüche: 10 Vorrichtung zum Vergießen von Metal!-Legierungen

1. Vorrichtung zum Vergießen von Metall-Legierungen im Druckgußverfahren, insbesondere zum Vergießen von Unedelmetall-Legierungen für Dental- und Schmuckzwecke, bestehend t,us einem Gehäuse mit entfernbaren Deckel und

Boden, das .vine Heizeinrichtung, einen Schmelztiegel 20

und eine Gußküvette enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführungsleitung (7) im Deckel (2) oberhalb der Öffnung des Schmelztiegels (5), eine weitere Gaszuführungsleitung (8) im Mantel (10) oder im Boden (3)

des Gehäuses (1) angebracht und der Boden des Schmelz-25

tiegels (5) mit einem Spalt (11) versehen ist, dessen Länge "1" gleich oder größer der dreifachen Spaltbreite

"d" ist, für die die Beziehung d = — £_-— gilt,

P . g . η inax

wobei GT = Oberflächenspannung der Metal1-Legierungs-

schmelze, P = Dichte der Metall --Legierungsschmelze, g = Gravitationskonstante und h _max = maximaler Pegelstand der Metall-Legierungsschmelze im Tiegel bedeutet, gemessen als Abstand vom tiefsten Punkt aes inneren

Tiegelbodens bis zum höchsten Punkt des Schmelze/!— 35

miniskus.

2. Vorrichtung zum Vergießen von Metall-Legierungen nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (12) zwischen der Gaszuführungsleitung (7) im Deckelbereich und der Öffnung des Schmelztiegels (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Vergießen von Metall-Legierungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohe des Schmelztiegels (5) höchstens so groß ist wie