EP0198290A2 - Verfahren zum Vergiessen von Aluminium-Legierungen - Google Patents

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EP0198290A2
EP0198290A2 EP86104247A EP86104247A EP0198290A2 EP 0198290 A2 EP0198290 A2 EP 0198290A2 EP 86104247 A EP86104247 A EP 86104247A EP 86104247 A EP86104247 A EP 86104247A EP 0198290 A2 EP0198290 A2 EP 0198290A2
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EP
European Patent Office
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salt mixture
wall
casting
mold
alkali
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EP86104247A
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English (en)
French (fr)
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EP0198290A3 (en
EP0198290B1 (de
Inventor
Friedrich Dr.-Ing. Behr
Heinrich Dipl.-Ing. Ballewski
Wolfgang Grossmann
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ThyssenKrupp Technologies AG
Original Assignee
Thyssen Industrie AG
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Publication of EP0198290A3 publication Critical patent/EP0198290A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for casting aluminum alloys which contain more aluminum than the eutectic with the alloy partners, in order to achieve improved strength values by reducing the distances between the dendrite arm distances formed by solidification.
  • the technological properties of the aluminum alloys in particular the strength, the yield strength and the elongation, can be improved by fine-grain of the casting.
  • the strength properties of aluminum alloys are directly dependent on the number and fineness of the smallest possible dendrite arm distances - the secondary dendrite arm distances.
  • the fine-grained nature of aluminum and aluminum-based alloys is improved by adding a pre-alloy to the aluminum alloy before casting, which can be used as heterogeneous nuclei e.g. Contains titanium diboride.
  • the refractory material for dipping is added in the same way as in the abovementioned document as germs, noble metals or reducible metal oxides.
  • the US-PS 3 157 926 works in the same way and names nickel-III-oxide, cobalt-II-oxide and -III-oxide and nickel-cobalt oxyhydrate as seeds.
  • the seeds of the above-mentioned US patents are not effective for reducing the secondary dendrite arm spacings and thus for improving the strength properties of hypoeutectic aluminum alloys and are not proposed by the US patents. No corresponding seeds have been found for aluminum base melts, which are suitable for embedding in the mold wall to produce a fine-grained casting.
  • DE-PS 963 642 teaches to influence the surface of castings by adding additives to the molding material and alloys the surface with lead released by chemical reaction with the casting metal.
  • To avoid edge decarburization reducing protective substances are added to the molding material according to DE-AS 12 71 909, the melting point of which lies between the casting temperature and the firing temperature of the casting mold.
  • DE-AS 12 65 356 discloses to add a hydrogen-releasing metal hydride to the casting mold in its mold cavity.
  • the hydrogen is said to reduce the oxide skin of, for example, incoming iron as the casting material and thus increase the flowability.
  • the aluminum oxide of the cast skin of aluminum cannot be reduced with hydrogen.
  • the presence of hydrogen when casting aluminum alloys is also highly undesirable because gas bubbles form.
  • German writings only disclose that the surface of the casting can be influenced by means of substances introduced into the mold.
  • the problem of achieving improved fine grain, especially the reduced secondary dendrite arm Distances of hypoeutectic aluminum alloys are neither addressed, nor can it be solved with the measures mentioned therein.
  • the object is achieved in a method of the type mentioned in that the inner wall of the mold is produced with numerous roughness in the micro range, that the inner wall is provided with a thin layer of a salt mixture, the cations of the salt mixture predominantly from those of the alkali and / or alkaline earth metals and their anions consist predominantly of those of the halogens, and that the liquidus temperature of the salt mixture is set lower than the casting temperature of the aluminum alloy.
  • the transport of broken dendrite arms through the melt into central areas of the casting in addition to the growth of the fine dendritic solidification front, further improves the fine-grained interior or also areas of the mold inner wall that are not very effective, with a sufficient number of species Germs supplied.
  • the salts whose cations predominantly consist of alkali and / or alkaline earth and whose anions consist predominantly of halogens reliably bring about a reduction in the dendrite arm distances.
  • the invention can be advantageously configured as follows.
  • the invention recommends producing as many as possible, but more than 10 5 roughnesses per cm 2 of the mold inner wall, the ratio of depth to diameter or depth to gap width of cracks being greater than 1 to 3.
  • roughness in the form of pores, fracture edges, cracks and crevices, and preferably funnel-shaped depressions formed by sequences of microcrystalline fracture edges, which face the casting with the enlarging opening are recommended.
  • Geometrically particularly favorable roughnesses are e.g. obtained by arranging a ceramic material which tends to break the shell in particularly finely ground grains with a diameter of predominantly less than 10 ⁇ m on the inner wall of the mold. This happens e.g. by "dipping", i.e. Dipping the wax model in a slip on an aqueous or alcoholic basis, which also contains a binder, e.g. based on silicon dioxide. It is also possible to use other ceramic powders which have suitable pore sizes and / or a suitable fine grain because of the way in which they are produced.
  • the salt mixture contains one or more alkali and / or alkaline earth pseudohalogen compounds or else organic salts of the alkali and / or additionally contains alkaline earth metals
  • Suitable alkali or alkaline earth pseudohalogen compounds are cyanate, cyanide, rhodanite, hexa- or tetracyano compounds, amines or amides or the like, the aikalicyanides, cyanates and rhodanides chemically related compounds.
  • the removal of the oxygen residues is effective not only when cast in air, but also when cast in a vacuum at approx. 10 torr.
  • these additional salts in about 2 to 40% by weight of the total salt mixture.
  • the amount of salt added is expediently limited in such a way that the gas released during casting does not form bubbles on the surface of the casting, the released gas does not contain any molecular hydrogen and, furthermore, the salt is not stable under the pressure and temperature conditions of the preheating of the mold shell Has hydrates.
  • the inner wall and its pore entrances can be provided with different salts simultaneously and in an even, finest distribution and also apply finely ground, slurried salts that are insoluble or insufficiently soluble to the inner wall.
  • the intimate mixture of the various salts leads to rapid liquefaction.
  • the preheating of the mold which takes place before the casting, in order to improve the flow of the casting, serves at the same time to dry the applied salts. Water and / or alcohol are suitable as solvents.
  • salt mixture consisting predominantly of sodium-lithium chloride fluoride is used to coat the inner wall of the ceramic mold, the melting point of which is below 650 ° C., enables the salt mixture to be liquefied very quickly.
  • these salt mixtures there are deep-melting mixtures of reciprocal salt pairs with low hydrostability of the individual salts, especially when compared to the salts of potassium.
  • An aqueous and / or alcoholic solution of LiCl, NaF, NaC1 and Na 4 Fe (CN) 6 is particularly suitable. No premelting and grinding of the salt mixture is necessary.
  • Sodium fluoride is water soluble. Due to ion exchange with the lithium chloride, fine-grained lithium fluoride precipitates after a few hours.
  • the solution and / or slurry of the salt mixture contains a dispersing agent, fine-grained insoluble salts which separate out from the solution after some time, such as lithium fluoride, can be kept in suspension and a uniform distribution of the salt mixture on the inner wall of the mold can be promoted.
  • Suitable dispersants are e.g. Methyl cellulose.
  • Exemplary Embodiment 1 20 wax grapes were produced, each composed of eight tensile specimen models with an 8 mm diameter, the tensile specimens being arranged in a circle around a sprue and each having an annular top and bottom cut.
  • the wax grapes were given a first coating by dipping into a slurry, consisting of an aqueous binder, finely ground zirconium silicate and silicon dioxide as filler, and sanded with coarse zirconium silicate powder. After drying, a further six layers were applied by dipping, sanding and drying in a conventional manner, so that ceramic shapes with wall thicknesses of approximately 8 mm were formed.
  • the molds were waxed under pressure in an autoclave and then fired at approx. 800 ° C.
  • the solution was poured into the ceramic molds one after the other, immediately poured out again and filtered in order to remove any ceramic granules that had been rinsed out.
  • the ceramic molds were then heated to approx. 470 ° C, inserted into the vacuum casting machine when warm and at approx. 250 ° C mold temperature with the aluminum alloy GAISi7Mg0.6 at a melt temperature of 700 ° C, at 10-2 Torr filled.
  • the aluminum melt was premelted in air, then degassed with a flushing gas mixture and then degassed in vacuo.
  • the wax models of an aircraft structural part with an average wall thickness of 5 mm and at the nodes with a wall thickness of 15 mm were assembled into wax grapes according to the method described in exemplary embodiment 1, covered with the ceramic shell, waxed under pressure in the autoclave and then at approx. Fired at 800 ° C.
  • the solution was poured into the ceramic molds one after the other, immediately poured out again and filtered in order to remove any ceramic granules that had been rinsed out.
  • the ceramic molds were then heated to approx. 470 ° C, inserted into the vacuum casting machine when hot and at approx. 250 ° C mold temperature with the aluminum alloy GAISi7Mg0.6 at a melt temperature of 700 ° C, at 10 -2 Torr filled.
  • the aluminum melt was premelted in air, then degassed with a purging gas mixture and subsequently degassed in vacuo.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Die technologischen Eigenschaften der Aluminium-Legierungen, insbesondere die Festigkeit, die Streckgrenze und die Dehnung, können durch Feinkörnigkeit des Gußstücks verbessert werden. Dabei ist insbesondere ein möglichst geringer Armabstand der sekundären Dendriten anzustreben. Eine Impfung der Schmelze durch Zugabe von Keimen mit einer Vorlegierung bringt nicht befriedigend zuverlässige Ergebnisse, insbesondere hinsichtlich der Dendritenarmabstände. Dadurch, daß die Aluminium-Legierungen in eine keramische Form mit zahlreichen Rauhigkeiten und Poren im Mikrobereich vergossen wird, die nach dem Trocknen und Brennen an ihrer Innenseite mit einer dünnen Schicht einer Salzmischung versehen wird, deren Kationen überwiegend aus Alkali und/oder Erdalkali bestehen und deren Anionen überwiegend aus Halogenen bestehen und deren Liquidustemperatur geringer ist als die Abgußtemperatur der Legierung, werden die kleinen Dendritenarmabstände und gute technologische Werte zuverlässig erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen von Aluminium-Legierungen, die mehr Aluminium enthalten, als dem Eutektikum mit den Legierungspartnern entspricht, zur Erzielung verbesserter Festigkeitswerte durch Verringerung der Abstände der sekundär durch Erstarrung gebildeten Dendritenarmabstände.
  • Es ist bekannt, daß man die technologischen Eigenschaften der Aluminium-Legierungen, insbesondere die Festigkeit, die Streckgrenze und die Dehnung durch Feinkörnigkeit des Gußstückes verbessern kann. Bekanntlich sind die Festigkeitseigenschaften bei Aluminium-Legierungen direkt abhängig von der Zahl und der Feinheit der möglichst kleinen Dendritenarmabstände - den sekundären Dendritenarmabständen. Nach Foundry, Juni 1963, S. 78 - 82, wird die Feinkörnigkeit von Aluminium- und Aluminium-Basis-Legierungen dadurch verbessert, daß in die Aluminium-Legierung vor dem Abguß eine Vorlegierung zugefügt wird, die als heterogene Keime z.B. Titan-Diborid enthält.
  • Aus der US-PS 3 259 948 ist es bekannt, die Feinkörnigkeit von Gußstücken aus Kobalt- oder Nickel-Basis-Legierungen durch Einbringen von Keimen in die innere Gießformoberfläche zu verbessern. Diese Keine, z.B. Kobaltaluminat und Kobaltsilikat werden nach der US-PS auf das Wachsmodell aufgetragen und durch das anschließende Eintauchen des Wachsmodelles in einen Schlicker aus feuerfestem Formmaterial und Ausschmelzen des Wachsmodelles zum Teil in die innere Formoberfläche eingebettet (Dippen). Nach der US-PS 3 019 497 werden, ebenfalls zum Zwecke der Kornverfeinerung, Keime mit dem Feuerfestmaterial für das Dippen gemischt und auf das Wachsmodell aufgetragen. Nach der US-PS 3 158 912 werden dem Feuerfestmaterial für das Dippen in gleicher Weise wie in der eben genannten Schrift als Keime, Edelmetalle oder reduzierbare Metalloxyde beigefügt. Die US-PS 3 157 926 arbeitet in gleicher Weise und nennt Nickel-III-Oxyd, Kobalt-II-Oxyd und -III-Oxyd und Nickel-Kobaltoxy-hydrat als Keime. Die Keime der genannten US-Patentschriften sind für die Verringerung der sekundären Dendritenarmabstände und damit zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von untereutektischen Aluminium-Legierungen nicht wirksam und werden von den US-Patentschriften nicht vorgeschlagen. Für Aluminium-Basisschmelzen sind noch keine entsprechenden Keime, die sich zur Einbettung in die Formwand zur Erzeugung eines feinkörnigen Gußstücks eignen, gefunden worden. Nach Foundry 1963 wird die Feinkörnigkeit von Aluminium-Legierungen durch Zugabe der Keime mit der Vorlegierung verbessert. Dies ist jedoch bezüglich der Zuverlässigkeit und des möglichst geringen sekundären Dendritenarmabstandes unbefriedigend. Die DE-PS 963 642 lehrt, die Oberfläche von Gußkörpern durch Zusätze zum Formwerkstoff zu beeinflussen und legiert die Oberfläche mit durch chemische Reaktion mit dem Gießmetall freigesetzten Blei. Zur Vermeidung der Randentkohlung werden nach der DE-AS 12 71 909 dem Formstoff reduzierende Schutzstoffe zugesetzt, deren Schmelzpunkt zwischen der Gießtemperatur und der Brenntemperatur der Gießform liegt. Die DE-AS 12 65 356 offenbart, die Gießform in ihrem Formhohlraum mit einem Wasserstoff freisetzenden Metallhydrid zu versetzen. Der Wasserstoff soll die Oxydhaut von z.B. einlaufendem Eisen als Gießmaterial reduzieren und damit die Fließfähigkeit erhöhen. Bekanntlich ist das Aluminiumoxyd der Gußhaut von Aluminium nicht mit Wasserstoff reduzierbar. Die Gegenwart von Wasserstoff beim Abguß von Aluminium-Legierungen ist zudem in höchstem Maße unerwünscht, da Gasblasenbildung einsetzt.
  • Die deutschen aenannten Schriften offenbaren lediglich, daß man das Gußstück mit Hilfe von in die Form eingebrachten Stoffen an seiner Oberfläche beeinflussen kann. Das Problem der Erzielung einer verbesserten Feinkörnigkeit, insbesondere der verringerten sekundären Dendritenarmabstände untereutektischer Aluminium-Legierungen wird dabei weder anqesprochen, noch ist es mit den darin genannten Maßnahmen lösbar.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Feinkörnigkeit von Aluminium-Legierungen und insbesondere auch die Zuverlässigkeit bei deren Einstellung wesentlich zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Innenwand der Gießform mit zahlreichen Rauhigkeiten im Mikrobereich hergestellt wird, daß die Innenwand mit einer dünnen Schicht einer Salzmischung versehen wird, wobei die Kationen der Salzmischung überwiegend aus denen der Alkali- und/oder Erdalkali-Metalle bestehen und deren Anionen überwiegend aus denen der Halogene bestehen, und daß die Liquidustemperatur der Salzmischung tiefer eingestellt wird als die Abgußtemperatur der Aluminium-Legierung.
  • Mit diesem Verfahren wurden gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich höhere Festigkeits- und Dehnungswerte erreicht. Dies ist nach Ansicht der Anmelderin darauf zurückzuführen, daß bei den erfindungsgemä-βen Verfahren die Metallschmelze mit Hilfe der Salzmischung, die nach Abguß der Metallschmelze möglichst dünnflüssig sein sollte, auch feinste Poren und andere Rauhigkeiten der Formschalen-Innenwand auffüllt. Das Metall kühlt dort zuerst ab und erstarrt, so daß viele Kristallisationszentren in der schon auf Grund der durch die Geometrie der Formschale vorgegebenen Richtung der Wärmeabfuhr in einer kristallin günstigen Ausrichtung mit dem noch flüssigen Gußstück in Verbindung stehen und als arteigener Keim wirksam werden können. Darüber hinaus wird wohl auch durch Transport von abgebrochenen Dendritenarmen durch die Schmelze in zentrale Bereiche des Gußstückes hinein zusätzlich zu dem Heranwachsen der feinen dendritischen Erstarrungsfront die Feinkörnigkeit im Inneren noch weiter verbessert oder auch Bereiche der Forminnenwand, die wenig wirksam sind, mit einer genügenden Anzahl arteigener Keime versorgt. Dadurch, daß die keramische Form mit den Rauhigkeiten und Poren nach dem Trocknen und Brennen mit der dünnen Salzschicht versehen wird, deren Liquidustemperatur geringer ist als die Abgußtemperatur der Legierung, <ann sich die Salzmischung als dünne, filmartige Schicht, die sich bei Fingießen der Legierung verflüssigt, qleichmäßig auch in die Vertiefun- qen der Rauhigkeiten hinein ausbreiten und hindert wegen der dünnen Schicht das eingegossene Aluminium auch nicht am Eindringen in die Poren. Die Salze, deren Kationen überwiegend aus Alkali und/oder Erdalkali und deren Anionen überwiegend aus Halogenen bestehen, bewirken nach Versuchen der Anmelderin zuverlässig eine Verringerung der Dendritenarmabstände.
  • Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.
  • Man benötigt für die Erzielung eines möglichst geringen Unterkühlungsintervalles der Erstarrung beim Aluminium-Guß Kristallisationszentren mit Durchmessern in der Größenordnung von zehn bis einigen hundert Angström, so daß der Geometrie der Rauhigkeiten eine besondere Bedeutung zukommt. Dazu empfiehlt die Erfindung, möglichst viele, aber mehr als 105 Rauhigkeiten pro cm2 der Forminnenwand herzustellen, deren Verhältnis Tiefe zu Durchmesser oder Tiefe zu Spaltbreite von Rissen größer als 1 zu 3 ist. Fs empfehlen sich Rauhigkeiten in Form von Poren, Bruchkanten, Rissen und Spalten sowie vorzugsweise von Folgen mikrokristalliner Bruchkanten aebildete, trichterförmige Vertiefungen, die dem Gußstück mit der sich vergrößernden öffnung zugewandt sind.
  • Geometrisch besonders günstige Rauhigkeiten werden z.B. erhalten, indem man ein keramisches Material, welches zum Muschelbruch neigt, in besonders feingemahlenen Körnungen mit überwiegend weniger als 10 pm Durchmesser an der Formeninnenwand anordnet. Das geschieht z.B. durch "Dippen", d.h. Tauchen des Wachsmodelles in einem Schlicker auf wässriger oder alkoholischer Basis, der auch einen Binder, z.B. auf Basis von Siliciumdioxyd, enthält. Es können auch andere keramische Pulver benutzt werden, die schon auf Grund ihres Herstellungsweges geeignete Porengrößen und/oder eine geeignete Feinkörnigkeit aufweisen.
  • Dadurch, daß die Salzmischung eine oder mehrere Alkali- und/oder Erdalkali-Pseudohalogenverbindungen oder auch organische Salze der Alkali-und/oder Erdalkali-Metalle zusätzlich enthält, kann eine verbesserte Entfernung von Sauerstoffresten, insbesondere in den Poren der Form erreicht werden. Als Alkali- oder Erdalkali-Pseudohalogenverbindungen eignen sich Cyanat-, Cyanid-, Rhodanit-, Hexa- oder Tetracyano-Verbindungen, Amine oder Amide o.ä., den Aikalicyaniden, -cyanaten und -rhodaniden chemisch verwandte Verbindungen. Die Entfernung der Sauerstoffreste ist nicht nur bei Abguß an Luft wirksam, sondern auch bei Abguß im Vakuum bei ca. 10 Torr. Dabei ist es vorteilhaft, diese zusätzlichen Salze in etwa 2 - 40 Gew.% der Gesamtsalzmischung zuzugeben. Zweckmäßig wird der Salzzusatz in seiner Menge so begrenzt, daß es durch beim Abguß freiqesetztes Gas nicht zur Bildung von Blasen an der Gußstückoberfläche kommt, das freiqesetzte Gas keinen molekularen Wasserstoff enthält und weiterhin das Salz bei den Druck- und Temperaturbedingungen der Vorwärmung der Formschale keine stabilen Hydrate aufweist.
  • Dadurch, daß die Salzmischung in Form einer Lösung und/oder feindisperser Aufschlämmung durch Ein- und Ausgießen in die gebrannte Form auf deren Innenwand mit anschließender Trocknung aufgebracht wird, kann man die Innenwand und deren Poreneingänge mit verschiedenen Salzen gleichzeitig und in gleichmäßiger, feinster Verteilung versehen und außerdem feinstqemahlene, aufgeschlämmte Salze, die nicht löslich oder zu wenig löslich sind, auf die Innenwand aufbringen. Bei der Abgußtemperatur führt die innige Mischung der verschiedenen Salze zu einer schnellen Verflüssigung. Die Vorwärmung der Form, die vor dem Abguß erfolgt, um das Auslaufen des Gußstückes zu verbessern, dient dabei gleichzeitig zum Trocknen der aufgebrachten Salze. Als Lösungsmittel eignen sich Wasser und/oder Alkohol.
  • Dadurch, daß eine überwiegend aus Natrium-Lithium-Chlorid-Fluorid bestehende Salzmischung zur Beschichtung der Innenwand der keramischen Form verwendet wird, deren Schmelzpunkt unterhalb von 650°C liegt, kann eine sehr schnelle Verflüssigung des Salzgemisches erreicht werden. Bei diesen Salzgemischen existieren tiefschmelzende Mischungen reziproker Salzpaare mit geringer Hydrostabilität der Einzelsalze, insbesondere verglichen mit den Salzen des Kaliums.
  • Besonders geeignet ist eine wässrige und/oder alkoholische Lösung aus LiCl, NaF, NaC1 und Na4Fe (CN)6. Dabei ist kein Vorschmelzen und Mahlen der Salzmischung notwendig. Natriumfluorid ist wasserlöslich. Durch Ionenaustausch mit dem Lithium-Chlorid fällt nach einigen Stunden feinkörniges Lithiumfluorid aus.
  • Dadurch, daß die Lösung und/oder Aufschlämmung des Salzgemisches ein Dispergiermittel enthält, können feinkörnige unlösliche Salze, die sich nach einiger Zeit aus der Lösung ausscheiden wie das Lithiumfluorid, in der Schwebe gehalten werden und eine gleichmäßige Verteilung der Salzmischung auf der Forminnenwand gefördert werden. Als Dispergiermittel eignet sich z.B. Methyl-Zellulose.
  • Fördernd für die qleichmäßige Verteilung des Salzgemisches bei der Trocknung wirkt auch, daß der Lösung und/oder der Aufschlämmung des Salzgemisches ein die Benetzung der Innenwand der keramischen Form verbesserndes Hilfsmittel wie ein Tensid zugegeben wird.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Die Untersuchungen ergaben, daß die senkundären Dendritenarmabstände etwa 40 - 50 um betrugen, während bei nach dem Stand der Technik mit einer Titandiborid-Vorlegierung versetztem Material solche von ca. 80 - 90 pm unter gleichen Gießbedingungen gefunden wurden.
  • Ausführungsbeispiel 1 Es wurden 20 Wachstrauben hergestellt, die aus je acht Zugproben-Modellen mit 8 mm Durchmesser zusammengesetzt waren, wobei die Zugproben um einen Einguß kreisförmig angeordnet und mit je einem ringförmigen Ober-und Unteranschnitt versehen waren.
  • Die Wachstrauben wurden mit einem ersten überzug durch Tauchen in eine Aufschlämmung, bestehend aus einem wässrigen Binder, feingemahlenem 30 µm) Zirkonsilikat und Siliziumdioxyd als Füller, versehen und mit grobem Zirkonsilikatpulver besandet. Nach der Trocknung wurden weitere sechs Schichten durch Tauchen, Besanden und Trocknen in üblicher Weise aufgebracht, so daß keramische Formen mit Wandstärken von ca. 8 mm entstanden. Die Formen wurden unter Druck im Autoklaven entwachst und anschließend bei ca. 800°C gebrannt.
  • Es wurde weiterhin eine wässrige Lösung aus 20 g LiCl, 20 g NaF, 5 g Na4Fe (CN)6, 40 g NaCl, 1 g Methylzellulose und 0,1 g Tensid pro Liter angesetzt.
  • Die Lösung wurde nacheinander in die keramischen Formen gefüllt, sofort wieder ausgegossen und filtriert, um ggf. ausgespülte Keramikkörner zu entfernen.
  • Die keramischen Formen wurden dann auf ca. 470°C erhitzt, im warmen Zustand in die Vakuumgießanlage eingesetzt und bei ca. 250°C Formtemperatur mit der Aluminium-Legierung GAISi7Mg0.6 bei einer Temperatur der Schmelze von 700°C, bei 10-2 Torr gefüllt.
  • Die Aluminium-Schmelze wurde an Luft vorgeschmolzen, dann durch ein Spülgasgemisch entgast und im Vakuum nachentgast.
  • Nach der üblichen Wärmebehandlung, die Lösungsglühen und Aushärten umfaßte, wurden folgende Festigkeitswerte bei geringer Streuung erhalten.
    • Zugfestigkeit Rm > 340 N/mm2
    • Streckgrenze Rp0.2 > 280 N/mm 2
    • Bruchdehnung A5 > 6.5 %
    Ausführungsbeispiel 2
  • Es wurden die Wachsmodelle eines Flugzeugstrukturteiles mit einer mittleren Wandstärke von 5 mm und an den Knotenpunkten mit einer Wandstärke von 15 mm nach der in Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Methode zu Wachstrauben zusammengestellt, mit der keramischen Schale überzogen, im Autoklaven unter Druck entwachst und anschließend bei ca. 800°C gebrannt.
  • Es wurde weiterhin eine wässrige Lösung aus 20 g LiCl, 20 g NaF, 5 g Na4Fe (CN)6, 40 g NaCl, 1 g Methylzellulose und 0,1 g Tensid pro Liter angesetzt.
  • Die Lösung wurde nacheinander in die keramischen Formen gefüllt, sofort wieder ausgegossen und filtriert, um ggf. ausgespülte Keramikkörner zu entfernen.
  • Die keramischen Formen wurden dann auf ca. 470°C erhitzt, im warmen Zustand in die Vakuumgießanlage eingesetzt und bei ca. 250°C Formtemperatur mit der Aluminium-Legierung GAISi7Mg0,6 bei einer Temperatur der Schmelze von 700°C, bei 10-2 Torr gefüllt.
  • Die Aluminiumschmelze wurde an Luft vorgeschmolzen, dann durch ein Spülgasgemisch entgast und im Vakuum nachentgast.
  • Nach der Wärmebehandlung, die Lösungsglühen und Aushärten umfaßte, wurden folgende Festigkeitswerte bei geringer Streuung an Flachproben aus dem Feingußteil erhalten:
    • Zugfestigkeit Rm 350 bis 360 N/mm2
    • Streckgrenze Rp0.2 290 bis 310 N/mm2
    • Bruchdehnung A5 5 bis 7 %
  • Beim Gießen derselben Schmelze in eine bekannte Form ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergaben sich folgende Werte
    • Zugfestigekeit Rm 300 N/mm2
    • Streckgrenze Rp0.2 200 N/mm 2
    • Bruchdehnung A5 3 %
  • Die technologischen Werte Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung wurden durch den Einsatz der Erfindung somit wesentlich verbessert.

Claims (9)

1. Verfahren zum Vergießen von Aluminium-Legierungen, die mehr Aluminium enthalten, als dem Entektikum mit den Legierungspartnern entspricht, zur Erzielung verbesserter Festigkeitswerte durch Verringerung der Abstände der sekundär durch Erstarrung gebildeten Dendritenarmabstände, dadurch qekennzeichnet,
daß die Innenwand der Gießform mit zahlreichen Rauigkeiten im Mikrobereich hergestellt wird,
daß die Innenwand mit einer dünnen Schicht einer Salzmischung versehen wird, wobei die Kationen der Salzmischung überwiegend aus denen der Alkali- und/oder Erdalkali-Metalle bestehen und deren Anionen überwiegend aus denen der Halogene bestehen
und daß die Liquidustemperatrur der Salzmischung tiefer eingestellt wird als die Abgußtemperatur der Aluminium-Legierung.
?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Gießform mehr als 105 Rauhigkeiten pro cm2 aufweist, deren Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser oder Tiefe zu Spaltbreite mehr als 1 zu 3beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch qekennzeichnet, daß das die Innenwand der Gießform bildende Feuerfestmaterial aus feinstkörnigen, durch Mahlen gewonennen Oxydpulvern durch Eintauchen eines Wachsmodelles in eine Aufschlämmung aus dem Oxydpulver, einem Füller und einem Binder, Trocknen und Brennen unter Bildung einer oxydkeramischen Bindung durch den Binder hergestellt wird.
1. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Salzmischung zusätzlich eine oder mehrere Alkali-und/oder Erdalkali-Pseudohalogenverbindungen in Form von Cyanat-, Cyanid-, Rhodanid-, Hexa- und/oder Tetracyanoverbindungen, Aminen oder Amiden und/oder ähnlichen, den Alkalicyaniden, -Cyanaten und -Rhodaniden chemisch verwandten Verbindungen und/oder organische Salze und/oder metallorganische Verbindungen der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle zusätzlich enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine überwiegend aus Natrium-Lithium-Chlorid-Fluorid bestehende Salzmischung zur Beschichtung der Innenwand der keramischen Form verwendet wird, deren Schmelzpunkt unterhalb von 650°C liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässrige und/oder alkoholische Lösung aus LiC1, NaF, NaCl und Na4Fe (CN)6 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß die Salzmischung in Form der Lösung und/oder einer feindispersen Aufschlämmung durch Ein- und Ausgießen in die gebrannte Form auf deren Innenwand und sich anschließende Trocknung aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung und/oder Aufschlämmung des Salzgemisches ein Dispergiermittel, z.B. Methyl-Zellulose enthält.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung und/oder Aufschlämmung des Salzgemisches ein die Benetzung der Innenwand der keramischen Form verbesserndes Hilfsmittel, z.B. ein Tensid zugegeben wird.
EP86104247A 1985-04-03 1986-03-27 Verfahren zum Vergiessen von Aluminium-Legierungen Expired - Lifetime EP0198290B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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