EP1120471A1 - Method and apparatus for pressure die casting - Google Patents

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EP1120471A1
EP1120471A1 EP01100291A EP01100291A EP1120471A1 EP 1120471 A1 EP1120471 A1 EP 1120471A1 EP 01100291 A EP01100291 A EP 01100291A EP 01100291 A EP01100291 A EP 01100291A EP 1120471 A1 EP1120471 A1 EP 1120471A1
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EP
European Patent Office
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casting
casting chamber
chamber
suspension
melt
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01100291A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Evgueni Dr. Sterling
Gerhart Dr. Peleschka
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Ritter Aluminium Giesserei GmbH
Original Assignee
Ritter Aluminium Giesserei GmbH
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Publication of EP1120471A1 publication Critical patent/EP1120471A1/en
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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
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase

Definitions

  • the invention relates to a die casting method for manufacturing of castings from a semi-solid alloy melt, wherein the alloy melt by stimulating the crystallization process put in the semi-rigid state is placed in a casting chamber and the castings under Pressure can be produced and a device for performing of the procedure.
  • thermodynamic state of the metal plays a crucial role in the various machining processes plays.
  • the associated effects can not only used to facilitate the deformation process , but you can essentially change the morphology of the occurring crystalline shapes and properties of the casting influence.
  • the temperature loses with increasing temperature Alloy their strength, what for the molding process is of fundamental importance, and at the same time wins the Ability to plastic form as structure-dependent Property.
  • Liquidus-Solidus is the alloy melt in the semi-solidified Status. This condition is therefore called “metallic Suspension "referred to as the primary material for new die casting processes is used.
  • the invention is concerned now with the phenomenological behavior of the crystallizing Liquids and their rheological properties and uses this for the production of castings from the semi-rigid Status. Thereby a predetermined melt volume before entering a casting chamber of a special treatment subjected, the method being designed so that the predosed metal without loss of quality in the die casting system can be entered.
  • a process for the production of castings from the semi-rigid The melt state is known from EP 0 841 406 A1. There a multi-stage process is described, the goal of which it is the parts from the semi-rigid alloys in one Vertical die casting machine.
  • the transportation of the Raw material into the casting chamber takes place after a nucleation phase in the overheated melt with subsequent granulation process.
  • a vibrating device was used for this, with the appearance of germs in the crystallizing Melt is stimulated.
  • the suspension state obtained in the process to get was the semi-rigid starting material heated in a controlled manner. After the casting chamber attached to the container was docked for the primary material, this was in the Press form pressed.
  • EP 0 733 421 A1 discloses a further casting process in that after a dosage of the predetermined melt volume The casting chamber is filled with a casting piston.
  • the default Melt volume is achieved through additional cooling and mixing in a suspension state in the electromagnetic field offset and then pressed into the die.
  • the quality of the melt volume can indeed be improved before pouring, but succeed it does not produce the quality you want over a long period of time to keep constant. Rather, it was found that gross structural excretions and associated low values of mechanical properties as a result of changes in the Crystallization conditions occur in the melt.
  • the inventors have now set themselves the task of improving Structural homogeneity - compared to that according to the status the products manufactured in technology - to achieve, where as Quality measure the amount of columnar crystals produced or transcrystallites and the amount of coaxial or globulitic crystals was used.
  • Quality measure the amount of columnar crystals produced or transcrystallites and the amount of coaxial or globulitic crystals was used.
  • the experimental Results showed that the improved isotropy of the castings by the type of crystalline occurred Forms can be documented and that in particular high Strengths and very good toughness behavior demonstrable are.
  • the present invention aims at a die casting method, through which a homogeneous suspension state of the primary material is reliably guaranteed. This primary material is then in this state filled into a pressure chamber under pressure. Another goal is that the primary material from a exogenous metallic suspension is generated.
  • the aforementioned tasks are carried out with a Process of the type mentioned solved in that the given melting volume outside the casting chamber in one closed processing container in rotation and a homogeneous metallic suspension of exogenous nature is generated from after filling in the casting chamber a casting is made.
  • the casting chamber remains on course of the procedure always in the docked state and the whole
  • the process which consists of individual work stages, is called closed casting system.
  • the processing container first with the specified melting volume fill, there a homogeneous metallic suspension to generate and use a special transport chamber to transport into the casting chamber, for which the vertically arranged casting chamber with a filling opening is.
  • a special distinguishing feature of the invention Process is the way in which the metallic Suspension is being prepared.
  • the predetermined melting volume is determined by a external cooling is placed in the suspension state, whereby the suspension has an endogenous character in the present invention a fundamentally different technological Approach chosen, after which suddenly an exogenous metallic suspension occurs.
  • the core of the approach is that fast and even melt cooling, which is only possible through the Introduction of additional micro heat processes into the given one Melt volume is possible.
  • a coolant is turned off made of the same alloy as the melting volume Powder used to get the necessary cooling effect in the shortest possible time
  • the cooling effect consists of one Decrease in excess superheat temperature, whereby two parallel crystallization processes take place:
  • the melt is from the inside to the predetermined temperature or at least cooled liquidus temperature and by the additional Cooling generates nuclei. This determine the structural morphology. Your even distribution in the resulting metallic suspension is of primary Importance to equal crystallization conditions in the to ensure the entire suspension volume.
  • the cooling powder is then under pressure in the melt introduced for which air, argon or nitrogen as a carrier gas is used.
  • This suspension area is characteristic of the whole Volume of material in the proposed process. From the beginning are those caused by the electromagnetic field on the molten metal Acting forces necessary for this in the narrow solidification area shear off the solidifying material and the whole To put suspension volume in such a motion where the suspension has its ability to flow over a maintains a longer period while maintaining the quality of the Casting desired homogeneity achieved.
  • the inventors have also succeeded in obtaining an experimental equation according to which the degree of homogeneity of metallic suspensions is determined by a coefficient of homogeneity (X), the lower efficient limit of which for aluminum alloys is 3.8 x 10 8 A 2 / sec.
  • X coefficient of homogeneity
  • the special design of the processing container allows the predetermined melting volume under constant technological To put conditions in a metallic suspension, the container as a homogeneous suspension precursor leaves through the outlet and then into the casting chamber flows in.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is by a specially designed for the suspension transport Marked transport chamber. This connects the processing container and the casting chamber, is with a transport piston equipped and can either in the right or in the tip Angle can be attached to the vertically arranged casting chamber.
  • the transport piston fulfills two functions: The metallic suspension or its rest quickly into the Introduce the casting chamber and close it tightly after filling close.
  • the piston is designed to be frontal outline continues the inner outline of the casting chamber, so that there is no interference from the Side of the transport piston in the filling opening area.
  • a processing container 1 provided with a stuffing rod 2 and a pipe 3 for the introduction of cooling powder is equipped.
  • a fuse line 4 Container also with the holding oven 5 and through a Transport chamber 6 with the vertically arranged casting chamber 7 connected.
  • the processing container 1 is also in an electromagnetic Stirring device 8 used as an integrating System of induction and control unit in the form of a closed component of the die casting machine.
  • the transport chamber 6 is in the acute angle mounted on the casting chamber 7.
  • the casting chamber is aligned with a casting piston 11 as usual.
  • an electromagnetic Generated field that allows a stirring movement of the melt.
  • the melt 12 arrives by means of a melt line 4 from the holding furnace 5 into the processing container 1, the is located in the induction coil 8.
  • the rotating magnetic field becomes the predetermined melting volume set in motion in an enclosed space, because the outflow opening of the processing container is tight with the stuffing rod 2 is completed.
  • the melt flows to the container walls and forms one liquid hollow rotating body (according to the drawing the rotating body has a conical shape).
  • This creates on the free area of the rotating body a gravitational coefficient K whose value is determined by the speed at which the different liquid layers against each other move.
  • the cooling powder is put under pressure in the melt introduced, in pulsating regimes.
  • the exogenous metallic Suspension suddenly in the processing container 1 occurs is a result of three converging processes:
  • the first process is part of the heat exchange process, in which the powder material from the overheated melt the excess Removes heat. There are several cooled suspension areas, whose temperature is below the liquidus level.
  • the second process is related to the way in which the powder is introduced into the melt. There this process takes place under pressure, the powder particles remain not on the inner surface of the liquid rotating body, but penetrate deeply into the melt and act as an efficient internal heat consumer, creating an exogenous metallic Suspension simultaneously in the entire melting volume occurs. Because the powder pulsed into the melt elastic oscillations develop in the liquid metal, the occurrence through a microcavitation effect of new crystallization nuclei in the specified melting volume stimulate even more.
  • the processing container 1 After the homogeneity of the suspension is reached, the processing container 1 by pulling out the stuffing rod 2 emptied of the suspension from the transport chamber 6 is recorded.
  • the suspension can either be in rotation be moved or directly from the processing container 1 flow out, which has no influence on the suspension quality exercises, but affects the outflow time.
  • the metallic suspension produced in this way has great potential in kinetic energy, it flows very quickly towards the transport chamber 6 in the direction the casting chamber 7, which they through the provided filling opening 10th stuffed. This moves at the same time as the inflowing Suspension of the plunger 11 synchronously down to thereby enabling the increasing filling process.
  • the transport chamber 6 especially at high piston acceleration in front of the metallic suspension flowing in through the filling opening
  • the transport piston 9 is pushed forward and closes the filling opening 10 and thereby the casting chamber 7.
  • the transport piston 9 is designed so that its front Outline continues the inner outline of the casting chamber 7.
  • the metallic suspension in the casting chamber fills by means of piston acceleration the pressure chamber, so that a casting is made from the semi-rigid raw material.

Abstract

The invention relates to a diecasting method used to produce cast parts from a semi-solidified alloy melt. According to the inventive method, the alloy melt is transformed to a semi-solidified state by stimulating the crystallization process, it is then introduced into a casting chamber and the cast pieces are produced by applying pressure. First an exogenous metal suspension is produced outside the casting chamber in a closed-off space that functionally communicates with the casting chamber and forms a casting unit therewith. The metal suspension is set into motion before it is introduced into the casting chamber, thereby forming a hollow rotating body that is maintained rotating until the suspension homogeneity for the casting reached. The invention further relates to a device for carrying out the inventive method. Said device comprises a vertical casting chamber with a plunger and a treatment container disposed outside the casting chamber. Said treatment container is functionally rigidly linked with the casting chamber and forms a casting unit therewith.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckgießverfahren zur Herstellung von Gußstücken aus einer halberstarrten Legierungsschmelze, wobei die Legierungsschmelze durch eine Stimulierung des Kristallisationsprozesses in den halberstarrten Zustand versetzt wird, in eine Gießkammer eingebracht und die Gußstücke unter Druck hergestellt werden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a die casting method for manufacturing of castings from a semi-solid alloy melt, wherein the alloy melt by stimulating the crystallization process put in the semi-rigid state is placed in a casting chamber and the castings under Pressure can be produced and a device for performing of the procedure.

Es ist bekannt, daß der thermodynamische Zustand des Metalls eine entscheidende Rolle bei den unterschiedlichen Bearbeitungsprozessen spielt. Die damit verbundenen Effekte können nicht nur zur Erleichterung des Verformungsvorganges genutzt werden, sondern man kann damit wesentlich die Morphologie der auftretenden kristallinen Formen und Eigenschaften des Gußstückes beeinflussen. Mit zunehmender Temperatur verliert die Legierung ihre Festigkeit, was für das Formgebungsverfahren von prinzipieller Bedeutung ist, und gewinnt gleichzeitig die Fähigkeit zur plastischen Umformbarkeit als gefügeabhängige Eigenschaft. It is known that the thermodynamic state of the metal play a crucial role in the various machining processes plays. The associated effects can not only used to facilitate the deformation process , but you can essentially change the morphology of the occurring crystalline shapes and properties of the casting influence. The temperature loses with increasing temperature Alloy their strength, what for the molding process is of fundamental importance, and at the same time wins the Ability to plastic form as structure-dependent Property.

In der thermodynamischen Übergangsphase im Temperaturbereich Liquidus-Solidus befindet sich die Legierungsschmelze im halberstarrten Zustand. Dieser Zustand wird daher als "metallische Suspension" bezeichnet, die als Vormaterial für neue Druckgießverfahren verwendet wird. Die Erfindung beschäftigt sich nun mit dem phänomenologischem Verhalten der kristallisierenden Flüssigkeiten und ihren rheologischen Eigenschaften und nutzt diese zur Herstellung von Gußstücken aus dem halberstarrten Zustand. Dabei wird ein vorgegebenes Schmelzevolumen vor dem Eintritt in einer Gießkammer einer besonderen Behandlung unterzogen, wobei das Verfahren so angelegt ist, daß das vordosierte Metall ohne Qualitätsverlust in die Druckgießanlage eingegeben werden kann.In the thermodynamic transition phase in the temperature range Liquidus-Solidus is the alloy melt in the semi-solidified Status. This condition is therefore called "metallic Suspension "referred to as the primary material for new die casting processes is used. The invention is concerned now with the phenomenological behavior of the crystallizing Liquids and their rheological properties and uses this for the production of castings from the semi-rigid Status. Thereby a predetermined melt volume before entering a casting chamber of a special treatment subjected, the method being designed so that the predosed metal without loss of quality in the die casting system can be entered.

Aus Vorversuchen war bekannt, daß das Vormaterial im halberstarrten Zustand mit verschiedenen chemisch-physikalischen Methoden und durch kontrollierte Erwärmung oder Abkühlung in seinen Eigenschaften beeinflußt werden kann. Es sollte jetzt jedoch herausgefunden werden, wie das Vormaterial als homogene metallische Suspension hergestellt und ohne Qualitätsverlust in die Druckgießanlage eingegossen werden kann.It was known from preliminary tests that the primary material was semi-rigid Condition with various chemical-physical methods and by controlled heating or cooling in its properties can be influenced. It should now however, be found out how the primary material is considered homogeneous metallic suspension made and without loss of quality can be poured into the die casting system.

Ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus dem halberstarrten Schmelzezustand ist aus der EP 0 841 406 A1 bekannt. Dort wird ein mehrstufiges Verfahren beschrieben, dessen Ziel es ist, die Teile aus den halberstarrten Legierungen in einer Vertikaldruckgießmaschine zu produzieren. Der Transport des Vormaterials in die Gießkammer erfolgt nach einer Keimbildungsphase in der überhitzten Schmelze mit anschließendem Granulationsprozeß. Hierfür wurde eine Vibrationsvorrichtung verwendet, mit der das Auftreten von Keimen in der kristallisierenden Schmelze stimuliert wird. Um den dabei gewonnenen Suspensionszustand zu erhalten, wurde das halberstarrte Vormaterial kontrolliert erwärmt. Nachdem die Gießkammer an den Behälter für das Vormaterial angedockt war, wurde dieses in die Druckform eingepresst.A process for the production of castings from the semi-rigid The melt state is known from EP 0 841 406 A1. There a multi-stage process is described, the goal of which it is the parts from the semi-rigid alloys in one Vertical die casting machine. The transportation of the Raw material into the casting chamber takes place after a nucleation phase in the overheated melt with subsequent granulation process. A vibrating device was used for this, with the appearance of germs in the crystallizing Melt is stimulated. The suspension state obtained in the process to get was the semi-rigid starting material heated in a controlled manner. After the casting chamber attached to the container was docked for the primary material, this was in the Press form pressed.

Das bekannte Verfahren ähnelt dem Thixoforming und weist daher folgende Nachteile auf:

  • 1. Es ist kein Verfahren, das in einem geschlossenen Arbeitsraum durchgeführt werden kann. Dadurch eignet es sich nicht zur Reduzierung des Gasgehaltes im erstarrten Gußstück.
  • 2. Mit steigendem Baugewicht und größerem Erstarrungsintervall besteht die Gefahr, daß im Vormaterial eine Segregation stattfindet. Dadurch können unerwünschte morphologische Ausscheidungen auftreten, so daß die Isotropie der Gußteile und ihre mechanischen Eigenschaften verschlechtert werden.
  • 3. Da das Vormaterial im Suspensionszustand durch Abkühlung oder Erwärmung seine Eigenschaften ständig verändert, ist der Füllungsvorgang entscheidend für die Gußqualität. Bei dem bekannten Verfahren bilden sich Wirbel in dem frei fallenden Metallstrom beim Eingießen in die Gießform, was die Gußqualität deutlich herabsetzt.
    • The known method is similar to thixoforming and therefore has the following disadvantages:
  • 1. It is not a procedure that can be performed in a closed work space. As a result, it is not suitable for reducing the gas content in the solidified casting.
  • 2. As the building weight increases and the solidification interval increases, there is a risk that segregation will take place in the primary material. As a result, undesirable morphological precipitations can occur, so that the isotropy of the castings and their mechanical properties are impaired.
  • 3. Since the primary material constantly changes its properties in the suspension state due to cooling or heating, the filling process is decisive for the casting quality. In the known method, vortices are formed in the freely falling metal stream when it is poured into the casting mold, which significantly reduces the casting quality.

    • Die EP 0 733 421 A1 offenbart ein weiteres Gießverfahren, bei dem nach einer Dosierung des vorgegebenen Schmelzevolumens die Gießkammer mit einem Gießkolben befüllt wird. Das vorgegebene Schmelzevolumen wird durch zusätzliche Abkühlung und Vermischung im elektromagnetischen Feld in einen Suspensionszustand versetzt und danach in die Druckgießform eingepresst.EP 0 733 421 A1 discloses a further casting process in that after a dosage of the predetermined melt volume The casting chamber is filled with a casting piston. The default Melt volume is achieved through additional cooling and mixing in a suspension state in the electromagnetic field offset and then pressed into the die.

    Mit dem bekannten Verfahren kann zwar die Qualität des Schmelzevolumens vor dem Eingießen verbessert werden, jedoch gelingt es nicht, die gewünschte Qualität über einen längeren Zeitraum konstant zu halten. Es wurde vielmehr festgestellt, daß grobe strukturelle Ausscheidungen und damit verbunden niedrige Werte von mechanischen Eigenschaften als Folge der Änderungen der Kristallisationsbedingungen in der Schmelze auftreten.With the known method, the quality of the melt volume can indeed be improved before pouring, but succeed it does not produce the quality you want over a long period of time to keep constant. Rather, it was found that gross structural excretions and associated low values of mechanical properties as a result of changes in the Crystallization conditions occur in the melt.

    Die Erfinder haben sich nun die Aufgabe gestellt, eine verbesserte Gefügehomogenität - verglichen mit dem nach dem Stand der Technik hergestellten Produkten - zu erreichen, wobei als Qualitätsmaßstab die Menge an erzeugten säulenförmigen Kristallen bzw. Transkristalliten und die Menge an gleichachsigen bzw. globulitischen Kristallen herangezogen wurde. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, daß die verbesserte Isotropie der Gußteile durch die Art der aufgetretenen kristallinischen Formen belegt werden kann und daß dadurch insbesondere hohe Festigkeiten und ein sehr gutes Zähigkeitsverhalten nachweisbar sind.The inventors have now set themselves the task of improving Structural homogeneity - compared to that according to the status the products manufactured in technology - to achieve, where as Quality measure the amount of columnar crystals produced or transcrystallites and the amount of coaxial or globulitic crystals was used. The experimental Results showed that the improved isotropy of the castings by the type of crystalline occurred Forms can be documented and that in particular high Strengths and very good toughness behavior demonstrable are.

    Bei dem bisherigen Verfahren bestand eine wesentliche Fehlerquelle darin, daß zur Herstellung der Suspension die Schmelze getrennt von der Gießkammer durch elektromagnetisches Rühren einer Strukturveränderung unterzogen wurde, wobei das gewünschte Gefüge von dem unter dem Einfluß des elektromagnetischen Feldes stattfindenden Kristallisationsprozeß abhing. Sobald das flüssige Metall unter den Zentrifugalkräften von der Mitte der Kammer gegen die Wände gedrückt wird, treten starke Beschleunigungskräfte auf, die dazu führen, daß in der Gießkammer ein flüssiger zylinder- oder konusförmiger Schmelzemantel entsteht. Mit einem solchen Vormaterial kann die Druckform nicht gleichmäßig ausgefüllt werden, so daß die Herstellung von homogenen Gußkörpern mit isotropen Eigenschaften derzeit nicht möglich war. Es blieb nur die Möglichkeit, die Feldstärke zu reduzieren, was aber dann zu Qualitätsverlusten und dann zu einer strukturellen Anisotropie des Vormaterials führte, die für die niedrigen mechanischen Eigenschaften des Gußstücks verantwortlich waren.There was a significant source of error in the previous method in that the melt to produce the suspension separated from the casting chamber by electromagnetic stirring has undergone a structural change, the desired Structure of that under the influence of electromagnetic Field occurred crystallization process depended. As soon as the liquid metal under the centrifugal forces of the Middle of the chamber is pressed against the walls, strong kick occur Accelerating forces that result in the casting chamber a liquid cylindrical or conical enamel jacket arises. With such a material, the printing form not be filled in evenly, so that the manufacture of homogeneous castings with isotropic properties currently was not possible. The only option left was the field strength to reduce, but then to quality losses and then led to structural anisotropy of the primary material, for the low mechanical properties of the casting were responsible.

    Die vorliegende Erfindung hat ein Druckgießverfahren zum Ziel, durch das ein homogener Suspsensionszustand des Vormaterials zuverlässig gewährleistet wird. Dieses Vormaterial wird dann in diesem Zustand in eine Druckkammer unter Druck eingefüllt. Ein weiteres Ziel besteht darin, daß das Vormaterial aus einer exogenen metallischen Suspension erzeugt wird. Mit den durch die vorliegende Erfindung entwickelten Druckgießverfahren soll ein kontinuierlicher Gießprozess entwickelt werden, wobei alle Arbeitsetappen in einem geschlossenen Gießsystem ablaufen können. Mit dem neuen Druckgießverfahren können aus der metallischen Suspension Gußteile von hervorragender Qualität hergestellt werden.The present invention aims at a die casting method, through which a homogeneous suspension state of the primary material is reliably guaranteed. This primary material is then in this state filled into a pressure chamber under pressure. Another goal is that the primary material from a exogenous metallic suspension is generated. With the through the present invention developed die casting process a continuous casting process will be developed, with all Work stages can run in a closed casting system. With the new die casting process, the metal Suspension castings made of excellent quality become.

    Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Aufgaben mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das vorgegebene Schmelzvolumen außerhalb der Gießkammer in einem geschlossenen Bearbeitungsbehälter in Rotation gebracht und dabei eine homogene metallische Suspension von exogener Art erzeugt wird, aus der nach der Einfüllung in die Gießkammer ein Gußstück hergestellt wird. Die Gießkammer bleibt beim Verlauf des Verfahrens immer im angedockten Zustand und das ganze Verfahren, das aus einzelnen Arbeitsetappen besteht, ist als geschlossenes Gießsystem ausgebildet.According to the invention, the aforementioned tasks are carried out with a Process of the type mentioned solved in that the given melting volume outside the casting chamber in one closed processing container in rotation and a homogeneous metallic suspension of exogenous nature is generated from after filling in the casting chamber a casting is made. The casting chamber remains on course of the procedure always in the docked state and the whole The process, which consists of individual work stages, is called closed casting system.

    Um das Herstellungsverfahren auf solche Weise zu verwirklichen, ist es beim Füllungsvorgang vorgesehen, den Bearbeitungsbehälter zuerst mit dem vorgegebenen Schmelzvolumen zu füllen, dort nach exogener Art eine homogene metallische Suspension zu erzeugen und sie mittels einer speziellen Transportkammer in die Gießkammer zu transportieren, wofür die senkrecht angeordnete Gießkammer mit einer Füllöffnung versehen ist.To implement the manufacturing process in such a way, it is provided during the filling process, the processing container first with the specified melting volume fill, there a homogeneous metallic suspension to generate and use a special transport chamber to transport into the casting chamber, for which the vertically arranged casting chamber with a filling opening is.

    Ein besonderes Unterscheidungsmerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Art und Weise, nach welcher die metallische Suspension vorbereitet wird. Im Vergleich mit schon erwähnten Verfahren, bei denen das vorgegebene Schmelzvolumen durch eine äußere Abkühlung in den Suspensionszustand versetzt wird, wodurch die Suspension einen endogenen Charakter erhält, wurde in der vorliegenden Erfindung ein prinzipiell anderer technologischer Ansatz gewählt, nach dem schlagartig eine exogene metallische Suspension auftritt. Der Kern des Ansatzes ist die schnelle und gleichmäßige Schmelzabkühlung, die nur durch die Einführung von zusätzlichen Mikrowärmeabläufen in das vorgegebene Schmelzvolumen möglich ist. Als Kühlmittel wird ein aus der gleichen Legierung wie das Schmelzvolumen hergestelltes Pulver verwendet, um den nötigen Abkühlungseffekt in kürzester A special distinguishing feature of the invention Process is the way in which the metallic Suspension is being prepared. In comparison with those already mentioned Processes in which the predetermined melting volume is determined by a external cooling is placed in the suspension state, whereby the suspension has an endogenous character in the present invention a fundamentally different technological Approach chosen, after which suddenly an exogenous metallic suspension occurs. The core of the approach is that fast and even melt cooling, which is only possible through the Introduction of additional micro heat processes into the given one Melt volume is possible. A coolant is turned off made of the same alloy as the melting volume Powder used to get the necessary cooling effect in the shortest possible time

    Zeit erreichen zu können. Der Abkühlungseffekt besteht aus einer Abnahme der überschüssigen Überhitzungstemperatur, wobei zwei parallel verlaufende Kristallisationsvorgänge stattfinden:To be able to reach time. The cooling effect consists of one Decrease in excess superheat temperature, whereby two parallel crystallization processes take place:

    Die Schmelze wird vom Inneren bis zur vorgegebenen Temperatur bzw. mindestens Liquidustemperatur abgekühlt und durch die zusätzliche Abkühlung werden Kristallisationskeime erzeugt. Diese bestimmen die Gefügemorphologie. Ihre gleichmäßige Verteilung in der entstehenden metallischen Suspension ist von primärer Bedeutung, um gleiche Kristallisationsbedingungen im ganzen Suspensionsvolumen zu gewährleisten.The melt is from the inside to the predetermined temperature or at least cooled liquidus temperature and by the additional Cooling generates nuclei. This determine the structural morphology. Your even distribution in the resulting metallic suspension is of primary Importance to equal crystallization conditions in the to ensure the entire suspension volume.

    Das kühlende Pulver wird dabei in der Schmelze unter Druck eingeführt, wofür Luft, Argon oder Stickstoff als ein Trägergas verwendet wird.The cooling powder is then under pressure in the melt introduced for which air, argon or nitrogen as a carrier gas is used.

    Für das Erzeugen von metallischer Suspension nach erfolgter Konditionierung ist eine besondere Ausgestaltung des Bearbeitungsbehälters erforderlich. Dabei handelt es sich erfindungsgemäß um einen geschlossenen Raum, dessen Ausflussöffnung mit einer Stopfstange verschließbar ist. Der Bearbeitungsbehälter wird in ein elektromagnetisches Feld eingesetzt und die eingefüllte Schmelze in diesem geschlossenen Raum in Bewegung gebracht und dort bis zum Abschluß der Konditionierung gehalten.For the production of metallic suspension after the Conditioning is a special design of the processing container required. This is according to the invention around a closed room, the outflow opening with a stuffing rod is closable. The processing container is inserted into an electromagnetic field and the filled Melt in motion in this closed space and held there until conditioning is complete.

    Die Bewegung der Schmelze führt zum Auftreten eines abgescherten Materials im Bereich der Erstarrungsfront, von dessen Aufschmelzen im flüssigen Bereich der Kristallisationsprozeß stimuliert wird. Hierdurch wird der Bereich vom Suspensionszustand verbreitert. The movement of the melt leads to the appearance of a sheared off Materials in the area of the solidification front, from its melting stimulates the crystallization process in the liquid region becomes. This will make the area of the suspension state broadened.

    Dieser Suspensionsbereich ist charakteristisch für das gesamte Materialvolumen im vorgeschlagenen Verfahren. Von Anfang an sind die durch das elektromagnetische Feld auf die Metallschmelze einwirkenden Kräfte dafür nötig, um im engen Erstarrungsbereich das erstarrende Material abzuscheren und das ganze Suspensionsvolumen in eine solche Bewegung zu versetzen, bei der die Suspension ihre Fähigkeit zum Fließen über einen längeren Zeitraum beibehält und dabei die für die Qualität des Gußstücks gewünschte Homogenität erwirkt.This suspension area is characteristic of the whole Volume of material in the proposed process. From the beginning are those caused by the electromagnetic field on the molten metal Acting forces necessary for this in the narrow solidification area shear off the solidifying material and the whole To put suspension volume in such a motion where the suspension has its ability to flow over a maintains a longer period while maintaining the quality of the Casting desired homogeneity achieved.

    Während dieses Arbeitsvorganges findet eine Bildung von hohlen teilflüssigen Drehkörpern statt. Dabei fließt die Suspension an die Wände des Bearbeitungsbehälters und befindet sich im bewegten Zustand bis die erforderliche Gießtemperatur und -homogenität erreicht wird. Auf experimenteller Basis wurde festgestellt, daß die Suspensionshomogenität in erster Linie vom Wert des sogenannten "Gravitationskoeffizienten (K)" abhängt, der auf der freien Fläche des hohlen teilflüssigen Drehkörpers entsteht. Es wurde seine minimale Grenze ermittelt und aufgrund der Qualitätsanalyse festgestellt, daß mit einer Koeffizientenverringerung, bei der K weniger als 10 ist, die gewünschte morphologische Isotropie im Gußgefüge nicht erreicht werden kann.During this process, hollow formation occurs partially fluid rotating bodies instead. The suspension flows on the walls of the processing container and is located in the moving condition until the required casting temperature and -homogeneity is achieved. On an experimental basis found that the suspension homogeneity in the first place depends on the value of the so-called "gravitational coefficient (K)", the on the free surface of the hollow partially fluid Rotating body arises. Its minimum limit was determined and based on the quality analysis found that with a Coefficient reduction where K is less than 10 that Desired morphological isotropy in the cast structure was not achieved can be.

    Den Erfindern ist es auch gelungen, eine experimentelle Gleichung zu erhalten, nach der das Homogenitätsmaß von metallischen Suspensionen durch einen Homogenitätskoeffizienten (X) bestimmt wird, dessen untere effiziente Grenze für Aluminiumlegierungen bei dem Wert 3,8 x 108 A2/sec liegt.The inventors have also succeeded in obtaining an experimental equation according to which the degree of homogeneity of metallic suspensions is determined by a coefficient of homogeneity (X), the lower efficient limit of which for aluminum alloys is 3.8 x 10 8 A 2 / sec.

    Der Homogenitätskoeffizient kann aus dem folgenden Verhältnis ermittelt werden: X = N x H2 x R2 The homogeneity coefficient can be determined from the following ratio: X = N x H 2 x R 2

    Dabei bedeuten

    N =
    die Umdrehungszahl auf der freien Fläche des teilflüssigen Drehkörpers;
    H =
    die magnetische Feldstärke;
    R =
    die mittlere Wanddicke des teilflüssigen Drehkörpers.
    Mean
    N =
    the number of revolutions on the free surface of the partially fluid rotating body;
    H =
    the magnetic field strength;
    R =
    the average wall thickness of the partially fluid rotating body.

    Die besondere Ausgestaltung des Bearbeitungsbehälters erlaubt das vorgegebene Schmelzvolumen unter konstanten technologischen Bedingungen in eine metallische Suspension zu versetzen, die dem Behälter als ein homogenes Suspensionsvormaterial durch die Ausflußöffnung verläßt und dann in die Gießkammer einfließt.The special design of the processing container allows the predetermined melting volume under constant technological To put conditions in a metallic suspension, the container as a homogeneous suspension precursor leaves through the outlet and then into the casting chamber flows in.

    Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine speziell für den Suspensionstransport vorgesehene Transportkammer gekennzeichnet. Diese verbindet den Bearbeitungsbehälter und die Gießkammer, ist mit einem Transportkolben ausgerüstet und kann entweder im rechten oder im spitzen Winkel an die senkrecht angeordnete Gießkammer angebracht werden.A particularly preferred embodiment of the invention is by a specially designed for the suspension transport Marked transport chamber. This connects the processing container and the casting chamber, is with a transport piston equipped and can either in the right or in the tip Angle can be attached to the vertically arranged casting chamber.

    Erfindungsgemäß erfüllt der Transportkolben zwei Funktionen: Die metallische Suspension bzw. ihren Rest schnell in die Gießkammer einzubringen und diese nach der Füllung dicht zu verschließen. Dafür ist der Kolben so ausgeführt, daß sein frontaler Umriß den inneren Umriß von der Gießkammer fortsetzt, damit bei der Gießkolbenbewegung keine Störung von der Seite der Transportkolben im Füllöffnungsbereich erfolgt. According to the invention, the transport piston fulfills two functions: The metallic suspension or its rest quickly into the Introduce the casting chamber and close it tightly after filling close. For this, the piston is designed to be frontal outline continues the inner outline of the casting chamber, so that there is no interference from the Side of the transport piston in the filling opening area.

    Der Vorgang, bei dem die Gießkammer mit der metallischen Suspension gefüllt wird, wird durch eine sogenannte "steigende Füllung" gekennzeichnet. Während sich die Gießkammer mit der Suspension füllt, wird der Gießkolben (und zwar synchron) nach unten verschoben.The process in which the casting chamber with the metallic suspension is filled by a so-called "rising Filling ". While the casting chamber with the Filling suspension, the casting piston is (synchronously) moved below.

    Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

    Fig. 1
    die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Druckgießvorrichtung, mit der Gußteile aus einer homogenen metallischen Suspension von exogener Art hergestellt werden können;
    Fig. 2
    Ausschnitt A von Figur 1 im Bereich der Einmündung der Transportkammer 6 in die Gießkammer 7.
    The invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating an exemplary embodiment. Show it:
    Fig. 1
    the schematic representation of a die casting device according to the invention, with which castings can be produced from a homogeneous metallic suspension of an exogenous type;
    Fig. 2
    Section A of FIG. 1 in the area where the transport chamber 6 opens into the casting chamber 7.

    Bei der in Figur 1 dargestellten Druckgießmaschine ist ein Bearbeitungsbehälter 1 vorgesehen, der mit einer Stopfstange 2 und einer Rohrleitung 3 für die Einführung von kühlendem Pulver ausgerüstet ist. Mittels einer Schmelzleitung 4 ist der Behälter außerdem mit dem Warmhalteofen 5 und durch eine Transportkammer 6 mit der senkrecht angeordneten Gießkammer 7 verbunden.In the die casting machine shown in Figure 1 is a processing container 1 provided with a stuffing rod 2 and a pipe 3 for the introduction of cooling powder is equipped. By means of a fuse line 4 Container also with the holding oven 5 and through a Transport chamber 6 with the vertically arranged casting chamber 7 connected.

    Der Bearbeitungsbehälter 1 ist darüberhinaus in eine elektromagnetische Rühreinrichtung 8 eingesetzt, die als ein integrierendes System aus Induktions- und Steuereinheit in Form eines geschlossenen Bestandteils der Druckgießmaschine besteht. Wie aus dem Schema ersichtlich, ist die Transportkammer 6 im spitzen Winkel an die Gießkammer 7 montiert. Es ist jedoch möglich, die Bauelemente im rechten Winkel zusammenzubinden und mit dem Transportkolben 9 zu versehen. Dieser macht nicht nur die Transportkammer 6 vom Metallrest frei, sondern schließt die Füllöffnung 10 in der Gießkammer 7 ab. Die Gießkammer ist wie üblich mit einem Gießkolben 11 ausgerichtet.The processing container 1 is also in an electromagnetic Stirring device 8 used as an integrating System of induction and control unit in the form of a closed component of the die casting machine. As can be seen from the diagram, the transport chamber 6 is in the acute angle mounted on the casting chamber 7. However, it is possible to tie the components together at right angles and to be provided with the transport piston 9. This doesn't only the transport chamber 6 free from the metal residue, but closes the filling opening 10 in the casting chamber 7. The casting chamber is aligned with a casting piston 11 as usual.

    In der Induktionseinrichtung wird mit einer Steuereinrichtung (auf dem Schema nicht dargestellt) ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das eine Rührbewegung der Schmelze ermöglicht. Danach gelangt die Schmelze 12 mittels einer Schmelzleitung 4 aus dem Warmhalteofen 5 in den Bearbeitungsbehälter 1, der sich in der Induktionsspule 8 befindet. Durch den Einsatz des rotierenden Magnetfeldes wird das vorgegebene Schmelzvolumen in Bewegung gebracht, und zwar in einem geschlossenen Raum, weil die Ausflußöffnung des Bearbeitungsbehälters dicht mit der Stopfstange 2 abgeschlossen ist. Unter Zentrifugalkräften fließt die Schmelze an die Behälterwände und bildet einen flüssigen hohlen Drehkörper (der Zeichnung entsprechend hat der Drehkörper eine konische Form). Dabei entsteht auf der freien Fläche vom Drehkörper ein Gravitationskoeffizient K, dessen Wert durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich die unterschiedlichen flüssigen Schichten gegeneinander verschieben. Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Bearbeitungsbehälters gelingt es schon auf dieser Arbeitsetappe das ganze Schmelzvolumen in Bewegung zu bringen, und zwar nicht nur an der Erstarrungsfront. In dieser Bewegung wird das ganze Schmelzvolumen bis zum Erreichen der gewünschten Kondition bzw. Suspensionshomogenität aufbewahrt. In the induction device with a control device (not shown on the scheme) an electromagnetic Generated field that allows a stirring movement of the melt. The melt 12 then arrives by means of a melt line 4 from the holding furnace 5 into the processing container 1, the is located in the induction coil 8. By using the rotating magnetic field becomes the predetermined melting volume set in motion in an enclosed space, because the outflow opening of the processing container is tight with the stuffing rod 2 is completed. Under centrifugal forces the melt flows to the container walls and forms one liquid hollow rotating body (according to the drawing the rotating body has a conical shape). This creates on the free area of the rotating body a gravitational coefficient K, whose value is determined by the speed at which the different liquid layers against each other move. Through an advantageous embodiment of the processing container it already succeeds on this stage to get the whole melting volume in motion not only on the solidification front. In this movement it will whole melting volume until the desired condition is reached or suspension homogeneity.

    Kurze Zeit nachdem sich aus der überhitzten Schmelze ein hohler flüssiger Drehkörper gebildet hat, wird in die rotierende Schmelze eine Pulvermenge über eine Pulverdosierungsvorrichtung 3 (im Schema als Rohrleitung dargestellt) eingebracht, die ausreicht, um eine Kühlwirkung herbeizuführen. Erfindungsgemäß wird das kühlende Pulver in die Schmelze unter Druck eingeführt, und zwar in pulsierenden Regim. Die exogene metallische Suspension, die schlagartig im Bearbeitungsbehälter 1 auftritt, ist ein Ergebnis von drei zusammenlaufenden Vorgängen:A short time after the superheated melt turned into a hollow one liquid rotating body is formed, is rotating in the Melt an amount of powder through a powder metering device 3 (shown as pipeline in the diagram), which is sufficient to bring about a cooling effect. According to the invention the cooling powder is put under pressure in the melt introduced, in pulsating regimes. The exogenous metallic Suspension suddenly in the processing container 1 occurs is a result of three converging processes:

    Der erste Vorgang gehört zum Wärmeaustauschvorgang, bei dem das Pulvermaterial von der überhitzten Schmelze die überschüssige Wärme abzieht. Es entstehen mehrere abgekühlte Suspensionsbereiche, deren Temperatur unter dem Liquidusniveau liegen.The first process is part of the heat exchange process, in which the powder material from the overheated melt the excess Removes heat. There are several cooled suspension areas, whose temperature is below the liquidus level.

    Der zweite Vorgang steht im Zusammenhang mit der Art und Weise, in welcher das Pulver in die Schmelze eingebracht wird. Da dieser Vorgang unter Druck stattfindet, bleiben die Pulverteilchen nicht auf der inneren Fläche vom flüssigen Drehkörper, sondern dringen in die Schmelze ganz tief ein und wirken als effiziente innere Wärmeabnehmer, wodurch eine exogene metallische Suspension gleichzeitig im ganzen Schmelzvolumen auftritt. Da das Pulver pulsierend in die Schmelze eingeführt wird, entwickeln sich im flüssigen Metall elastische Oszillationen, die durch einen Mikrokavitationseffekt das Auftreten von neuen Kristallisationskeimen im vorgegebenen Schmelzvolumen noch mehr stimulieren.The second process is related to the way in which the powder is introduced into the melt. There this process takes place under pressure, the powder particles remain not on the inner surface of the liquid rotating body, but penetrate deeply into the melt and act as an efficient internal heat consumer, creating an exogenous metallic Suspension simultaneously in the entire melting volume occurs. Because the powder pulsed into the melt elastic oscillations develop in the liquid metal, the occurrence through a microcavitation effect of new crystallization nuclei in the specified melting volume stimulate even more.

    Der dritte Vorgang ist die stetige Rotationsbewegung des vorgegebenen Schmelzvolumens, die während und parallel zu den zwei schon angeführten Vorgängen stattfindet. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Möglichkeit, das ganze Schmelzvolumen im geschlossenen Raum in Bewegung zu halten. Dabei bildet sich zuerst aus der Schmelze und danach aus der metallischen Suspension ein Vormaterial, das den hohlen Drehkörper darstellt. Der auf seiner freien Fläche entstehende Gravitationskoeffizient ist von außerordentlicher Bedeutung, weil er die Homogenität der metallischen Suspesion bestimmt. Beeinflusst werden folgende Parameter:

  • 1) Geometrie des Drehkörpers, die eine Stabilität von eingestellten technologischen Parametern sichert.
  • 2) Temperatur- und chemische Gleichmäßigkeit.
  • 3) Keine zusätzliche Wasserstoffaufnahme, Viskositätsgenauigkeit.
  • 4) Beschleunigung, bei der die nötige Scherkraft nicht nur an der Erstarrungsfront, sondern im ganzen vorgegebenen bzw. rotierenden Schmelzvolumen vorhanden und gleichmäßig verteilt ist.
  • 5) Vermischung, durch die die metallische Suspension die gewünschte Homogenität gewinnt.
  • 6) Durch einen engen Kontakt zwischen Schmelze und Pulverteilchen findet eine sehr effiziente Wärmeabfuhr statt. In der Schmelze auftretende überkühlte Metallbereiche werden dank der stetigen Vermischung verbreitert und wachsen zusammen. Da dies unter gleichen technologischen Bedingungen erfolgt, entsteht die Suspension gleichzeitig im ganzen Schmelzvolumen, so daß ihre Homogenität optimal eingestellt ist.
    • The third process is the constant rotational movement of the given melting volume, which takes place during and parallel to the two processes already mentioned. The advantageous embodiment of the method according to the invention makes it possible to keep the entire melting volume in motion in the closed space. First of all, a material is formed from the melt and then from the metallic suspension, which is the hollow rotating body. The gravitational coefficient that arises on its free surface is extremely important because it determines the homogeneity of the metallic suspension. The following parameters are affected:
  • 1) Geometry of the rotating body, which ensures the stability of the set technological parameters.
  • 2) Temperature and chemical uniformity.
  • 3) No additional hydrogen absorption, viscosity accuracy.
  • 4) Acceleration at which the necessary shear force is present and evenly distributed not only on the solidification front, but in the entire predetermined or rotating melting volume.
  • 5) Mixing, through which the metallic suspension gains the desired homogeneity.
  • 6) Close contact between the melt and powder particles results in very efficient heat dissipation. Overcooled metal areas occurring in the melt are widened thanks to the constant mixing and grow together. Since this takes place under the same technological conditions, the suspension is formed simultaneously in the entire melting volume, so that its homogeneity is optimally adjusted.

    • Eine wichtige Folge von der gewonnenen Suspensionshomogenität ist die Bildung von rundförmigen kristallinischen Formen, die gleichmäßig im erstarrenden Gußteil verteilt sind, was zu höheren mechanischen Eigenschaften führt.An important consequence of the suspension homogeneity obtained is the formation of rounded crystalline forms that are evenly distributed in the solidifying casting, resulting in higher mechanical properties.

    Nachdem die Suspensionshomogenität erreicht ist, wird der Bearbeitungsbehälter 1 durch die herausgezogene Stopfstange 2 von der Suspension entleert, die von der Transportkammer 6 aufgenommen wird. Die Suspension kann dabei entweder in Rotation versetzt werden oder direkt aus dem Bearbeitungsbehälter 1 herausfließen, was keinen Einfluß auf die Suspensionsqualität ausübt, aber die Ausflußzeit beeinflußt.After the homogeneity of the suspension is reached, the processing container 1 by pulling out the stuffing rod 2 emptied of the suspension from the transport chamber 6 is recorded. The suspension can either be in rotation be moved or directly from the processing container 1 flow out, which has no influence on the suspension quality exercises, but affects the outflow time.

    Da die auf solche Weise erzeugte metallische Suspension ein großes Potential an kinetischer Energie besitzt, fließt sie sehr schnell der Transportkammer 6 entgegen in die Richtung der Gießkammer 7, die sie durch die vorgesehene Füllöffnung 10 anfüllt. Dabei verschiebt sich gleichzeitig mit der einfließenden Suspension der Gießkolben 11 synchron nach unten, um hierdurch den steigenden Füllungsvorgang zu ermöglichen. Um die Transportkammer 6 besonders bei hoher Kolbenbeschleunigung vor der durch die Füllöffnung einströmenden metallischen Suspension schützen zu können, ist die Transportkammer mit dem Transportkolben 9 ausgerüstet. Nachdem der Füllungsvorgang beendet ist, wird der Transportkolben 9 nach vorn geschoben und schließt die Füllöffnung 10 und dadurch die Gießkammer 7 ab. Dabei ist der Transportkolben 9 so ausgeführt, daß sein frontaler Umriß den inneren Umriß von der Gießkammer 7 fortsetzt. Die in der Gießkammer befindliche metallische Suspension füllt mittels Kolbenbeschleunigung die Druckkammer, so daß ein Gußteil aus dem halberstarrten Vormaterial hergestellt wird.Since the metallic suspension produced in this way has great potential in kinetic energy, it flows very quickly towards the transport chamber 6 in the direction the casting chamber 7, which they through the provided filling opening 10th stuffed. This moves at the same time as the inflowing Suspension of the plunger 11 synchronously down to thereby enabling the increasing filling process. Around the transport chamber 6 especially at high piston acceleration in front of the metallic suspension flowing in through the filling opening To be able to protect is the transport chamber with the Transport piston 9 equipped. After the filling process ends is, the transport piston 9 is pushed forward and closes the filling opening 10 and thereby the casting chamber 7. The transport piston 9 is designed so that its front Outline continues the inner outline of the casting chamber 7. The metallic suspension in the casting chamber fills by means of piston acceleration the pressure chamber, so that a casting is made from the semi-rigid raw material.

    Erste Versuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren haben deutlich gezeigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Aluminium-Legierungsgußteile eine verfeinerte und isotropische Gefügemorphologie haben, die durch gleichmäßige, rundförmige, kristallinische Formen von Primärphasen gekennzeichnet ist. Die Folge daraus ist eine Steigerung von mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahrensprodukten. Diese Werte sind in Tafel 1 für Legierung AlSi9Cu3-Gußzustand aufgeführt. Verfahren Homogenitätskoeffizient X, A2/sec Zugfestigkeit, N/mm2 Dehngrenze, N/mm2 Bruchdehnung, % Herkömmliches 1,1 207 126 2,4 Neues 3,0 214 130 2,5 Neues 3,8 234 151 2,88 Neues 5,0 251 157 3,12 Initial tests with the method according to the invention have clearly shown that the aluminum alloy castings produced by the method according to the invention have a refined and isotropic structure morphology which is characterized by uniform, round, crystalline forms of primary phases. The result of this is an increase in mechanical properties compared to conventional process products. These values are shown in Table 1 for AlSi9Cu3 alloy cast condition. method Homogeneity coefficient X, A 2 / sec Tensile strength, N / mm 2 Yield strength, N / mm 2 Elongation at break,% Conventional 1.1 207 126 2.4 New 3.0 214 130 2.5 New 3.8 234 151 2.88 New 5.0 251 157 3.12

    Schon im Gußzustand wiesen die nach dem neuen Verfahren hergestellten Teile erhebliche Verbesserungen auf. Zwischen der allgemeinen Steigerung von mechanischen Eigenschaften und den technologischen Bedingungen, nach denen die metallische Suspension erzeugt wurde, gibt es eine feste Verbindung. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes ist es ermöglicht worden, die Gußteile mit hochwertigen mechanischen Charakteristiken und gleichbleibender Qualität zu produzieren.Already in the as-cast state, those produced using the new process showed Share significant improvements. Between the general increase in mechanical properties and technological conditions according to which the metallic suspension there is a fixed connection. By it is possible to use the concept according to the invention been the castings with high quality mechanical characteristics and produce consistent quality.

    Claims (15)

    Druckgießverfahren zur Herstellung von Gußstücken aus einer halberstarrten Legierungsschmelze, wobei die Legierungsschmelze durch eine Stimulierung des Kristallisationsprozesses in den halberstarrten Zustand versetzt wird, in eine Gießkammer eingebracht und die Gußstücke unter Druck hergestellt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine exogene metallische Suspension außerhalb der Gießkammer im geschlossenen Raum erzeugt wird, der mit der Gießkammer funktionell in Verbindung steht und mit ihr eine Gießeinheit bildet, wobei die metallische Suspension vor dem Eintritt in die Gießkammer in Bewegung gebracht wird, wobei ein hohler Drehkörper ausgebildet wird, der solange im Drehzustand gehalten wird, bis die Suspensionshomogenität für das Eingießen erreicht ist.     Die casting process for the production of castings from a semi-solid alloy melt, the alloy melt being brought into the semi-solid state by stimulation of the crystallization process, introduced into a casting chamber and the castings being produced under pressure,
    characterized,
    that an exogenous metallic suspension is produced outside the casting chamber in a closed space, which is functionally connected to the casting chamber and forms a casting unit with it, the metallic suspension being set in motion before entering the casting chamber, a hollow rotating body being formed , which is kept in the rotating state until the suspension homogeneity for pouring is reached.         Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stimulierung des Kristallisationsprozesses in einem rotierenden elektromagnetischen Feld stattfindet.    Method according to claim 1,
    characterized,
    that the stimulation of the crystallization process takes place in a rotating electromagnetic field.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur thermodynamischen Stabilisierung der rotierenden Schmelze ein kühlendes Pulver zugeführt wird, das die Schmelze schlagartig in einen halberstarrten Zustand versetzt.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that a cooling powder is supplied for thermodynamic stabilization of the rotating melt, which suddenly brings the melt into a semi-rigid state.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Suspensionsbildung unter Einwirkung von elastischen Oszillationen des flüssigen Metalls stattfindet.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the suspension formation takes place under the action of elastic oscillations of the liquid metal.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das kühlende Pulver in einen pulsierenden Zustand versetzt und in die Schmelze eingebracht wird.     Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the cooling powder is brought into a pulsating state and introduced into the melt.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das kühlende Pulver unter Druck in die Schmelze eingeführt wird, wobei als Trägergas Luft, Argon oder Stickstoff verwendet wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the cooling powder is introduced into the melt under pressure, air, argon or nitrogen being used as the carrier gas.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die ausfließende metallische Suspension unter Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes gesetzt wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the outflowing metallic suspension is placed under the action of an electromagnetic field.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mit der Befüllung der Gießkammer der Gießkolben synchron nach unten bewegt wird und damit der steigende Füllungsvorgang durchgesetzt wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that with the filling of the casting chamber, the casting piston is moved downwards synchronously and the increasing filling process is thus enforced.         Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer vertikalen Gießkammer mit einem Gießkolben und einem außerhalb der Gießkammer angeordneten Bearbeitungsbehälter,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Bearbeitungsbehälter mit der Gießkammer funktionell fest verbunden ist und mit ihr eine Gießeinheit bildet.    Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, consisting of a vertical casting chamber with a casting piston and a processing container arranged outside the casting chamber,
    characterized,
    that the processing container is functionally firmly connected to the casting chamber and forms a casting unit with it.         Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsbehälter von einer Spule umgeben ist, die ein elektromagnetisches Feld innerhalb des Bearbeitungsbehälters erzeugt und daß der Bearbeitungsbehälter mit der Gießkammer über eine Transportkammer verbunden ist.     Device according to the preceding claim,
    characterized, that the processing container is surrounded by a coil that generates an electromagnetic field within the processing container and that the processing container is connected to the casting chamber via a transport chamber.     Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Bearbeitungsbehälter eine Verschlußvorrichtung enthält, mit der während der Bearbeitung bzw. während der Schmelzrotation der Behälter vollständig geschlossen werden kann.    Device according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the processing container contains a closure device with which the container can be completely closed during processing or during the melt rotation.         Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Transportkammer im rechten Winkel zur Gießkammer angebracht ist.    Device according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the transport chamber is attached at right angles to the casting chamber.         Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Transportkammer im spitzen Winkel zur Gießkammer angebracht ist.    Device according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the transport chamber is attached at an acute angle to the casting chamber.         Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Transportkammer mit einem Transportkolben ausgerüstet ist, der die Füllöffnung der Gießkammer verschließt.    Device according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the transport chamber is equipped with a transport piston which closes the filling opening of the casting chamber.         Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Transportkolben an seiner der Füllöffnung der Gießkammer zugewandten Seite so ausgebildet ist, daß sein frontaler Umriß den inneren Umriß der Gießkammer fortsetzt.    Device according to one of the preceding claims,
    characterized,
    that the transport piston is formed on its side facing the filling opening of the casting chamber in such a way that its frontal outline continues the inner contour of the casting chamber.
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