DE1002508B

DE1002508B - Verfahren zur Verhinderung der Randentkohlung von Gussstuecken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen und Giessform zur Ausfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1002508B
Application number: DES36022A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1953-10-16
Filing date: 1953-10-24
Publication date: 1957-02-14
Also published as: NL87448C; CH321965A; NL182379B; US2893084A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Randentkoblung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen, insbesondere aus Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß im Formkörper außer dem Gießhohlraum mindestens ein getrennter Hohlraum gebildet und dieser Hohlraum mit einem Schutzstoff beschickt wkd, welcher zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes in der Gießform ein der Randentkohlung entgegenwi>rkendes, reduzierendes Gas erzeugt.

Die Gießform zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens einen in der Wand des Hohlkörpers befindlichen Hohlraum und einen diesen mit der Außenseite des Fonmkörpers verbindenden Kanal, durch welchen der Schutzstoff in den Hohlraum eingebracht werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine zum Gießen bereitete Gießform und

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie I-I der in Fig. 1 gezeichneten Gießform.

Die zum Gießen von Turbinenschaufeln bestimmte Gießform wird durch einen gebrannten Formkörper 11 gebildet, der vom Formkasten 12 —· einem beidseitig offenen Blechzylinder — umschlossen ist. Der Formkörper 11 weist den Gießhohlraum 13 auf. Dieser ist nach dem Wachsausschmelzverfahren mit Hilfe von Wachs- oder Kunststoffmodelfen der herzustellenden Schaufeln erzeugt worden. Im Formkörper 11 sind neben dem Gießhohlraum und von diesem getrennt weitere Hohlräume 14", 14⁶, 14^C, 14'' vorhanden, deren Gestalt und Lage derart dem Gießhohlraum angepaßt sind, daß die vor Randentkohlung zu schützenden Schaufelteile nur durch eine verhältnismäßig dünne Wand von ihnen getrennt sind. Die Hohlräume 14^a, 14^&, 14^C, 14^rf sind ebenfalls nach dem Wachsaussdhmelzverfahren unter Verwendung entsprechender Modellkörper erzeugt worden. Nach dem Brennen des Formkörpers sind die Hohlräume mit einem der vorstehend genannten Schutzstoffe 15 beschickt worden, z. B. mit gemahlenem Petrolkoks. Die Hohlräume 14* und 14^C sind mit Hilfe je eines Stopfens 16 verschlossen, um das Herausfallen des Schutzstoffes beim Wenden der Gießform in die gezeichnete Gießlage zu verhindern. Das geschmolzene Metall wird durch den Einguß 17 eingegossen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, im Bereich des in der Gießform erstarrenden und sich abkühlenden Gußstückes eine Schutzgasatmosphäre aufrechtzuerhalten, welche die Randentkohlung praktisch verhindert. Die Schutzwirkung kommt dadurch zustande, daß das vom Sohutzstoff Verfahren zur Verhinderung der Randentkohlung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen und Gießform zur Ausführung des Verfahrens

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
,Schweiz vom 16. Oktober 1953

erzeugte reduzierende Gas im Formkörper befindlichen molekularen Sauerstoff chemisch bindet bzw. verdrängt.

Die Randentkohlung beruht auf einer Bindung des in der Gußlegierung enthaltenen Kohlenstoffes an Sauerstoff, welcher während der Abkühlung der Gußstücke im Formkasten mit der Randzone des Gußstückes in Berührung kommt. Die nachteilige Wirkung der Randentkohlung macht sich besonders ausgeprägt bei der Herstellung von Gußstücken nach dem Präzisionsgießverfahren bemerkbar. Einerseits werden solche Gußstücke in den meisten Fällen in heißen Formen gegossen, was ihre Abkühlung verzögert und deshalb die Randentkohlung begünstigt. Andererseits verbieten in vielen Fällen die an Präzisionsgußstücke gestellten hohen Anforderungen hinsichtlich Gefügehomogenität eine nachfolgende Aufkohlbehandlung der Gußstücke, weil sich kein homogenes Gefüge, d. h. eine die Randentkohlung gleichmäßig kompensierende Aufkohlung der Randzone erzielen läßt. So erhält man beim Aufkohlen eine mit zunehmender Tiefe abnehmende Anreicherung an Kohlenstoff in der entkohlten Randzone. Ganz abgesehen von diesen Schwierigkeiten stellt eine Aufkohlbehandlung einen zeitraubenden zusätzlichen Arbeitsgang dar, welcher die Gestehungskosten verteuert.

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Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand dler Herstellung eines Gußstückes aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt nach dem Präzisionsgießverfahren näher beschrieben. Letzteres zeichnet sich dadurch aus, daß ein Wachsmodell des herzustellenden Gußstückes mit feuerfester Formmasse umkleidet wird, wonach beim Trocknen und Birennen des so gebildeten FormkörperS: das Wachs unter Zurücklassung des Gießhohlraumes aus dem Formkörper ausfließt. Außer dem Gießhohkaum wird mindestens ein von diesem getrennter Hohlraum im Formkörper gebildet, dessen Gestalt zweckmäßig derart dem Gießhohlraum angepaßt ist, daß zumindest die vor Randentfcohlung zu schützenden Teile des Gußstückes durch eine verhältnismäßig dünne *5 Formkörperwandung von diesem Hohlraum getrennt sind. Der letztere kann zweckmäßig auf gleiche Weise wie der Gießhohlraum mit Hilfe eines vom Wachsmodell getrennt ausschmelzbaren Wachskörpers erzeugt werden, und zwar so, daß das Wachsmodell des Gußstückes und der zur Erzeugung des getrennten Hohlraumes dienende Wachskörper gleichzeitig mit der Formmasse umkleidet werden. Ein zur Außenseite des Formkörpers hin führender, stangenartiger Wachsansatz dient zur Herstellung eines engen Kanals in der Formkörperwandung, welche den vom Gießhohlraum getrennten Hohlraum mit der Außenseite des Formkörpers verbindet.

Nach dem Trocknen und Brennen des so gebildeten Formkörpers witrd das flüssige Metall in die noch heiße Gießform eingegossen und unmittelbar anschließend durch den beschriebenen Kanal der SchutzB.toff, z. B. gemahlener Petrolkoks, in den noch verbleibendien Hohlraum eingeführt. Der als Schutzstoff wirkende Petrolkoks erzeugt unter unvollständiger Verbrennung Kohlenmonoxyd, welches die Gießform durchdringt und während der Abkühlung eine der Randentfcohlung des Gußstückes entgegenwirkende reduzierende Wirkung ausübt. Zu beachten ist, daß die Verbrennung des Schutzstoffes nur eine unvollständige sein darf, weshalb der zur Beschickung des Hohlraumes dienende Kanal in der Regel verhältnismäßig eng auszubilden ist.

Nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Gußstücke zeichnen sich durch vollständige Ab-Wesenheit jeglicher Randentkohlung aus. Nach dem Erstarren ausgeführte Analysen von an der Oberfläche des Gußstückes entnommenen Materialproben ergaben dieselben Kohlenstoffgehalte wie für Materialproben, welche dem Innern des Gußstückes entnommen wurden.

Neben Petrolkoks haben sich auch andere Schutzstoffe bewährt, welche in der heißen Gießform ein der Randentkohlung entgegenwirkendes Gas erzeugen, so z. B. organische Verbindungen wie Oxalsäure, aufbereitete Naturstoffe wie Kokse, Peche und Schweröle sowie reine Naturstoffe wie Braunkohle oder Sägemehl. Schweröl wird zweckmäßig in den Hohlraum eingeträufelt, während die genannten festen Schutzstoffe entweder in Pulverform eingeschüttet oder als Preßling in den Hohlraum eingeführt werden können.

Beim Abgießen des flüssigen Metalls in heiße Gießformen kann der Hohlraum ebenfalls kurz vor dem Gießen mit dem Schutzstoff beschickt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Gußstücken nach dem Präzisionsgießverfahren beschränkt. Sie kann auch auf gewöhnlichen Stahlguß Anwendung finden, insbesondere auch beim Gießen mit kalten Formen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur' Verhinderung der Randentkohlung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen, insbesondere aus Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt unter Verwendung von reduzier renden Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß im Formkörper außer dem Gießhohlraum mindestens ein getrennter Hohlraum gebildet und dieser Hohlraum mit einem Schutzstoff beschickt wird, welcher zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes in der Gießform ein der Randentkohlung entgegenwirkendes, reduzierendes Gas erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehutzstoff kurz vor dem Gießen von außen in den Hohlraum eingebracht wirdi.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehutzstoff kurz nach dem Gießen von außen in den Hohlraum eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bei der Herstellung von Gießformen nach dem Wachsausschmelzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum ebenfalls nach dem Wachsausschmelzverfahren gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sehutzstoff Petrolkoks oder Oxalsäure oder Pech oder Schweröl oder Braunkohle oder Sägemehl verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehutzstoff in Pulverform verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehutzstoff in Form eines Preßlings in den Hohlraum eingeführt wird.

8. Gießform zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens, einen in der Wandung, des Formkörpers befindlichen Hohlraum und einen diesen mit der Außenseite der Form verbindenden Kanal, durch welchen der Sehutzstoff in den Hohlraum eingebracht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen