DE1220089B

DE1220089B - Process for casting molten metal in a vacuum

Info

Publication number: DE1220089B
Application number: DEG35402A
Authority: DE
Inventors: John Bernard Gero
Original assignee: Gero Metallurgical Corp
Current assignee: Gero Metallurgical Corp
Priority date: 1961-07-07
Filing date: 1962-07-06
Publication date: 1966-06-30

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

B22dB22d

DeutscheKL: 31c-12/02. DeutscheKL: 31c-12/02.

, _QJ , _QJ

Nummer: 1220 089 ; 'Number: 1220 089; '

Aktenzeichen: G 35402 VI a/31 cFile number: G 35402 VI a / 31 c

Anmeldetag: 6. Juli 1962 Filing date: July 6, 1962

Auslegetag: 30. Juni 1966Opening day: June 30, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall im Vakuum und insbesondere auf ein Verfahren zum Abdichten einer Vakuumgießvorrichtung mittels einer Dichtungsmasse. The invention relates to a method for casting molten metal in vacuum and in particular to a method for sealing a vacuum casting device by means of a sealing compound.

Die Schaffung und die Aufrechterhaltung zufriedenstellender Hochvakuumdichtungen beim Vakuumguß sind bisher sehr schwierig gewesen zufolge der beim Gießvorgang auftretenden Hitze und der beträchtlichen Ausdehnung der Gießausrüstung, die sich aus den auf den Gießvorgang folgenden Temperaturänderungen ergibt.The creation and maintenance of satisfactory high vacuum seals in vacuum casting have hitherto been very difficult due to the heat involved in the casting process and the considerable amount Expansion of the casting equipment resulting from temperature changes following the casting process results.

Bisher verwendete Dichtungsmassen werden durch die Gießhitze entweder verhältnismäßig schnell spröde oder werden sogar zerstört. In beiden Fällen kann eine einwandfreie Abdichtung, wie sie für Hochvakuumguß erforderlich ist, nicht gewährleistet werden.Sealing compounds used up to now either become relatively fast due to the casting heat brittle or even destroyed. In both cases, a proper seal, such as that used for high vacuum casting, can be achieved required cannot be guaranteed.

Der Zweck der Erfindung besteht insbesondere darin, die obengenannten Schwierigkeiten zu vermeiden und ein Verfahren zum Abdichten einer Vakuumgießvorrichtung mittels einer Dichtungsmasse zu schaffen, gemäß welchem eine zufriedenstellende Vakuumdichtung geschaffen und während des Gießvorgangs aufrechterhalten wird.The purpose of the invention is in particular to avoid the above-mentioned difficulties and a method of sealing a vacuum casting apparatus using a sealant according to which a satisfactory vacuum seal is created and during the casting process is maintained.

Ein solches Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in eine rings um die Gießform laufende Ausnehmung eine in plastischem, nicht gehärteten Zustand befindliche Dichtungsmasse eingebracht wird, die nach Aufsetzen der Vakuumkammer durch die Vorwärme der Gießform ausgehärtet und bei Beendigung des Gießens durch die Gießhitze zerstört wird.Such a method is characterized according to the invention in that in one around the Casting mold running recess a sealing compound in a plastic, not hardened state is introduced, which cures after placing the vacuum chamber by the preheating of the casting mold and is destroyed by the casting heat at the end of the casting.

Die erforderliche Aushärtungswärme für die Dichtungsmasse kann vorzugsweise zugeführt werden, falls seitens der Gießform keine genügende Vorwärme vorhanden ist.The required curing heat for the sealant can preferably be supplied, if there is insufficient preheating on the part of the casting mold.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Dichtungsmasse eine Mischung von Glycidylpolyäther geringen Molekulargewichts, einem Kondensationsprodukt eines solchen PoIyäthers und Äthylenglykols und eines Härtemittels verwendet. According to a preferred embodiment of the invention, a mixture is used as the sealing compound of low molecular weight glycidyl polyether, a condensation product of such a polyether and ethylene glycol and a hardening agent are used.

Vorzugsweise kann das Mischungsverhältnis des Glycidylpolyäthers und des Kondensationsproduktes in einem Bereich von 20:80 bis 12:88 liegen.The mixing ratio of the glycidyl polyether and the condensation product can preferably be used range from 20:80 to 12:88.

Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann ein Vakuum von beispielsweise 0,015 mm Hg absoluten Drucks erzeugt und während des Gießvorganges aufrechterhalten werden.When using the method according to the invention, a vacuum of, for example, 0.015 mm Hg absolute pressure generated and maintained during the casting process.

Die Dichtungsmasse ist in ausreichendem Maße bildsam, um an der Metallfläche der Entgasungs-Verfahren zum Gießen von geschmolzenem
Metall im VakuumThe sealant is sufficiently malleable to adhere to the metal surface of the degassing process of pouring molten metal
Metal in vacuum

Anmelder:Applicant:

Gero Metallurgical Corporation, Boston, Mass.Gero Metallurgical Corporation, Boston, Mass.

(V. St. A.)(V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,Dr. E. Wiegand and Dipl.-Ing. W. Niemann,

Patentanwälte, Hamburg 1, Ballindamm 26Patent Attorneys, Hamburg 1, Ballindamm 26

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John Bernard Gero,John Bernard Gero,

Manchester by the Sea, Mass. (V. St. A.)Manchester by the Sea, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. ν. Amerika vom 7. Juli 1961 (122 440)V. St. ν. America 7 July 1961 (122 440)

kammer und der Gießform anzuhaften und weiterhin auszuhärten, wenn sie in Berührung mit Metallflächen gebracht wird, die auf Temperaturen bis zu etwa 205° C erhitzt sind. Eine solche Aushärtung führt zu einem verformbaren, doch festen nachgiebigen Harz, das an den Flächen zäh anhaftet. In dem ausgehärteten Zustand widersteht die Dichtungsmasse einem Fließen oder einer Zersetzung bis zu Temperaturen von wenigstens etwa 315° C während eines begrenzten Zeitraumes, welcher dem Gießintervall entspricht. Nach dem Gießintervall zersetzt sich die ausgehärtete Dichtungsmasse zu einer trockenen pulverförmigen Substanz, die bequem von der Gießform entfernt werden kann.chamber and the mold adhere and continue to cure when in contact with metal surfaces is brought, which are heated to temperatures up to about 205 ° C. Such curing leads to a deformable, yet strong, resilient resin that adheres tenaciously to the surfaces. In the hardened State, the sealant resists flow or decomposition up to temperatures of at least about 315 ° C for a limited period of time which corresponds to the pouring interval. After the pouring interval, the hardened sealant decomposes into a dry, powdery one Substance that can be conveniently removed from the mold.

Eine Dichtungsmasse mit den oben beschriebenen Eigenschaften kann aus einer Dreikomponentenmischung bestehen, von denen die Komponente (A) ein Glycidylpolyäther von niedrigem Molekulargewicht, die Komponente (B) ein Kondensationsprodukt eines solchen Polyäthers mit einem Glykol und die Komponente (C) ein Abbinde- oder Aushärtemittel ist. Die Komponente (A) wird dadurch gewonnen, daß man dihydrisches Phenol mit Epichlorhydrin umsetzt, um einen Glycidpolyäther mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 350 bis 450 F zu erzeugen. Die Komponente (B) ist das Reaktionsprodukt eines solchen Glycidpolyäthers mitA sealant with the properties described above can be made from a three-component mixture consist, of which component (A) is a glycidyl polyether of low molecular weight, component (B) is a condensation product of such a polyether with a glycol and component (C) is a setting or curing agent. The component (A) is thereby won that one reacts dihydric phenol with epichlorohydrin to a Glycidpolyäther with an average molecular weight of about 350 to 450 F. Component (B) is that Reaction product of such a Glycidpolyäthers with

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einem Glykol, beispielsweise Äthylenglykol; dieses Erzeugnis kann ein Molekulargewicht von etwa 385 bis 485 F haben. Die Komponente (C) ist ein Aushärtemittel, welches eine Querverbindung für die Epoxyverbindungen bildet. Das bevorzugte Aushärtemittel ist eine Mischung eines primären Aushärtemittels aus pyromellitischem Dianhydrid und einem sekundären Aushärtungsmittel mit einem oder mehreren organischen Säureanhydriden. Vorzugsweise kann das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) in dem Bereich von 20:80 bis 12:88 liegen.a glycol such as ethylene glycol; this product can have a molecular weight of about 385 to 485 F. The component (C) is a curing agent, which is a cross connection for the Forms epoxy compounds. The preferred curing agent is a mixture of a primary curing agent of pyromellitic dianhydride and a secondary curing agent with an or several organic acid anhydrides. Preferably, the mixing ratio of the component can be (A) and component (B) are in the range of 20:80 to 12:88.

Wenn es erwünscht ist, die Aushärtezeit zu verkürzen, können der Mischung verschiedene bekannte Aushärtebeschleuniger beigegeben werden. Zu diesen gehören Alphamethylbenzyl-Dimethylarnin, n-Butylamin, Pyridin und N-Methylpyridin. Diese Stoffe werden in katalytischen Mengen von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent des in der Verbindung vorhandenen Harzes verwendet.If it is desired to shorten the curing time, various known compounds can be added to the mixture Hardening accelerators are added. These include alphamethylbenzyl-dimethylamine, n-butylamine, Pyridine and N-methylpyridine. These substances are used in catalytic amounts of 0.5 to 3 percent by weight of the resin present in the compound is used.

Zusätzlich zu den vorerwähnten Grundbestandteilen ist es vorteilhaft, der Mischung verschiedene Füllstoffe beizugeben, um die Menge zu vermehren, die Viskosität einzustellen, die thermische Leitfähigkeit zu vergrößern und somit eine gleichförmigere Aushärtung und einen geringeren thermischen Expansionskoeffizienten zu. erreichen. Zu den brauchbaren Füllern gehören Pulver von Aluminium, Eisen, Kupfer, Aluminiumoxyd, Kieselerde, Glimmer und Asbest. Faserige Stoffe, beispielsweise feiner Asbest, unterstützen die Bindung des Harzes und arbeiten den Unterschieden in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Harz und dem gebundenen Metall entgegen. Die Füllstoffmenge läßt sich einstellen zwischen wenigen Prozent bis zu dem Drei- oder Vierfachen des Harzgewichtes.In addition to the basic ingredients mentioned above, it is advantageous to add several to the mixture Adding fillers to increase the amount, to adjust the viscosity, to adjust the thermal conductivity and thus a more uniform cure and a lower coefficient of thermal expansion to. reach. Useful fillers include powders of aluminum, iron, Copper, aluminum oxide, silica, mica and asbestos. Fibrous materials, e.g. fine asbestos, support the binding of the resin and work the differences in thermal expansion between the resin and the bonded metal. The amount of filler can be adjusted between a few percent up to three or four times the weight of the resin.

Zur Durchführung eines Gießvorganges wird Dichtungsmasse in eine rings um die Gießform laufende Ausnehmung in plastischem, nicht gehärteten Zustand eingebracht. Nach Aufsetzen der Vakuumkammer wird die Dichtungsmasse durch die Vorwärme der Gießform ausgehärtet und bei Beendigung des Gießens durch die Gießhitze zerstört. Im allgemeinen beträgt in der Periode vor der Durchführung des Gusses der absolute Druck etwa 0,02 mm Hg, der sich in etwa 30 Sekunden erreichen läßt. Kleine Drücke von 0,001 mm Hg und weniger lassen sich bleibend erzeugen durch kontinuierliches Evakuieren der Luft während einer Periode von etwa 1 Minute oder weniger. Die Geschwindigkeit, mit der die Evakuierung erfolgt, ist höchst kritisch bei einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Gießvorgängen, insbesondere, wenn aus einer einzigen Pfanne eine Reihe von vorbereiteten Gießformen versorgt werden, da in dem geschmolzenen Metall Temperaturverluste auftreten und unerwünschte Metallverfestigungen in der Gießpfanne erzeugen.Sealing compound is used to carry out a casting process into a recess running around the casting mold in a plastic, non-hardened state brought in. After the vacuum chamber has been set up, the sealant is preheated the casting mold cured and destroyed by the casting heat at the end of the casting. In general in the period before the casting is carried out, the absolute pressure is about 0.02 mm Hg, which can be reached in about 30 seconds. Small pressures of 0.001 mm Hg and less can be achieved Generate permanent by continuously evacuating the air for a period of about 1 minute Or less. The speed at which evacuation takes place is most critical with a majority of successive pouring operations, especially if a series is made from a single pan are supplied by prepared casting molds, as temperature losses in the molten metal occur and create undesirable metal solidifications in the ladle.

Bisher war es nicht unüblich, daß nach dem Guß verfestigtes Metall in der Gießpfanne verblieb oder daß die Abgabedüse und der Verschlußstopfen der Pfanne zusammenhafteten, wenn zu viel Zeit verging und der Temperaturabf all des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne ausreichend groß war.Up to now it has not been uncommon for solidified metal to remain or remain in the ladle after casting that the dispensing nozzle and the pan plug would stick together if too much time passed and the temperature drop of all the molten metal in the ladle was sufficiently large.

Wie oben erwähnt, kann die gemäß der Erfindung verwendete Dichtungsmasse bei Temperaturen von ungefähr 38 bis 205° C ausgehärtet werden. Derartige Temperaturen sind üblicherweise in einer Gießform vom vorherigen Gießvorgang noch vorhanden. Wenn die Gießform nicht warm genug ist, weil sie sich während eines längeren Zeitraumes hat abkühlen können, ist es erforderlich, sie für das Aushärten der Dichtungsmasse vorzuerhitzen. Hierfür kann beispielsweise ein üblicher Gasbrenner oder eine Heizvorrichtung rund um die Außenseiten der Gießform angeordnet werden. Sobald die Dichtungsmasse vollständig ausgehärtet ist, kann die Vorrichtung geschmolzenes Metall aufnehmen.As mentioned above, the sealant used according to the invention can be used at temperatures of cured approximately 38 to 205 ° C. Such temperatures are usually in a The mold from the previous casting process still exists. If the mold is not warm enough, because it has been allowed to cool for a long period of time, it is necessary for it to harden preheat the sealant. For example, a conventional gas burner or a Heating device can be placed around the outsides of the mold. Once the sealant is fully cured, the device can accommodate molten metal.

Claims

Patent claims:

1. Method for sealing a vacuum casting device by means of a sealing compound, thereby characterized in that a recess running around the casting mold in a plastic, non-hardened state sealing compound is introduced, which according to Putting on the vacuum chamber cured by the preheating of the casting mold and upon completion of casting is destroyed by the casting heat.

2. The method according to claim 1, characterized in that the required curing heat for the sealant is supplied, if there is insufficient preheating on the part of the casting mold.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in .daß as a sealing compound Mixture of low molecular weight glycidyl polyethers, a condensation product of such a polyether and ethylene glycol and one Hardener is used.

4. The method according to claim 3, characterized in that the hardener is a mixture of pyromelitic dianhydride with one or more organic. Acid anhydrides are used will.

- - 5. The method according to claim 3 or 4, characterized characterized in that a mixing ratio of the glycidyl polyether and the condensation product is used in a range of 20:80 to 12:88.

. Considered publications:
German patent specification No. 1 069 340.