DE1950987A1

DE1950987A1 - Verfahren zur Herstellung von Giesslingen aus Legierungen von Metallen und Gasen und Einrichtung fuer seine Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1950987A1
Application number: DE19691950987
Authority: DE
Inventors: Nikolov Dipl-Ing Ivan Dimov; Balevski Dipl-Ing An Tontschev
Original assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Current assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Priority date: 1968-10-09
Filing date: 1969-10-09
Publication date: 1970-04-16
Also published as: CH507756A; US3650313A; NL161385B; ES372140A1; NO133577B; SU427506A3; FR2020237A1; NL6915179A; SE369048B; LU59588A1; NL161385C; BE739953A; AT301064B; NO133577C; JPS524490B1; DE1950987B2; DK123511B; GB1269146A

Description

(Priorität: 9₀ Oktober 1968,Nr*10 785, Bulgarien)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formgiesslingen aus Metallen und Metallegierungen, die in festem Zustand ein gelöstes oder chemisch, gebundenes Gas enthalten, und zwar in solcher Menge, die einen günstigen Einfluss auf die physikalische, chemische oder andere Eigenschaften des erhaltenen Werkstoffes ausübt, sowie eine Hinrichtung zur Durchführung des Verfahrens„

Es ist bekannt, dass einige Gase, falls sie in Form einer festen Lösung oder chemisch gebundener Komponenten in der Struktur der Metall- enthalten sind, dessen Eigen

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schäften ausserordentlieh güm;tig beeinflussen_o Ein typisches Beispiel dafür ist der Stickstoff, der in einexßeihe von Legierungen auf Eisen-Basis, Strukturen mit verbesserten oder neuen Eigenschaften schafft„ Es ist andererseits bekannt, dass die Metalle in flüssigem Zustand bedeutende Gasmengen auflösen können, doch diese Eigenschaft niroat in festem Zustand erheblich ab. Diese Besonderheit führt in der Giessereitechnik zu einer ziemlich lästigen Wirkung: die im geschmolzenen Metall gelösten Gase scheiden bei dessen Erstarren aus, wobei Blasen und andere Zerlegungen der Struktur ^ auftreten; demzufolge sind besondere Massnahmen erforderlich, ' um das Lösen der Gase in der Schmelz® zu behindern oder um diese Gase vor dem Erstarren abzuführen, z_oB° durch Vakuum»

Es besteht die Möglichkeit, den Giessvorgang im Autoklaven bei erhöhtem Druck eines Gases durchzufuhren, dessen Auflösen wünschenswert ist. Das Wesentliche in diesem Fall ist, dass beim Erstarren des Giesslings der Druck die» ses Gases noch grosser sein muss, damit das aufgelöste Gas nicht infolge seiner verringerten Löslichkeit in festem Zu-. stand ausscheidet, die der Krästallisationstemperatur entspricht. Die Herstellung von Metall Gas-Legierungen im Autoklaven ist ein Verfahren, das zur Fertigung von Fonagiess- ψ lingen aus dieser Art von Legierungen nicht anwendbar ist., oder diese würden so teuer sein, dass dieses Verfahren Bedeutung nur im Labormaßstab hat. Der Grund dafür ist die Tatsache, dass sich beim Autoklavgiessen die Metallschmelze und der Giessling gleichzeitig im Autoklavraum befinden. Falls darin ein hoher Druck des aufzulösenden Gases erzeugt wird, führt das zu einer Erhöhung seiner Konzentration in der Schmelze» Dieses Gas wird beim Erstarren des GitJsslings in Form von Blasen ausscheiden_c

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Das kann durch eine schroffe Erhöhung des Druckes während der Kristallisation vermieden werden. Auf diese Weise wird die gewünschte Legierung zwar erhalten, doch die Schmelze wird mit mehr Gas gesättigt, was nicht wünschenswert ist und eine Druckminderung erfordert, sowie ein Entgasen der Schmelze,, Aus diesem Grund kann eine Autoklav-Einrichtung nicht mit einem Behälter für Metallschmelze arbeiten, der eine grössere Menge enthält als es für einen Abguss erforderlich ist, wodurch dieses Verfahren verteuert wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die vorhandenen Kindernisse bei der Herstellung von hochwertigen Legierungen von Metallen und Gasen durch ein Verfahren au überwinden, bei dem die aufgezählten Mängel vermieden werden, d.h. ein Verfahren, das mit verhältnismässig einfachen Mitteln die Herstellung von Giesslingen aus solchen Legierungen in Formen ermöglicht, wobei die Metallschmelze mit dem aufzulösenden Gas in einem abgesonderten Behälter behandelt wird, der grosser ist im Vergleich zu dem Gewicht des Giesslings.

Das Lösen dieser Aufgabe erfolgt, entsprechend der Erfindung, indem sich der Behälter mit der Schmelze und die Giessfora während des Giessvorgangs in abgesonderten Kammern befinden und unter dem Druck einer Atmosphäre stehen, die aus dem aufzulösenden Gas und eines anderen, dem Metall gegenüber passiven Gas besteht, in einem solchen Verhältnis, dass der Partialdruck des aufzulösenden Gases in der Kammer der Form höher ist als der Druck in der Kammer des Behälters mit der Schmelze. Ss ist infclgedassen möglich, dass die Löslichkeit des Gases, die von dessen Partialdruck abhängig ist, sowohl in der Schmelze, als auch im erstarrenden Metall die gleiche ist; dabei kann der Gesamtdruck des Gases in den beiden Kammern entsprechend den Erfordernissen des Giesspro»

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zesses gewählt werden, d.h. er kann der gleiche in beiden Kammern sein oder von der Seite der Klammer des Behälters mit der Schmelze erhöht werden, damit die Schmelze in Richtung der Giessform befördert wird.

Die Erfindung wird eingehender mit Hilfe der beigelegten Abbildungen erläutert, in denen beispielhafte Einrichtungen schematisch dargestellt sind, welche die Durchführung dieses Vorgangs ermöglichen.

t Fig. 1 zeigt eine Einrichtung, bei der die Schmelze unter der Wirkung von Gasdruck befördert wird;

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, bei welcher die Schmelze unter der Wirkung der Gravitation befördert wird.

Der Behälter für die Schmelze 1 befindet sich in ' der hermetisch geschlossenen und wärmeisolierten oder be-

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heizten Kammer 2. Er ist durch das Zuführrohr 3 mit der Giessform 4 verbunden, die ihrerseits in einer anderen hermetisch abgeschlossenen Kammer 5 eingeschlossen ist. Es sind zur Steuerung der Verbindung zwischen den beiden Kammern auf dem Zu· führrohr das Ventil 6 und das Sperrorgan 7 im Weg des Metalls ^ vorgesehen, welche mit Hilfe von bekannten Mitteln gesteuert werden können, d.h. sie können während des Vorgangs geschlossen oder geöffnet werden.

In den baiden Behältern 8 und 9 befindet sich unter Druck das aufzulösende Gas im Gemisch mit einem passiven Gas bei verschiedenen, zweckmSssig gewählten Konzentrationen; •das Zirkulations-Regenerierungssystem 10 ist für die Reinigung der Gase bestimmt, die aus den hermetisch abgeschlossenen Kammern des Behälters für die Schmelze und der Giessform herauskommen, sowie für ihre Rückführung in den Behältern

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8 und 9. Die Durchflussmenge und der Druck der Gasströme werden durch die Ventile 12 bis 17 gesteuert.

Der Vorgang verlauft, entsprechend der Erfindung, folgenderweise: bei geschlossenem Sperrorgan 7 und geöffnetem Ventil 6 wird durch Öffnen des Ventils 12 die Kammer 2 des Behälters mit der Schmelze 1 mit einem Gasgemisch ge» füllt, das aus dem Behälter 8 einläuft, mit dem die Schmelze behandelt wird. Es ist zweckmässig, dass die Zuführung des Gasgemisches auch durch die Schmelze mittels des Rohres 11 oder durch eine poröse Wand im Boden des Tiegels langsam erfolgt, so dass ein gutes Vermischen des Gases mit der Schmelze gewährleistet wird. Gleichzeitig wird durch das Ventil 13 in der Kammer 5 der Giessform 4 ein Gasgemisch aus dem Behälter

9 eingelassen. Bei dieser vorbereitenden Etappe des Vorgangs sind die Drucke in den beiden Kammern 2 und 5 gleich gross, so dass kein Fördern der Schmelze durch das öffnen des Sperrorgans 7 hervorgerufen wird.

Durch das Schliessen des Ventils 6 und Erhöhung des Druckes in der Kammer 2 wird ein Fluss der Schmelze durch das ZufUhrrohr 3 zur Giessform 4 und ein Ausfüllen derselben bewirkt. Falls die Konzentration des aktiven Gases im Behälter 9 respektive in der Kammer S und in der Giessform 4 beträchtlich höher ist als die im Behälter 8 und in der Kammer 2, ist es nicht möglich, dass sich die Metallschmelze für die kurze Dauer des.Ausfüllens der Giessform beträchtlich alt Gas anreichert; doch der unmittelbar nach dem Füllen der Form darin beginnende Vorgang der Kristallisation der Schmelze verläuft vollständig bei hohem Partialdruck des aktiven Gases, d.h. das im Behälter 1 schon gelöste Gas kann von der kristallisierenden Schmelze nicht mehr entweichen und bleibt in ihr gelöst. Durch Ausgleichen des Druckes in den beiden Kammern, das nach Füllung der Form erfolgt, wird die Uber-

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flüssige Schmelze von dem Zuführrohr im Behälter für die Schmelze zurückgeführt und das Sperrorgan 7 kann geschlossen werden. Falls nötig, ist es leicht, nachträglich den Druck des aktiven Gases in der Kammer 5 zu erhöhen während der Zeit, bis die Kristallisation beendet ist.

Die Herausnahme des Giesslings aus der Form 4 erfolgt nachdem das aktive Gas aus der Kammer 5 durch das Ventil 17 in das Zirkulations-Regenerieruzigssystem 10 zurück» k gezogen wird, um erneut im Behälter 9 verwendet zu werden.

Nach erneutem Einlegen der leeren Giessform und Wiederherstellung des Ausgangszustandes der Anlage ist es möglich, den GiessVorgang zu wiederholen. Während der ganzen Zeit wird die Gasatmosphäre in der Kammer 2 des Behälters für die Schmelze 1 nicht ausgetauscht, sondern nur der Druck schwankt in engen Grenzen, damit die Schmelze in Richtung der Giessform oder zurück fliessen kann. Dementsprechend tritt das Ventil 16 in Funktion zum Aussaugen des Gases aus der Kammer 2, und zwar erst nach völligem Ausschöpfen der Metallschmelze aus dem Behälter 1.

Ψ '■ . Die Einrichtung kann in einer analogen Ausführung

arbeiten, indem die Schmelze infolge der Gravitation zur Glees« form befördert wirdo Die Einrichtung hat, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die gleichen Grundelemente, doch befindet sich in diesem Fall der Behälter für die Schmelze 1 über der Giessform 4. Der Schmelzefluss kann mit Hilfe des an sich bekannten Stöpselraechanismus 18 gesteuert werden, der von ausserhalb des Behälters für die Schmelze angetrieben wird und nach Wunsch .den Auslaufdurchgang im Boden dieses Behälters öffnet oder schliesst.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Giesslingen aus Legierungen von Metallen und Gasen, dadurch gekennzeichnet«, dass sich die Behälter für die Schmelze und die Giessform in abgesonderten, hermetisch abgeschlossenen Kammern befinden, die unter Druck stehen, indem in der Kammer des Behälters für die Schmelze dieser Druck von einem Gasgemisch ausgeübt wird, das aus einem passiven Gas und einem aktiven Gas zusammengesetzt ist, das in der Schmelze lösbar sein muss, und in der Kammer der Giessform der Druck nur von dem aktiven Gas ausgeübt wird, oder von einem Gemisch mit einem passiven Gas, wobei die Konzentration des aufzulösenden Gases in der Mischung beträchtlich höher ist als bei dem Gasgemisch, welches den Druck in der Kammor des Behälters mit der Schmelze erzeugt, wobei die Gesamtdrücke in den beiden Kammern ent» sprechend den Erfordernissen der einzelnen Phasen des Vorgangs reguliert werden können, um einen Fluss der Schmelze in dem Zuführrohr oder eine Änderung des Sättigungsgrades des Metalls Bit Gas hervorzurufen.

2. Verfahren zur Herstellung von Giesslingen aus Legierungen von Metallen und Gasen nach Anspruch 1, dadurch ge-' kennzeichnet , dass nach dem Füllen der Form mit Schmelze der Gasdruck in der Kammer, in welcher sich die Form befindet, schroff erhöht wird.

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3o Einrichtung zur Durchfül· rung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , dass sie aus zwei hermetisch abgeschlossenen Kammern besteht -> Kanmer (2) für den Behälter für die Metallschmelze (1) und Kammer (5) für die Giessform (4) ~ und dass an jede der beiden Karan.ern ein abgesonderter Gasbehälter (8,9) aageschlossen ist, der das aufzulösende Gas unter Druck enthält oder eine Mischung desselben mit anderen Gasen, die Vorzugs* w weise passiv gegenüber dem behandelten Metall sind»

4t Einrichtung 3ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2_e dadurch g e Ic e η η ζ β i c h η e t , dass der Behälter mit der Uetal!schmelze (1) höher angeordnet ist als die Giessform (4), wobei das Zuführrohr (3J aus dem Boden des Behälters ausgeht und mlt einem Mechanismus (18) geschlossen wird.

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