DE554724C

DE554724C - Verfahren zur Herstellung von fertigen Gussstuecken aus Metall unter Schmelzen des letzteren in der Gussform

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Publication number: DE554724C
Application number: DEC42446D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-12-18
Filing date: 1928-12-18
Publication date: 1932-07-14

Description

Verfahren zur Herstellung von fertigen Gußstücken aus Metall unter Schmelzen des letzteren in der Gußform Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von fertigen Gußstücken lassen sich wärmetechnisch und auch funktionsmäßig in drei Abschnitte zerlegen.
Während des ersten Abschnittes, des Schmelzens, wird dem Metall die von dem erwärmten Tiegel ausstrahlende Wärme so lange zugeführt, bis das Metall geschmolzen ist und den Tiegel zum Gusse verlassen kann.
Während des zweiten Abschnittes, des Gusses, gibt das Schmelzgut die aufgespeicherte Wärme an seine Umgebung, die Luft, die Wandungen der Gießkanäle und die Wandungen der Form, wieder ab. Dabei ist es ein gewohnter, aber stets bekämpfter Übels s tand, daß die durch die fließende Bewegung des Metalls mitgerissene Luft und ein Teil der sich im Hohlraum der Form befindlichen Luft vom Schmelzfluß eingeschlossen wird und die zunehmende Trägheit des an den Wandungen abkühlenden Metalls der Luft keine Möglichkeit zum Entweichen gibt, so daß Lufteinschlüsse und Lunker entstehen müssen. Der Ausweg, überhitztes Materiaf zu vergießen, ist nur bedingt und bei den wenigsten Metallen anwendbar, da überhitztes Metall besonders leicht zur Gasbildung neigt und auf diese Weise die Porösität des Gusses noch erhöht würde. Der dritte Abschnitt eines Metallgusses ist die Erstarrung des in der Form zur Ruhe gekommenen Schmelzflusses. Das Metall gibt seine Wärme an die kalten Formwandungen ab, so daß die äußeren Schichten erkaltet sind, während sich im Innern noch ein flüssiger Kern befindet. Kleine Querschnitte eines Gußstückes geben ihre noch vorhandene Eigenwärme schneller an die Formwandungen ab als starke Materialanhäufungen. Alles das führt zu Lunkerbildungen, zu Spannungen und Rissen im Gußstück.
Alle diese Übelstände, soweit sie Bußtechnischer Art sind, zu beseitigen und, soweit sie funktionstechnischer Art sind, zu vereinfachen, ist der Zweck der vorliegenden Erfindung. Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß eine mit Metallstücken gefüllte Gußform aus nichtmetallischem Material in das Wechselfeld einer Hochfrequenzspule gebracht und nach erfolgtem Schmelzen des Metalls zwecks Regelung der Abkühlung entweder die Induktionsströme allmählich geschwächt werden oder das Schmelzgut aus dem Bereich der Wechselstromfelder herausgebracht wird.
Das Verfahren geht also davon aus, sämtliche drei Abschnitte des Gießverfahrens, nämlich Schmelzen, Gießen, Erstarren, in der Dauerforrn selbst vorzunehmen. Zwar ist es bekannt, beim Schleudergußverfahren mittels Widerstandsschmelzung auch diese drei Abschnitte in der Form vorzunehmen, jedoch kann man .mit dem Schleudergußverfahren nur zylindrische Hohlkörper herstellen, indem man den Schmelztiegel in Umdrehung versetzt und durch die Zentrifugalkraft das geschmolzene Metall sich an den Wandungen des Tiegels absetzen läßt. Die Erfindung geht nun einen Schritt weiter und erzielt mit Hilfe des an sich bekannten Schmelzens mittels Hochfrequenzströme die Möglichkeit, auch bei Gußkörpern jeder Art alle drei Abschnitte des Gießverfahrens in der allseitig geschlossenen Gußform aus nichtmetallischem Material vor sich gehen zu lassen. Hierdurch wird erreicht, daß das beim zweiten Abschnitt, dem Gießen selbst, unvermeidliche Mitreißen von Luft vermieden wird. Da bei der Hochfrequenzschmelzung das Metall von sich aus erwärmt, nur strahlende Wärme an die umgebende Dauerform abgibt und durch die Wirbelströme in eine starke Bewegung gerät, so erfolgt das sonst nur mit mechanischen Mitteln und von außen zu bewerkstelligende Durchrühren des Bades von innen heraus durch den elektrischen Heizstrom selbst, so daß alle Hohlräume der Dauerform gut ausgefüllt werden.
Das in dem verlorenen Kopf geschmolzene Metall fließt gemäß seines Eigengewichtes in die eigentliche Form und ergänzt das fehlende Metallvolumen. Die in der Form verdrängte Luft und die schädlichen Gase können in bekannter Weise durch geeignete feine Entlüftungskanäle in den verlorenen Kopf oder in die freie Atmosphäre entweichen.
Das Verfahren kann auch so ausgeführt werden, daß das Metall nur in dem in der Form vorhandenen verlorenen Kopf und in den Zuführungskanälen zur eigentlichen Form zum Schmelzen gebracht wird, so daß die Schmelze in die den Gußkörper bildenden Hohlräume fließt und innerhalb dieser den Wirkungen der Induktionsströme nach Bedarf ausgesetzt wird.
Während des Erstarrungsprozesses wird die Form vorerst im Stromfeld belassen, nur wird, nachdem die Schmelztemperatur erreicht ist, die Intensität des Stromes allmählich verringert, so daß die Abkühlung des Gusses nicht wie bisher von außen nach innen erfolgt, sondern gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt vor sich geht. Teile geringeren Querschnittes werden durch den abgedrosselten Strom so lange genügend flüssig gehalten, bis Teile größeren Querschnittes so weit erstarrt sind, daß Lunker, Spannungen und Risse vermieden werden.
Da die Schmelzperiode, die Gießperiode und die Erstarrungsperiode in ein und demselben Hohlraum und ohne aus dem Wechselfeld der Hochfrequenzspule herauszukommen stattfindet, so sind alle drei wärmetechnischen Abschnitte in einer Funktion zusammengefaßt.
Die gleichzeitigen Vorteile in metallurgischer Hinsicht bestehen darin, daß kein Überhitzen des Schmelzgutes stattzufinden braucht, die Schmelze vor Oxydbildung an der Luft weitgehend geschützt, eine gute Baddurchwirbelung gewährleistet ist und die Abkühlung des Gusses so geregelt werden kann, daß Lunker oder Spannungen und Risse im Formling vermieden werden.
Die häufig übliche spätere Warmbehandlung eines Gußstückes zwecks Beseitigung von Spannungen oder zwecks Veredelung kann in den meisten Fällen entbehrt werden, da der Erstarrungsvorgang nach jeder Richtung hin geregelt werden kann und jede gewünschte Strukturbildung des IVIetaUs erreichbar ist.
Das Verfahren gestattet außer den vorbeschriebenen Vorzügen die Verwendung von Dauerformen. Diese Formen können zwei-oder mehrteilig sein und werden zweckmäßig aus den an sich bekannten keramischen Massen oder aus chemisch gebundenen Substanzen hergestellt.
Da die dynamische Wirkung des flüssigen Metallstromes infolge Ineinandergreifens der Schmelzperiode und der Gießperiode auf das geringste Maß reduziert ist, gestattet das Verfahren auch die Verwendung schwacher Kerne und scharfer Übergänge bei der Konstruktion des Formlings. Auch die Kerne aus Formsand, die nach dem Guß zerstört werden, können in Verbindung mit den Dauerformen verwendet werden.
Es können nach diesem neuen Verfahren Eisen- und Nichteisenmetalle, niedrig- und hochschmelzende Metalle im Vakuum, in desoxydierenden Gasen und in neutraler Atmosphäre geschmolzen und gegossen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von fertigen Gußstücken aus Metall unter Schmelzen des letzteren in der Gußform, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Metallstücken gefüllte Gußform aus nichtmetallischem Material in das Wechselfeld einer Hochfrequenzspule gebracht und nach erfolgtem Schmelzen des Metalls zwecks Regelung der Abkühlung entweder die Induktionsströme allmählich geschwächt werden oder das Schmelzgut aus dem Bereich der Wechselstromfelder herausgebracht wird. . a. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall nur in dem in der Form vorhandenen verlorenen Kopf und in den Zuführungskanälen zur eigentlichen Form zum Schmelzen gebracht wird, so daß die Schmelze in die den Gußkörper bildenden Hohlräume fließt und innerhalb dieser den Wirkungen der Induktionsströme nach Bedarf ausgesetzt wird.