DE102016124322A1 - Method for producing a casting mold for casting a highly reactive melt - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Vergießen einer hochreaktiven Schmelze, insbesondere zum Vergießen von Titan, einer Titanlegierung oder intermetallischen Titanaluminiden, mit den folgenden Schritten:Herstellen eines Formkerns aus einem schmelzbaren oder brennbaren Material,Herstellen einer Kontaktschicht durch Auftragen einer ersten Schicht eines auf Yttriumoxid (YO) basierenden Schlickers auf den Formkern,Herstellen einer ersten Besandungsschicht durch Besanden mit einem auf Yttriumoxid basierenden Pulver,Auftragen einer zweiten Schicht des auf Yttriumoxid (YO) basierenden Schlickers auf den Formkern,Herstellen einer zweiten Besandungsschicht durch Besanden mit einem auf Yttriumoxid basierenden Pulver,Herstellen einer mehrere Formkerne umfassenden Formstruktur durch Anbringen der Formkerne an einem aus dem schmelzbaren oder brennbaren Material hergestellten Grundkörper,Einsetzen der Formstruktur in eine Hilfsform,Herstellen einer Mantelschicht durch Befüllen der Hilfsform mit einem auf Magnesiumoxid basierenden Schlicker,Entnehmen der Gussform aus der Hilfsform.The invention relates to a method for producing a casting mold for casting a highly reactive melt, in particular for casting titanium, a titanium alloy or intermetallic titanium aluminides, comprising the following steps: producing a mold core from a fusible or combustible material, producing a contact layer by applying a first layer an yttria-based (YO) -based slurry on the mandrel, forming a first sanding layer by being soaked with yttria-based powder, applying a second layer of the yttria-based slurry to the mandrel, forming a second sanding layer by being sanded with one Yttria-based powder, producing a mold structure comprising a plurality of mold cores by attaching the mold cores to a base body made of the fusible or combustible material, inserting the mold structure into an auxiliary mold, producing a jacket film t by filling the auxiliary mold with a magnesium oxide-based slurry, removing the mold from the auxiliary form.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Vergießen einer hochreaktiven Schmelze, insbesondere zum Vergießen von Titan, einer Titanlegierung oder intermetallischen Titanaluminiden.The invention relates to a method for producing a casting mold for casting a highly reactive melt, in particular for casting titanium, a titanium alloy or intermetallic titanium aluminides.
Ein derartiges Verfahren ist aus der
Bei diesem bekannten Verfahren wird auf die Kontaktschicht eine erste Besandungsschicht und anschließend eine Magnesiumoxid enthaltende Zwischenschicht aufgebracht. Anschließend werden eine zweite Besandungsschicht und eine weiter Zwischenschicht aufgebracht, gefolgt von einer weiteren Besandungsschicht. Diese Zwischenschichtabfolge wird mit einer im Wesentlichen Magnesiumoxid aufweisenden Mantelschicht hinterfüttert. Auf Grund der vielen Einzelschritte ist dieses bekannte Verfahren sehr aufwendig, langwierig und teuer.In this known method, a first sanding layer and then a magnesium oxide-containing intermediate layer is applied to the contact layer. Subsequently, a second sanding layer and a further intermediate layer are applied, followed by another sanding layer. This interlayer sequence is backfilled with a substantially magnesium oxide-containing cladding layer. Due to the many individual steps, this known method is very complicated, tedious and expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Vergießen hochreaktiver Schmelzen anzugeben, das eine kostengünstige Fertigung ermöglicht.The invention is therefore based on the object to provide a simplified method for producing a casting mold for casting highly reactive melts, which enables cost-effective production.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.To solve this problem, a method having the features of claim 1 is provided.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Gussform zum Vergießen einer hochreaktiven Schmelze besonders einfach hergestellt werden kann, indem lediglich die Kontaktschicht (face coat) und anschließend eine Mantelschicht erzeugt wird. Es wurde überraschend festgestellt, dass auf eine Zwischenschicht verzichtet werden kann. Dementsprechend entfallen die Verfahrensschritte der Herstellung der einen oder der mehreren Zwischenschichten sowie der Besandungsschichten.The invention is based on the finding that a casting mold for casting a highly reactive melt can be produced particularly simply by producing only the contact coat (face coat) and then a cladding layer. It has surprisingly been found that it is possible to dispense with an intermediate layer. Accordingly, the process steps of producing the one or more intermediate layers and the Besandungsschichten omitted.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine schnellere Herstellung einer Gussform zum Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, sodass das Verfahren auch für eine Großserie, beispielsweise in der Automobilindustrie, einsetzbar ist.The method according to the invention enables a faster production of a casting mold for comparison to conventional methods, so that the method can also be used for large-scale production, for example in the automobile industry.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorgesehen sein, dass nach dem Besanden der ersten und/oder der zweiten Schicht der Kontaktschicht ein Trocknungsvorgang durchgeführt wird.In the method according to the invention, provision can be made for a drying process to be carried out after the first and / or the second layer of the contact layer have been sanded.
Im einfachsten Fall wird ein passiver Trocknungsvorgang durchgeführt, der zwischen 0,5 und 10 Stunden dauert. Beispielsweise kann ein passiver Trocknungsvorgang über Nacht durchgeführt werden. Wenn allerdings ein schnellerer Trocknungsvorgang gewünscht oder erforderlich ist, kann die Trocknung aktiv mittels eines Infrarotstrahlers und/oder mittels eines Lüfters durchgeführt werden. Eine derartige Schnelltrocknung kann z. B. eine Minute bis fünf Minuten dauern.In the simplest case, a passive drying process is carried out, which lasts between 0.5 and 10 hours. For example, a passive drying process can be performed overnight. However, if a faster drying process is desired or required, the drying can be carried out actively by means of an infrared radiator and / or by means of a fan. Such rapid drying can z. B. take one minute to five minutes.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die mehrere Formkerne umfassende Formstruktur baumartig ausgebildet wird, indem die Formkerne an einem Grundkörper angebracht werden. Vorzugsweise besitzt der Grundkörper eine langestreckte Form, beispielsweise kann er zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sein. An mehreren Positionen in Längsrichtung des Grundkörpers werden die Formkerne angebracht. An einer bestimmten Position in Längsrichtung können sich mehrere, beispielsweise zwei, drei oder vier Formkerne befinden, die in Umfangsrichtung verteilt angebracht sind. Auf diese Weise kann eine Gussform hergestellt werden, mit der eine größere Anzahl von Produkten in einem einzigen Gießvorgang hergestellt werden kann. Beispielsweise kann eine Gussform vier, acht, sechzehn oder zwanzig Formkerne umfassen. Dementsprechend kann die Herstellung von Produkten aus einer hochreaktiven Schmelze effizient durchgeführt werden.In the context of the method according to the invention, it may be provided that the shape structure comprising a plurality of mandrels is formed like a tree by attaching the mandrels to a base body. Preferably, the base body has an elongated shape, for example, it may be cylindrical or conical. At several positions in the longitudinal direction of the body, the mandrels are attached. At a certain position in the longitudinal direction may be several, for example, two, three or four mandrels, which are distributed distributed in the circumferential direction. In this way, a mold can be produced, with which a larger number of products can be produced in a single casting process. For example, a mold may comprise four, eight, sixteen, or twenty mandrels. Accordingly, the production of products from a highly reactive melt can be carried out efficiently.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der auf Yttriumoxid basierende Schlicker, aus dem die Kontaktschicht hergestellt wird, ein hydraulisches Bindemittel, vorzugsweise Calciumaluminatzement, enthält.Preferably, in the method according to the invention, it is provided that the yttria-based slip from which the contact layer is produced contains a hydraulic binder, preferably calcium aluminate cement.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung von Turbinenrädern. Dementsprechend wird es bevorzugt, dass ein die Form eines Turbinenrads aufweisender Formkern verwendet wird. Derartige Turbinenräder sind Bestandteile von Turboladern für Brennkraftmaschinen. Die eingangs erwähnten hochreaktiven Schmelzen sind für Betriebstemperaturen in der Größenordnung von 1.000 °C geeignet. Da die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Gussform die Herstellung von besonders leichten Turbinenrädern ermöglicht, kann eine damit ausgerüstete Brennkraftmaschine ein Kraftfahrzeug wesentlich schneller beschleunigen. Ein weiterer Vorteil ist darin zusehen, dass der CO2-Ausstoß reduziert werden kann.The inventive method is particularly well suited for the production of turbine wheels. Accordingly, it is preferable that a mandrel having the shape of a turbine wheel is used. Such turbine wheels are components of turbochargers for internal combustion engines. The above-mentioned highly reactive melts are suitable for operating temperatures of the order of 1000 ° C. Since the mold produced by the method according to the invention enables the production of particularly lightweight turbine wheels, an internal combustion engine equipped therewith can make a motor vehicle much faster accelerate. Another advantage is that CO 2 emissions can be reduced.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach der Herstellung der Mantelschicht die aus den mehreren Formkernen bestehenden Formstruktur vorzugsweise durch Schmelzen oder Ausbrennen des die Formstruktur bildenden Materials entfernt. Ein nach dem Entfernen des schmelzbaren oder brennbaren Materials gebildeter Grünkörper wird anschließend vorzugsweise bei einer Sintertemperatur von mehr als 800 °C und weniger als 1.200 °C gesintert.In the method according to the invention, after the production of the cladding layer, the mold structure consisting of the plurality of mold cores is preferably removed by melting or burning out the material forming the mold structure. A green body formed after removal of the fusible or combustible material is then preferably sintered at a sintering temperature of more than 800 ° C and less than 1200 ° C.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 einen Querschnitt einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gussform, und -
2 eine Seitenansicht einer mehrere Formkerne umfassenden Formstruktur.
-
1 a cross section of a mold produced by the process according to the invention, and -
2 a side view of a plurality of mold cores comprising mold structure.
In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Formkern
Durch Lackieren des Formkerns
Anschließend wird eine zweite Kontaktschicht
Bei dem Verfahren werden somit nacheinander die beiden Kontaktschichten
Anschließend wird aus mehreren derartigen, zwei Kontaktschichten
Die baumartige Formstruktur
Die nach diesem Verfahren hergestellte Gussform besitzt keine Zwischenschicht. Stattdessen wird die Formstruktur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Formkernmold core
- 22
- Kontaktschichtcontact layer
- 33
- Besandungsschichtsanding
- 44
- Kontaktschichtcontact layer
- 55
- Besandungsschichtsanding
- 66
- Formstrukturshape structure
- 7 7
- Grundkörperbody
- 88th
- Hilfsschichtauxiliary layer
- 99
- SchlickerSchlicker
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010/034762 A2 [0002]WO 2010/034762 A2 [0002]
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DE102016124322.1A DE102016124322A1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Method for producing a casting mold for casting a highly reactive melt |
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DE102016124322.1A Withdrawn DE102016124322A1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Method for producing a casting mold for casting a highly reactive melt |
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WO2010034762A2 (en) | 2008-09-25 | 2010-04-01 | G4T Gmbh | Method for producing a casting mould for casting highly-reactive melts |
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2016
- 2016-12-14 DE DE102016124322.1A patent/DE102016124322A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010034762A2 (en) | 2008-09-25 | 2010-04-01 | G4T Gmbh | Method for producing a casting mould for casting highly-reactive melts |
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