DE3603310A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von formteilen mit nachfolgendem isostatischen verdichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Formteilen unter Vakuum oder Schutzgas in Gießformen mit nachfolgendem isostatischen Verdichten des Form­ teils durch Inertgas bei Überdruck.

Durch die US-PS 30 08 855 ist es bekannt, Formteile in der Gießkammer einer Vakuumanlage abzugießen und die Gießform nachfolgend in eine Abkühlkammer über­ zuführen, in der das Formteil gleichfalls unter Vakuum erstarrt, bevor es an die Atmosphäre ausge­ schleust wird.

Nachdem sich gezeigt hat, daß bei derartigen Gieß­ verfahren gelegentlich Stellen geringer Material­ dichte und eingeschränkter Festigkeit entstehen, ist man dazu übergegangen, die bereits abgekühlten Formteile erneut aufzuheizen und einem isostatischen Preßvorgang zu unterwerfen, bei dem als Druckmedium ein Inertgas wie beispielsweise Argon verwendet wird. Abgesehen davon, daß hier ein zweites Mal enorme Wärmemengen zugeführt werden müssen, hat die Erfahrung gezeigt, daß - je nach der Form des Werkstücks und der verwendeten Legierung Temperaturen bis zu 2000°C und Drücke bis 2400 bar erforder­ lich sind, so daß entsprechend ausgerüstete Druck­ kammern benötigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzu­ geben, das sich durch einen niedrigeren Energiebe­ darf sowie durch niedrigere Maximaldrücke auszeichnet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die Gießform unmittelbar nach dem Abguß und in einem mindestens teilweise teigigen Zustand des Formteils dem Druck des Inertgases bis zur Er­ starrung ausgesetzt wird.

In besonders vorteilhafter Weise wird mit der isostatischen Verdichtung des Forminhalts bereits zu einem Zeitpunkt begonnen, in dem der größte Teil des Forminhalts noch weitgehend flüssig ist. Hierbei ist lediglich die Anwendung sehr viel geringerer Überdrücke erforderlich, die in der Größenordnung zwischen etwa 10 und 200 bar liegen können und somit nur einen Bruchteil des bei den bekannten Verfahren angewandten Druckes betragen. Die erneute Zufuhr von Verformungswärme wird vermieden, und auch der vorrichtungsseitig zu betreibende Aufwand wird stark verringert.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung besteht aus einer Gießkammer, einer an die Gießkammer angrenzenden Abkühlkammer und einer Transporteinrichtung zum Überführen der Gießform aus der Gießkammer in die Abkühlkammer. Erfindungsgemäß ist die Abkühlkammer als Überdruck­ kammer ausgebildet, d.h. sie hat eine gegenüber dem erforderlichen Innendruck ausreichende Wandstärke und wird nach außen belastet, im Gegensatz zu den be­ kannten Vakuumkammern, die einer maximalen Druck­ differenz von 1 bar ausgesetzt werden. Eine derartige Abkühlkammer läßt sich leicht baulich mit der Gieß­ kammer vereinigen, so daß der bisher übliche Vorrichtungs­ aufwand für isostatische Preßkammeröfen entfällt. Die Abkühlkammer benötigt darüberhinaus noch nicht einmal eine Heizvorrichtung, so daß porenfreie Formteile mit geringem Aufwand herstellbar sind.

Ferner läßt sich durch erhebliche Zeiteinsparung die Vor­ richtung wirtschaftlicher einsetzen, und die Produktions­ kosten lassen sich senken.

Sofern eine zusätzliche Heizeinrichtung erforderlich ist, kann es sich allenfalls um eine solche zum Er­ zielen einer gerichteten Erstarrung handeln. Hierbei wird das Formteil kontinuierlich aus der Heizein­ richtung herausbewegt, d.h. es wird nur so viel Wärme aufgebracht, daß sich die Erstarrungszone mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch das in Er­ starrung befindliche Formteil bewegt.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert.

In der Figur ist eine Gießkammer 1 dargestellt, in der sich ein induktiv beheizter Gießtiegel 2 befindet, der von einer Induktionsspule 3 umgeben ist. Zum Abguß kann der Gießtiegel 2 in die ge­ strichelt dargestellte Position gekippt werden.

Oberhalb des Gießtiegels 2 befindet sich eine nur teilweise dargestellte Chargiereinrichtung 4 mit einer Chargierschleuse 5, durch die ein Rohling 6 zum Zwecke des Aufschmelzens in den Gießtiegel 2 absenkbar ist.

Unterhalb der Gießkammer 1 befindet sich eine Abkühl­ kammer 7, die über eine Öffnung 8 mit der Gießkammer 1 verbindbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Abkühl­ kammer 7 ein druckfestes Absperrventil 9, das auf der Seite der Abkühlkammer 7 mit einem entsprechenden Über­ druck beaufschlagbar ist.

Die Unterseite der Abkühlkammer 7 ist mit einem Hub­ antrieb 10 verbunden, durch den ein Formentisch 11 mit einer Anzahl von Gießformen 12 in die gestrichelt dargestellte Position in der Gießkammer 1 anhebbar ist. In dieser angehobenen Position findet üblicher­ weise der Abguß des Gießtiegels 2 statt.

Durch den Anschluß der Abkühlkammer 7 an eine nicht gezeigte Quelle eines Inertgases kann in der Abkühl­ kammer 7 ein entsprechender Überdruck erzeugt werden, der die isostatische Verdichtung des noch teilweise schmelzflüssigen bzw. teigigen Werkstoffs ermöglicht.

Die sehr viel größere Gießkammer 1 wird normalerweise nicht als Überdruckkammer ausgebildet; sie ist viel­ mehr über einen Rohrstutzen 13 mit einem herkömm­ lichen Vakuum-Pumpsatz 14 verbunden, zu dem eine Diffusionspumpe 15 gehört.

Der Erfindungsgegenstand ist für die Herstellung von Formteilen aus Aluminium, Titan, Zirkonium und Super­ legierungen geeignet. Während bei dem erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiel ein Induktionsofen als Schmelzaggregat angegeben ist, können als Schmelz­ aggregat für Metalle wie z.B. Titan und Zirkonium auch ein Vakuum-Lichtbogenofen oder ein Vakuum-Plasma­ ofen verwendet werden. Der Ausdruck "Metalle" schließt stets Legierungen aus zwei oder mehr der genannten Legierungen ein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch einsetz­ bar für die Herstellung von nicht-metallischen Form­ teilen, beispielsweise bei der Herstellung von Kunst­ stoffteilen und in der chemischen Industrie.

Claims (4)

1. Verfahren zum Gießen von Formteilen unter Vakuum oder Schutzgas in Gießformen mit nachfolgendem isostatischen Verdichten des Formteils durch Inertgas bei Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform unmittelbar nach dem Abguß und in einem mindestens teilweise teigigen Zustand des Formteils dem Druck des Inert­ gases bis zur Erstarrung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Inertgases zwischen 10 und 200 bar gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Inertgases zwischen 50 und 150 bar gewählt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Gießkammer, einer an die Gießkammer angrenzenden Abkühlkammer und einer Transporteinrichtung zum Überführen der Gieß­ formen aus der Gießkammer in die Abkühlkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlkammer (7) eine Überdruckkammer ist.