DE112014005718B4

DE112014005718B4 - Gießverfahren und Gießvorrichtung

Info

Publication number: DE112014005718B4
Application number: DE112014005718.5T
Authority: DE
Inventors: Hwi Jun Kim; Ju Ho Lee; Kyu Chul Hwang; Jung Chan Bae; Sang Mok Lee
Original assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Current assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: JP2016537202A; DE112014005718T5; JP6246360B2; WO2015108217A1; KR101529234B1

Abstract

Gießverfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall zum Füllen eines Gießraums, der in einer Form vorgesehen ist, wobei das Verfahren umfasst:
sequentielles, aber diskontinuierliches Gießen von Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mit nur einer Düse mehrere Male mit Zeitintervallen,
wobei die Zeitintervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gießverfahren und eine Gießvorrichtung zu seiner Durchführung und insbesondere auf ein Gießverfahren, das die Rückgewinnungsrate erhöhen und Gießdefekte an gegossenen intakten Einheitsteilen minimieren kann, und eine Gießvorrichtung zu seiner Durchführung.
STAND DER TECHNIK
In einem herkömmlichen Gießprozess mit statischer Form wird ein gesamtes geschmolzenes Metall auf einmal gegossen, dann verfestigt und dann wird ein Gussstück hergestellt. Der herkömmliche Gießprozess sieht Setzstufen, Angüsse, Angusskanäle oder dergleichen vor, um die unvermeidliche Schrumpfung, die während der Verfestigung aufgrund von Dichteunterschieden zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff erzeugt wird, an einem anderen Ort als einem Gussstück zu induzieren, und führt eine Nachverarbeitung zum Trennen derselben vom Gussstück nach der Verfestigung durch, wodurch ein bestimmt geformtes Gussstück hergestellt wird. Gemäß dem herkömmlichen Gießprozess ist eine Rückgewinnungsrate, d. h. das Verhältnis der Menge eines gegossenen Produkts zur Gesamtmenge eines Gießmaterials, nicht höher als etwa 60 % und zusätzliche Kosten und Zeit werden durch eine Nachverarbeitung verbraucht, wodurch der Einheitspreis von gegossenen Produkten erhöht wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die vorliegende Erfindung schafft ein Gießverfahren, das die Rückgewinnungsrate erhöhen, Gießdefekte minimieren und einen Nachgießprozess weglassen kann, und eine Gießvorrichtung zum Durchführen desselben. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
TECHNISCHE LÖSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gießverfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall, um einen Gießraum zu füllen, der in einer Form vorgesehen ist, geschaffen, wobei das Verfahren das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen von Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mit nur einer Düse mehrere Male mit Zeitintervallen umfasst, um einen Ort, eine Krümmung und einen flüssigen Anteil einer festen/flüssigen Grenzfläche zu steuern, wobei die Zeitintervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.
Das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls kann das Einstellen einer Gießrate, einer Menge des geschmolzenen Metalls pro Gießen, eines Zeitintervalls zwischen dem Gießen und/oder der Temperatur des in die Form gegossenen geschmolzenen Metalls in Abhängigkeit von einer Verfestigungsrate des geschmolzenen Metalls umfassen. Hier kann das Einstellen das Steuern einer Menge einer flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das den Gießraum füllt, und eines Orts und/oder einer Krümmung einer festen/flüssigen Grenzfläche des geschmolzenen Metalls umfassen, um eine Schrumpfung eines Gussstücks zu unterdrücken.
Das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls kann das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen von Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen, so dass eine Krümmung einer festen/flüssigen Grenzfläche des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, jedes Mal sequentiell abnimmt, wenn die Teile des geschmolzenen Metalls sequentiell gegossen werden.
Das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls kann das Aufteilen des geschmolzenen Metalls, so dass zumindest ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist, und das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen aller aufgeteilten Teile des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen.
Das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls kann das Aufteilen des geschmolzenen Metalls, so dass mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist, und das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen, so dass der größere Teil des geschmolzenen Metalls zuerst gegossen wird und dann der kleinere Teil des geschmolzenen Metalls gegossen wird.
Das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls kann das gleiche Aufteilen des geschmolzenen Metalls und das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen von allen aufgeteilten Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen.
Die Form kann eine Form mit einer adiabatischen Beschichtung umfassen und das Gießverfahren kann ferner das Durchführen einer Entgasung, bevor das geschmolzene Metall gegossen wird, umfassen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gussstück zum Implementieren des obigen Gießverfahrens und zum Gießen von geschmolzenem Metall, um einen Gießraum, der in einer Form vorgesehen ist, zu füllen, geschaffen, wobei die Vorrichtung eine Hauptkammer zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls, eine Düse, die direkt mit einem Loch in Verbindung steht, das in der Hauptkammer vorgesehen ist, und von einem unteren Teil der Hauptkammer vorsteht, um einen Kanal für das geschmolzene Metall vorzusehen, einen Stopfen, der dazu konfiguriert ist, das in der Hauptkammer vorgesehene Loch zu öffnen und zu schließen, und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Stopfens, so dass Teile des geschmolzenen Metalls sequentiell, aber diskontinuierlich mit der einen Düse in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen gegossen werden, umfassen, wobei die Intervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gießverfahren, das die Rückgewinnungsrate erhöhen, Gießdefekte minimieren und einen Nachgießprozess weglassen kann, und eine Gießvorrichtung zum Durchführen desselben geschaffen werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf den obigen Effekt begrenzt.
Figurenliste

1 ist ein Ablaufplan eines Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Gießvorrichtung und einer Form zum Implementieren des Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3 umfasst schematische Diagramme zum Beschreiben des Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Ablaufplan eines Gießverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufplan eines Gießverfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Graph, der eine Schrumpfung von Gießmaterialien zeigt, die gemäß Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
7 ist ein Diagramm, das Querschnitte der Gießmaterialien zeigt, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
8 ist ein Graph, der Rückgewinnungsraten von Gießmaterialien zeigt, die gemäß Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
9 umfasst Graphen, die Ergebnisse der Messung von Denritenarmabstandswerten (DAS-Werten) der Gießmaterialien zeigen, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
10 umfasst Graphen, die Ergebnisse der Analyse von Röntgenfluoreszenzwerten (XRF-Werten) zeigen, die die Gehalte an Silizium in den Gießmaterialien angeben, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
11 umfasst Graphen, die Härteergebnisse der Gießmaterialien zeigen, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch Erläutern von Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen begrenzt aufgefasst werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und das Konzept der Erfindung einem Fachmann auf dem Gebiet vollständig vermittelt. In den Zeichnungen sind die Dicken oder Größen von Schichten der Deutlichkeit halber übertrieben.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente. Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ jegliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente. Die hier verwendete Terminologie dient nur für den Zweck der Beschreibung von speziellen Ausführungsformen und soll Ausführungsformen nicht begrenzen. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“ ebenso die Pluralformen umfassen, wenn der Zusammenhang nicht deutlich anderes angibt. Ferner ist selbstverständlich, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassen“, wenn sie in dieser Patentbeschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber die Anwesenheit oder Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Ausführungsformen der Erfindung werden hier mit Bezug auf schematische Darstellungen von idealisierten Ausführungsformen (und Zwischenstrukturen) der Erfindung beschrieben. An sich sind Abweichungen von den Formen der Darstellungen beispielsweise infolge von Fertigungstechniken und/oder Fertigungstoleranzen zu erwarten. Folglich sollten die Ausführungsformen der Erfindung nicht als auf die speziellen Formen von Bereichen, die hier dargestellt sind, aufgefasst werden, sondern sollen Abweichungen in den Formen umfassen, die sich beispielsweise aus der Fertigung ergeben.
1 ist ein Ablaufplan eines Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, 2 ist ein schematisches Diagramm einer Form und einer Gießvorrichtung zum Durchführen des Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und 3 umfasst schematische Diagramme zum Beschreiben des Gießverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gießverfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall 71, um einen Gießraum 85 in der Form 80 zu füllen, und umfasst den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens von Teilen des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraums 85 mehrere Male mit Zeitintervallen.
Im Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können beispielsweise der Schritt des Gießens eines ersten Teils des geschmolzenen Metalls, der Schritt des Verfestigens zumindest eines Anteils des ersten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines ersten Intervalls, der Schritt des Gießens eines zweiten Teils des geschmolzenen Metalls und der Schritt des Verfestigens zumindest eines Anteils des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines zweiten Intervalls sequentiell durchgeführt werden. Schritte ähnlich zu den obigen Schritten können fortgesetzt werden und schließlich werden der Schritt des Gießens eines (N-1)-ten Teils des geschmolzenen Metalls, der Schritt des Verfestigens zumindest eines Anteils des (N-1)-ten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines (N-1)-ten Intervalls und der Schritt des Gießens eines N-ten Teils des geschmolzenen Metalls durchgeführt. Daher kann der Gießraum 85 der Form 80 mit dem geschmolzenen Metall gefüllt werden, wodurch ein gegossenes Produkt hergestellt wird. Hier ist N eine positive ganze Zahl gleich oder größer als 2.
Der erste bis N-te Teil des geschmolzenen Metalls kann gleiche Mengen aufweisen. Hier kann das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Schritt des gleichen Aufteilens des geschmolzenen Metalls 71, das den Gießraum 85 füllen soll, und den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens von jedem aufgeteilten Teil des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen.
Nachstehend wird dieses Gießverfahren Gießverfahren mit Gießen von festen Mengen genannt.
Mindestens einer der ersten bis N-ten Teile des geschmolzenen Metalls kann eine Menge aufweisen, die von jener mindestens eines anderen verschieden ist. Hier kann das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Schritt des Aufteilens des geschmolzenen Metalls 71, das den Gießraum 85 füllen soll, so dass mindestens ein Teil des geschmolzenen eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist, und den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens jedes aufgeteilten Teils des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen. Nachstehend wird dieses Gießverfahren Gießverfahren mit Gießen von variierenden Mengen genannt.
Insbesondere umfasst das Gießverfahren mit Gießen von variierenden Mengen ein Gießverfahren, das den Schritt des Aufteilens des geschmolzenen Metalls 71, das den Gießraum 85 füllen soll, so dass mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls 71 eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls 71 verschieden ist, und den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens der Teile des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen in einer solchen Weise, dass der größere Teil des geschmolzenen Metalls zuerst gegossen wird und dann der kleinere Teil des geschmolzenen Metalls 71 gegossen wird, umfasst. Dieses Gießverfahren kann beim Verhindern der Erzeugung einer Schrumpfung in einem Gussstück wirksamer sein.
Um die Erzeugung einer Schrumpfung in gegossenen Produkten zu unterdrücken, kann das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Schritt des Steuerns der Menge der flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls 71, das den Gießraum 85 füllt, und/oder des Orts und/oder der Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche des geschmolzenen Metalls 71 durch Einstellen der Gießrate, der Menge des geschmolzenen Metalls, der Zeitintervalle zwischen den Gießvorgängen und/oder der Temperatur des in die Form 80 gegossenen geschmolzenen Metalls 71 in Abhängigkeit von der Verfestigungsrate des geschmolzenen Metalls 71 umfassen. Insbesondere wird nachstehend dieses Gießverfahren grenzflächengesteuertes fortschreitendes Gießen (IPC) genannt.
Mit Bezug auf 1 bis 3 kann das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens von Teilen des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen umfassen und die Intervalle können in einer solchen Weise festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls 71, das in der Form 80 aufgenommen ist, während des mehrfachen Gießens des geschmolzenen Metalls 71 nicht von der Form 80 beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.
Außerdem kann das Gießverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens von Teilen des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen in einer solchen Weise umfassen, dass eine Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche S/L des geschmolzenen Metalls 71, das in der Form 80 aufgenommen ist, sequentiell jedes Mal abnimmt, wenn die Teile des geschmolzenen Metalls 71 sequentiell gegossen werden.
Mit Bezug auf (a) von 3 kann beispielsweise ein erster Teil des geschmolzenen Metalls mit einer vorbestimmten Menge in den Gießraum der Form 80 gegossen werden und kann dann während eines ersten Intervalls in einer solchen Weise gehalten werden, dass zumindest ein Anteil des ersten Teils des geschmolzenen Metalls verfestigt wird. Nach dem ersten Intervall kann hier der erste Teil des geschmolzenen Metalls, das in der Form 80 aufgenommen ist, eine verfestigte feste Phase 71_1S und eine nicht verfestigte flüssige Phase 71_1L umfassen, und die feste/flüssige Grenzfläche S/L zwischen der festen Phase 71_1S und der flüssigen Phase 71_1L kann eine erste Krümmung aufweisen.
Mit Bezug auf (b) von 3 kann nach dem ersten Intervall ein zweiter Teil des geschmolzenen Metalls mit einer vorbestimmten Menge in den Gießraum der Form 80 gegossen werden und kann dann während eines zweiten Intervalls in einer solchen Weise gehalten werden, dass zumindest ein Anteil des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls verfestigt wird. Nach dem zweiten Intervall kann hier einiges oder alles des ersten Teils des geschmolzenen Metalls, das in der Form 80 aufgenommen ist, in der verfestigten festen Phase 71_1S bleiben, der zweite Teil des geschmolzenen Metalls 71 kann eine verfestigte feste Phase 71_2S und eine nicht verfestigte flüssige Phase 71_2L umfassen und die feste/flüssige Grenzfläche S/L zwischen der festen Phase 71_2S und der flüssigen Phase 71_2L kann eine zweite Krümmung aufweisen.
Mit Bezug auf (c) von 3 kann nach dem zweiten Intervall ein dritter Teil des geschmolzenen Metalls mit einer vorbestimmten Menge in den Gießraum der Form 80 gegossen werden und kann dann während eines dritten Intervalls in einer solchen Weise gehalten werden, dass zumindest ein Anteil des dritten Teils des geschmolzenen Metalls verfestigt wird. Nach dem dritten Intervall kann hier einiges oder alles des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls 71, das in der Form 80 aufgenommen ist, in der verfestigten festen Phase 71_2S bleiben, der dritte Teil des geschmolzenen Metalls 71 kann eine verfestigte feste Phase 71_3S und eine nicht verfestigte flüssige Phase 71_3L umfassen und die feste/flüssige Grenzfläche S/L zwischen der festen Phase 71_3S und der flüssigen Phase 71_3L kann eine dritte Krümmung aufweisen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten fest, dass die Schrumpfung unterdrückt oder minimiert werden kann, wenn Intervalle in einer solchen Weise festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des in der Form 80 aufgenommenen geschmolzenen Metalls 71 nicht von der Form 80 beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist (siehe mit gestrichelten Linien eingekreister Bereich A in 3).
Das erste Intervall zwischen dem Gießen des ersten Teils des Metalls und dem Gießen des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls kann beispielsweise derart festgelegt werden, dass die obere Oberfläche der nicht verfestigten flüssigen Phase 71_1L des ersten Teils des geschmolzenen, das in der Form 80 aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist. Wenn der zweite Teil des geschmolzenen Metalls nach dem ersten Intervall gegossen wird, kann, da die nicht verfestigte flüssige Phase 71_1L des ersten Teils des geschmolzenen Metalls 71 weiter verfestigt wird, bevor der zweite Teil des geschmolzenen Metalls gegossen wird, die obere Oberfläche der nicht verfestigten flüssigen Phase 71_1L von der Form 80 beabstandet sein und die Verfestigung kann in einer Richtung parallel zur horizontalen Oberfläche des geschmolzenen Metalls fortschreiten, wodurch leicht eine Schrumpfung erzeugt wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten auch fest, dass die Schrumpfung unterdrückt oder minimiert werden kann, wenn aufgeteilte Teile des geschmolzenen Metalls 71 sequentiell in den Gießraum 85 in einer solchen Weise gegossen werden, dass beispielsweise die zweite Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche S/L, die durch die feste Phase 71_2S und die flüssige Phase 71_2L des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls 71 definiert ist, kleiner ist als die erste Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche S/L, die durch die feste Phase 71_1S und die flüssige Phase 71_1L des ersten Teils des in der Form 80 aufgenommenen geschmolzenen Metalls definiert ist, und die dritte Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche S/L, die durch die feste Phase 71_3S und die flüssige Phase 71_3L des dritten Teils des geschmolzenen Metalls 71 definiert ist, kleiner ist als die zweite Krümmung. Hier ist eine Krümmung der Kehrwert eines Krümmungsradius und der Krümmungsradius bedeutet den Radius eines Bogens, wenn ein Teil einer Kurve (z. B. eine feste/flüssige Grenzfläche) als Bogen betrachtet wird.
Unterdessen ist die Gießvorrichtung 1 zum Durchführen des Gießverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Gießen des geschmolzenen Metalls 71, um den in der Form 80 vorgesehenen Gießraum 85 zu füllen. Die Gießvorrichtung 1 umfasst eine Hauptkammer 40 zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls 71, eine Düse 34, die direkt mit einem Loch 40a in Verbindung steht, das in der Hauptkammer 40 vorgesehen ist, und von einem unteren Teil der Hauptkammer 40 vorsteht, um einen Kanal für das geschmolzene Metall 71 vorzusehen, einen Stopfen 41, der dazu konfiguriert ist, das in der Hauptkammer 40 vorgesehene Loch 40a zu öffnen und zu schließen, und eine Steuereinheit 90 zum Steuern des Betriebs des Stopfens 41 in einer solchen Weise, dass das geschmolzene Metall 71 aufgeteilt wird und die aufgeteilten Teile des geschmolzenen Metalls 71 sequentiell, aber diskontinuierlich in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen gegossen werden, wobei die Intervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls 71, das in der Form 80 aufgenommen ist, nicht von der Form 80 beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.
Der Stopfen 41 ist dazu konfiguriert, das Loch 40a des Haupt 40 zu öffnen und zu schließen. In einer Ausführungsform kann der Stopfen 41 in der Form einer Stange vorliegen, die sich nicht nur durch die Hauptkammer 40, sondern auch eine Heizvorrichtung 31 zur Außenseite eines Gehäuses 30 erstreckt. Ein pneumatischer Zylinder 45 kann über dem Gehäuse 30 vorgesehen sein, um den Stopfen 41 anzuheben und abzusenken. Ein Teil, an dem der Stopfen 41 mit dem Loch 40a der Hauptkammer 40 in Kontakt steht, kann verjüngt sein, um eine innere Öffnung der Düse 34 allmählich zu öffnen und zu schließen.
Die Steuereinheit 90 kann den Betrieb des Stopfens 41 unter Verwendung des pneumatischen Zylinders 45 steuern. Ferner kann die Steuereinheit 90 beispielsweise Hub- und Absenkzeitpunkte des Stopfens 41 in einer solchen Weise, dass das geschmolzene Metall 71 mit einer vorbestimmten Menge durch das Loch 40a der Hauptkammer 40 zur Düse 34 abgegeben wird, durch Messen des Gewichts und/oder des Drucks des geschmolzenen Metalls 71, das in der Hauptkammer 40 aufgenommen ist, bestimmen.
Die Gießvorrichtung 1 mit den vorstehend beschriebenen Komponenten kann in einer Vielfalt von Formen verkörpert sein und folglich ist die technische Idee der vorliegenden Erfindung selbstverständlich nicht auf die in 2 dargestellte Konfiguration begrenzt. Eine Beschreibung der anderen Komponenten der Gießvorrichtung 1 wird nun gegeben.
Die Gießvorrichtung 1 kann ferner das Gehäuse 30, die Heizvorrichtung 31, die aus einem feuerfesten Material besteht und innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet ist, eine Heizvorrichtungsleitung 32, die in einer Innenwand der Heizvorrichtung 31 vergraben ist, die der Hauptkammer 40 zugewandt ist, ein Gaseinspeisungsrohr 51 und ein einen Unterdruck bildendes Rohr 61 umfassen.
Das Gehäuse 30 ist ein Behälter, der von der äußeren Umgebung abgedichtet ist. Die Heizvorrichtung 31, die im Gehäuse 30 vorgesehen ist, ist aus einem feuerfesten Material ausgebildet und minimiert eine Verringerung der Temperatur des geschmolzenen Metalls 71 durch Verhindern der Emission von Wärme des geschmolzenen Metalls 71 von innen nach außen. Außerdem ist die Heizvorrichtung 31 als elektrische Heizvorrichtung konfiguriert, so dass die darin vergrabene Heizvorrichtungsleitung 32 mit einer Leistungsversorgung 33 verbunden ist. Die Leistungsversorgung 33 kann eine Leistungsquelle und ein Stromkabel umfassen, das dazu konfiguriert ist, externe Leistung zur Heizvorrichtung 31 zuzuführen, und das Stromkabel kann sich von der in der Wand der Hauptkammer 40 vorgesehenen Heizvorrichtung 31 durch die Hauptkammer 40 und das Gehäuse 30 nach außen erstrecken.
Das Gaseinspeisungsrohr 51 ist vorgesehen, um Stickstoff oder ein Inertgas in die Hauptkammer 40 einzuspeisen. Wie das Gaseinspeisungsrohr 51 ist das einen Unterdruck bildende Rohr 61 als Rohr konfiguriert, das das Gehäuse 30 durchdringt und mit der Außenseite verbunden ist, um das Gas und die Luft, die in die Hauptkammer 40 gefüllt sind, nach außen abzuführen. Das Gaseinspeisungsrohr 51 und das einen Unterdruck bildende Rohr 61 sind mit einem Gastank 50 bzw. einem Unterdrucktank 60 verbunden. Der Unterdrucktank 60 ist als Tank konfiguriert, der mit dem einen Unterdruck bildenden Rohr 61 verbunden ist, das zur Außenseite des Gehäuses 30 vorsteht, und ein Unterdruck wird im Unterdrucktank 60 aufgrund des Betriebs einer Vakuumpumpe, die mit dem Unterdrucktank 60 verbunden ist, geschaffen.
In einigen Ausführungsformen kann die Gießvorrichtung 1 in der Form einer Pfanne vorgesehen sein und die Pfanne kann angehoben oder abgesenkt werden und kann entlang einer Schiene 10 gleiten, die an der Decke eines Arbeitsraums installiert ist, durch eine an der Schiene 10 vorgesehene Hubvorrichtung. In diesem Fall ist das Gehäuse 30 so vorgesehen, dass es die Heizvorrichtung 31 und die Hauptkammer 40 aufnimmt und umgibt, und kann durch die an der Schiene 10 vorgesehene Hubvorrichtung angehoben oder abgesenkt werden und kann entlang der Schiene 10 gleiten, beispielsweise unter Verwendung eines Drahts und von Ringen 12, die am Gehäuse 30 vorgesehen sind. Anstelle der Pfanne kann die Gießvorrichtung 1 unterdessen an einem Hauptrahmen vorgesehen sein, der am Boden befestigt ist.
Um zu helfen, die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird nun eine Beschreibung von Versuchsbeispielen gegeben, einschließlich jener, auf die die vorstehend beschriebene technische Idee angewendet wird. Die folgenden Versuchsbeispiele dienen jedoch nur für das bessere Verständnis der vorliegenden Erfindung und daher ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt.

Die Tabelle 1 zeigt Versuchsbeispiele von Legierungen mit A1 7 Gew.-% Si, die unter Verwendung einer Vielfalt von Gießverfahren verkörpert sind. In diesen Versuchsbeispielen ist die Form 80 unter Verwendung von SKD61 hergestellt, so dass sie einen Innendurchmesser von 60 mm und eine Länge von 350 mm aufweist, und die Versuchsbeispiele sind die Versuche, die durch Erhitzen der Form 80 auf eine Temperatur von 573 K und Halten des geschmolzenen Metalls 71 auf einer Temperatur von 1023 K ausgeführt wurden. [Tabelle 1]

	Anzahl des Gießens	Menge pro Gießen	Intervall	Gießverfahren	Vorverarbeitung
Versuchsbeispiel 1	1	2700 g (1.)	0 s	Vollständiges Gießen	X
Versuchsbeispiel 2	5	540 g (1. bis 5.)	7,5 s	5-mal, feste Menge	X
Versuchsbeispiel 3	10	270 g (1. bis 10.)	3,3 s	10-mal, feste Menge	X
Versuchsbeispiel 4	15	180 g (1. bis 15.)	2,1 s	15-mal, feste Menge	X
Versuchsbeispiel 5	6	1200 g (1.) → 300 g (2. bis 6.)	4 bis 10 s	6-mal, variierende Menge/allmähliche Verfestigung	X
Versuchsbeispiel 6	11	1000 g (1.) → 500 g (2.) → 300 g (3.) → 200 g (4.) → 100 g (5. bis 11.)	2 bis 12 s	11-mal, variierende Menge/allmähliche Verfestigung	X
Versuchsbeispiel 7	11	1000 g (1.) → 500 g (2.) → 300 g (3.) → 200 g (4.) → 100 g (5. bis 11.)	2 bis 12 s	11-mal, variierende Menge/allmähliche Verfestigung	Formbeschichtung/Entgasung

In den Versuchsbeispielen 1 bis 7 ist die Gesamtmenge des geschmolzenen Metalls 71 zum Füllen des Gießraums 85 jeweils 2700 g.
Im Versuchsbeispiel 1 wurde gemäß einem typischen Gießverfahren das gesamte geschmolzene Metall 71 in den Gießraum 85 der Form 80 auf einmal gegossen.
In den Versuchsbeispielen 2 bis 4 wurde gemäß dem vorstehend beschriebenen Gießverfahren mit Gießen von festen Mengen das in den Gießraum 85 der Form 80 zu gießende geschmolzene Metall 71 gleich aufgeteilt und jeder aufgeteilte Teil des geschmolzenen Metalls wurde sequentiell, aber diskontinuierlich in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen gegossen.
Wie in 4 dargestellt, umfasst das Gießverfahren gemäß dem Versuchsbeispiel 2 beispielsweise den Schritt des Gießens eines ersten Teils des geschmolzenen Metalls 71 von 540 g (S101), den Schritt des Haltens des ersten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines ersten Intervalls von 7,5 s (S102), den Schritt des Gießens eines zweiten Teils des geschmolzenen Metalls 71 von 540 g (S103), den Schritt des Haltens des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines zweiten Intervalls von 7,5 s (S104), den Schritt des Gießens eines dritten Teils des geschmolzenen Metalls 71 von 540 g (S105), den Schritt des Haltens des dritten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines dritten Intervalls von 7,5 s (S106), den Schritt des Gießens eines vierten Teils des geschmolzenen Metalls 71 von 540 g (S107), den Schritt des Haltens des vierten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines vierten Intervalls von 7,5 s (S108) und den Schritt des Gießens eines fünften Teils des geschmolzenen Metalls 71 von 540 g (S109).
In den Versuchsbeispielen 5 bis 7 wurde das vorstehend beschriebene Gießverfahren mit Gießen von variierenden Mengen angewendet. Das heißt, ein Gießverfahren, das den Schritt des Aufteilens des geschmolzenen Metalls 71 zum Füllen des Gießraums 85 der Form 80, so dass mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist, und den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens jedes aufgeteilten Teils des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen umfasst, wurde verwendet. Insbesondere wurden in den Versuchsbeispielen 5 bis 7 die Menge an geschmolzenem Metall pro Gießen, eine Gießzeit, Zeitintervalle zwischen Gießvorgängen usw. gemäß einer Verfestigungsrate eingestellt, die von Computersimulationsdaten erhalten wurde.
Ferner wurde in den Versuchsbeispielen 5 bis 7 ein Gießverfahren, das den Schritt des Aufteilens des geschmolzenen Metalls 71 zum Füllen des Gießraums 85 in einer solchen Weise, dass mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist, und den Schritt des sequentiellen, aber diskontinuierlichen Gießens der Teile des geschmolzenen Metalls 71 in den Gießraum 85 mehrere Male mit Zeitintervallen in einer solchen Weise, dass der größere Teil des geschmolzenen Metalls zuerst gegossen wird und dann der kleinere Teil des geschmolzenen Metalls 71 gegossen wird, umfasst, verwendet.
Wie in 5 dargestellt, umfasst beispielsweise das Gießverfahren gemäß dem Versuchsbeispiel 5 den Schritt des Gießens eines ersten Teils des geschmolzenen Metalls von 1200 g (S201), den Schritt des Haltens des ersten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines ersten Intervalls von 4 bis 10 s (S202), den Schritt des Gießens eines zweiten Teils des geschmolzenen Metalls von 300 g (S203), den Schritt des Haltens des zweiten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines zweiten Intervalls von 4 bis 10 s (S204), den Schritt des Gießens eines dritten Teils des geschmolzenen Metalls von 300 g (S205), den Schritt des Haltens des dritten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines dritten Intervalls von 4 bis 10 s (S206), den Schritt des Gießens eines vierten Teils des geschmolzenen Metalls von 300 g (S207), den Schritt des Haltens des vierten Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines vierten Intervalls von 4 bis 10 s (S208), den Schritt des Gießens eines fünften Teils des geschmolzenen Metalls von 300 g (S209), den Schritt des Haltens des fünften Teils des geschmolzenen Metalls ohne Gießen von zusätzlichem geschmolzenem Metall während eines fünften Intervalls von 4 bis 10 s (S210), und den Schritt des Gießens eines sechsten Teils des geschmolzenen Metalls von 300 g (S211). Eine Beschreibung der Einflüsse der Anzahl von Gießen (oder Gießzyklus), der Menge an geschmolzenem Metall pro Gießen (oder einer Gießmenge pro Zyklus), der Zeitintervalle zwischen Gießvorgängen (oder Gießintervallzeit zwischen Gießzyklen) usw., auf die Schrumpfung in den Versuchsbeispielen wird nun gegeben.
6 ist ein Graph, der die Schrumpfung von Gießmaterialien zeigt, die gemäß den Versuchsbeispielen 1 bis 7 der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, und 7 ist ein Diagramm, das Querschnitte von Gießmaterialien zeigt, die gemäß den Versuchsbeispielen 1 bis 7 der vorliegenden Erfindung verkörpert sind.
Die Querschnitte der Gießmaterialien 100, die gemäß den Versuchsbeispielen 1 bis 7 der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, zeigen, dass die Schrumpfung S erzeugt werden kann. Die Schrumpfung S wird durch eine thermische Kontraktion von einer Gießtemperatur auf eine Temperatur der flüssigen Phase, eine thermische Kontraktion von der Temperatur der flüssigen Phase auf eine Temperatur der festen Phase, eine Phasentransformation von einer flüssigen Phase in eine feste Phase oder dergleichen verursacht. Insbesondere da interne Defekte in den Gießmaterialien 100 aufgrund der Schrumpfung S erzeugt werden, die durch einen Dichteunterschied zwischen einer flüssigen Phase und einer festen Phase verursacht wird, wenn das geschmolzene Metall 71 verfestigt wird, ist ein Gießverfahren, das die Schrumpfung S unterdrücken kann, erforderlich.
Im Graphen von 6 gibt die horizontale Achse das Versuchsbeispiel 1 (Nr. 1) bis zum Versuchsbeispiel 7 (Nr. 7) an und die vertikale Achse gibt ein Verhältnis des Ausmaßes der Schrumpfung S zur Gesamtmenge des Gießmaterials 100 an. Mit Bezug auf das Versuchsbeispiel 1 (Nr. 1) bis zum Versuchsbeispiel 4 (Nr. 4), wenn die Anzahl von Gießen unterteilt wird, wobei die Menge an geschmolzenem Metall pro Gießen konstant ist, nahm das Volumen der Schrumpfung S von 7 Vol.-% auf 1,6 Vol.-% ab, wenn die Anzahl von Gießen zunahm.
Mit Bezug auf das Versuchsbeispiel 5 (Nr. 5) und das Versuchsbeispiel 6 (Nr. 6), auf das das IPC (grenzflächengesteuertes fortschreitendes Gießen) angewendet wurde, nahm das Volumen der Schrumpfung S ab, wenn die Anzahl von Gießen zunahm. Im Versuchsbeispiel 7 (Nr. 7), auf das das IPC angewendet wurde, wurde eine Entgasung zusätzlich durchgeführt, bevor das geschmolzene Metall 71 in die Form 80 mit einer adiabatischen Beschichtung gegossen wurde. Hier nahm das Volumen der Schrumpfung S drastisch auf 0,3 Vol.-% ab.

(a) von 7 zeigt den Querschnitt des Gießmaterials 100, das gemäß dem Versuchsbeispiel 1 verkörpert ist, auf das das typische Gießverfahren angewendet wurde. (b) von 7 zeigt den Querschnitt der Gießmaterialien 100, die gemäß den Versuchsbeispielen 2 bis 4 verkörpert sind, auf die das vorstehend beschriebene Gießverfahren mit Gießen von festen Mengen angewendet wurde, und (c) von 7 zeigt den Querschnitt der Gießmaterialien 100, die gemäß den Versuchsbeispielen 5 bis 7 verkörpert sind, auf die das vorstehend beschrieben IPC angewendet wurde.

Wie in 7 gezeigt, nahmen verglichen zum Gießmaterial 100, das gemäß dem Versuchsbeispiel 1 verkörpert ist, auf das das typische Gießverfahren angewendet wurde, Blaslöcher H drastisch in den Gießmaterialien 100 zu, die gemäß den Versuchsbeispielen 2 bis 4 verkörpert sind, auf die das vorstehend beschriebene Gießverfahren mit Gießen von festen Mengen angewendet wurde. Ferner wurden fast keine Blaslöcher H in den Gießmaterialien 100 gefunden, die gemäß den Versuchsbeispielen 5 bis 7 verkörpert sind, auf die das vorstehend beschriebene IPC angewendet wurde.
Insbesondere war im Versuchsbeispiel 7, auf das das IPC angewendet wurde, nachdem die Form 80 mit einem adiabatischen Isolationsmaterial beschichtet wurde und durch einen Entgasungsprozess lief, die Rückgewinnungsrate 99,7 % und eine intakte Mikrostruktur ohne Gießdefekte fast über das gesamte Gießmaterial wurde beobachtet.
Nachstehend werden Rückgewinnungsraten der Gießmaterialien, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, mit Bezug auf 8 beschrieben, der Dendritenarmabstand (DAS) der Gießmaterialien, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, wird mit Bezug auf 9 beschrieben, Röntgenfluoreszenzmessdaten (XRF-Messdaten), die den Gehalt an Silizium in den Gießmaterialien angeben, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, werden mit Bezug auf 10 beschrieben und ein Härteprofil der Gießmaterialien, die gemäß den Versuchsbeispielen der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, wird mit Bezug auf 11 beschrieben.

(a) von 8, 9, 10 und 11 zeigt das Gießmaterial, das unter Verwendung eines typischen Gießprozesses mit statischer Form verkörpert ist, der den Schritt des Gießens des gesamten geschmolzenen Metalls auf einmal umfasst,
(b) von 8, 9, 10 und 11 zeigt das Gießmaterial, das so verkörpert ist, dass die Anzahl von Gießen im IPC gemäß der vorliegenden Erfindung fünf (5) ist, und (c) von 8, 9, 10 und 11 zeigt das Gießmaterial, das so verkörpert ist, dass die Anzahl von Gießen in dem IPC-Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung zehn (10) ist.

Wie in 7 gibt in 9 bis 11 die horizontale Achse Distanzen P1, P2 und P3 an, die von der Oberfläche des Gießmaterials 100 gemessen sind, und die in den Legenden der Graphen angegebenen Punkte geben obere, mittlere und untere Teile des Gießmaterials 100 an.
Mit Bezug auf 8 ist die Rückgewinnungsrate des Gießmaterials, das durch Durchführen des IPC verkörpert ist, viel höher als jene des Gießmaterials, das unter Verwendung des typischen Gießprozesses mit statischer Form verkörpert ist, in dem das gesamte geschmolzene Metall auf einmal gegossen wird. Ferner ist die Rückgewinnungsrate im IPC höher, wenn die Anzahl von Gießen zehn (10) ist, als wenn die Anzahl von Gießen fünf (5) ist.
Mit Bezug auf 9 ist die Gleichmäßigkeit des DAS des Gießmaterials, das durch Durchführen des IPC verkörpert ist, höher als jene des Gießmaterials, das unter Verwendung des typischen Gießprozesses mit statischer Form verkörpert ist, in dem das gesamte geschmolzene Metall auf einmal gegossen wird. Ferner ist die Gleichmäßigkeit des DAS im IPC höher, wenn die Anzahl von Gießen zehn (10) ist, als wenn die Anzahl von Gießen fünf (5) ist.
Mit Bezug auf 10 ist die Gleichmäßigkeit der Siliziumkonzentrationsverteilung des Gießmaterials, das durch Durchführen des IPC verkörpert ist, höher als jene des Gießmaterials, das unter Verwendung des typischen Gießprozesses mit statischer Form verkörpert ist, in dem das gesamte geschmolzene Metall auf einmal gegossen wird. Ferner ist die Gleichmäßigkeit der Siliziumkonzentrationsverteilung im IPC höher, wenn die Anzahl von Gießen zehn (10) ist, als wenn die Anzahl von Gießen fünf (5) ist.
Mit Bezug auf 11 ist die Gleichmäßigkeit der Festigkeitsverteilung des Gießmaterials, das durch Durchführen des IPC verkörpert ist, höher als jene des Gießmaterials, das unter Verwendung des typischen Gießprozesses mit statischer Form verkörpert ist, in dem das gesamte geschmolzene Metall auf einmal gegossen wird. Ferner ist die Gleichmäßigkeit der Festigkeitsverteilung im IPC höher, wenn die Anzahl von Gießen zehn (10) ist, als wenn die Anzahl von Gießen fünf (5) ist.
Der IPC-Prozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nicht nur eine feste/flüssige Grenzfläche von geschmolzenem Metall zur Bewegung zum endgültigen Verfestigungsort steuern, sondern auch gleichzeitig und genau eine Krümmung der festen/flüssigen Grenzfläche, die Menge einer flüssigen Phase vor der festen/flüssigen Grenzfläche usw. durch Einstellen der Gießrate, der Menge des geschmolzenen Metalls pro Gießen, der Zeitintervalle zwischen Gießvorgängen, der Temperatur des in die Form gegossenen geschmolzenen Metalls usw. auf der Basis einer Verfestigungsrate steuern, wenn endkonturnahes 3D-Gießen durchgeführt wird, um Einheitsteile mit bestimmten Formen herzustellen. An sich kann die Schrumpfung eines Gussteils unterdrückt werden und die Rückgewinnungsrate des Gussteils kann gleich oder größer als 99 % sein.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Gießprozess kann der IPC-Prozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung helfen, eine höhere Rückgewinnungsrate zu erreichen, während er keine Nachverarbeitung zum Entfernen von Angüssen, Angusskanälen, Seitensetzstufen, Anschnitten, oberen Setzstufen usw. erfordert, wodurch die Produktionskosten eines Gussteils verringert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung speziell mit Bezug auf deren Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Details darin durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Gießverfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall zum Füllen eines Gießraums, der in einer Form vorgesehen ist, wobei das Verfahren umfasst: sequentielles, aber diskontinuierliches Gießen von Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mit nur einer Düse mehrere Male mit Zeitintervallen, wobei die Zeitintervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls das Einstellen einer Gießrate, einer Menge des geschmolzenen Metalls pro Gießen, eines Zeitintervalls zwischen dem Gießen und/oder der Temperatur des geschmolzenen Metalls, das in die Form gegossen wird, in Abhängigkeit von einer Verfestigungsrate des geschmolzenen Metalls umfasst, um einen Ort, eine Krümmung und einen flüssigen Anteil einer festen/flüssigen Grenzfläche zu steuern.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen von Teilen des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen umfasst, so dass eine Krümmung einer festen/flüssigen Grenzfläche des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, sequentiell jedes Mal abnimmt, wenn die Teile des geschmolzenen Metalls sequentiell gegossen werden.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls umfasst: Aufteilen des geschmolzenen Metalls derart, dass zumindest ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist; und sequentielles, aber diskontinuierliches Gießen aller aufgeteilten Teile des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls umfasst: Aufteilen des geschmolzenen Metalls derart, dass mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls eine Menge aufweist, die von jener mindestens eines anderen Teils des geschmolzenen Metalls verschieden ist; und sequentielles, aber diskontinuierliches Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen, so dass der größere Teil des geschmolzenen Metalls zuerst gegossen wird und dann der kleinere Teil des geschmolzenen Metalls gegossen wird.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei das sequentielle, aber diskontinuierliche Gießen der Teile des geschmolzenen Metalls umfasst: gleiches Aufteilen des geschmolzenen Metalls; und sequentielles, aber diskontinuierliches Gießen aller aufgeteilten Teile des geschmolzenen Metalls in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen.
Gießverfahren nach Anspruch 1, wobei die Form eine Form mit einer adiabatischen Beschichtung umfasst, und wobei das Gießverfahren ferner das Durchführen einer Entgasung umfasst, bevor das geschmolzene Metall gegossen wird.
Gießvorrichtung zum Gießen von geschmolzenem Metall zum Füllen eines in einer Form vorgesehenen Gießraums, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Hauptkammer zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls; eine Düse, die direkt mit einem Loch in Verbindung steht, das in der Hauptkammer vorgesehen ist, und von einem unteren Teil der Hauptkammer vorsteht, um einen Kanal für das geschmolzene Metall vorzusehen; einen Stopfen, der dazu konfiguriert ist, das in der Hauptkammer vorgesehene Loch zu öffnen und zu schließen; und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Stopfens in einer solchen Weise, dass das geschmolzene Metall aufgeteilt wird und die aufgeteilten Teile des geschmolzenen Metalls sequentiell, aber diskontinuierlich mit der einen Düse in den Gießraum mehrere Male mit Zeitintervallen gegossen werden, wobei die Zeitintervalle derart festgelegt werden, dass eine obere Oberfläche einer nicht verfestigten flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls, das in der Form aufgenommen ist, nicht von der Form beabstandet, sondern mit dieser in Kontakt ist.