DE1172808B - Process for the production of objects from metallic materials - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: B 22 dBoarding school Class: B 22 d

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Deutsche KL: 31c-13German KL: 31c-13

D 27597 VI a/31 c
11. März 1958
25.Juni 1964D 27597 VI a / 31 c
March 11, 1958
June 25, 1964

Gegenstand der Patentanmeldung K 28554 VIa/ 31 c (deutsche Auslegeschrift 1118 406) ist ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus metallischen Werkstoffen, bei dem der flüssige Werkstoff kontinuierlich ohne Zwischenschaltung eines Tiegels oder einer Gießpfanne unmittelbar in Sand-, keramische oder Dauerformen eingebracht wird, die zumindest zum Teil mit elektrisch leitenden und die Erstarrungsgeschwindigkeit und/oder -richtung des Schmelzgutes beeinflussenden nicht aufschmelzenden Einlagen versehen sind, wobei als Ausgangswerkstoffe gezogene oder gewalzte, vorzugsweise verdrillte, drahtförmige oder bandförmige, sich selbst verzehrende Elektroden verwendet werden, die durch einen metallischen Lichtbogen mit einer durch die Abschmelzleistung vorgegebenen einstellbaren Geschwindigkeit in tropfbar flüssige Form übergeführt werden, und bei dem die herzustellenden Gegenstände in der Gießform geregelt erstarren, wobei der Erstarrungsvorgang durch den verhältnismäßig langsamen Metallfluß in Abhängigkeit von der Abschmelzgeschwindigkeit der Elektrode gesteuert wird.The subject of patent application K 28554 VIa / 31 c (German Auslegeschrift 1118 406) is a method for the production of objects from metallic materials, in which the liquid material continuously without the interposition of a crucible or a pouring ladle directly in sand, ceramic or permanent molds are introduced, at least partially with electrically conductive and the The solidification rate and / or direction of the melting material influencing non-melting Inserts are provided, with drawn or rolled, preferably twisted, wire-shaped or ribbon-shaped, self-consuming electrodes can be used, which through a metallic arc with an adjustable speed specified by the deposition rate be converted into drip liquid form, and in which the objects to be manufactured solidify regulated in the casting mold, the solidification process by the relatively slow Metal flow is controlled as a function of the melting rate of the electrode.

Bei diesem Verfahren wurde mit Vorteil eine Gießform verwendet, die aus einem feststehenden oder in vertikaler Richtung mit geregelter Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Abschmelz- und Erstarrungsgeschwindigkeit · des niedergeschmolzenen Werkstückes bewegten Formbodenstück und aus einem unabhängig von diesem darüber drehend oder schwingend bewegten Formoberteil besteht, wobei das Bodenstück als Gegenelektrode dient. Es wird dadurch ein Aufwachsen der herzustellenden Gegenstände ausschließlich auf dem Bodenstück bewirkt und bei genügend großer Bewegungsgeschwindigkeit des z. B. rotationssymmetrisch gestalteten Oberteiles ein Anbacken der flüssigen Schmelze an den Seitenwänden der Form und eine Reaktion mit dem Formwerkstoff verhindert. Natürlich ist es auch möglich, daß das Oberteil der Form aus zwei oder mehreren zusammensetzbaren Segmenten besteht oder auch horizontal ein- oder mehrfach unterteilt ist. Es kann zur seitlichen Kühlung oder Wärmezufuhr beliebig unterbrochen sein und schließlich nur als rotierende Profilkante gewählt werden, welche die seitliche Begrenzung des erstarrenden Gegenstandes hervorruft. Diese rotierende Profilkante kann ihrerseits wieder aus dem gleichen oder aber aus einem anderen Werkstoff als der herzustellende metallische Gegenstand sein.In this process, a casting mold was used with advantage, which consists of a stationary or in the vertical direction with a controlled speed depending on the melting and solidification speed · The molten workpiece moving mold bottom piece and from a rotating independently of this over or There is an oscillating upper part of the mold, the bottom part serving as a counter electrode. It will this causes the objects to be produced to grow exclusively on the bottom piece and if the speed of movement of the z. B. rotationally symmetrically designed upper part caking of the liquid melt on the side walls of the mold and a reaction with the mold material prevented. Of course, it is also possible that the upper part of the mold consists of two or more composable segments exists or is divided horizontally one or more times. It can for lateral cooling or heat supply can be interrupted at will and ultimately only as rotating Profile edge are selected, which causes the lateral delimitation of the solidifying object. This rotating profile edge can in turn come from the same or from a different one Material than the metallic object to be manufactured.

Während bei Beginn des Schmelzprozesses das Oberteil der Form bzw. das Formprofil auf oder seitlich an dem Bodenstück gleiten wird, ist es mit fort-Verfahren zur Herstellung von Gegenständen
aus metallischen WerkstoffenWhile at the beginning of the melting process the upper part of the mold or the mold profile will slide on or to the side of the base piece, the process for the production of objects continues
made of metallic materials

Zusatz zur Anmeldung: K 28554 VIa /31c-Auslegeschrift 1 118 406Addition to registration: K 28554 VIa / 31c-Auslegeschrift 1 118 406

Anmelder:Applicant:

Dr. Walter Daanöhl,Dr. Walter Daanöhl,

Kelkheim (Taunus)-Münster, Beethovenstr. 22Kelkheim (Taunus) -Münster, Beethovenstr. 22nd

Als Erfinder benannt:
Dr. Walter Dannöhl,
Kelkheim (Taunus)-MünsterNamed as inventor:
Dr. Walter Dannöhl,
Kelkheim (Taunus) -Münster

schreitender Erstarrung des Werkstückes möglich, das Bodenstück abzusenken, es dabei von dem Oberteil der Form zu trennen und gegebenenfalls das entstandene feste, metallische Gußstück von unten beginnend und nach oben fortschreitend seitlich, z. B.progressive solidification of the workpiece possible to lower the bottom piece, it from the top to separate the mold and, if necessary, the resulting solid, metallic casting from below beginning and progressing upwards laterally, e.g. B.

durch Aufblasen von Preßluft, zusätzlich zu kühlen. Ebenso kann natürlich auch z. B. bei feststehendem Bodenteil unter Aufrechterhaltung der notwendigen Dreh- und/oder Schwingungsbewegung eine Relativbewegung des gesamten Oberteiles der Form oder einzelner Teile desselben nach geregeltem Programm nach oben vom Bodenstück weg zur besonderen Formgebung des herzustellenden Gegenstandes vorteilhaft sein.by blowing compressed air, in addition to cooling. Likewise, of course, z. B. with fixed Bottom part a relative movement while maintaining the necessary rotary and / or oscillating movement the entire upper part of the mold or individual parts of the same according to a regulated program upwards away from the bottom piece for the special shape of the object to be manufactured advantageous be.

*: Es ist dadurch möglich, rotationssymmetrische, metallische Gegenstände mit örtlich verschiedenem Querschnitt herzustellen. Schließlich gehört es auch zum Wesen der vorliegenden Erfindung, die Drehgeschwindigkeit des Oberteils bzw. der umlaufenden Profilkante während des Erstarrungsvorganges in Abhängigkeit vom jeweiligen Probenquerschnitt zu verändern.*: This makes it possible to create rotationally symmetrical, metallic objects with locally different Establish cross-section. Finally, it is also part of the essence of the present invention, the speed of rotation of the upper part or the circumferential profile edge during the solidification process in To change depending on the respective sample cross-section.

Das Formschmelzverfahren gemäß der Erfindung kann je nach den verwendeten Werkstoffen in Luft, unter Schutzgas oder z. B. unter verringertem Druck durchgeführt werden. Das Schutzgas kann dabei kontinuierlich mit dem/den abschmelzenden Draht/ Drähten in die Form bzw. in die druckgeregelte Kammer eingeleitet werden. Im Falle, daß eine Reihe von Formen beweglich, z. B. drehbar in einer Abschmelzkammer angeordnet wird, kann die Evakuierung und/oder das Einleiten bzw. Wiedereinleiten von Schutzgas auch periodisch vorgenommen werden. DasThe mold melting process according to the invention can, depending on the materials used, in air, under protective gas or z. B. be carried out under reduced pressure. The protective gas can continuously with the melting wire (s) in the mold or in the pressure-controlled chamber be initiated. In the event that a number of shapes are movable, e.g. B. rotatable in a melting chamber is arranged, the evacuation and / or the introduction or reintroduction of Protective gas can also be made periodically. That

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Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung chemisch und physikalisch besonders reiner Werkstücke, jedoch auch von Verbundkörpern aller Art. Bei letzteren können z. B. zwei verschiedene Werkstoffe in einer einheitlichen Trennebene zusammenstoßen, oder es kann z. B. ein höherschmelzender metallischer, metallkeramischer oder keramischer Bestandteil in Pulver- oder stückiger Form in eine flüssige Phase eingebracht werden. Vorzugsweise können dabei die pulverförmigen Bestandteile unter Ver-Wendung des Schutzgases als Trägergas eingeführt werden.Process is particularly suitable for the production of chemically and physically particularly pure workpieces, but also of composite bodies of all kinds. In the latter, for. B. two different materials collide in a uniform parting plane, or it may, for. B. a higher melting point metallic, metal-ceramic or ceramic component in powder or lump form in one liquid phase are introduced. The powdery constituents can preferably be used the protective gas can be introduced as a carrier gas.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können verschließfeste Werkstücke, hochwarmfeste Formstücke, Halbleiter, Kernbrennelemente, Lager, Ventile, Werkzeuge, Dauermagnete und andere Formstücke mit und ohne Kristallkornorientierung je nach den gewählten Abkühlungsbedingungen als Einzelstücke oder in Form von metallischen Strängen hergestellt werden, bei denen z. B. die Einzelstücke in bekannter Weise durch Gußknochen verbunden sind.According to the method according to the invention, wear-resistant workpieces, highly heat-resistant moldings, Semiconductors, nuclear fuel elements, bearings, valves, tools, permanent magnets and other fittings with and without crystal grain orientation depending on the selected cooling conditions as individual pieces or in the form of metallic strands, in which z. B. the unique pieces in are known to be connected by cast bones.

Als Beispiel sei die Herstellung von gerichtet erstarrten Eisen - Kobalt-Nickel - Aluminium - Kupfer-Dauermagneten mit magnetischer Vorzugsrichtung parallel zur Symmetrieachse angeführt, die aus einem Drilldraht, bestehend aus je einem Weicheisen-, einem Kupfer-, einem Aluminium- und einem Kobalt-Nickel-Draht mit etwa 60% Kobalt, 40% Nickel abgeschmolzen wurden. Die erhaltenen Dauermagnetzylinder aus etwa 24 % Kobalt, 16% Nickel, 8% Aluminium, 4% Kupfer, Rest Eisen zeichnen sich besonders durch ihre Freiheit von Verunreinigungen aus, die vor allem dem schlackenfreien Schmelzen, dem Vermeiden von größeren Legierungsabbränden und von Einbrand aus dem sonst üblicherweise erforderliehen Ofenfutter und Tiegelmaterial zuzuschreiben war. Eine besonders wirtschaftliche Herstellung war möglich, wenn das bewegte Oberteil der Form als stromdurchflossene Spule ausgebildet war, die zusammen mit Teilen des Bodenstückes als Elektromagnet wirkte. Durch geeignete Wahl der Abmessungen der Spule und der Stromstärke konnten die Formstücke unterhalb ihrer Curietemperatur im Magnetfeld mit der zur Erzielung bester Dauermagneteigenschaften erforderlichen günstigsten Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt werden.An example is the production of directionally solidified iron - cobalt-nickel - aluminum - copper permanent magnets with a preferred magnetic direction parallel to the axis of symmetry, which consists of a Twisted wire, consisting of one soft iron, one copper, one aluminum and one cobalt-nickel wire with about 60% cobalt, 40% nickel were melted. The permanent magnet cylinders obtained Made of about 24% cobalt, 16% nickel, 8% aluminum, 4% copper, the remainder iron are particularly notable due to their freedom from impurities, which is mainly due to slag-free melting, the Avoiding larger alloy burn-offs and penetration from what is otherwise usually required Oven lining and crucible material was attributable. A particularly economical production was possible if the moving upper part of the mold was designed as a current-carrying coil, which together acted as an electromagnet with parts of the bottom piece. By suitable choice of dimensions the coil and the current strength, the fittings could be below their Curie temperature in the magnetic field with the most favorable cooling rate required to achieve the best permanent magnet properties be cooled down.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus metallischen Werkstoffen, bei dem der flüssige Werkstoff kontinuierlich ohne Zwischenschaltung eines Tiegels oder einer Gießpfanne unmittelbar in Sand-, keramische oder Dauerformen eingebracht wird, die zumindest zum Teil mit elektrisch leitenden und die Erstarrungsgeschwindigkeit und/oder -richtung des Schmelzgutes beeinflussenden nicht aufschmelzenden Einlagen versehen sind, wobei als Ausgangswerkstoffe gezogene oder gewalzte, vorzugsweise verdrillte, drahtförmige oder bandförmige sich selbst verzehrende Elektroden verwendet werden, die durch einen metallischen Lichtbogen mit einer durch die Abschmelzleistung vorgegebenen einstellbaren Geschwindigkeit in tropfbar flüssige Form übergeführt werden, und daß die herzustellenden Gegenstände in der Gießform geregelt erstarren, wobei der Erstarrungsvorgang durch den verhältnismäßig langsamen Metallfluß in Abhängigkeit von der Abschmelzgeschwindigkeit der Elektrode gesteuert wird, nach Patentanmeldung K28554VIa/31c, dadurch gekennzeichnet, daß der Erstarrungsraum aus einem feststehenden oder in vertikaler Richtung bewegten Formbodenstück und aus einem unabhängig von diesem darüber drehend oder schwingend bewegten Formoberteil besteht, wobei das Bodenstück als Gegenelektrode dient.1. Process for the manufacture of objects from metallic materials, in which the liquid Material continuously without the interposition of a crucible or a pouring ladle is introduced directly into sand, ceramic or permanent molds, at least in part with electrically conductive and influencing the solidification speed and / or direction of the melt material non-melting inserts are provided, with drawn as starting materials or rolled, preferably twisted, wire-shaped or ribbon-shaped, self-consuming Electrodes are used which can be set by a metallic arc with a predetermined by the deposition rate Speed can be converted into drip liquid form, and that the to be produced Objects solidify regulated in the casting mold, the solidification process by the relatively slow metal flow depending on the melting rate of the Electrode is controlled, according to patent application K28554VIa / 31c, characterized in that that the solidification space from a stationary or moving in a vertical direction Mold bottom piece and from a rotating or swinging moved independently of this The upper part of the mold consists, the bottom piece serving as a counter electrode. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil der Gießform horizontal ein- oder mehrfach unterteilt ist und daß gegebenenfalls einzelne Teile des Oberteils zur besonderen Formgebung des herzustellenden Gegenstandes Relativbewegungen zum Bodenstück nach geregeltem Programm ausführen.2. The method according to claim 1, characterized in that the upper part of the casting mold is horizontally divided one or more times and that, if necessary, individual parts of the upper part Movements relative to the base piece for the special shaping of the object to be manufactured Execute according to a regulated program. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil der Gießform nur als rotierende Profilkante ausgebildet ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the upper part of the mold only is designed as a rotating profile edge. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil allein als stromdurchflossene Spule ausgebildet ist oder in Verbindung mit dem Formbodenstück ein elektromagnetisches System bildet.4. The method according to claim 1, characterized in that the upper part alone as a current flowing through it Coil is formed or an electromagnetic in connection with the mold bottom piece System educates. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Schutzgas dieses als Trägergas für die zugesetzten pulverförmigen Bestandteile dient.5. The method according to claim 1, characterized in that when using protective gas this serves as a carrier gas for the added powdery components. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 65 892, 750 301,Considered publications:
German patent specifications No. 65 892, 750 301, 896 988: USA.-Patentschriften Nr. 2 380 109, 2 380 238,896 988: U.S. Patent Nos. 2,380,109, 2,380,238, 2 709 842.2 709 842. 4C3 627/299 6.644C3 627/299 6.64 Bundesdruckerei BerlinBundesdruckerei Berlin