DE2707892A1

DE2707892A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von metall

Info

Publication number: DE2707892A1
Application number: DE19772707892
Authority: DE
Inventors: Willy Strempel
Original assignee: ULTRATEK DENTALVERTRIEBSGESELL
Current assignee: ULTRATEK DENTALVERTRIEBSGESELL
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE7705591U1; US4027719A

Description

DIPL.-CHEM. DR. HARALD STACH PATENTANWALT

(0*40)2

2 HAMBURG 1 - AD E N AU ER ALLEE 30 ■ TELE FO N JrtuXxt *4 45 23

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderin: Ultratek Dentalvertriebsgesellschaft mbH, Hamburg

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Metall

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metall, insbesondere für Dentalzwecke, bei welchem man dieses in einer in radialem Abstand von einer Drehachse angeordneten Schraelzzone bis zum Schmelzen erhitzt und das geschmolzene Metall bei um die Drehachse rotierender Schmelzzone durch Zentrifugalkraft in einen, bezogen auf die Drehachse, radial außerhalb der Schmelzzone angeordneten, mit dieser durch eine Überströmzone verbundenen Formhohlraum überführt, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art, die insbesondere zum Gießen von Metallteilen aus Edelmetall oder Halbedelmetall für Dentalzwecke benutzt werden, können die bei der hohen Temperatur der Schmelze durch Reaktion des in der Luft enthaltenen Sauerstoffes mit dem geschmolzenen Metall gebildeten Metalloxide die Festigkeit des Gußstückes herabsetzen und das kosmetische Erscheinungsbild des fertigen Produkts beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Metall der vorstehend genannten Art zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeiden und auf einfache Weise die Herstellung von im wesentlichen oxid- und gasblasenfreien Gußstücken ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zum Gießen von Metall der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch

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gekennzeichnet, daß man die Wandung des Formhohlräumes für Gase porös ausbildet, die Schmelzzone, die Überströmzone und den Formhohlraum während des Schmelzens und Gießens mit einem Inertgas durchspült und an die Außenseite der porösen Wandung des Formhohlraumes einen Unterdruck zum Absaugen von Inertgas und Entfernen von Gasblasen aus dem geschmolzenen Metall anlegt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Gießen von Metall, insbesondere für Dentalzwecke, mit einem durch eine Antriebsvorrichtung um eine Drehachse verdrehbaren Zentrifugenarm, einem daran in einem radialen Abstand von der Drehachse gehalterten Schmelztiegel, einer am Zentrifugenarm, bezogen auf die Drehachse, radial außerhalb des Schmelztiegels angeordneten, mit diesem durch einen Gießkanal verbundenen Form und Vorrichtungen zum Erhitzen des Metalls im Schmelztiegel, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) die Form eine für Gase poröse Wandung besitzt,

b) der Schmelztiegel geschlossen ausgebildet und mit der Form durch einen geschlossenen Gießkanal gasdicht verbunden ist,

c) der Schmelztiegel mit Vorrichtungen zum Einführen von Inertgas verbunden ist und

d) Vorrichtungen zur Anlegung eines Unterdruckes an die Außenseite der porösen Form vorgesehen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben·

Da erfindungsgemäß die Schmelzzone und der mit dieser in Verbindung stehende Formhohlraum während des Schmelzens und Gießens mit Inertgas, beispielsweise Argon gespült und dadurch von Sauerstoff befreit wird, ist jeder Zutritt von Luftsauerstoff zum geschmolzenen Metall zuverlässig ausgeschaltet. Durch die poröse Ausbildung der Wandung des Formhohlraumes und die Anlegung eines Unterdruckes an dessen Außenseite wird ferner sichergestellt, daß das durch die Formwandung gesaugte Inertgas Gasverunreinigungen entfernt und das Metall beim Guß unter Entfernung aller Gasblasen bis in jeden Winkel

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-ν.

des Fornhohlraumea gesaugt wird. Auf diese Weise ist das Metall vom Schmelzen bis zur Verfestigung in der Form ständig von Inertgas umgeben. Durch den Unterdruck wird ferner das Überströmen des Metalles in die Form gefördert.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung, Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch das Drehlager der Vorrichtung gemäß Fig. 1·

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt eine in einem Drehlager 11 gelagerte Drehwelle lh mit einem daran befestigten Zentrifugenarm 21, der einen in einem radialen Abstand von der Drehachse gehalterten Schmelztiegel 23 und eine, bezogen auf die Drehachse, radial außerhalb des Schmelztiegels 23 angeordnete Form 28 trägt, die mit dem geschlossen ausgebildeten Schmelztiegel 23 über einen geschlossenen Gießkanal 2k verbunden ist. Die Form 28 besitzt eine für Gase poröse Wandung und ist in einem geschlossenen, gehäuseartig auegebildeten Formträger 27 angeordnet. Der Zentrifugenarm 21 trägt an seinem, bezogen auf die Drehachse, dem Schmelztiegel 23 gegenüberliegenden Ende ein verstellbar gehaltertes Gegengewicht 22. Zur Erzeugung einer Drehbewegung ist auf dem unteren Ende der Drehwelle Ik ein mit einer Treibkette 19 in Eingriff stehendes Kettenrad 18 unverdrehbar gehaltert· Das vom Drehlager 11 entfernte Ende der rohrförmigen Drehwelle 14 ist durch ein stopfenartiges Einsatzteil 15 dicht verschlossen.

Im Innenraum der Drehwelle 1U ist ein als Rohrleitung ausgebildeter Inertgaskanal 16 axial angeordnet, der mit einer am Drehlager 11 angeordneten Inertgaszuleitung 12 kommuniziert und an seinem durch die Wandung der Drehwelle lh hindurchge-

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führten anderen Ende über eine Zuführleitung 29 mit dem Schmelztiegel 23 verbunden ist. Von dem von der Drehachse entfernten Ende der porösen Form 28 erstreckt sich eine durch den Formträger 27 hindurchgeführte Abführleitung 31, die über eine Verbindungsleitung 32 mit einem den hohlen Innenraum der Drehwelle Ik um den Inertgaskanal 16 herum einnehmenden Abführkanal 17 verbunden ist. Dieser kommuniziert mit einer am Drehlager 11 angeordneten Absaugleitung 13· Die Form 28 ist mit dem Gießkanal 24 über eine mit einer Durchtrittsöffnung versehene, abnehmbare Asbestdichtung 26 verbunden. Auf diese Weise ist einerseits eine geschlossene Strömungsverbindung von der mit einer Druckgasquelle für Inertgas, beispielsweise Argon, verbundenen Inertgaszuleitung über das Drehlager 11, den Inertgaskanal 16 und die Zuführleitung 29 zum Schmelztiegel 23 und andererseits ein geschlossener Absaugweg von der porösen Form 28 über die Abführleitung 31, die Verbindungsleitung 32, den Abführkanal 17 und das Drehlager 11 zu der mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbundenen Absaugleitung 13 gegeben.

Zum Schmelzen des Metalles ist eine den Schmelztiegel 23 umschließende Induktionsspule 33 vorgesehen, die mittels bekannter Vorrichtungen parallel zur Drehachse zwischen der in Fig. 1 dargestellten Stellung und einer die Rotation des Schmelztiegels 23 freigebenden Stellung verschiebbar ist. Zum Erhitzen des im Schmelztiegel 23 befindlichen Metalls bis zur Schmelze ist die Induktionsspule 33 mit einer starken Radiofrequenz-Stromquelle verbunden. Während des Schmelzvorganges wird Argon durch den Schmelztiegel 23 geleitet und durch den über die Abführleitung 31 ^n die poröse Form 28 angelegten Unterdruck Gas durch die poröse Formwand abgezogen. Die Schmelze erfolgt somit in einer vollständig inerten Atmosphäre, so daß jede Oxidbildung vermieden wird. Die inerte Atmosphäre füllt auch den Formhohlraum, da das Argon infolge des angelegten Unterdruckes durch die poröse Formwand gesaugt wird.

Nach dem Schmelzen des Metalls wird die Induktionsspule 33

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abgesenkt und der Zentrifugenarm 21 mittels des Treibriemens 19 in schnelle Drehung versetzt, wobei die Zuführung von Argon und die Anlegung des Unterdruckes fortdauern und das geschmolzene Metall unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft durch den Gießkanal 24 und die Asbestdichtung 26 in die Form 28 hinüberfließt. Das angelegte Vakuum trägt dazu bei, das geschmolzene Metall in Jeden Winkel des Formhohlraumes zu saugen und verhindert gleichzeitig durch Absaugen etwaiger Gasblasen jede Porosität des Gußteiles. Nach einer hinreichenden Zeitspanne wird der Zentrifugenarm 21 stillgesetzt, die Asbestdichtung 26 gelöst und die Form 28 und der Formträger 27 abgenommen.

Das in Fig. 3 dargestellte Drehlager 11 besitzt zwei axial aneinandergrenzende äußere Lagerschalen 36 und 37, die jeweils eine mit einen geneigten Gewindeabschnitt versehene Durchlaßöffnung 38 bzw. 39 zur Verbindung mit der Absaugleitung 13 bzw. der Inertgaszuleitung 12 aufweisen. Die Lagerschalen 36 und 37 sind durch nicht dargestellte Schrauben oder Bolzen miteinander verbunden, die sich parallel zur Achse der Lagerschalen erstrecken. In der axialen Bohrung der Lagerschalen 36 und 37 ist ein Drehzapfen 41 gelagert, der mittels eines Außengewindes 56 in einem das untere Ende der hohlen Drehwelle 14 verschließenden, stopfenartigen Einsatzteil 57 koaxial befestigt ist. Der Drehzapfen 41 ist an einem Ende mit einer ein Innengewinde aufweisenden axialen Bohrung 42 und am anderen Ende mit einer axialen Bohrung 48 versehen. Die Bohrungen 42 und 48 sind durch eine Durchgangsbohrung geringeren Durchmessers miteinander axial verbunden. Die Bohrung '»2 ist durch eine Kopfschraube 43 verschlossen, die an ihrem inneren Ende eine axiale Sackbohrung 44 zur Aufnahme des durch die Durchgangsbohrung hindurchgeführten Endes des Inertgaskanals aufweist. Das in die Gewindebohrung 42 hineinragende Ende des Inertgaskanals 16 ist von einer durch die Kopfschraube 43 fegen das Ende der Gewindebohrung 42 gedrängten Hingdichtung umschlossen. Das innere Ende der Kopfschraube 43 und die Gewindebohrung

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42 bilden einen Ringraum 45, der einerseits über eine im Drehzapfen 41 radial angeordnete Einlaßöffnung 47 mit der Durchlaßöffnung 39 kommuniziert und andererseits durch zwei in der Kopfschraube 43 einander diametral gegenüberliegend angeordnete Durchlaßöffnungen 35 mit der Sackbohrung 44 verbunden ist. Der Strömungsweg des Inertgases durch das Drehlager 11 verläuft daher über die Durchlaßöffnung 39· die Einlaßöfftung 47, die Bohrung 45, die Durchlaßöffnung 35 und die Sackbohrung 44 der Schraube 43 zum Inertgaskanal 16. Die Bohrung steht an einem Ende mit dem in der hohlen Drehwelle 14 angeordneten Abführkanal 17 in Verbindung und kommuniziert am anderen Ende über eine im Drehzapfen 41 radial angeordnete Auslaßöffnung 49 mit der Durchlaßöffnung 38.

Zwischen der inneren Umfangswand der Lagerschalen 36 und 37 und der Umfangsflache des Drehzapfens 41 sind drei abgedichtete Kugellager 5I, 53 und 54 Jeweils in Abständen voneinander angeordnet. Der Drehzapfen 4i sitzt im Preßsitz in den inneren Lagerschalen der Kugellager, wobei Jeweils Ringdichtungen zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung zwischen den Strömungswegen und der Außenatmosphäre vorgesehen sind. Auch bei der Drehung des Drehzapfens 41 und der ■it diesem drehfest verbundenen Drehwelle 14 ist daher eine kontinuierliche Zuführung von Inertgas aus der Inertgaszuleitung 12 in den Inertgaskanal 16 und eine kontinuierliche Gasableitung aus dem AbfUhrkanal 17 in die Absaugleitung 13 gewährleistet.

Die vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläuterte Vorrichtung kann vom Fachmann Je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern dabei das Einführen von Inertgas während des Schmelzens und Gießens und das Absaugen durch die poröse Formwand erhalten bleibt.

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44 . Leerseite

Claims

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PATENTANWALT

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Ak tenzoichen; Neuanmeldung

Annielderin: Ultratek üentalvertriebsgesell.schaf't m.b.H.

PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zum Gießen von Metall, insbesondere für Dentalzwecke, bei welchem man dieses in einer in radialem Abstand von einer Drehachse angeordneten Schmelzzone bis zum Schmelzen erhitzt und das geschmolzene Metall bei um die Drehachse rotierender Schmelzzone durch Zentrifugalkraft in einen, bezogen auf die Drehachse, radial außerhalb der f/;lunelzzone angeordneten, mit dieser durch eine Überströmzone verbundenen Formhohlraum überführt, dadurch gekennzeichnet, daß man

die Wandung des Formhohlraumes für Gase porös ausbildet, die Schmelzzone, die Überströmzone und den Formhohlraum während des Schmelzens und Gießens mit einem Inertgas durchspült und

an die Außenseite der porösen Wandung des Formhohlraumes einen Unterdruck zum Absaugen von Inertgas und Entfernen von Gasblasen aus dem geschmolzenen Metall anlegt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall in der Schiiielzzcne induktiv erhitzt.

3) Vorrichtung zum Gießen von Metall, insbesondere für Dentalzwecke, mit einem durch eine Antriebsvorrichtung um eine Drehachse verdrehbaren Zentrifugenarm, einem daran in einem radialen Abstand von der Drehachse gehalterten Schmelztiegel, einer am Zentrifugenarm, bezogen auf die Drehachse, radial außerhalb des Schmelztiegels angeordneten, mit diesem durch einen Gießkanal verbundenen Form und Vorrichtungen zum Erhitzen des Metalls im SohmelztiogeL, dadurch gekennzeichnet, daß:

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ORIGINAL INSPECTED

a) die Form (28) eine für Gase poröse Wandung besitzt,

b) der Schmelztiegel (23) geschlossen ausgebildet und mit der Form (28) durch einen geschlossenen Gießkanal {2k) gasdicht verbunden ist,

c) der Schmelztiegel (23) mit Vorrichtungen (12,16,29) zum Einführen von Inertgas verbunden ist und

d) Vorrichtungen (13,17,31,32) zur Anlegung eines Unterdruckes an die Außenseite der porösen Form (28) vorgesehen sind.

Ό Vorrichtung nach Anspruch 3» mit an einer Drehwelle angeordnetem Zentrifugenarm, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel (23) über eine Zuführleitung (29) mit einem in der Drehwelle ( 1 ^) angeordneten Inertgaskanal (i6) kommuniziert und die Außenseite der porösen Form (28) über eine Abführleitung (31»32) mit einem in der Drehwelle (1**) angeordneten Abführkanal (17) verbunden ist.

5) Vorrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgaskanal (i6) über eine Einlaßöffnung (^7) in jeder Drehstellung der Drehwelle (iU) mit einer stationären Inertgaszuleitung (i2) kommuniziert und der Abführkanal (17) über eine Auslaßöffnung (^9) in jeder Drehstellung der Drehwelle (i4) mit einer Absaugleitung (13) verbunden ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgaskanal (16) eine mit einem im Drehlager (ii) der Drehwelle (i't) angeordneten, mit der Inertgaszuleitung

(12) verbundenen Ringraum kommunizierende, radiale Einlaßöffnung (^z*7) aufweist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abführkanal (17) eine mit einem im Drehlager (ii) der Drehwelle (ΐΌ angeordneten, mit der Absaugleitung

(13) verbundenen Ringraum kommunizierende, radiale Aus-

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laßöffnung (49) aufweist.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgaskanal (i6) und der Abführkanal (17) in der Drehwelle (i4) konzentrisch angeordnet sind.

9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle (i4) einen in die Lageröffnung des Drehlagers (11) konzentrisch hineinragenden Drehzapfen (4i) trägt, die stationäre äußere Lagerschale (36,37) des Drehlagers (11) zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Durchlaßöffnungen (38,39) zur Verbindung mit der Inertgaszuleitung (12) bzw. der Ablaufleitung (13) aufweist, zwischen der äußeren Lagerschale (36,37) und dem Drehzapfen (4i) mehrere abgedichtete Wälzlager (51,53,5*0 unter Bildung von zwei voneinander dichtend abgetrennten Ringräumen angeordnet sind, von denen der eine mit der zur Inertgaszuleitung (l7) führenden Durchlaßöffnung (39) und der radialen Einlaßöffnung (47) des Inertgaskanals (i6) und der andere mit der zur Absaugleitung (13) führenden Durchlaßöffnung (38) und der radialen Auslaßöffnung (49) des Abführkanals (17) kommuniziert.

10) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzapfen (4i) an dem von der Drehwelle (i4) abgewandten Ende eine mit der radialen Einlaßöffnung (47) versehene axiale Bohrung (45) und an dem der Drehwelle (i4) zugewandten Ende eine mit der radialen Auslaßöffnung (49) versehene Bohrung (48) sowie eine die koaxialen Bohrungen (45,48) verbindende, konzentrische Durchgangsbohrung kleineren Durchmessers aufweist, die Öffnung der Bohrung (45) durch eine Schraube (43) dicht verschlossen ist und der Inertgaskanal (16) eine im Innenraum der hohl ausgebildeten Drehwelle (i4) angeordnete, durch die Bohrung (48) hindurch dichtend in die Durchgangsbohrung des Drehzapfens (4i) eingefügte Rohrleitung aufweist.

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11) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (O) eine mit einer radialen Durchlaßöffnung (35) versehene Sackbohrung [hk) zur Aufnahme des aus der Durchgangsbohrung des Drehzapfens (Ή) herausragenden Endes der Rohrleitung besitzt.

12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel (23) von einer Induktionsspule (33) umschlossen ist, die parallel zur Drehachse in eine die Rotation des Schmelztiegels (23) freigebende Stellung verschiebbar ist.

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