DE4412798C1 - Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer keramischen Schale als Gießform mit reduzierenden Eigenschaften - Google Patents
Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer keramischen Schale als Gießform mit reduzierenden EigenschaftenInfo
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- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Schalen
als Gießform, wobei
- a) ein ausschmelzbares oder auslösbares Modell eines zu gießenden Teiles hergestellt wird,
- b) das Modell in eine Tauchmasse einer Aufschlämmung eines feuerfesten Materials und eines Binders eingetaucht wird, um einen feuchten Überzug auf dem Modell zu bilden,
- c) auf den Überzug ein grobes feuerfestes Pulver aufgesprenkelt wird,
- d) der Überzug getrocknet wird,
- e) die Schritte b), c) und d) wiederholt werden, bis die Formschale die gewünschte Dicke erreicht hat.
Bei einem derartigen Verfahren werden Modelltrauben aus Wachs oder
dergleichen durch Aufbringen von mehreren Tauchüberzügen mit einer stabilen
Keramikschicht von mehreren Millimetern Dicke versehen. Die einzelnen
Schichten werden jeweils getrocknet oder gehärtet. Auf die einzelnen feuchten
Schichten wird grobes feuerfestes Pulver bzw. Sand als Bindeglied zu der dann
folgenden Tauchschicht aufgestreut. Die Schalen werden nach dem
Entwachsen gebrannt und können dann warm oder nach Abkühlung
abgegossen werden.
Feinguß-Formschalen, die nach vorgenanntem Verfahren hergestellt und offen
an Luft vergossen werden, reagieren auf der dem Metall zugewandten
Keramikschicht sowohl durch das Auftreten einer Randentkohlung bei
Gußstücken aus unlegierten und legierten Stählen als auch durch
Randentkohlung und Pittingbildung bei Gußstücken aus 13- bis 17%igen
Chromstählen und des Stahltyps 17-4 PH. Ebenfalls kann Pittingbildung bei
rostfreien und hitzebeständigen Stählen auftreten.
Man hat versucht, die obengenannten Nachteile durch den Abguß der
Feinguß-Formschalen im Vakuum, in Behältern unter Luftabschluß oder unter
reduzierenden Schutzgasen und reduzierenden Schutzstoffen zu vermeiden.
Die Abkühlung der Formschale unter Schutzgas ist außerordentlich aufwendig
und wird, wenn die Form größere Dimensionen annimmt, immer teurer und
führt technisch nicht immer zu dem Ziel, Entkohlung und Pittingbildung zu
verhindern.
Die Zumischung von reduzierenden Substanzen wie z. B. Graphit,
pyrolithischem Graphit und/oder schmelzbaren Metallverbindungen, um die
Entkohlung und Pittingbildung bei den verschiedenen Stahllegierungen zu
vermeiden, ist an sich bekannt.
Das britische Patent 672,535 empfiehlt den Zusatz von Koks, aktivierter Kohle,
aktiviertem Al₂O₃ oder SiO₂ oder Metall, z. B. Nickel oder Aluminium, zur
Verhinderung der Randentkohlung beim Abguß von Feingußteilen in
Kompaktform.
Insbesondere ist es immer wieder zu Schwierigkeiten durch Abbrennen des
Kohlenstoffes und seiner Verbindungen und zur Zerstörung der Schalenform
gekommen, wenn man der eigentlichen Schalenkeramik Kohlenstoff,
kohlenstoffhaltige Substanzen und/oder Metallverbindungen zugesetzt hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Gattung anzugeben, mit der sicher Randentkohlung und Pittingbildung bei
kohlenstoffhaltigen Legierungen verhindert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Tauchmasse und/oder dem
groben feuerfesten Pulver (Besandungsmaterial) für die Schale ein
keramischer Schutzstoff in den bei der Herstellung im schmelzflüssigen
Zustand Kohlenstoff eingetragen wurde, zugesetzt wird, der zur Zeit der
Abkühlung des Gußstückes im wesentlichen bei Schalentemperaturen
oberhalb der Brenntemperatur der Schalen Sauerstoff zu binden vermag und
dadurch Randentkohlung und Pittingbildung von kohlenstoffhaltigen Stählen
und Legierungen verhindert.
Die Unteransprüche 2 bis 12 enthalten sinnvolle Ergänzungen hierzu.
Der kohlenstoffhaltige keramische Schutzstoff wird in der Weise hergestellt,
daß in eine Keramikschmelze, z. B. Schamotteschmelze, Kohlenstoff gerührt
wird. Bis zu einem gewissen Grad reagiert dieser Kohlenstoff mit dem in der
Schmelze gelösten Sauerstoff.
Ist diese Reaktion beendet, ist es möglich, in die Keramikschmelze Kohlenstoff
dispersiv und/oder gelöst einzubringen. Typische Keramikschmelzen sind
Einstoff- und/oder Zweistoff- und/oder Dreistoffsysteme der Komponenten
SiO₂, Al₂O₃ und ZrO₂.
Der erkaltete Schmelzregulus wird in üblicherweise gebrochen, gemahlen und
klassiert. Es lassen sich sowohl Mehl für den Füller mit <200 mesh als auch
Körnungen in der Größenordnung von <0.25 mm bis 1.0 mm herstellen.
Durch die Dispersion und/oder Lösung des Kohlenstoffes bzw. von
Kohlenstoffverbindungen im keramischen Schutzstoff ist dessen Feuerfestigkeit
nicht herabgesetzt und dadurch, daß der Kohlenstoff im eigentlichen
feuerfesten Mehl bzw. Korn als Dispersion und/oder gelöst eingeschlossen ist,
wird gewährleistet, daß bis 1200°C praktisch keine Verbrennung des dispersiv
verteilten und/oder gelösten Kohlenstoffes im keramischen Schutzstoff
stattfindet. Schalen, die diesen Schutzstoff sowohl im Füller der 1., 2. und
Back-up-Tauchmasse und/oder in der 1., 2. und Back-up-Besandung und des
Sealing-Dips enthalten, vermeiden Randentkohlung und Pittingbildung bei
kohlenstoffhaltigen Legierungen dadurch, daß nach dem Abguß bei
Temperaturen über 1200°C der dispersiv verteilte Kohlenstoff im keramischen
Träger mit dem Luftsauerstoff reagiert.
Der keramische Schutzstoff kann sowohl der Tauchmasse als auch der
Besandung zugesetzt werden. Auch ein Zusatz im Sealing-Dip ist möglich.
Alle drei Zusatzmethoden führen zu dem Ergebnis, daß C-haltige Legierungen
und Stähle nicht randentkohlt werden und eine Pittingbildung nicht auftritt.
Dieses zeigt sich in verschiedenen Versuchen.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Schalen als Gießform,
wobei
- a) ein ausschmelzbares oder auslösbares Modell eines zu gießenden Teiles hergestellt wird,
- b) das Modell in eine Tauchmasse aus einer Aufschlämmung eines feuerfesten Materials und eines Binders eingetaucht wird, um einen feuchten Überzug auf dem Modell zu bilden,
- c) auf den Überzug ein grobes, feuerfestes Pulver aufgesprenkelt wird,
- d) der Überzug getrocknet wird,
- e) die Schritte b), c) und d) wiederholt werden, bis die Schale die gewünschte Dicke erreicht hat,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchmasse und/oder dem groben
feuerfesten Pulver ein keramischer Schutzstoff, in den bei der
Herstellung im schmelzflüssigen Zustand Kohlenstoff eingetragen
wurde, zugesetzt wird, der zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes im
wesentlichen bei Formtemperaturen oberhalb der Brenntemperatur der
Gießform Sauerstoff chemisch zu binden und somit bei
kohlenstoffhaltigen Stählen und Legierungen Randentkohlungen und
Oberflächenfehler zu verhindern vermag.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff aus 5.5 bis 98 Gew.-% Al₂O₃, Rest SiO₂, mit bis
zu 12 Gew.-% dispersiv verteiltem und/oder gelöstem Kohlenstoff von
12 Gew.-% besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Schmelzmullite verwendet wird, in dem bis zu 6% Kohlenstoff im
schmelzflüssigen Zustand dispergiert und/oder gelöst ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff aus technisch reinem Al₂O₃ mit 3 Gew.-%
dispersiv verteiltem und/oder gelöstem Kohlenstoff besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff dem Füller der 1. und 2. Tauchschicht mit einem
Anteil von 0.01 bis 20 Gew.-% zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff der Besandung für die 1. und 2. Tauchschicht
mit 0.01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, beigemischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff dem Füller für die Back-up-Tauchmassen mit
einem Anteil von 0.01 bis 20 Gew.-% zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff der Besandung für die Back-up-Schichten
zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff mit 0.01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-%
beigemischt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff dem Füller der Back-up-Tauchmasse, welche als
Sealing-Dip eingesetzt wird, zugemischt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
keramische Schutzstoff mit einem Anteil von 0.01 bis 30 Gew.-%
zugemischt wird, vorzugsweise mit 5 bis 8 Gew.-%.
12. Keramischer Schutzstoff für den Füller und die Besandung zur
Herstellung von keramischen Schalen als Gießform, gekennzeichnet
durch die Verwendung der in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12
angegebenen Zusammensetzung.
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