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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines Abgusses aus Metall mit mindestens einer Bohrung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metalleinsatz mit vorbestimmten Innendimensionen in eine Kokille eingesetzt wird, dass nachfolgend die Kokille mit Schmelze gefüllt und der Einsatz umgossen wird, dass der Einsatz im Abguss verbleibt und dass die aus dem erstarrten Abguss herausragenden Teile abgetrennt und, falls erforderlich, die Innendimensionen des abgekühlten Einsatzes durch Nachbearbeitung auf die endgültigen Dimensionen gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz vor dem Einsetzen in die Kokille gesandstrahlt und/oder gebeizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Einsatzes und der Schmelze zur dauerhaften Verbindung aufeinander abgestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz ein hohles Rohr oder eine Gewindebüchse (23) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr am in den Hohlraum der Kokille ragenden Ende verschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr wenigstens am unteren Ende verschlossen und mit Sand gefüllt wird.
7. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (9) an der oberen Seite einer Deckplatte (4) zum Halten eines Einsatzes (8, 13) vorhanden ist, der sich durch die Deckplatte erstreckt und/oder dass eine Haltevorrichtung (20, 21) an der Aussenseite der Kokillenwand (2, 3) vorhanden ist, deren zurückziehbares Halteorgan (18, 19) sich durch die Wand erstreckt.
8. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Haltevorrichtungen (20, 21) zusammenwirken zum Halten eines Einsatzes (17).
9. Abguss mit mindestens einer Bohrung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abgusses aus Metall mit mindestens einer Bohrung. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Kokille zur Durchführung des Verfahrens und einen nach dem Verfahren hergestellten Abguss.
Die Anwendung von einem oder mehreren Kernzügen beim Kokillengiessen ist bekannt; dabei wird der Kernzug nach dem Erstarren aus dem Hohlraum der Kokille ausgefahren. Kernzüge komplizieren die Kokille und verteuern sie, besonders weil sie separat gekühlt werden müssen. Ausserdem können solche Kernzüge zur Bildung von länglichen Bohrungen bzw. Höhlungen oder durchgehenden Löchern nicht oder beschwerlich verwendet werden. Ein Grund ist, dass die Formen bzw. die Innendimensionen solcher Höhlungen nicht über deren ganze Länge auslegungskonform zu halten sind. ssesonders bei Verschleissteilen ist dies nachteilig, weil hier praktisch keine Bearbeitung mehr möglich ist. Auch sind mit den Kernzügen sich nach innen vergrössernde Höhlungen nicht möglich. In solchen Fällen muss zwangsläufig auf Sandkerne zurückgegriffen und müssen ihre Nachteile in Kauf genommen werden.
Bei Sandkernen wirkt sich die von der Kokille verschiedene Wärmeleitfähigkeit negativ aus, mit der in der Regel eine gestörte Sättigung einhergeht. Auch eine Gas- und Blasenentwicklung ist als negativ zu bewerten. Auch sind solche Sandkerne für dünne, lange Bohrungen nicht stabil genug, und der Sand ist schwierig daraus zu entfernen, weil ein Anbacken oder ein Vermischen mit dem Metall nicht auszuschliessen sind. Auch ist Sand in einer bewegliche Teil aufweisenden Kokille unerwünscht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen, wonach auf einfache und wirtschaftliche Weise Abgüsse herzustellen sind, deren Dimensionen der Höhlungen bzw. Bohrungen auslegungsgerecht sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Lehre des ersten Anspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nunmehr anhand einiger in der einzigen Figur dargestellten Beispiele näher erläutert.
Die Figur stellt eine Kokille dar, die eine Bodenplatte 1 und Seitenwände 2, 3 aus einer CuCr-Legierung und eine nichtgezeichnete Einfüllöffnung aufweisende Deckplatte 4 hat.
Das erste Beispiel betrifft ein hohles, am in den Hohlraum 7 der Kokille ragenden Ende verschlossenes, kurzes Stahlrohr 8 als Einsatz, das sich durch die Deckplatte 4 erstreckt und von einer Haltevorrichtung 9 an der oberen Seite der Deckplatte 4 gehalten ist. Nach der Erstarrung einer Eisenschmelze wird die Haltevorrichtung 9 gelöst und die Deckplatte 4 samt dem Abguss der Kokille entnommen. Das Rohr 8, das entweder gesandstrahlt oder gebeizt wurde, um eine gute Verbindung zwischen dem Grundmetall des Abgusses und dem Einsatz zu gewährleisten, wird von der Ei senschmelze teilweise - bis zur Deckplatte 4- umgossen. Der herausragende Teil des Rohres 8 wird nach Erstarrung und Abkühlung abgetrennt, der Rest verbleibt im Abguss. Das Rohr kann jede beliebige Innen- und Aussenform, z.B. eine viereckige Bohrung, aufweisen.
Auch Rippenrohre oder Rohre mit Halterippen können zur Anwendung kommen.
Durch die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung können auch die Innendimensionen eines dünnen Rohres leicht ändern. Entweder berücksichtigt man das bereits beim Einsatz oder eine kleine Nachbearbeitung ist nötig, um die endgültigen Dimensionen zu erreichen.
Die Materialien des Einsatzes und des Grundmetalls bzw. der Schmelze müssen aufeinander abgestimmt sein. Bei Eisenschmelzen können die Rohre aus weichem Stahl oder aus einer Eisenlegierung sein. Bei-Abgüssen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung sollte das Rohr aus einer geeigneten Cu-Legierung sein. Einerseits muss eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Grundmetall und dem Einsatz zustande kommen, anderseits hängt die Wahl der Rohrmaterials von den Endgegebenheiten ab. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann sowohl auf Kernzüge als auch auf Sandkerne verzichtet werden; trotzdem können bessere Resultate erreicht werden. Dadurch kann die Kokille einfacher gestaltet werden und bewegliche Kokillenteile werden, da kein Sand vorhanden ist, nicht beeinträchtigt.
Es besteht keine Gefahr einer Sand/Metall-Vermischung, es tritt keine Gasbildung auf, und die Innendimensionen bleiben auslegungskonform, so dass bedeutend weniger Ausschuss anfällt. Somit ist eine grosse Wirtschaftlichkeit erreicht.
Das zweite Beispiel betrifft ein längliches Rohr 13 zur Bildung einer durchgehenden Bohrung, welches ebenfalls von einer Haltevorrichtung 9 gehalten ist. Das untere, durch Zuschweissen verschlossene Ende 12 des Rohres 13 ist auf die Bodenplatte 1 abgestützt. Das Rohr 13 ist aus Fabrikationsgründen dünnwandig und ist deshalb, um eine Verwer
fung der Rohrwände zu verhindern, mit trockenem Sand 14 gefüllt, wobei das obere Rohrende zugeschweisst sein kann.
Eine Sandfüllung kommt auch bei Vorhandensein höherer metallostatischer Drücke zur Anwendung. Die Wandstärke eines Rohres ist aber auch als Funktion des Abgussgewichtes und der Giesstemperatur zu wählen. Nach der Erstarrung wird das herausragende Rohrende abgetrennt und der Sand entfernt. Damit die Bohrung durchgehend wird, wird das Ende 12 geöffnet und auf die endgültigen Dimensionen gebracht.
Das dritte Beispiel betrifft ein hohles Rohr 17, das sich zwischen den Seitenwänden 2 und 3 erstreckt und windschief zum Rohr 13 verläuft. Hier ist eine genaue Positionierung und Fixierung dadurch erreicht worden, dass das Rohr 17 von Halteorganen 18, 19 zweier gegenüberliegenden Hal- tevorrichtungen 20, 21 gehalten wird. Die Halteorgane 18, 19 sind einfache, zurückziehbare Bolzen und brauchen nicht separat gekühlt zu werden. Das RückziehenlAusfahren geschieht durch pneumatische oder hydraulische Mittel unmittelbar nach der Erstarrung, damit der Abguss frei schrumpfen kann. Die Rückziehkraft ist bedeutend kleiner als bei Kernzügen.
Das vierte Beispiel betrifft eine Gewindebüchse 23 mit Halterippen 24, die mit Hilfe eines Halteorgans 26 einer Haltevorrichtung 25 an der Aussenseite der Wand 3 gehalten ist.
Alle gezeigten Beispiele können allein oder zusammen in einer Kokille zur Anwendung kommen.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a cast from metal with at least one bore, characterized in that a metal insert with predetermined internal dimensions is inserted into a mold, that subsequently the mold is filled with melt and the insert is cast around, that the insert remains in the cast and that the parts protruding from the solidified casting are cut off and, if necessary, the internal dimensions of the cooled insert are brought to the final dimensions by post-processing.
2. The method according to claim 1, characterized in that the insert is sandblasted and / or pickled before insertion into the mold.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the insert and the melt are matched to one another for permanent connection.
4. The method according to claim 1, characterized in that the insert is a hollow tube or a threaded bush (23).
5. The method according to claim 4, characterized in that the tube is closed at the end projecting into the cavity of the mold.
6. The method according to claim 4, characterized in that the tube is closed at least at the lower end and filled with sand.
7. mold for performing the method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a holding device (9) on the upper side of a cover plate (4) for holding an insert (8, 13) is present, which extends through the cover plate extends and / or that a holding device (20, 21) is provided on the outside of the mold wall (2, 3), the retractable holding member (18, 19) extending through the wall.
8. Chill mold according to claim 7, characterized in that two opposite holding devices (20, 21) cooperate to hold an insert (17).
9. casting with at least one bore, produced by the method according to one of claims 1 to 6.
The invention relates to a method for producing a cast from metal with at least one bore. The invention also relates to a mold for carrying out the method and a cast produced by the method.
The use of one or more core pulls in permanent mold casting is known; after solidification, the core pull is moved out of the cavity of the mold. Core sections complicate the mold and make it more expensive, especially because it has to be cooled separately. In addition, such core pulls for the formation of elongated bores or hollows or through holes can not be used or difficult. One reason is that the shapes or the internal dimensions of such cavities cannot be designed according to their entire length. This is particularly disadvantageous for wearing parts because practically no processing is possible here. In addition, hollows that enlarge inwards are not possible with the core pulls. In such cases, sand cores have to be used and their disadvantages have to be accepted.
In the case of sand cores, the thermal conductivity, which differs from that of the mold, has a negative effect and is usually accompanied by a disturbed saturation. Gas and bubble development can also be assessed as negative. Such sand cores are also not stable enough for thin, long bores, and the sand is difficult to remove from them because baking or mixing with the metal cannot be ruled out. Sand in a moving part mold is also undesirable.
It is an object of the invention to avoid the disadvantages mentioned above and to propose a method according to which castings can be produced in a simple and economical manner, the dimensions of the cavities or bores of which are appropriate for the design.
The object is achieved according to the invention by the teaching of the first claim. Advantageous further developments can be found in the dependent claims.
The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to some examples shown in the single figure.
The figure shows a mold which has a base plate 1 and side walls 2, 3 made of a CuCr alloy and a cover plate 4 which has an unillustrated filler opening.
The first example relates to a hollow, short steel tube 8, which is closed at the end projecting into the cavity 7 of the mold and which extends through the cover plate 4 and is held by a holding device 9 on the upper side of the cover plate 4. After an iron melt has solidified, the holding device 9 is released and the cover plate 4 together with the casting of the mold is removed. The pipe 8, which was either sandblasted or pickled to ensure a good connection between the base metal of the casting and the insert, is partially cast from the egg melt - to the cover plate 4. The protruding part of tube 8 is separated after solidification and cooling, the rest remains in the cast. The tube can have any internal and external shape, e.g. have a square bore.
Finned tubes or tubes with retaining ribs can also be used.
Due to the shrinkage occurring during solidification, the inner dimensions of a thin tube can also change slightly. Either you take this into account during use or a little post-processing is necessary to achieve the final dimensions.
The materials of the insert and the base metal or the melt must be coordinated. When iron melts, the pipes can be made of soft steel or an iron alloy. For castings made of copper or a copper alloy, the pipe should be made of a suitable Cu alloy. On the one hand, there must be a permanent connection between the base metal and the insert, on the other hand, the choice of pipe material depends on the final conditions. With the method according to the invention, both core pulls and sand cores can be dispensed with; nevertheless, better results can be achieved. This allows the mold to be made simpler and movable parts of the mold are not impaired since there is no sand.
There is no risk of sand / metal mixing, there is no gas formation, and the internal dimensions remain in accordance with the design, so that significantly less waste is incurred. This means that great economy is achieved.
The second example relates to an elongated tube 13 for forming a continuous bore, which is also held by a holding device 9. The lower end 12 of the tube 13, which is closed by welding, is supported on the base plate 1. The tube 13 is thin-walled for manufacturing reasons and is therefore to be a waste
to prevent the pipe walls from being filled with dry sand 14, the upper pipe end being welded.
Sand filling is also used when there are higher metallostatic pressures. The wall thickness of a pipe should also be selected as a function of the casting weight and the casting temperature. After solidification, the protruding pipe end is cut off and the sand is removed. So that the hole is continuous, the end 12 is opened and brought to the final dimensions.
The third example relates to a hollow tube 17 which extends between the side walls 2 and 3 and runs obliquely to the tube 13. Precise positioning and fixing has been achieved here in that the pipe 17 is held by holding members 18, 19 of two opposite holding devices 20, 21. The holding members 18, 19 are simple, retractable bolts and do not need to be cooled separately. The retraction / extension is carried out by pneumatic or hydraulic means immediately after solidification so that the casting can shrink freely. The retraction force is significantly less than with core pulls.
The fourth example relates to a threaded bush 23 with holding ribs 24, which is held on the outside of the wall 3 with the aid of a holding member 26 of a holding device 25.
All examples shown can be used alone or together in a mold.