AT404444B

AT404444B - Vorrichtung und verfahren zum giessen von mehr grossflächigen, hohlräumigen gussteilen aus leichtmetall

Info

Publication number: AT404444B
Application number: AT190094A
Authority: AT
Original assignee: Sommerhuber Franz
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1998-11-25
Also published as: ATA190094A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen eines Leichtmetallgussteiles mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Durchbrechungen, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Kokillen üblicher Bauart haben den Nachteil, dass beim Giessen grossflächiger, hohiräumiger Profile durch wegebedingte Wärmeunterschiede zusätzliche Spannungen und das Übereinanderlaufen unterschiedlich temperrierter Schmelze (KaltschweiBstellen) nicht verhindert werden kann. Dass bei mehr grossflächigen hohlraumigen Gussstücken mit vielen Hohlraumkernen diese nicht frei bewegbar sind, um so einen radialen Ausgleich der Schrumpfung beim Abkühlen der Schmelze zu ermöglichen und das Ausbringen besonders dünnwandiger Profile mit grosser Hohlraumtiefe und parallelgeführtem Durchmesser nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche es ermöglichen, in einfacher Weise grossflächige, hohlräumige, dünn- oder dickwandige Gussstücke herzustellen. Die Einrichtung zu Durchführung des Verfahrens soll eine im ganzen Profilbereich gleichzeitige senkrechte Füllung ermöglichen. Die Hohlraumkerne sollen bei der Abkühlung des Gussstückes freigestellt und das Ausbringen der Hohlraumkerne ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst : * Giessen einer Leichtmetallschmelze in eine Kokille, in der Kerne, die die Durchbrechungen bilden, starr befestigt sind,
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Leichtmetall unter Gegeneinanderbewegen folgen können, * Abwarten der Durcherstarrung des vergossenen Leichtmetall und * Ausbringen des Leichtmetallgussteiles aus der Kokille.

Bevorzugte Varianten der erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet : * eine Kokille mit einer einen geschlossenen Umfang bildenden und einen Kokillenhohlraum umgren- zenden Kokillenseitenwand, * einen den Kokillenhohlraum nach unten begrenzenden Kokillenboden, * mehrere jeweils eine der Durchbrechungen des Leichtmetaligussteiles bildende Kerne, * Ausnehmungen im Kokillenboden, in die jeweils ein Kern mit seinem Ende einsetzbar ist, * eine Stützeinrichtung, an der die Kokillenseitenwand abgestützt ist, * Kernstützen,

an denen die in die Ausnehmungen einsetzbaren Enden der Kerne aufliegen und die ihrerseits an einer Stützeinrichtung starr befestigt sind, * wobei Kontaktflächen zwischen den unteren Enden der Kerne und den Kernstützen sich quer zu den nebeneinander liegenden Kernen erstrecken und eine Beweglichkeit der Kerne gegenüber den
Kernstützen in Richtung der Kontaktflächen ergeben, und * eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des Kokillenbodens aus einer die Kerne gegeneinander und im Kokillenboden fixierenden Eingriffsstellung in eine die Enden der Kerne vom Kokillenboden freigebende Stellung bzw. umgekehrt.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Vorrichtung besteht somit im wesentlichen aus der Kokille, den Kernen, dem Kokillenboden und der Versehiebeeinrichtung für den Kokillenboden. Nach der Erfindung ist die Kokille im ganzen Bereich des zu giessenden Profils für eine senkrechte Zubringung der Schmelze oben offen. Das innenseitige Profil der Hohlraumstege wird durch die zweigeteilten Kerne gebildet. Die unteren Teile der Kerne, die sogenannten Kernstützen, sind zur Distanzierung und Befestigung mit einer unter dem Kokillenboden befindlichen, als Stützeinrichtung wirkenden Grundplatte verbunden. Der der Form des zu giessenden Profils (Rundbogenprofil, Bienenwabemuster oder ähnlicher Muster) nachgebildete Kokillenboden ist so weit absenkbar, dass die Trennungsebene zwischen Kernstützen und Kernen eine flächige Ebene mit dem Kokillenboden bildet, auf der die Kerne frei stehen.

Kokillenboden, Stützeinrichtung und Verschiebeeinrichtung sind streng waagrecht ausgerichtet. Die Verschiebeeinrichtung überträgt die Summe der Kräfte eines oder mehrerer Hydrautikzylinder über Verbindungsstangen oder -stege für das Anheben oder Absenken des Kokillenbodens. In die über den ganzen Querschnittbereich nach oben offene Kokille wird die Schmelze mit über den ganzen Querschnittbereich des Profils gleichzeitigen Füllbeginn und gleicher Temperatur senkrecht zugebracht, um wegebedingte Wärmeunterschiede, zusätzliche Spannungen und das schuppenförmig Übereinanderlaufen unterschiedlich temperierter Schmelze (Kaltschweissstellen) zu verhindern.

Nach der Füllung zu Beginn der Schrumpfung des Gussstückes wird der Kokillenboden soweit abgesenkt, bis die untere Trennungsebene zwischen Kernstützen und Kernen mit der Oberfläche des Kokillenbodens eine flächige Ebene bildet, auf der sich die freistehenden Kerne in radialer Richtung nach innen bewegen können, um einen spannungslosen Schrumpfvorgang beim Abkühlen des grossflächigen, hohiräumigen Gussstücks zu ermöglichen.

Zur

endgültigen Abkühlung kommt das Gussstück fliessbandmässig in einen Abkühlraum, um anschliessend in einem Wärmeofen gleichmässig soweit erwärmt zu werden (200 bis 300*C), bis sich das die Kerne umschliessende Leichtmetall infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Leichtmetall und Kernma- terial von den Kernen löst, und die Kerne gleichzeitig mittels einer Vorrichtung ausgebracht werden können.

Anhand der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Variante. Fig. 4 veranschaulicht das Ausbringen der Kerne aus dem Leichtmetall-Profilmuster.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung im vertikalen Schnitt und gleich nach dem Giessvorgang. Als grösster
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1)quergeteilt ausgeführt sind, dargestellt. Der Abstand zueinander sowie die Form der Kerne 1 a, 1 b bilden gleich starke Hohlraumstege 5 und Verbindungsknoten 8 derselben. Die Längsachsen der Kerne la, lb sind streng parallel ausgerichtet. Die Hohlraumtiefe wird durch die Länge der Kerne 1 b festgelegt. Die äussere Seitenwand 3 der Kokille wie auch das untere Ende des unteren Teiles 1 a der Kerne 1 b werden von einer Grundplatte 2, die im wesentlichen dem mehr grossflächigen Gussstück nachgebildet ist, distanziert geführt und sind an dieser befestigt.

Der heb- und absenkbare Kokillenboden 4 führt und verbindet die jeweils quer zweigeteilten Kerne la, lob und schliesst die Kokille nach unten ab. Der untere Teil 1 a jedes Kerns ist nachfolgend als Kernstütze bezeichnet.

Fig. 2 zeigt die Kokille für mehrflächig hohlräumiges Giessen mit hohlen Kernen 1 b für grösseren Hohlraumdurchmesser sowie für schnellere Wiedererwärmung des Gussstückes durch eine Heissluftumwälzung durch den Kern (im geschlossenen Raum). Der erste Schrumpfvorgang hat gemäss Fig. 2 bereits eingesetzt. Der der Form des Leichmetall-Profilmusters mit seinen Profilstegen 5 angeglichene Kokillenboden 4 ist bereits abgesenkt. Eine als Verschiebeeinrichtung dienende Absenkplatte 6 nimmt die mit Pfeilen dargestellten hydraulischen Kräfte auf und überträgt diese über Stangen oder Stege 7 zum Kokillenboden 4, um-in waagrechter Ebene gesehen-ein gleichmässiges Absenken oder Anheben des Kokillenbodens 4 zu ermöglichen.

Die Kerne 1b stehen somit frei, d. h. sie sind vom Kokillenboden 4 freigestellt.

Fig. 3 zeigt ein quadratisches Muster in Draufsicht mit Kernen 1 b ohne Hohlräume, mit der äusseren Seitenwand 3 und die Hohlraumstege 5 mit ihren Verbindungsknoten 8.

Gemäss Fig. 4 sind als Widerlager für die Ausbringung die Auflagen 9 des Kokillenbodens 4 in waagrechter Querschnittebene in Form des zu giessenden Profilmusters vorgesehen. Nach dem Lösen der Schrumpfung des Leichtmetall durch genügende Wiedererwärmung (200 bis 300. C) werden die hohlen Kerne 1 b mittels der Auflage 9 durch Betätigen der Absenkplatte 6 gleichzeitig aus dem Profilmuster ausgebracht.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Giessen eines Leichtmetallgussteiles mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Durchbrechungen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : Giessen einer Leichtmetallschmeize in eine Kokille, in der Kerne (1b), die die Durchbrechungen bilden, starr befestigt sind, Abwarten des Beginns der Erstarrung des vergossenen Leichtmetall, Lösen der starren Befestigung der Kerne (1b), so dass diese einer Schrumpfung des vergossenen Leichtmetalles unter Gegeneinanderbewegen folgen können, Abwarten der Durcherstarrung des vergossenen Leichtmetall und Ausbringen des Leichtmetallgussteiles aus der Kokille.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Lösen der starren Befestigung der Kerne (1b) der Beginn des Schrumpfens abgewartet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtmetallgussteil mitsamt den Kernen (1b) aus der Kokille ausgebracht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oben offene Kokille mit über ihren ganzen Querschnittbereich gleichzeitiger und senkrechter Zuführung der Schmelze entweder von oben nach unten oder von unten nach oben gefüllt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtmetaligussteil nach Abkühlung, vorzugsweise auf Raumtemperatur, für die Ausbringung der Kerne (1b) wieder erwärmt wird. <Desc/Clms Page number 3>
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Lichtmetallgussteiles auf etwa 200 bis 300'C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen für die Ausbringung der Kerne (1b) in einem Wärmeofen erfolgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen induktiv erfolgt.
9. Einrichtung zum Giessen eines Leichtmetaligussteiles mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordne- ten Durchbrechungen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : eine Kokille mit einer einen geschlossenen Umfang bildenden und einen Kokillenhohlraum umgrenzenden Kokillenseitenwand (3), einen den Kokillenhohlraum nach unten begrenzenden Kokillenboden (4), mehrere jeweils eine der Durchbrechungen des Leichtmetallgussteiles bildende Kerne (1b), Ausnehmungen im Kokillenboden (4), in die jeweils ein Kern (1b) mit seinem Ende einsetzbar ist, eine Stützeinrichtung (2), an der die Kokillenseitenwand (3) abgestützt ist, .

Kernstützen (1 a), an denen die in die Ausnehmungen einsetzbaren Enden der Kerne (1 b) aufliegen und die ihrerseits an einer Stützeinrichtung (2) starr befestigt sind, wobei Kontaktflächen zwischen den unteren Enden der Kerne (1b) und den Kernstützen (la) sich quer zu den nebeneinander liegenden Kernen (1b) erstrecken und eine Beweglichkeit der Kerne (1b) gegenüber den Kernstützen (la) in Richtung der Kontaktflächen ergeben, und eine Verschiebeeinrichtung (6,7) zum Verschieben des Kokillenbodens (4) aus einer die Kerne (1b) gegeneinander und im Kokillenboden (4) fixierenden Eingriffsstellung in eine die Enden der Kerne (1 b) vom Kokillenboden (4) freigebende Stellung bzw. umgekehrt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kokillenboden (4) soweit absenkbar ist, dass die Oberfläche des Kokillenbodens (4) mit den oberen Enden der Kernstützen (1 a) eine Ebene bildet, auf der die freistehenden Kerne (1 b) beim Schrumpfvorgang in Richtung der Ebene frei bewegbar sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (1b) aus einem Metall mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizient bestehen als das zu vergiessende Leichtmetall.
12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (2) von einer Grundplatte gebildet ist, an der sowohl die Kokillenseitenwand (3) als auch die Kernstützen (1 a) abgestützt sind.
13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen im Kokillenboden (4) den Querschnitten der Kerne (1 b) angepasst sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (1b) und die Kernstützen (1a) ein- und denselben Querschnitt aufweisen und die Ausnehmungen im Kokillenboden die Kerne (1 b) und die Kernstützen (1 a) muffenartig verbinden.
15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (1 b) hohl ausgebildet sind (Fig. 2,4).
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung mehrere die Stützeinrichtung (2) durchragende und synchron bewegbare Stell- mittel, wie Stellstangen (7), aufweist, die am Kokillenboden (4) angreifen.
17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille zum Giessen eines flächigen Gussstrückes ausgestaltet ist und mit einer Vielzahl von zueinander parallel ausgerichteten, nebeneinander angeordneten Kernen (1 b) versehen ist
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Formflächen und Formkanten der Kerne (1 b) zueinander parallel ausgerichtet sind. <Desc/Clms Page number 4>
19. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18, gekennzeichnet durch einen Wärme- ofen zur Aufnahme eines Leichtmetallgussstückes mit den Kernen (1b), mit einer Heizeinrichtung, vorzugsweise einer HeiBluftumwälzung, einer elektrischen Widerstandsheizung oder einer induktiven Heizeinrichtung.
20. Gussstück, gegossen nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.
21. Gussstück nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine gitterförmige Struktur.
22. Gussstück nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine gitterförmige Struktur bildende Stege (5) von untereinander etwa gleicher Dimension.