AT514740B1

AT514740B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Gießen eines Gussteils

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Publication number: AT514740B1
Application number: ATA50509/2013A
Authority: AT
Original assignee: Nemak Sab De Cv
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2020-12-15
Also published as: US9895743B2; AT514740A1; US20160101467A1; DE212014000131U1; EP3003604A1; WO2014190366A1; EP3003604B1; ES2702180T3; CN105377473B; PL3003604T3; CN105377473A

Abstract

Ein Verfahren zum Gießen eines Gussteils nach dem Kippgießprinzip, wobei Metallschmelze (1) aus zumindest einem kippbaren Gießbehälter (2) in eine Gießform (3) mit einem den Gussteil abbildenden Formhohlraum (4) umgegossen wird, wobei der zumindest eine Gießbehälter (2) und die Gießform (3) in einem Schritt neben einander angeordnet werden und in einem darauffolgenden Schritt die Metallschmelze (1) beruhigt wird, wobei der zumindest eine Gießbehälter (2) und die Gießform so positioniert werden, dass vor dem Umgießen der Metallschmelze (1) von dem zumindest einen Gießbehälter (2) in die Gießform (3) ein beruhigtes Niveau (a) der Metallschmelze (1) in dem zumindest einen Gießbehälter (2) auf gleicher Höhe mit einem Abschnitt einer Innenseite der Gießform (3) liegt, wobei der mit der Metallschmelze (1) befüllte Gießbehälter (2) in einer Pendelbewegung an die Gießform herangeführt wird, wobei die Pendelbewegung gegensinnig zu Schwankungen der Metallschmelze (1) erfolgt.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen eines Gussteils nach dem Kippgießprinzip, wobei Metallschmelze aus zumindest einem kippbaren Gießbehälter in eine Gießform mit einem den Gussteil abbildenden Formhohlraum umgegossen wird, der zumindest eine Gießbehälter und die Gießform in einem Schritt neben einander angeordnet werden und in einem darauffolgenden Schritt die Metallschmelze beruhigt wird, wobei der zumindest eine Gießbehälter und die Gießform so positioniert werden, dass vor dem Umgießen der Metallschmelze von dem zumindest einen Gießbehälter in die Gießform ein beruhigtes Niveau der Metallschmelze in dem zumindest einen Gießbehälter auf gleicher Höhe mit einem Abschnitt einer Innenseite der Gießform liegt.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Kippgießen mit zumindest einem Gießbehälter und zumindest einer Gießform wobei der Gießbehälter und die Gießform miteinander verbindbar sind, wobei in einem verbundenen Zustand des zumindest einen Gießbehälters und der zumindest einen Gießform eine der zumindest einen Gießform zugewandte Stirnfläche des zumindest einen Gießbehälters parallel zu einer Stirnfläche zumindest eines Speisers der zumindest einen Gießform verläuft und an dieser anliegt, wobei die Ausgießkante des zumindest einen Gießbehälters und eine Eingießkante des Speisers, miteinander stufenlos fluchten oder eine Stufe bilden, deren Höhe weniger als 10% einer quer zu der Eingießkante und parallel zu der Stirnfläche verlaufenden Höhe des Speisers beträgt, wobei eine Oberfläche des Speisers in einem an ihre Eingießkante anschließenden Bereich eben ausgebildet ist und mit der Stirnfläche des Speisers einen Winkel zwischen 80 und 100°, bevorzugt einen Winkel zwischen 85° und 95°, einschließt.

[0003] Ein Verfahren zum Kippgießen ist aus der WO2010/058003A1 bekannt geworden. Bei dem bekannten Verfahren wird die Metallschmelze mittels eines auch als Gießlöffel bezeichneten Gießbehälters in eine Gießform umgegossen. Bei dem bekannten Verfahren wird der Prozess des Umgießens durch Kippen des Gießbehälters in Gang gesetzt. Hierbei befindet sich der Gießbehälter bzw. das Niveau der Schmelze in dem Gießbehälter höher als die Gießform, sodass die Schmelze mit relativ hoher kinetischer Energie in den Gießbehälter eintritt. Weitere Verfahren sind aus der WO2010068113A1, der WO2013017371A1, der US1189548A, der US5704413A1, der DE102004015649B3, der EP1155763A1 sowie der WO2011151007A1 bekannt geworden.

[0004] Nachteilig an den bekannten Verfahren ist es, dass es bereits zu Beginn des Umgießens der Metallschmelze von dem Gießbehälter in die Gießform zu Verwirbelungen in der Schmelze und somit zu Beeinträchtigungen der Gefügestruktur des Gussteils kommen kann.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein neues Kippgießverfahren zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mit der Metallschmelze befüllte Gießbehälter in einer Pendelbewegung an die Gießform herangeführt wird, wobei die Pendelbewegung gegensinnig zu Schwankungen der Metallschmelze erfolgt.

[0007] Die Erfindung ermöglicht es, dass ein Eingießen der Schmelze in die Gussform sehr ruhig und verwirbelungsfrei erfolgen kann. Da sich das beruhigte Niveau der Metallschmelze zu Beginn des Umgießens bereits auf dem Niveau der Gießform befindet, tritt die Metallschmelze mit geringer Geschwindigkeit in die Gießform über, sodass die Gussform mit einer beruhigten Schmelzefront gefüllt wird. Dadurch können Verwirbelungen und Unregelmäßigkeiten im Guss sehr gut vermieden werden. Die Erfindung ermöglicht auch eine sehr schnelle Verarbeitungszeit, da mit dem Umgießen nicht erst gewartet werden muss bis sich die Metallschmelze nach dem Heranführen des Gießbehälters an die Gießform beruhigt hat.

[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche ein besonders ruhiges Eingießen der Metallschmelze in den Formhohlraum ermöglicht, kann es vorgesehen sein, dass der zumindest eine Gießbehälter und die Gießform vor dem Umgießen so positioniert werden, dass das beru-

higte Niveau der Metallschmelze in dem zumindest einen Gießbehälter zumindest auf der gleichen Höhe mit dem tiefst liegenden Abschnitt des Formhohlraums liegt.

[0009] Eine rasche Beruhigung der Metallschmelze vor dem Umgießen sowie die Erzielung einer beruhigten Schmelzfront zu Beginn des Umgießens werden dadurch begünstigt, dass der zumindest eine Gießbehälter und die Gießform vor dem Umgießen so positioniert werden, dass das beruhigte Niveau der Metallschmelze zu Beginn des Umgießens parallel zu einem Wandabschnitt, insbesondere einem Boden, des zumindest einen Gießbehälters verläuft.

[0010] Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Gießbehälter einen direkt in den Formhohlraum mündenden Anschnitt aufweist und der Formhohlraum während des Umgießens der Metallschmelze über den Anschnitt unmittelbar mit dem Gießbehälter verbunden wird.

[0011] Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Anschnitt sich im Wesentlichen über eine gesamte dem Gießbehälter zugewandten Breite des Formhohlraumes erstreckt, wobei im Anschnitt ein Teil der Schmelze als Speiservolumen stehen bleibt.

[0012] Ein einfaches Starten des Gießvorganges lässt sich dadurch erreichen, dass der Eingießvorgang der Metallschmelze durch Kippen des Gießbehälters in Richtung der Gießform initiiert wird, oder dass der Gießbehälter und die Gießform zur Initiierung des Eingießvorganges gemeinsam und gleichsinnig um eine gemeinsame Achse gedreht werden.

[0013] Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Gießbehälter während eines Befüllens mit der Metallschmelze räumlich von der Gießform getrennt ist und nach dem Befüllen von einem Roboterarm an die Gießform herangeführt und gegen die Gießform fixiert wird.

[0014] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Niveau der Metallschmelze mittels Sensoren erfasst.

[0015] Die oben genannte Aufgabe kann auch mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, dass der zumindest eine Speiser an einem in Eingießrichtung betrachtet hinteren Abschnitt der Oberfläche einen Abschnitt aufweist, der einen Winkel von mehr als 90°, bevorzugt einen Winkel (ß) von mehr als 100° und kleiner als 160°, mit dem an die Eingießkante anschließenden Bereich der Oberfläche des Speisers einschließt.

[0016] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein sehr ruhiges Umgießen der Schmelze von dem Gießbehälter in die Gießform. Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, dass ein sich Überschlagen der Schmelze bei einem Eingießen in die Gießform sehr gut unterbunden werden kann und annähernd laminare Strömungsverhältnisse gewährleistet sind.

[0017] Gemäß einer Variante der Erfindung, welche sich durch ein gutes Eingießverhalten auszeichnet, kann es vorgesehen sein, dass eine einer Außenfläche der zumindest einen Gießform zugewandte Außenfläche des zumindest einen Gießbehälters und die Außenfläche der zumindest einen Gießform einen spitzen Winkel miteinander einschließen.

[0018] Sehr gute Strömungsverhältnisse und eine sehr ruhige Schmelzefront während des Umgießens der Schmelze von dem Gießbehälter in die Gießform lassen sich dadurch erzielen, dass der zumindest eine Gießbehälter eine Ausgießkante aufweist, über welche die Schmelze in die zumindest eine Gießform gegossen wird, wobei die Breite der Ausgießkante einer Breite des entspricht.

[0019] Das Umgießen lässt sich dadurch weiter verbessern, dass die Ausgießkante des zumindest einen Gießbehälters und eine Eingießkante des zumindest einen Speisers miteinander deckungsgleich angeordnet sind oder eine Stufe bilden, deren Höhe weniger als 10 mm beträgt.

[0020] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest einem Roboterarm zumindest zum Bewegen des zumindest einen Gießbehälters zu der zumindest einen Gießform sowie zumindest einen Sensor zur Erfassung

eines Niveaus der Metallschmelze in dem Gießbehälter sowie zumindest eine mit dem zumindest einen Sensor verbundene Steuerung aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Roboterarm in Abhängigkeit von dem zumindest einen Sensor erzeugten Signalen zu steuern.

[0021] Vorteilhafter Weise ist die Steuerung dazu eingerichtet, die Bewegung des Roboterarms und eines Aktors zur Betätigung der Gießform so zu steuern, dass das Niveau der Metallschmelze zu Beginn eines Umgießens der Metallschmelze von dem Gießbehälter in die Gießform, beruhigt ist und auf gleicher Höhe mit einer Innenseite der Gießform liegt.

[0022] Ein einfaches Einstellen des beruhigten Niveaus der Metallschmelze in dem Gießbehälter durch Kippen desselben vor dem Umgießen lässt sich dadurch erreichen, dass der Gießbehälter an einer Verbindungsstelle zu einer Gießform eine Ausgießöffnung aufweist, wobei eine bewegbare Abdeckung für die Ausgießöffnung vorgesehen ist, um einen ungewollten Übertritt der Metallschmelze in die Gießform zu verhindern.

[0023] Eine Ausführungsform, die sich auch sehr gut für die Verwendung eines Schutzgases eignet, sieht vor, dass die Abdeckung als Deckel ausgeführt ist, der verschwenkbar oder hebbar an dem Gießbehälter angelenkt ist. Hierbei kann der Deckel dazu ausgebildet sein, den Gießbehälter gasdicht verschließen zu können.

[0024] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im Folgenden anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

[0025] Fig. 1 zeigt die Position eines Gießbehälters und einer Gießform vor einem Umgießen der Metallschmelze von dem Gießbehälter in die Gießform;

[0026] Fig. 2 zeigt den Gießbehälter und die Gießform aus Fig. 1 in einer ersten Position während des Umgießens;

[0027] Fig. 3 zeigt den Gießbehälter und die Gießform aus Fig. 1 in einer zweiten Position während des Umgießens der Metallschmelze;

[0028] Fig. 4 zeigt den Gießbehälter und die Gießform aus Fig.1 in einer Position, in welcher die Metallschmelze vollständig von dem Gießbehälter in die Gießform umgegossen ist;

[0029] Fig. 5 zeigt einen Sensor zur Erfassung eines Niveaus der Metallschmelze;

[0030] Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht des Gießbehälters aus den Figuren 1 bis 4;

[0031] Fig. 7 zeigt eine Variante eines Gießbehälters;

[0032] Fig. 8 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht und

[0033] Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung.

[0034] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

[0035] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze

von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.

[0036] Gemäß Fig. 1 - 4 erfolgt das Gießen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum GieBen eines Gussteils nach dem Kippgießprinzip. Das erfindungsgemäße Verfahren wird als Balanced Level Casting bezeichnet. Hierbei wird eine Metallschmelze 1 aus einem kippbaren Gießbehälter 2 in eine Gießform 3 mit einem den Gussteil abbildenden Formhohlraum 4 umgegossen. In den Figuren 1 - 4 sind der Gießbehälter 2 und die Gießform 3 in unterschiedlichen zeitlich aufeinander folgenden Positionen dargestellt. Das Umgießen kann auch mittels zwei oder mehreren parallel zueinander angeordnete Gießbehälter 2, beispielsweise Gießlöffel, erfolgen.

[0037] Die zeitliche Reihenfolge des Ablaufes beginnt mit Fig. 1 und endet mit Fig. 4. Hierbei kann der Eingießvorgang der Metallschmelze 1 durch Kippen des Gießbehälters 2 in Richtung der Gießform 3 initiiert werden. In weiterer Folge können der Gießbehälter und die Gießform während des Umgießens der Metallschmelze gemeinsam und gleichsinnig gekippt werden.

[0038] Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, werden der Gießbehälter 2 und die Gießform 3 in vor dem Umgießen der Metallschmelze 1 neben einander angeordnet. Der Gießbehälter 2 kann während eines Befüllens mit der Metallschmelze 1 räumlich von der Gießform 3 getrennt werden. Nach dem Befüllen des Gießbehälters 2 mit einem für das Befüllen der Gießform 3 erforderlichen Quantum an Metallschmelze, kann der Gießbehälter 2 beispielsweise von einem Roboterarm an die Gießform 3 herangeführt und von dem Roboterarm gegen die Gießform 3 fixiert werden. In Fig. 3 ist der Roboterarm strichliert angedeutet und mit dem Bezugszeichen 13 versehen. Vorteilhafter Weise kann der Gießbehälter 2 auch mit der Gießform 3 mechanisch und dicht verbunden werden, beispielsweise durch Einhängen des Gießbehälters 2 in die Gießform 3. Die Gießform 3 und der Gießbehälter 2 können dann gemeinsam um eine Achse gekippt werden. Der Roboterarm 13 kann nach Verbinden des Gießbehälters 2 mit der Gießform 3 den Gießbehälter 2 freigeben und steht für einen anderen Arbeitsvorgang zur Verfügung.

[0039] In einem zweiten Schritt wird die Metallschmelze 1 in dem Gießbehälter 2 beruhigt. Dies passiert dadurch, dass gewartet wird, bis sich die Lage der Metallschmelze 1 in dem Gießbehälter 2 stabilisiert hat und sich ein konstantes Niveau eingestellt hat. Der Gießbehälter 2 und die Gießform 3 werden hierbei so positioniert, dass ein beruhigtes Niveau a der Metallschmelze 1 vor dem Umgießen der Metallschmelze von dem Gießbehälter 2 in die Gießform 3 in dem Gießbehälter 2 auf gleicher Höhe mit einem Abschnitt einer Innenseite der Gießform 3 liegt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Beruhigen der Metallschmelze 1 im Gießbehälter 2 dient dazu, einen möglichst ruhigen Einguss zu gewährleisten. Das Niveau der Schmelze kann mittels eines oder mehrerer Sensoren, erfasst werden. Zur Reduzierung von Oxydbildungen kann es weiters vorgesehen sein, dass der Gießbehälter 2 mit einem Schutzgas gefüllt wird. Hierfür eignet sich insbesondere eine Ausführungsform wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, bei welcher der Gießbehälter 2 mit einer Abdeckung 19 nach Befüllen mit der Metallschmelze 1 geschlossen werden kann.

[0040] Der Gießbehälter 2 kann in seinem tiefsten Bereich zumindest einen ebenen, geradlinig verlaufenden Bodenabschnitt 5 aufweisen, wobei der Gießbehälter 2 vor dem Umgießen so positioniert werden, dass das beruhigte Niveau a der Metallschmelze zu Beginn des Umgießens parallel zu dem Bodenabschnitt 5 verläuft. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Gießbehälter 2 auch eine andere Bodenform, beispielsweise abgerundet, aufweisen kann.

[0041] Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, können der Gießbehälter 2 und die Gießform 3 vor dem Umgießen der Metallschmelze 1 so positioniert werden, dass eine Normale n1 auf den Bodenabschnitt 5 bzw. auf eine dem Bodenabschnitt gegenüberliegende Öffnung 6 des Gießbehälters 2 und eine Normale n2 auf eine Eingießöffnung 7 der Gießform 3 einen Winkel a von ca. 45° - 100° miteinander einschließen. Dieser Winkel a kann während des Umgießens konstant bleiben, sodass sich die relative Lage von Gießbehälter 2 und Gießform 3 während des Umgießens nicht ändert. Alternativ hierzu kann jedoch auch der Winkel a während des Umgießens variieren und sich somit die Relativiage von Gießbehälter 2 und Gießform 3 zueinander ändern.

[0042] Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, das beruhigte Niveau a der Metallschmelze

1, welches zwangsläufig horizontal steht, parallel zu einem Boden des Gießbehälters 2 zu halten und zwar zum Zeitpunkt des Beginns des Eingießens, wobei dieses Niveau a bevorzugter Weise dem tiefsten Niveau des Formhohlraums 4 der Gießform 3 zu Beginn des Umgießens entspricht. Zu Beginn des Umgießens ist die Gießform 3 gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Position bei Beendigung des Umgießens um ca. -90° geschwenkt, wie aus einem Vergleich der Fig.1 und 4 ersichtlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Balanced Level Casting Verfahren können die Bewegungen des Gießbehälters und/oder der Gießform während des Umgießens so gesteuert werden, dass während des gesamten Umgießvorgangs die Oberfläche der Schmelze annähernd beruhigt ist.

[0043] Weiters kann der mit der Metallschmelze 1 befüllte Gießbehälter 2 beispielsweise in einer Pendelbewegung an die Gießform herangeführt werden, wobei die Pendelbewegung gegensinnig zu Schwankungen der Metallschmelze 1 erfolgen kann.

[0044] Der Gießbehälter 2 kann einen direkt in den Formhohlraum 4 mündenden Anschnitt aufweisen, wobei der Formhohlraum 4 während des Umgießens der Metallschmelze 1 über einen Anschnitt unmittelbar mit dem Gießbehälter 2 verbunden wird. In dem soeben genannten Fall, kann der Anschnitt des Gießbehälters 2 durch einen Abschnitt 12 des Gießbehälters 2 gebildet sein, der eine in Fig. 6 dargestellte Ausgießöffnung 18 aufweist.

[0045] Alternativ zu einer Realisierung eines Anschnittes an dem Gießbehälter 2 kann die Gießform 3 einen Anschnitt 8 aufweisen. Dieser Anschnitt 8 kann mehrere Kanäle 9, 10, 11 aufweisen, die zum Befüllen des Formhohlraumes 4 bzw. zu dessen Entlüftung während des Befüllens dienen können. Weiters kann der Gießbehälter 2 an einem der Gießform 3 zugewandten Seite den mit dem Anschnitt 8 korrespondierenden Abschnitt 12 aufweisen, um eine gute Verbindung zwischen dem Gießbehälter 2 und der Gießform 3 zu gewährleisten. Der Abschnitt 12 und ein mit diesem zusammenwirkender Abschnitt des Anschnittes 8 sind bevorzugt kongruent zueinander ausgebildet, wobei der Abschnitt 12 in den Anschnitt 8 eingreift und von diesem umgeben sein kann, sodass eine mechanische Verbindung zwischen Gießbehälter 2 und Gießform 3 gebildet sein kann.

[0046] Der Anschnitt 8 kann sich im Wesentlichen über eine gesamte dem Gießbehälter 2 zugewandte Breite des Formhohlraumes 4 erstrecken. Im Anschnitt 8 kann auch ein Teil der Metallschmelze als Speiservolumen stehen bleiben.

[0047] Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 14 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann einen oder mehrere Sensoren 15 zur Erfassung des Niveaus der Metallschmelze 1 in dem Gießbehälter 2 sowie eine mit dem Sensor 15 verbundene Steuerung 16, beispielsweise einen entsprechend programmierten Signal- oder Mikroprozessor, aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den Roboterarm 13 in Abhängigkeit von Signalen, die von dem Sensor 15 erzeugt sind, zu steuern. Wie in Fig. 5 dargestellt ist kann der Sensor 15, beispielsweise ein lichtempfindlicher Sensor sein, der an der Oberfläche der Metallschmelze reflektiertes Licht einer Lichtquelle 20 empfängt und in elektrische Signale umwandelt. Die Intensität des mit dem Sensor 15 gemessenen Lichts verändert sich bei Schwankungen des Niveaus der Metallschmalze gegenüber einer beruhigten Oberfläche, sodass mit dem dargestellten Aufbau auf einfache Weise erkannt werden kann, ob das Niveau der Metallschmelze 1 beruhigt ist.

[0048] Die Steuerung 16 kann dazu eingerichtet sein, die Bewegung des Roboterarms 13 und eines Aktors 17 zur Betätigung der Gießform 3 so zu steuern, dass das Niveau der Metallschmelze 1 zu Beginn eines Umgießens der Metallschmelze 1 von dem Gießbehälter 2 in die Gießform 3, beruhigt ist und auf gleicher Höhe mit einer Innenseite der Gießform 3 liegt. Mit Hilfe des Aktors, beispielsweise eines weiteren Roboterarms oder einem Motor, kann die Gießform 3 verkippt werden.

[0049] Wie in Fig. 6 dargestellt, kann der Gießbehälter2 an einer Verbindungsstelle zu einer Gießform 3 eine Ausgießöffnung 18 aufweist. Die Ausgießöffnung 18 kann sich über die gesamte Breite des Formhohlraumes 4 erstrecken.

[0050] Weiters kann eine bewegbare Abdeckung für die Ausgießöffnung 18 vorgesehen sein. Bei

der Abdeckung kann es sich um eine Verschlussklappe für die Ausgießöffnung 18 oder eine in der Ebene der Ausgießöffnung 18 verschiebbare Platte handeln. Die Abdeckung 19 kann aber auch wie in Fig. 7 dargestellt, als verschwenkbarer Deckel ausgebildet sein. Die Verwendung einer Abdeckung hat den Vorteil, dass der Gießbehälter 2 vor dem Umgießen entsprechend positioniert und in Bezug auf die Gießform 3 ausgerichtet werden kann, wobei ein Übertritt der Schmelze bei geschlossener Ausgießöffnung 18 verhindert wird. Nach Entfernen der Abdeckung kann dann das Umgießen der Metallschmelze 1 von dem Gießbehälter 2 in die Gießform 3 erfolgen.

[0051] Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform eignet sich besonders für die Verwendung von Schutzgas, da nach Aufnahme der Schmelze der Gießbehälter 2 mittels des Deckels verschlossen und der Gießbehälter 2 über eine hier nicht dargestellte Einfüllöffnung, die beispielsweise mit einem Ventil verschlossen sein kann, mit Schutzgas gefüllt werden kann.

[0052] Gemäß dem in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel können der Gießbehälter 2 und die Gießform 3 miteinander verbunden werden, wobei der Gießbehälter in die Gießform 3 eingehängt und hierauf arretiert werden kann. Die Verbindung zwischen Gießbehälter 2 und Gießform 3 kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig sein.

[0053] Wie in Fig. 9 dargestellt, verläuft nach einem Verbinden des Gießbehälters 2 und der Gießform 3 eine der Gießform 3 zugewandte Stirnfläche 21 des Gießbehälters 2 parallel zu einer Stirnfläche 22 eines Speisers 23 und liegt an dieser an. Der Speiser 23 kann durch eine Sandform 24 gebildet sein. Die Stirnflächen 21, 22 von Gießbehälter 2 und Speiser 23 sowie Sandform 24 können in Bezug auf ihre Flächen und ihre Konturen einander entsprechen. Weiters können die Stirnflächen 21, 22 kongruent zueinander ausgebildet sein. So könnte eine der Stirnflächen 21, 22 einen oder mehrere Fortsätze aufweisen, während die andere der Stirnflächen 21, 22 entsprechende Aufnahmen aufweisen könnte. Die Sandform 24 wird häufig auch als „Deckkern“ bezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Speiser 23 Teil des Eingießsystems und als sogenannter offener Speiser ausgebildet.

[0054] Eine einer Außenfläche 25 der Gießform 3 zugewandte Außenfläche 26 des Gießbehälters 2 und die Außenfläche 25 können einen spitzen Winkel, also einen Winkel kleiner 90°, miteinander einschließen. Eine innere Oberfläche 27 des Gießbehälters 2 und die Außenfläche 26 können parallel zueinander verlaufen.

[0055] Der Gießbehälter 2 kann eine Ausgießkante 28 aufweist, über welche die Schmelze in die Gießform 3 übertritt. Die Breite der Ausgießkante 28 kann einer Breite des Speisers 23 und/oder einer Breite der in den Speiser 23 eingesetzten Sandform 24 entsprechen. Die Ausgießkante 28 und eine Eingießkante der Sandform 24 können miteinander stufenlos fluchten oder eine Stufe bilden, deren Höhe weniger als 10 mm beträgt. Die Eingießkante der Sandform 24 ist aus darstellerischen Gründen in Fig. 9 nicht mit einem eigenen Bezugszeichen versehen. Die Position der Eingießkante ist jedoch unmittelbar anschließend an die mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete Ausgießkante.

[0056] Eine Oberfläche der Sandform 24 kann in einem an ihre Eingießkante anschließenden Bereich eben ausgebildet sein und mit der Stirnfläche 22 einen Winkel a zwischen 80 und 100°, bevorzugt einen Winkel a zwischen 85° und 95°, einschließen. Gemäß der Darstellung in Fig. 9 beträgt der Winkel a zwischen der Oberfläche der Sandform und der Stirnfläche beispielsweise annähernd 90°.

[0057] An einem in Eingießrichtung betrachtet hinteren Abschnitt, der in einen Formhohlraum übergeht, kann die Oberfläche der Sandform 24 einen Abschnitt aufweisen, der einen Winkel ß von mehr als 90°, bevorzugt einen Winkel ß von mehr als 100° und kleiner als 160°, mit dem an die Eingießkante anschließenden Bereich der Oberfläche der Sandform 24 einschließt. Die in den Figuren 8 und 9 dargestellte Ausführungsform eignet sich ebenfalls sehr gut zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die in den Figuren 8 und 9 dargestellte Ausführungsform zusätzlich auch sämtliche Vorrichtungsmerkmale der in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen aufweisen kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Metallschmelze 2 Gießbehälter

3 Gießform

4 Formhohlraum

5 Bodenabschnitt

6 Öffnung

7 Eingießöffnung 8 Anschnitt

9 Kanal

10 Kanal

11 Kanal

12 Abschnitt 13 Roboterarm 14 Vorrichtung 15 Sensor

16 Steuerung

17 Aktor

18 Ausgießöffnung 19 Abdeckung

20 Lichtquelle

21 Stirnfläche 22 Stirnfläche 23 Speiser

24 Sandform

25 Außenfläche

26 Außenfläche 27 Innere Oberfläche 28 Ausgießkante

AT 514 740 B1 2020-12-15

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen eines Gussteils nach dem Kippgießprinzip, wobei Metallschmelze (1) aus zumindest einem kippbaren Gießbehälter (2) in eine Gießform (3) mit einem den Gussteil abbildenden Formhohlraum (4) umgegossen wird, wobei der zumindest eine Gießbehälter (2) und die Gießform (3) in einem Schritt neben einander angeordnet werden und in einem darauffolgenden Schritt die Metallschmelze (1) beruhigt wird, wobei der zumindest eine Gießbehälter (2) und die Gießform so positioniert werden, dass vor dem Umgießen der Metallschmelze (1) von dem zumindest einen Gießbehälter (2) in die Gießform (3) ein beruhigtes Niveau (a) der Metallschmelze (1) in dem zumindest einen Gießbehälter (2) auf gleicher Höhe mit einem Abschnitt einer Innenseite der Gießform (3) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Metallschmelze (1) befüllte Gießbehälter (2) in einer Pendelbewegung an die Gießform herangeführt wird, wobei die Pendelbewegung gegensinnig zu Schwankungen der Metallschmelze (1) erfolgt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Gießbehälter (2) und die Gießform (3) vor dem Umgießen so positioniert werden, dass das beruhigte Niveau (a) der Metallschmelze in dem Gießbehälter (2) zumindest auf der gleichen Höhe mit dem tiefst liegenden Abschnitt des Formhohlraums (4) liegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Gießbehälter (2) vor dem Umgießen so positioniert wird, dass das beruhigte Niveau (a) der Metallschmelze (1) zu Beginn des Umgießens parallel zu einem Wandabschnitt, insbesondere einem Boden (5), des Gießbehälters (2) verläuft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (2) einen direkt in den Formhohlraum (4) mündenden Anschnitt aufweist und der Formhohlraum (4) während des Umgießens der Metallschmelze (1) über den Anschnitt unmittelbar mit dem Gießbehälter (2) verbunden wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschnitt (8) sich im Wesentlichen über eine gesamte dem Gießbehälter (2) zugewandten Breite des Formhohlraumes (4) erstreckt, wobei im Anschnitt ein Teil der Schmelze als Speiservolumen stehen bleibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingießvorgang der Metallschmelze (1) durch Kippen des Gießbehälters (2) in Richtung der Gießform (3) initiiert wird, oder dass der Gießbehälter und die Gießform zur Initiierung des Eingießvorganges gemeinsam und gleichsinnig um eine gemeinsame Achse gedreht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (2) und die Gießform (3) während des Umgießens der Metallschmelze (1) gemeinsam und gleichsinnig gekippt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (2) während eines Befüllens mit der Metallschmelze räumlich von der Gießform (3) getrennt ist und nach dem Befüllen von einem Roboterarm (13) an die Gießform (3) herangeführt und gegen die Gießform (3) fixiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau der Metallschmelze mittels zumindest eines Sensors erfasst wird.

10. Vorrichtung (14) zum Kippgießen mit zumindest einem Gießbehälter (2) und zumindest einer Gießform (3), wobei der zumindest eine Gießbehälter (2) und die zumindest eine Gießform (3) miteinander verbindbar sind, wobei in einem verbundenen Zustand des zumindest einen Gießbehälters (2) und der zumindest einen Gießform (3) eine der zumindest einen Gießform (3) zugewandte Stirnfläche (21) des zumindest einen Gießbehälters (2) parallel zu einer Stirnfläche (22) zumindest eines Speisers (23) der zumindest einen Gießform (3) verläuft und an dieser anliegt, wobei die Ausgießkante (28) des zumindest einen Gießbehälters (2) und eine Eingießkante des Speisers (23), miteinander stufenlos fluchten oder eine Stufe bil-

den, deren Höhe weniger als 10% einer quer zu der Eingießkante und parallel zu der Stirnfläche verlaufenden Höhe des Speisers (23) beträgt, wobei eine Oberfläche des Speisers (23) in einem an ihre Eingießkante anschließenden Bereich eben ausgebildet ist und mit der Stirnfläche (22) des Speisers einen Winkel (a) zwischen 80 und 100°, bevorzugt einen Winkei (a) zwischen 85° und 95°, einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Speiser (23) an einem in Eingießrichtung betrachtet hinteren Abschnitt der Oberfläche einen Abschnitt aufweist, der einen Winkel (ß) von mehr als 90°, bevorzugt einen Winkel (ß) von mehr als 100° und kleiner als 160°, mit dem an die Eingießkante anschließenden Bereich der Oberfläche des Speisers (23) einschließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine einer Außenfläche (25) der zumindest einen Gießform (3) zugewandte Außenfläche (26) des zumindest einen Gießbehälters (2) und die Außenfläche (25) der zumindest einen Gießform (3) einen spitzen Winkel miteinander einschließen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Gießbehälter (2) eine Ausgießkante (28) aufweist, über welche die Schmelze in die zumindest eine Gießform (3) gegossen wird, wobei die Breite der Ausgießkante (28) einer Breite des Speisers (23) entspricht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Speiser (23) durch zumindest eine Sandform (24) gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einem Roboterarm (13) zumindest zum Bewegen des zumindest einen Gießbehälters (2) zu der zumindest einen Gießform (3) sowie zumindest einen Sensor (15) zur Erfassung eines Niveaus der Metallschmelze (1) in dem Gießbehälter (2) sowie zumindest eine mit dem zumindest einen Sensor (15) verbundene Steuerung (16) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Roboterarm (13) in Abhängigkeit von dem zumindest einen Sensor (15) erzeugten Signalen zu steuern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerung (16) dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Roboterarms (13) und eines Aktors (17) zur Betätigung der Gießform (3) so zu steuern, dass das Niveau der Metallschmelze (1) zu Beginn eines Umgießens der Metallschmelze (1) von dem Gießbehälter (2) in die Gießform (3), beruhigt ist und auf gleicher Höhe mit einer Innenseite der Gießform (3) liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (2) an einer Verbindungsstelle zu der Gießform (3) eine Ausgießöffnung (18) aufweist, wobei eine bewegbare Abdeckung (19) für die Ausgießöffnung vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung als Deckel ausgeführt ist, der verschwenkbar oder hebbar an dem Gießbehälter (2) angelenkt ist.

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