Verfahren zur Herstellung von Metallgussstücken in Giessformen. Einfüllköpfe haben den Zweck, das durch den Schwund des flüssigen Metalles verloren gegangene Volumen des Gussstückes zu kom pensieren. Es sind bisher in der Metallgie sserei mehrere Verfahren bekannt, bei denen Einfüllköpfe verwendet werden. Bei einem wird zum Ausgleich des Schwundes des ein gefüllten flüssigen Metalles ein geschlossener Einfüllkopf verwendet, der in der Giesstech nik als "blinder Einfüllkopf bzw. Steiger bekannt ist und gegen die Atmosphäre ab geschlossen ist.
Andere Verfahren werden unter Anwendung eines Einfüllkopfes durch geführt, welcher als "offener Einfüllkopf" bezeichnet wird, da er gegen die Atmosphäre offen ist, ferner sind auch Verfahren mit "lufteinlassenden Einfüllköpfen" bekannt, die den blinden Einfüllköpfen ähnlich sind. jedoch im Innern Einsätze aus Kernsand oder ähnlichem Material aufweisen, die einen Zu tritt der Aussenluft ermöglichen, um auch die am längsten flüssig bleibenden Teile der Schmelze zum Erstarren zu bringen.
Das vorliegende Verfahren zur Herstel lung von Metallgussstücken in Giessformen mit mindestens einem Einfüllkopf zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Giessen eine Substanz in den Einfüllkopf eingebracht wird, die, nachdem sich im Einfüllkopf zu folge Abkühlung eine Oberflächenschicht aus erhärtetem Metall gebildet hat, ein Gas en' wickelt, dessen Druck auf das flüssige Me tall in der Weise einwirkt, dass dieses Metall in die Aussparungen .der Form, in welcher ,las Gussstück gebildet wird, hineingedrückt wird.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird mit. besonderem Vorteil unter Verwendung eines geschlossenen Einfüllkopfes durchge führt.
Dabei kann der gasentwickelnden Sub- stlanz auch noch eine exotherm reagierende Mischung, z. B. eine Mischung von Eisen oxyd und Aluminium, zugeführt werden.
Zweckmässig befindet sich die zur Gas entwicklung bestimmte Substanz in einem Behälter, welcher der Hitze des flüssigen Mettalles eine gewisse Zeit lang widersteht bzw. die Einwirkung der Hitze des flüssigen Metalles auf diese Substanz so lange verhin dert, bis sich im Einfüldkopf eine luftdicht abschliessende Oberflächenschicht aus erhär tendem Metall gebildet hat.
Zweckmässig wird die zur Gasentwicklung bestimmte Substanz im obern Teil des ge schlossenen Einfüllkopfes angebracht, z. B. aufgehängt, in welchem sich kurz nach dem Giessen, infolge der Abkühlung eine Ober flächenschicht aus erstarrtem Metall bildet, so dass das Gas sich in dem nach aussen ab g o eschlossenen Einf üllkopf entwickelt und auf das flüssige Metall einwirkt, um es in die Form hineinzudrücken.
Wenn die zur Gasentwicklung bestimmte Substanz eine .exotherm reagierende Mischung enthält, bleibt das Metall im Innern des Ein- füllkopfes länger flüssig und der Gasdruck kann somit länger einwirken.
Die gasentwickelnde Substanz ist zurVer- meidung des vorzeitigen Auseinanderfallens zweckmässig in eine Umhüllung eingeschlos sen. Das Umhüllungsmaterial bildet dann eine Schutzhülle, welche die Substanz so lange umgibt, bis die Hitze des Metalles die Um hüllung zerstört und dadurch die Entwick lung des erforderlichen Gasdruckes ermög licht, was jedoch erst nach Bildung der er starrten Oberflächenschicht im Einfüllkopf der Fall ist, wobei die restliche Metallmasse sich noch in flüssigem Zustand befindet. Dar aus ergibt sich, dass die Dicke bzw. Beschaf fenheit der Schutzhülle den Zeitpunkt des Wirksamwerdens des Gasdruckes bestimmt.
Die Schutzhülle für die Gasentwicklungs substanz kann aus feuerfestem Material be stehen, oder sie kann einen aus einem geeig neten Metall bestehenden Behälter darstellen, der im Einfüllkopf aufgehängt wird.
Die beiliegende Zeichnung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Erfindung.
Fig.1 ist eine schematische Darstellung im Vertikalschnitt durch eine Giessform mit einem geschlossenen Einfüllkopf, der eine zur Gasentwicklung fähige Substanz enthält, wo bei diese Substanz als in das flüssige Metall eingetaucht dargestellt ist (durch Schraffie rung hervorgehoben), und zwar vor ihrer Zer störung, zwecks Herbeiführung der Druck- im und Fig. 2 rat eine der Fig. 1 ähnliche Darstel lung, jedoch nach der Zerstörung der Gas entwicklungssubstanz nach Entwicklung des Gasdruckes, wobei in dieser Figur der von einer Hülle aus erstarrtem Metall umschlos sene Gasraum im obern Teil des Einfüllkop fes ersichtlich ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist ersichtlich, dass die Giessform mit einem geschlossenen Einfüllkopf 1 ver sehen ist, der mit dem Gussstück 2 in Ver bindung steht sowie mit einem bis auf Grundtiefe hinabreichenden Eineusskanal 3. In den obern Teil des geschlossenen Einfüll- kopfes wird vor dem Eingiessen des Metalls ein Behälter 4 eingesetzt, der eine zur Gas entwicklung fähige Substanz enthält, wobei der Behälter an einem Befestigungsdraht 5 von einer Einlage 6 herabhängt. Nachher wird das flüssige Metall durch den Kanal 3 eingegossen, wobei es auch den Behälter 4 umgibt.
Dieser Behälter hält die Gasent wicklung der Substanz so lange zurück, bis sich im Einfüllkopf eine Oberflächenschicht, also eine die äussere Begrenzung des Einfüll kopfes bildende Schicht aus erhärtendem Metall gebildet hat. Es wird nun ein Gas ent wickelt, dessen Druck auf das flüssige Metall bewirkt, dass dieses in die Aussparungen der Form, in welcher dar Gussstück gebildet wird, hineingedrückt wird.
Der Gasentwicklungssubstanz kann noch eine exotherm reagierende Mischung zuge führt sein. Durch den Druck des Gases ist ein Gasraum 8 oben auf dem Metall im Ein füllkopf erzeugt worden.
Gemäss den beiden Fig. 1 und 2 ist der Eingusskanal am Einfüllkopf angebracht, was jedoch nicht unbedingt der Fall sein muss, da derselbe ebensogut mit einem andern Teil der Giessform verbunden sein kann.
Die gasentwickelnde Substanz kann orga nischer oder anorganischer Natur sein, so fern sie bei der Temperatur des flüssigen Metalls Gas entwickelt. Es kann z. B. eine organische Substanz verwendet werden, welche bei diesen. Temperaturen Kohlenwas serstoffgase, Kohlenoxyd und Wasserstoff entwickelt. Diese Gase entwickeln in der ge schlossenen Gaskammer 8 des Einfüllkopfe# einen Druck, dessen Höhe hauptsächlich von der Natur und Menge der verwendeten Sttb- stanz abhängt.
Mit Erfolg wurde Leinöl als Gasentwiek- lungssubstanz angewendet, wobei das 01 je nach der Grösse des Einfüllkopfes in Men- gen von 0,5: bis 2:0 gr verwendet wurde. Fer ner kann man neben einer grossen Zahl orga nischer und anorganischer Substanzen, die dem Fachmann zur Verfügung stehen, z. B. auch Kreide und Melasse verwenden.
Der egotherm reagierende Anteil für die gasentwickelnde Substanz kann, wie bereits erwähnt, z. B. eine Mischung aus Eisenoxyd und Aluminium sein. Er kann aber auch aus Aluminium, Graphit und Kupferoxyd oder andern an sich bekannten wärmeabgebenden Misehungen bestehen, welche die erforder liche Hitze zur Aufrechterhaltung des Gas druckes während eines längeren Zeitraumes liefern, um eine Verminderung der Strah lungsverluste zu bewirken, so dass die Er starrung des Metalloberflächenteils 9 (Fig. 2) im Einfüllkopf verzögert wird. Die wendende Menge der exotherm reagierenden Verbindung kann je nach den besonderen Erfordernissen bzw. den in der Praxis zu berücksichtigenden Umständen wechseln, und es können z. B. Mengen zwischen 2 bis 40 gr angewendet werden.
Die Umhüllung 4 (Fig. 1) für die Gasent wicklungssubstanz, welche dazu dient, die Einwirkung der Hitze des geschmolzenen Metalls auf die Substanz zu verzögern, könnte auch die, Form eines offenen Rohres aufwei sen, und z. B. aus Stahl, Kupfer oder irgend einem geeigneten Metall oder sonstigen Ma terial, wie Silimanit, bestehen. Die Substanz kann auch mit einem oder mehreren Über zügen aus Silimanit versehen sein, derart, dass die Umhüllung genügt, um die Gasent wicklung so lange hintanzuhalten, bis sich im obern Teil des Einfüllkopfes eine Schicht des erstarrten Metalls gebildet hat.
Durch den Gasdruck wird der durch die Abhühlung der Schmelze bedingte Volumen verlust weitgehend ausgeglichen.
Process for the production of metal castings in casting molds. The purpose of filling heads is to compensate for the lost volume of the casting due to the loss of the liquid metal. There are several methods known in the metal foundry in which filling heads are used. In a closed filling head is used to compensate for the shrinkage of a filled liquid metal, which is known in casting technology as "blind filling head or riser and is closed to the atmosphere.
Other methods are carried out using a fill head which is referred to as an "open fill head" because it is open to the atmosphere, and "air-inlet fill head" methods are known which are similar to the blind fill heads. however, have inserts made of core sand or similar material inside, which allow the outside air to pass in order to solidify even the parts of the melt that have remained liquid for the longest time.
The present method for the produc- tion of metal castings in casting molds with at least one filling head is characterized in that a substance is introduced into the filling head prior to casting which, after a surface layer of hardened metal has formed in the filling head as a result of cooling, is a gas en ', the pressure of which acts on the liquid metal in such a way that this metal is pressed into the recesses .of the mold in which the casting is formed.
The method according to the invention is with. particular advantage runs through using a closed filling head.
The gas-evolving substance can also be an exothermic mixture, e.g. B. a mixture of iron oxide and aluminum are supplied.
The substance intended for gas development is conveniently located in a container that withstands the heat of the liquid metal for a certain period of time or prevents the heat of the liquid metal from acting on this substance until an airtight surface layer forms in the filling head hardening metal has formed.
Appropriately, the substance intended for gas development is attached in the upper part of the closed filling head, z. B. suspended in which shortly after casting, as a result of the cooling, an upper surface layer of solidified metal forms, so that the gas develops in the filling head closed to the outside and acts on the liquid metal to put it into the mold to push in.
If the substance intended for the development of gas contains an exothermic mixture, the metal inside the filling head remains liquid longer and the gas pressure can therefore act longer.
The gas-evolving substance is expediently enclosed in an envelope in order to prevent it from falling apart prematurely. The wrapping material then forms a protective sheath that surrounds the substance until the heat of the metal destroys the sheathing and thereby the development of the required gas pressure made possible light, which is only the case after the formation of the surface layer he stiff in the filling head, with the rest of the metal mass is still in a liquid state. This means that the thickness or constitution of the protective cover determines the point in time at which the gas pressure becomes effective.
The protective cover for the gas evolution substance can be made of refractory material, or it can represent a container made of a suitable metal that is hung in the filling head.
The accompanying drawing relates to an embodiment of the method according to the invention.
1 is a schematic representation in vertical section through a casting mold with a closed filling head which contains a substance capable of gas development, where this substance is shown as immersed in the liquid metal (highlighted by hatching), before it is destroyed , for the purpose of bringing about the pressure in and Fig. 2 rat one of Fig. 1 similar presen- tation, but after the destruction of the gas developing substance after the development of the gas pressure, in this figure the gas space enclosed by a shell of solidified metal in the upper part of the filling head can be seen.
With reference to the drawing it can be seen that the casting mold is provided with a closed filling head 1, which is connected to the casting 2 and with a pouring channel 3 reaching down to the base depth. In the upper part of the closed filling head is in front When the metal is poured in, a container 4 is used which contains a substance capable of evolving gas, the container hanging from an insert 6 on a fastening wire 5. The liquid metal is then poured in through the channel 3, whereby it also surrounds the container 4.
This container holds back the gas development of the substance until a surface layer has formed in the filling head, that is, a layer of hardening metal forming the outer boundary of the filling head. A gas is now developed, the pressure of which on the liquid metal causes it to be pressed into the recesses of the mold in which the casting is formed.
An exothermic reacting mixture can also be added to the gas evolution substance. Due to the pressure of the gas, a gas space 8 has been created on top of the metal in a filling head.
According to both FIGS. 1 and 2, the sprue channel is attached to the filling head, but this does not necessarily have to be the case since it can just as well be connected to another part of the casting mold.
The gas-evolving substance can be organic or inorganic in nature, as long as it evolves gas at the temperature of the liquid metal. It can e.g. B. an organic substance can be used, which in these. Temperatures hydrocarbon gases, carbon oxide and hydrogen evolved. These gases develop in the closed gas chamber 8 of the filling head # a pressure, the level of which depends mainly on the nature and quantity of the substance used.
Linseed oil was successfully used as a gas-developing substance, the 01 being used in quantities of 0.5: to 2: 0 g, depending on the size of the filling head. Fer ner can in addition to a large number of organic and inorganic substances that are available to those skilled in the art, such. B. also use chalk and molasses.
The egothermally reacting part for the gas-evolving substance can, as already mentioned, z. B. be a mixture of iron oxide and aluminum. But it can also consist of aluminum, graphite and copper oxide or other known heat-emitting Misehungen, which supply the required heat to maintain the gas pressure for a longer period of time in order to reduce the radiation losses, so that the He stiffness Metal surface part 9 (Fig. 2) is delayed in the filling head. The turning amount of the exothermically reacting compound can change depending on the particular requirements or the circumstances to be considered in practice, and it can, for. B. Quantities between 2 to 40 gr can be used.
The envelope 4 (Fig. 1) for the gas development substance, which serves to delay the action of the heat of the molten metal on the substance, could also be the form of an open tube aufwei sen, and z. B. made of steel, copper or any suitable metal or other Ma material, such as Silimanit exist. The substance can also be provided with one or more coatings made of Silimanit, such that the envelope is sufficient to keep the gas from developing until a layer of the solidified metal has formed in the upper part of the filling head.
The volume loss caused by the cooling of the melt is largely compensated for by the gas pressure.