Die Erfindung betrifft ein Anschnittsystem für vertikal geteilte Giessformen zum Abscheiden von Gasblasen und festen Verunreinigungen, insbesondere Schlacke und Oxyde, aus Metallschmelzen.
Bekannt sind Anschnittsysteme mit einem offenen Giesstümpel, auf dessen Schmelzspiegel sich Schlackenteile ansammeln können, um vom Sog der Ablaufströmung ferngehalten zu werden. Ein solcher Giesstümpel muss ausreichend gross dimensioniert sein, damit eine teilweise Beruhigung der beim Einfüllen erzeugten Turbulenzen erreicht werden kann. Nachteilig zeigt sich bei diesem Anschnittsystem, dass es sehr viel Platz benötigt und der Giesstümpel selbst bei optimaler Form nicht alle Schlackenteile zurückhalten kann.
Ebenfalls bekannt ist ein Sägezahn- oder Zackenzulauf zum Abscheiden von Schlacke aus der Einlaufströmung. Solche Anschnittsysteme weisen den Nachteil auf, dass sie einerseits ein langes, horizontales Einlaufstück benötigen und andererseits durch Strömungsturbulenzen, welche im Sägezahn- oder Zackenzulauf erzeugt werden, nicht alle Schlackenteile abscheiden können.
Für möglichst schlackenfreies Vergiessen von Leichtmetallguss werden in neuerer Zeit vorzugsweise Filtereinlagen aus Glasfasergeweben oder Molybdän-Streckmetall verwendet.
Solche Eingussfilter haben den Nachteil, dass sie relativ aufwendig in der Herstellung und nur für begrenzte Temperaturen zulässig sind und sich zum Beispiel für Eisenlegierungen nicht eignen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschnittsystem für vertikal geteilte Giessformen zu schaffen zum Abscheiden von Gasblasen und festen Verunreinigungen, insbesondere Schlacke und Oxyde, mit dem die den bekannten Anschnittsystemen anhaftenden vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Anschnittsystem mindestens eine Wirbelstromkam- mer mit einer in der Formtrennfläche liegenden Achse aufweist, wobei die Wirbelstromkammer mit mindestens einem Auslauf und mindestens einem Einlauf verbunden ist, der zur Erzeugung einer Wirbelbewegung der Metallschmelze so zwischen der Eingusstelle und der Wirbelstromkammer geführt ist, dass der gesamte Einlaufquerschnitt von beiden Formhälften erst in die eine übergeht und dann in der anderen tangential in die Wirbelstromkammer mündet.
Wirbelstromkammern sind an sich bekannt, fanden jedoch nur in horizontal geteilten Giessformen Verwendung, da die sich bei einer vertikalen Teilung ergebenden Probleme, insbesondere beim Ausformen des Modells bzw. beim Öffnen und Schliessen der Formhälften von Dauerformen, nicht gelöst werden konnten.
Nachstehend werden in Verbindung mit der Zeichnung zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Anschnittsystems mit einer vertikal angeordneten, zylinderförmigen Wirbelstromkammer,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Linie II-II in der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Anschnittsystems mit einer horizontal angeordneten, zylinderförmigen Wirbelstromkammer,
Fig. 4 einen Querschnitt gemäss der Linie III-III in der Fig. 3.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Anschnittssystem in einer einfach vertikal geteilten Giessform mit den Formhälften 1 und 2. Das Anschnittsystem weist eine vertikal angeordnete, zylinderförmige und am oberen Ende halbkugelförmig ausge bildete Wirbelstromkammer 3 auf, deren Mittelachse in der
Giessformtrennfläche liegt.
Die Wirbelstromkammer 3 ist unten seitlich mit zwei einan der gegenüberliegenden, durch die Formhälften 1 und 2 sym metrisch gebildete, rechteckige Auslauföffnungen 5 versehen.
Von ihnen führt radial je ein rechteckiger Auslaufkanal 7 zu vereinfacht dargestellten Formhohlräumen 10. Die Auslaufka näle 7 weisen nach einem anfangs ansteigenden Teilstück 12 ein horizontales Teilstück 13 auf, von dem zu jedem darüber liegenden Formhohlraum 10 ein vertikales Verbindungsstück
14 führt.
Oben seitlich ist die Wirbelstromkammer 3 in der Form hälfte 1 mit einer rechteckigen, an die Giessformtrennfläche angrenzenden Einlauföffnung 4 versehen. Von ihr führt tan gential ein rechteckiger Einlaufkanal 6 zu einem darüber angeordneten, zum Beispiel rechteckigen, Einfülltrichter 8.
Der Einlaufkanal 6 verläuft nach der Einlauföffnung 4 in einer nach oben führenden Bogenform von der Formhälfte 1 konti nuierlich und mit dem ganzen Querschnitt in die Formhälfte 2 und mündet nach einem vertikalen, beispielsweise einseitig aufgeweiteten Teilstück 15 in den Einfülltrichter 8. Die Auf weitung wird durch eine in Fig. 2 gezeigte, von der Formtrenn fläche ausgehende, schräge Seite 16 des vertikalen Teilstückes
15 gebildet. In einem Einlauf mit dieser Formgestaltung kann die durchfliessende Schmelze relativ wenig Luft mittranspor tieren.
Im weiteren weist die Wirbelstromkammer 3 eine, von der
Mittelachse nach oben führende Entlüftung 9 auf. Die Entlüf tung 9 kann beispielsweise als Luftpfeife ausgebildet sein und enthält unmittelbar nach der Wirbelstromkammer 3 eine Sam melkammer 11. Die Sammelkammer 11 verhütet ein Einfrie ren der Entlüftung 9 während dem Giessvorgang und dient zur zusätzlichen Aufnahme von Verunreinigungen, insbesondere
Schlacke und Oxyde.
Die Wirbelstromkammer 3 kann beispielsweise auch seitlich in der Giessform 1, 2 angeordnet werden, so dass anstelle von zwei Ausläufen nur einer genügt.
Das in Fig. 3 und 4 dargestellte Anschnittsystem enthält eine horizontal angeordnete, zylinderförmige Wirbelstrom kammer 3', deren Mittelachse in der vertikalen Trennfläche der aus den Hälften 1' und 2' bestehenden Giessform liegt. Die
Wirbelstromkammer 3' ist unten seitlich in der Giessform angeordnet und weist zur Giessformmitte ein halbkugelförmi ges und gegenüberliegend ein konisches Ende auf. Die Wirbel stromkammer 3' ist unten mit einer zum halbkugelförmigen
Ende angrenzenden, durch die Formhälften 1' und 2' symme trisch gebildeten, rechteckigen Auslauföffnung 5' versehen.
Von ihr führt radial ein rechteckiger, mit der Mittelachse in der Formtrennfläche liegender Auslaufkanal 7' zu Fonmhohl- räumen 10'. Bei der rechteckigen Auslauföffnung 5' können beliebige und je nach Anwendungsfall unterschiedliche Seiten verhältnisse gewählt werden. Der Auslaufkanal 7' weist nach einem bogenförmigen Teilstück 17' und einem ansteigenden
Teilstück 12' ein horizontales Teilstück 13' auf, von dem zu jedem darüber liegenden Formhohlraum 10' ein vertikales
Verbindungsstück 14' führt.
Oben am konischen Ende ist die Wirbelstromkammer 3' in der Formhälfte 1' mit einer rechteckigen, an die Giessformtrennfläche angrenzenden Einlauföffnung 4' versehen. Von ihr führt, zunächst tangential, ein rechteckiger Einlaufkanal 6' zu einem darüber angeordneten, zum Beispiel rechteckigen Ein fülltrichter 8'. Der Einlaufkanal 6' verläuft nach der Einlauf öffnung 4' von der Formhälfte 1' kontinuierlich und wenigstens ; vorübergehend mit dem gesamten Querschnitt in die Form hälfte 2' und mündet nach einem vertikalen, beispielsweise einseitig aufgeweiteten Teilstück 15' in den Einfülltrichter 8'.
Das Teilstück 15' weist vorzugsweise die gleichen Ausfüh rungsmerkmale wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispieles auf.
Vom halbkugelförmigen Ende der Wirbelstromkammer 3' führt eine Entlüftung 9' nach oben. Bis zu einer unmittelbar nach der Wirbelstromkammer 3' in der Entlüftung 9' enthaltenden Sammelkammer 11' führen beispielsweise, wie in Fig. 3 dargestellt ist, zwei Entlüftungskanäle.
Die Wirbelstromkammer 3' kann beispielsweise auch zwischen den Formhohlräumen 10' angeordnet werden, wobei je nach Anwendungsfall auch mehrere Auslauföffnungen 5' vorgesehen werden können. In vertikal geteilten Giessformen können Wirbelstromkammern mit in der Formtrennfläche liegender Achse auch unter einem beliebigen Winkel angeordnet werden. Dabei können die Kammern sowohl einzeln, wie auch in Reihen übereinander oder in Gruppen vorgesehen werden. Gleichzeitig kann deren Durchmesser im Verhältnis zur Länge gleich, kleiner (Zylinder) oder grösser (Scheibe) sein.
Das beschriebene Anschnittsystem wird durch Zusammenfügen von mindestens zwei Giessformteilen gebildet. Es lässt sich sowohl in Sandformen wie auch insbesondere bei Dauerformen (Kokillen) anwenden.
Gasblasen und Verunreinigungen, insbesondere Schlacke und Oxyde, können in der Wirbelstrom- und Sammelkammer wie folgt zurückgehalten werden:
Beim Füllen der Giessform 1, 2 bzw. 1', 2' durchläuft die Schmelze die Wirbelstromkammer 3 bzw. 3' mit einer starken Kreiselbewegung, die durch die tangentiale Einleitung der Schmelze in die Kammer aufrecht erhalten wird. Diese bewirkt eine Trennung der leichteren Gasblasen und Verunreinigungen von der schwereren Schmelze. Dabei sammeln sich die leichteren Teile um die Rotationsachse der Wirbelstromkammer 3 bzw. 3' an, wo sie in der nach oben führenden Entlüftung bis in die Sammelkammer 11 bzw. 11' aufsteigen können, während die in Kreiselbewegung sich ausserhalb befindliche schwere Schmelze durch die Zentrifugalkraft über einen oder mehrere Ausläufe 7 bzw. 7' zu den Formhohlräumen befördert wird.
Ist der Formfüllvorgang beendet, so erstarren die Gasblasen und Verunreinigungen in der Wirbelstromkammer 3 bzw. 3' und der Sammelkammer 11 bzw. 11'. Dichtmessungen an solch erstarrten Teilen des Anschnittsystems haben ergeben, dass die Gasblasen und Verunreinigungen bis ca. 20% des Volumens betragen.
Die mit diesem Anschnittsystem erreichten Vorteile können wie folgt umschrieben werden.
Durch den Einbau einer Wirbelstromkammer im Anschnittsystem einer vertikal geteilten Giessform lassen sich mitgerissene Luft und metallische Verunreinigungen einfach von der Schmelze trennen, so dass Fehler in den Gusstücken vermieden werden können.
Der beschriebene Verlauf des Einlaufkanals gestattet bei intensiver Anregung der Wirbelbewegung ein einfaches Abformen des Anschnittsystems in einer Sandform bzw. bei einer Dauerform das einwandfreie Schliessen und Öffnen der Formhälften und Herausnehmen des Gussteils.
Das beschriebene Anschnittsystem kann zum Vergiessen von Eisen- und Nichteisenschmelzen benutzt werden.
The invention relates to a gate system for vertically divided casting molds for separating gas bubbles and solid impurities, in particular slag and oxides, from metal melts.
Gating systems with an open pouring stump are known, on the melting level of which slag parts can collect in order to be kept away from the suction of the discharge flow. Such a pouring stump must be dimensioned sufficiently large so that the turbulence generated during filling can be partially calmed. The disadvantage of this gating system is that it requires a lot of space and that the pouring stump cannot hold back all the slag parts, even with an optimal shape.
A sawtooth or serrated inlet for separating slag from the inlet flow is also known. Such gate systems have the disadvantage that, on the one hand, they require a long, horizontal inlet piece and, on the other hand, due to flow turbulences that are generated in the sawtooth or serrated inlet, not all slag parts can be separated.
For the most slag-free casting of light metal castings, filter inserts made of glass fiber fabrics or expanded molybdenum metal have been used more recently.
Such sprue filters have the disadvantage that they are relatively expensive to manufacture and only permissible for limited temperatures and are not suitable for iron alloys, for example.
The invention is based on the object of creating a gate system for vertically divided casting molds for separating gas bubbles and solid contaminants, in particular slag and oxides, with which the above-described disadvantages associated with known gate systems are avoided.
According to the invention, the object is achieved in that the gating system has at least one eddy current chamber with an axis lying in the mold parting surface, the eddy current chamber being connected to at least one outlet and at least one inlet which is used to generate a vortex movement of the metal melt between the Injection point and the eddy current chamber is performed so that the entire inlet cross section of both mold halves first merges into one and then opens tangentially into the eddy current chamber in the other.
Eddy current chambers are known per se, but were only used in horizontally divided casting molds, since the problems that arise with vertical division, in particular when forming the model or opening and closing the mold halves of permanent molds, could not be solved.
Two different exemplary embodiments of the invention are described below in connection with the drawing.
Show it:
1 shows a view of a first embodiment of a gating system with a vertically arranged, cylindrical eddy current chamber,
FIG. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1,
3 shows a view of a second embodiment of a gating system with a horizontally arranged, cylindrical eddy current chamber,
FIG. 4 shows a cross section along the line III-III in FIG. 3.
Figures 1 and 2 show a gate system in a simply vertically divided casting mold with the mold halves 1 and 2. The gate system has a vertically arranged, cylindrical and hemispherical at the upper end formed eddy current chamber 3, the center axis in the
Mold parting surface lies.
The eddy current chamber 3 is provided at the bottom with two one on the opposite, symmetrically formed by the mold halves 1 and 2, rectangular outlet openings 5.
From them a rectangular outlet channel 7 leads radially to form cavities 10 shown in a simplified manner. The Auslaufka channels 7 have a horizontal section 13 after an initially rising section 12, from which to each overlying mold cavity 10 a vertical connector
14 leads.
At the top, the eddy current chamber 3 in the mold half 1 is provided with a rectangular inlet opening 4 adjoining the mold parting surface. From it a rectangular inlet channel 6 leads tan gentially to a, for example rectangular, filling funnel 8 arranged above it.
The inlet channel 6 runs after the inlet opening 4 in an upward arched shape from the mold half 1 continuously and with the entire cross-section in the mold half 2 and opens after a vertical, for example one-sided widened section 15 in the funnel 8. The widening is through a shown in Fig. 2, from the mold parting surface proceeding, inclined side 16 of the vertical section
15 formed. In an inlet with this shape, the melt flowing through can also transport relatively little air.
Furthermore, the eddy current chamber 3 has one of the
Central axis leading upward vent 9 on. The vent 9 can for example be designed as an air pipe and contains a Sam melkammer 11 immediately after the eddy current chamber 3. The collecting chamber 11 prevents the vent 9 from freezing during the pouring process and serves to additionally absorb impurities, in particular
Slag and oxides.
The eddy current chamber 3 can, for example, also be arranged laterally in the casting mold 1, 2, so that instead of two outlets only one is sufficient.
The gate system shown in Fig. 3 and 4 contains a horizontally arranged, cylindrical eddy current chamber 3 ', the central axis of which lies in the vertical separating surface of the mold consisting of the halves 1' and 2 '. The
Eddy current chamber 3 'is arranged at the bottom laterally in the casting mold and has a hemispherical shape towards the center of the casting mold and a conical end opposite. The vortex flow chamber 3 'is below with a hemispherical
End adjacent, through the mold halves 1 'and 2' symmetrically formed, rectangular outlet opening 5 'provided.
A rectangular outlet channel 7 'with its central axis in the mold parting surface leads from it to mold cavities 10'. With the rectangular outlet opening 5 'any and depending on the application different side ratios can be selected. The outlet channel 7 'has an arcuate section 17' and an ascending section
Section 12 'has a horizontal section 13', from which a vertical section to each overlying mold cavity 10 '
Connector 14 'leads.
At the top of the conical end, the eddy current chamber 3 'in the mold half 1' is provided with a rectangular inlet opening 4 'adjoining the mold parting surface. From her leads, initially tangentially, a rectangular inlet channel 6 'to an overlying, for example rectangular A hopper 8'. The inlet channel 6 'runs after the inlet opening 4' of the mold half 1 'continuously and at least; temporarily with the entire cross-section in the mold half 2 'and opens after a vertical, for example one-sided widened section 15' in the hopper 8 '.
The section 15 'preferably has the same Ausfüh approximately features as that of the first embodiment.
A vent 9 'leads upwards from the hemispherical end of the eddy current chamber 3'. As shown in FIG. 3, for example, two ventilation ducts lead up to a collecting chamber 11 ′ containing immediately after the eddy current chamber 3 ′ in the ventilation 9 ′.
The eddy current chamber 3 'can, for example, also be arranged between the mold cavities 10', with several outlet openings 5 'also being able to be provided depending on the application. In vertically divided molds, eddy current chambers with the axis lying in the mold parting surface can also be arranged at any angle. The chambers can be provided individually as well as in rows one above the other or in groups. At the same time, their diameter can be the same, smaller (cylinder) or larger (disk) in relation to their length.
The gate system described is formed by joining at least two mold parts. It can be used both in sand molds and especially in permanent molds (chill molds).
Gas bubbles and impurities, especially slag and oxides, can be retained in the eddy current and collection chamber as follows:
When the casting mold 1, 2 or 1 ', 2' is filled, the melt passes through the eddy current chamber 3 or 3 'with a strong circular motion, which is maintained by the tangential introduction of the melt into the chamber. This separates the lighter gas bubbles and impurities from the heavier melt. The lighter parts collect around the axis of rotation of the eddy current chamber 3 or 3 ', where they can rise in the upward vent into the collecting chamber 11 or 11', while the centrifugal force causes the heavy melt outside to be centrifugal is conveyed to the mold cavities via one or more outlets 7 or 7 '.
When the mold filling process is finished, the gas bubbles and impurities solidify in the eddy current chamber 3 or 3 'and the collecting chamber 11 or 11'. Density measurements on such solidified parts of the gating system have shown that the gas bubbles and impurities amount to approx. 20% of the volume.
The advantages achieved with this gate system can be described as follows.
By installing an eddy current chamber in the gate system of a vertically divided casting mold, entrained air and metallic impurities can be easily separated from the melt, so that defects in the castings can be avoided.
The described course of the inlet channel allows a simple molding of the gate system in a sand mold or, in the case of a permanent mold, the proper closing and opening of the mold halves and removal of the cast part when the vortex movement is intensively stimulated.
The gate system described can be used for pouring iron and non-ferrous melts.