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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines mindestens einen Hohlraum aufweisenden Gussstückes, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Sand-Gussform verwendet, bei welcher ein diesen Hohlraum bewirkender Gussformteil mit mindestens einer gegen Eindringen von flüssigem Gussmaterial abgeschlossenen Kammer versehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die verbleibende Wandstärke des den Hohlraum bewirkenden Gussformteiles einerseits während des Giessens den Flüssigkeitsdruck des Gussmaterials auszuhalten vermag, anderseits jedoch nach dem Erstarren des Gussmaterials den während des Abkühlens desselben auftretenden Schrumpfkräften nachgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Hohlraum bewirkende Gussformteil ein mit mindestens einer gegen Eindringen von flüssigem Gussmaterial abgeschlossener Kammer versehener Kern ist, wobei die Kammer derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die verbleibende Wandstärke des Kernes einerseits während des Giessens den Flüssigkeitsdruck des Gussmaterials auszuhalten vermag, anderseits jedoch nach dem Erstarren des Gussmaterials den während des Abkühlens desselben auftretenden Schrumpfkräften nachgibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Wandstärke des den Gussteilhohlraum bewirkenden Gussformteiles derart bemessen ist, dass er den Giessdruck mit mindestens 2facher Sicherheit aushält.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Behältern.
5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Gitterrosten mit einer maximalen Wandstärke von 8 mm.
6. Gitterrost gemäss der Anwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er aus modifiziertem Gusseisen mit 0,3 bis 0,6 Gew.-% an FeSi 75%ig oder CaSi 30 bis 60%ig, besteht.
7. Gitterrost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Gusseisen 3,1 bis 3,3 Gew.-% an C, 1,4 bis 1,8 Gew.-% an Si, 0,6 bis 0,8 Gew.-% an Mn, max. 0,3 Gew.-% an P und max. 0,12 Gew.-% an S, enthält.
8. Gitterrost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer guten Witterungs- und Meeresklimabeständigkeit das verwendete Gusseisen zusätzlich als Le gierungselemente Cr und Ni enthält und dabei folgende Bedingung erfüllt ist: (Cr = 0,9 bis 1,1 Gew.-%) + (Ni = 0,4 bis 0,5 Gew.-%).
9. Gitterrost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer guten Säure- und Laugenbeständigkeit das verwendete Gusseisen zusätzlich als Legierungselemente Cr und Ni enthält, und dabei folgende Bedingung erfüllt ist: (Cr = 18 bis 19 Gew.-%) + (Ni = 8 bis 9 Gew.-%).
10. Gitterrost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer guten Hitzebeständigkeit bis etwa 873"K das verwendete Gusseisen zusätzlich als Legierungselemente Cr, Ni und Mo enthält, und dabei folgende Bedingung erfüllt ist: (Cr = 0,9 bis l,I Gew.-%) + (Ni = 0,4 bis 0,5 Gew.-%) + (Mo = 0,3 bis 0,5 Gew.-%).
11. Gitterrost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer guten Hitzebeständigkeit bis etwa 1073"K das verwendete Gusseisen zusätzlich als Legierungselemente Cr, Ni und Mo enthält, und dabei folgende Bedingung erfüllt ist: (Cr = 1,8 bis 2,2 Gew.-%) + (Ni = 0,8 bis 1 Gew.-%) + (Mo = 0,6 bis 1 Gew.-%).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens einen Hohlraum aufweisenden Gussstückes, eine Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Behältern oder Gitterrosten sowie einen Gitterrost gemäss dieser Anwendung.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von einem Hohlraum aufweisenden Gussteilen zum Beispiel aus einer Sand-Harz Mischung bestehende formstabile Kerne und/oder Sandin seln zu verwenden. Die gemäss diesen bekannten Herstellungsverfahren hergestellten Gussteile weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie infolge der starr ausgebildeten Sandinsel bzw. dem starr ausgebildeten Kern einerseits und der nach dem Erstarren des Gussmaterial, während dem Abkühlen derselben auftretenden Schrumpfkräfte anderseits in fertigem Zustand unter hohem inneren Materialspannungen stehen, welche eine starke Verminderung der theoretisch maximal möglichen Festigkeit des dabei verwendeten Gussmaterials bewirken.
Ferner besitzen derart hergestellte Gussteile den Nachteil, dass ihre Festigkeitswerte in einem relativ grossen Streuungsbereich liegen, so dass sie sicherheitshalber immer stark überdimensioniert werden müssen, was wegen zu grossem Materialaufwand ebenfalls unerwünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches die obgenannten Nachteile der bisher bekannten Herstellungsverfahren nicht aufweist, das heisst welches die Herstellung von Gussteilen erlaubt, welche nach dem Erkalten ohne oder zumindest praktisch ohne nennenswerte innere Spannungen sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man eine Sand-Gussform verwendet, bei welcher ein diesen Hohlraum bewirkender Gussformteil mit mindestens einer gegen Eindringen von flüssigem Gussmaterial abgeschlossenen Kammer versehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die verbleibende Wandstärke des den Hohlraum bewirkenden Gussformteiles einerseits während des Giessens den Flüssigkeitsdruck des Gussmaterials auszuhalten vermag, anderseits jedoch nach dem Erstarren des Gussmaterials den während des Abkühlens desselben auftretenden Schrumpfkräften nachgibt.
Für viele Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, wenn der den Hohlraum bewirkende Gussformteil ein mit mindestens einer gegen Eindringen von flüssigem Gussmaterial abgeschlossener Kammer versehener Kern ist, wobei die Kammer derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die verbleibende Wandstärke des Kernes einerseits während des Giessens den Flüssigkeitsdruck des Gussmaterials auszuhalten vermag, anderseits jedoch nach dem Erstarren des Gussmaterials den während des Abkühlens desselben auftretenden Schrumpfkräften nachgibt.
Ferner ist es zweckmässig, wenn die verbleibende Wandstärke des den Gussteilhohlraum bewirkenden Gussformteiles derart bemessen ist, dass er den Giessdruck mit mindestens 2facher Sicherheit aushält.
Gegenstand der Erfindung ist ausserdem eine Anwen
dung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Behältern.
Dieses erfindungsgemässe Verfahren ist ebenfalls sehr gut geeignet zur Herstellung von Zylindern, verschiedenen Hohlkörpern, Deckeln mit Versteifungsrippen oder mit Zargen usw., d. h. für alle Giessereiprodukte, welche mit den herkömmlichen Form- und Giessverfahren nur mit grossen Festigkeitseinbussen bzw. grossen Deformationen, oder aber ab einer gewissen Grösse und/oder Gestalt gar nicht hergestellt werden konnten.
Dieses Verfahren ist für alle Materialien geeignet, welche in Sandformen vergossen werden können, wie zum Beispiel Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen usw.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Anwendung des erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Gitterrosten mit einer maximalen Wandstärke von 8 mm.
Die bisher bekannten gusseisernen Gitterroste weisen die Nachteile auf, dass sie ausnahmslos nur in einer Richtung tragend ausgebildet und nur für kleinere Belastungen ausgelegt sind, und nur parallel zur Tragrichtung verkürzt werden können.
Diese Nachteile werden bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen Gitterrosten vermieden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein nach der erfindungsgemässen Anwendung hergestellter Gitterrost, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass erç aus modifiziertem Gusseisen mit 0,3 bis 0,6 Gew.-% an FeSi 75%ig oder CaSi 30 bis 60%ig, besteht.
Zweckmässige Weiterausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 11.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an der Herstellung von dünnwandigen Gitterrosten beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 im Schnitt eine beispielsweise Ausführungsform einer Sand-Giessform zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 einen Grundriss eines erfindungsgemäss hergestellten Gitterrostes;
Fig. 3 in vergrössertem Massstab das Detail A aus Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3;
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens benutzte Sand-Giessform einen Unterkasten 1, einen Oberkasten 2 sowie einen Eingiess-Stutzen 3, welcher mit dem für das Giessen erforderlichen Verteilsystem verbunden ist, auf. Die Giessform ist längs der Modelltrennebene 4 unterteilt.
Um nun beim Giessen von dünnwandigen Gitterrosten 5 die Aussparungen oder Maschen 6 zu erzielen, sind obere und untere Gussformteile 7a respektive 7b vorgesehen, welche in ihrem Innern je einen Hohlraum 8a respektive 8b aufweisen. Ferner sind die Gussformteile 7a und 7b wie aus Fig. 1 ersichtlich, gegen die Modelltrennebene 4 zu konisch ausgebildet, wie dies aus der Giessereitechnik allgemein bekannt ist.
Um nun zu vermeiden, dass im fertig abgekühlten Gitterrost 5 hohe innere Materialspannungen vorhanden sind, welche die Tragfähigkeit des Gitterrostes stark beeinträchtigen würden, sind die Wandstärken S3 und S4 der hohlen Gussformteile 7a und 7b derart bemessen, dass die letzteren einerseits während dem Giessen dem Flüssigkeitsdruck des Gussmaterials auszuhalten vermögen, anderseits jedoch nach dem Erstarren des Gussmaterials den während dem Abkühlen desselben auftretenden Schrumpfkräften nachgeben. Zweckmässigerweise wählt man die Wandstärke und das Formmaterial der die Gitterrostaussparungen 6 bewirkenden Gussformteile 7a und 7b derart, dass sie den Giessdruck mit mindestens annähernd 1,5- bis 2facher Sicherheit aushalten, wobei der Giessdruck im vorliegenden Fall z. B. etwa 9,74 bar beträgt.
Verschiedene Beispiele von erfindungsgemäss hergestellten Gitterrosten sowie den dazu verwendeten Sandwandstärken sind in Tabelle 1 angeführt. Als Material ist dabei eine modifizierte Grauguss-Sorte wie in den Ansprüchen 6 und 7 definiert, vorausgesetzt, und die berechneten Traglasten beziehen sich auf zweiseitige, freie Auflage.
Die derart im Giessverfahren hergestellten Gitterroste sind in allen Richtungen gleichtragend, so dass eine Aufstücklung eines grösseren Gitterrostelementes mittels einer Trennscheibe in kleinere Elemente in jeder Richtung problemlos ist, und sie sind auch bedeutend billiger als nach konventioneller Art hergestellte Gitterroste, wie zum Beispiel im Durchbruch-Pressverfahren hergestellte Gitterroste.
Tabelle I Nr. Maschenweite x Breite Länge Rost- Sand- Stück- Quadrat- Traglast
Höhe B L Wand- Wand- gewicht meter- beiStütz- beiStütz a x a x H (mm) (mm) stärke stärke (N/ gewicht weite = B weite = L (mm.mm.mm) in mm in mm Stück) (im2) (im2) (n/m2)
S1 S2 S3 S4 1 l5xl5x15 1I00 I595 4 5 3 4 967 551 6610 2860
2 20x20x15 1105 1605 4 5 3 4 768 433 4960 2140
3 20x20x20 1105 1605 4 5 4 5 1024 577 9020 4010
4 25 x 25 x 15 1105,5 1605,5 4 5,5 3 4,5 662 373 4100 1770
5 25x25x25 1105,5 1605,5 4 5,5 5 6,5 1105 623 <RTI
ID=2.21> 11800 5320
6 30x30x20 1086 1596 4 6 4 6 771 445 6400 2840
7 30x30x32,5 1086 1596 4 6 5 7 1253 723 17370 7950
8 40x40x25 1086 1606 4 6 5 7 749 429 7680 3480
9 40x40x40 1086 1606 4 6 6 8 1199 687 20080 9320 10 40x40x50 1086,5 1606,5 4 6,5 7 9,5 1587 909 32450 15160 11 40x40x60 1087 1607 4 7 8 11 1995 1143 49180 23100 12 40x40x80 1088 1608 4 8 10 14 2902 1662 95930 45350
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PATENT CLAIMS
1. A process for the production of a casting having at least one cavity, characterized in that a sand mold is used in which a casting mold part causing this cavity is provided with at least one chamber which is arranged and designed to prevent the penetration of liquid casting material, that the remaining wall thickness of the mold part causing the cavity can on the one hand withstand the liquid pressure of the casting material during casting, but on the other hand, after the casting material has solidified, yields to the shrinkage forces that occur during cooling thereof.
2. The method according to claim 1, characterized in that the mold part causing the cavity is a core provided with at least one chamber sealed against the ingress of liquid casting material, the chamber being arranged and designed such that the remaining wall thickness of the core, on the one hand, during casting is able to withstand the liquid pressure of the casting material, but on the other hand, after the casting material has solidified, yields to the shrinkage forces which occur during the cooling thereof.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the remaining wall thickness of the casting part causing the casting cavity is dimensioned such that it can withstand the casting pressure with at least twice the certainty.
4. Application of the method according to claim 1 for the production of containers.
5. Application of the method according to claim 1 for the production of gratings with a maximum wall thickness of 8 mm.
6. Grid according to the application according to claim 5, characterized in that it consists of modified cast iron with 0.3 to 0.6 wt .-% FeSi 75% or CaSi 30 to 60%.
7. Grid according to claim 6, characterized in that the cast iron used 3.1 to 3.3 wt .-% of C, 1.4 to 1.8 wt .-% of Si, 0.6 to 0.8 wt .-% of Mn, max. 0.3% by weight of P and max. 0.12% by weight of S.
8. Grid according to claim 6, characterized in that, in order to achieve good weather and marine climate resistance, the cast iron used additionally contains alloying elements Cr and Ni and the following condition is fulfilled: (Cr = 0.9 to 1.1% by weight). %) + (Ni = 0.4 to 0.5% by weight).
9. Grid according to claim 6, characterized in that to achieve good acid and alkali resistance, the cast iron used additionally contains Cr and Ni as alloying elements, and the following condition is met: (Cr = 18 to 19% by weight) + ( Ni = 8 to 9% by weight).
10. Grid according to claim 6, characterized in that in order to achieve good heat resistance up to about 873 "K, the cast iron used additionally contains Cr, Ni and Mo as alloying elements, and the following condition is met: (Cr = 0.9 to 1, I% by weight) + (Ni = 0.4 to 0.5% by weight) + (Mo = 0.3 to 0.5% by weight).
11. Grid according to claim 6, characterized in that to achieve good heat resistance up to about 1073 "K, the cast iron used additionally contains Cr, Ni and Mo as alloying elements, and the following condition is met: (Cr = 1.8 to 2, 2% by weight) + (Ni = 0.8 to 1% by weight) + (Mo = 0.6 to 1% by weight).
The invention relates to a method for producing a casting having at least one cavity, an application of this method for producing containers or gratings, and a grating according to this application.
It is known to use dimensionally stable cores and / or sandins, for example, in the manufacture of cast parts having a cavity, consisting of a sand-resin mixture. However, the castings produced according to these known manufacturing processes have the disadvantage that they are subject to high internal material stresses in the finished state due to the rigid sand island or the rigid core on the one hand and the shrinkage forces that occur after the solidification of the casting material while cooling the same on the other hand , which cause a strong reduction in the theoretically maximum possible strength of the casting material used.
Furthermore, cast parts produced in this way have the disadvantage that their strength values lie in a relatively large scattering range, so that, for safety reasons, they always have to be overdimensioned, which is also undesirable due to the excessive expenditure of material.
The object of the present invention is to create a process which does not have the above-mentioned disadvantages of the previously known production processes, that is to say which allows the production of castings which, after cooling, have no or at least practically no appreciable internal stresses.
This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset by using a sand casting mold in which a casting mold part causing this cavity is provided with at least one chamber which is closed and sealed against the ingress of liquid casting material and is arranged and designed such that the remaining wall thickness of the mold part causing the cavity is able on the one hand to withstand the liquid pressure of the casting material during casting, but on the other hand, after the casting material has solidified, it yields to the shrinkage forces which occur during the cooling thereof.
For many applications, it is advantageous if the mold part causing the cavity is a core provided with at least one chamber sealed against the ingress of liquid casting material, the chamber being arranged and designed such that the remaining wall thickness of the core, on the one hand, during casting, the liquid pressure of the Casting material is able to endure, but on the other hand, after the casting material has solidified, it yields to the shrinkage forces which occur during the cooling thereof.
Furthermore, it is expedient if the remaining wall thickness of the casting mold part causing the casting part cavity is dimensioned such that it can withstand the casting pressure with at least twice the certainty.
The invention also relates to an application
dung of the inventive method for the production of containers.
This method according to the invention is also very well suited for the production of cylinders, various hollow bodies, lids with stiffening ribs or with frames, etc., i. H. for all foundry products which could not be produced with the conventional molding and casting processes only with a large loss of strength or large deformations, or from a certain size and / or shape.
This process is suitable for all materials that can be cast in sand molds, such as aluminum alloys, steel alloys, etc.
The present invention also relates to an application of the method according to the invention for producing gratings with a maximum wall thickness of 8 mm.
The previously known cast iron gratings have the disadvantages that, without exception, they are designed to be load-bearing in one direction only and are only designed for smaller loads, and can only be shortened parallel to the load-bearing direction.
These disadvantages are avoided when using the method according to the invention for producing thin-walled gratings.
The invention also relates to a grating produced according to the application according to the invention, which is characterized in that it consists of modified cast iron with 0.3 to 0.6% by weight of FeSi 75% or CaSi 30 to 60%.
Appropriate further developments are the subject of claims 7 to 11.
The invention is explained below with reference to the drawing in the manufacture of thin-walled gratings, for example. It shows:
1 shows an example of an embodiment of a sand mold for carrying out the method according to the invention;
2 shows a plan view of a grating produced according to the invention;
FIG. 3 shows the detail A from FIG. 2 on an enlarged scale;
Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig. 3;
As can be seen from FIG. 1, the sand mold used to carry out the method according to the invention has a lower box 1, an upper box 2 and a pouring spout 3, which is connected to the distribution system required for the casting. The mold is divided along the parting plane 4.
In order to achieve the recesses or meshes 6 when casting thin-walled gratings 5, upper and lower mold parts 7a and 7b are provided, which each have a cavity 8a and 8b in their interior. Furthermore, the mold parts 7a and 7b, as can be seen in FIG. 1, are too conical with respect to the model parting plane 4, as is generally known from foundry technology.
In order to avoid that there are high internal material stresses in the fully cooled grating 5, which would severely impair the load-bearing capacity of the grating, the wall thicknesses S3 and S4 of the hollow mold parts 7a and 7b are dimensioned such that the latter on the one hand during the casting process the liquid pressure of the casting material are able to endure, but on the other hand, after the casting material has solidified, give in to the shrinkage forces which occur during the cooling thereof. Expediently, one chooses the wall thickness and the molding material of the mold parts 7a and 7b causing the grating recesses 6 in such a way that they can withstand the casting pressure with at least approximately 1.5 to 2 times the security. B. is about 9.74 bar.
Various examples of gratings produced according to the invention and the sand wall thicknesses used for this are listed in Table 1. A modified cast iron grade is defined as the material as defined in claims 6 and 7, provided that the calculated loads relate to two-sided, free edition.
The gratings produced in this way in the casting process are equally load-bearing in all directions, so that a larger grating element can be divided into smaller elements in any direction by means of a separating disc, and they are also significantly cheaper than gratings manufactured in a conventional manner, such as in breakthroughs. Grating produced by pressing.
Table I No. Mesh size x width Length grate - sand - piece - square load
Height BL wall-wall-weight meter-by-support-by-support axax H (mm) (mm) thickness strength (N / weight width = W width = L (mm.mm.mm) in mm in mm pieces) (im2) (im2 ) (n / m2)
S1 S2 S3 S4 1 l5xl5x15 1I00 I595 4 5 3 4 967 551 6610 2860
2 20x20x15 1105 1605 4 5 3 4 768 433 4960 2140
3 20x20x20 1105 1605 4 5 4 5 1024 577 9020 4010
4 25 x 25 x 15 1105.5 1605.5 4 5.5 3 4.5 662 373 4100 1770
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ID = 2.21> 11800 5320
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8 40x40x25 1086 1606 4 6 5 7 749 429 7680 3480
9 40x40x40 1086 1606 4 6 6 8 1199 687 20080 9320 10 40x40x50 1086.5 1606.5 4 6.5 7 9.5 1587 909 32450 15160 11 40x40x60 1087 1607 4 7 8 11 1995 1143 49180 23100 12 40x40x80 1088 1608 4 8 10 14 2902 1662 95930 45350