DE10030225C1 - Gießmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Gießmaschine (3) zum Gießen von Metall, welche eine geschlossene Gießkammer (4) hat, in der über einen Ausguss (8) flüssiges Metall in eine unterhalb des Ausgusses (8) angeordnete Kokille gießbar ist, hat unterhalb des Ausgusses (8) ein um eine horizontale Achse (16) drehbares Gießrad (9). Dieses Gießrad (9) hat die Form eines regelmäßigen Vielecks. Seine Mantelfläche ist durch ebene Auflageflächen (11) gebildet, auf denen jeweils eine Kokille gehalten ist. Nach dem Füllen einer Kokille taktet das Gießrad (9) um eine Position weiter, wobei die nächstfolgende Kokille unter den Ausguss (8) gelangt und aus einer anderen Kokille ein erstarrtes Gussteil in einen Gussteil-Sammelbehälter (13) fällt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießmaschine zum Gießen von Metall, welche eine geschlossene Gießkammer hat, in der über einen Ausguss flüssiges Metall in eine unterhalb des Ausgusses angeordnete Kokille gießbar ist, wobei in der Gießkammer mehrere Kokillen auf ebenen Auflageflächen eines um eine horizontale Achse verdrehbaren Gießrades angeordnet sind.

Eine solche Gießmaschine ist z. B. aus der DE 30 32 064 C2 bekannt. Diese zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen von Formballen (Kokillen) zu einer Gießpfanne. Die Formballen stehen auf Auflageflächen von Palettenträgern, die in ei­ nem Paternoster oder an einem um eine Zentralachse dreh­ bar gehaltenen Conveyor angeordnet sind, wobei im letzte­ ren Fall die Tragachsen der Palettenträger sich synchron zur Zentralachse drehen, so dass die Palettenträger und damit die Auflageflächen für die Formballen stets waage­ recht ausgerichtet sind. Die Gießmaschine benötigt eine kombinierte Einschub- und Ausschubstation (E1/A1) für die Formballen. In dieser Station müssen die gefüllten Formballen zunächst dem Gießrad entnommen werden, bevor neue, noch zu füllende Formballen auf die Auflageflächen aufgeschoben werden können. Dies dauert sehr lange, so dass keine hohen Abgeißleistungen erreicht werden können.

Solche Gießmaschinen werden beispielsweise zum Gießen von dünnen Gussteilen unter Schutzgas oder Vakuum aus Legie­ rungen von Eisen mit seltenen Erden verwendet. Diese Gussteile dienen insbesondere zur Herstellung von Hochleistungsmagneten oder von Speicherbehältern für Wasserstoff. Bei den Gießmaschinen dieser Art kommt es da­ rauf an, dass die Schmelze in der jeweiligen Kokille sehr rasch erstarrt, um eine kristalline Struktur zu erhalten. Deshalb wird die Schmelze aus einem Vakuum-Induktionsofen über eine Gießrinne in die Gießmaschine geleitet und dort in eine flache Kokille gegossen, welche auf einer wasser­ gekühlten Auflagefläche befestigt ist. Nach dem Erstarren wird das eine dünne Platte von beispielsweise 10 bis 25 mm Dicke bildende Gussteil aus der Kokille heraus in ei­ nen Gussteil-Sammelbehälter gekippt.

Da der Bedarf an Legierungen, welche mit solchen Gießma­ schinen abgegossen werden, in letzter Zeit stark gestie­ gen ist, besteht die Notwendigkeit die Produktionsleis­ tung der Gießmaschinen zu erhöhen. Hierzu hat man bereits sogenannte Book-Molds in Gießmaschinen eingesetzt. Hier­ bei handelt es sich um Gespannkokillen aus mehreren, was­ sergekühlten Platten. Nachteilig ist hierbei, dass die Zerlegung und der Zusammenbau solcher Gespannkokillen sehr zeitaufwendig ist.

Ein genereller Nachteil der Anordnung von mehreren Kokil­ len nebeneinander liegt darin, dass sich dadurch der Flä­ chenbedarf für die Gießmaschine unerwünscht stark erhöht und die Gießmaschine kompliziert im Aufbau wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Gießma­ schine der vorstehenden Art zu entwickeln, welche eine möglichst hohe Abgießleistung hat, ohne dass hierzu der Flächenbedarf der Gießmaschine unerwünscht stark an­ steigt, und die ein rasches Erstarren der Schmelze ermög­ licht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gießrad, ein im Querschnitt regelmäßiges Vieleck bildet, dessen Mantelfläche von den Auflageflächen gebil­ det ist.

Durch ein solches Gießrad können mehrere Kokillen auf en­ gem Raum untergebracht werden, da immer nur die jeweils unter dem Ausguss befindliche, obere Kokille horizontal ausgerichtet sein muss. Taktet das Gießrad um eine Ko­ kille weiter, so dass die nächstfolgende Kokille unter den Ausguss gelangt, dann gerät die zuvor gefüllte Ko­ kille in eine geneigte Lage, in der der erstarrte Guss sich weiter abkühlen kann, bevor das Gussteil bei der nächstfolgenden Drehung in eine so steile Position ge­ langt, dass das Gussteil aus der Kokille herausfällt. Durch das Abkühlen des Gussteiles in der Kokille wird deshalb das Abgießen des nächstfolgenden Gussteiles nicht verzögert. Da das Gießrad ebene Auflageflächen hat, kann man diese beispielsweise mit einer Wasserkühlung verse­ hen, so dass die einzelnen Kokillen auf einfache Weise gut zu kühlen sind und die für manche Metalle erforderli­ che, rasche Erstarrung ohne unerwünscht hohen Aufwand zu erreichen ist. Die einzelnen Kokillen lassen sich nacheinander füllen, indem das Gießrad während des Abgießens der jeweils obersten Kokille stillsteht und nach dem Fül­ len der obersten Kokille rasch weitertaktet, so dass die nächstfolgende Kokille unter den Gießstrahl gelangt. Ein weiterer Vorteil des Gießrades liegt darin, dass bei ihm einzelne Kokillen unabhängig von den anderen ausgetauscht werden können, so dass Reparaturen rasch auszuführen sind.

Die Schmelze lässt sich vom Schmelzofen unter Vakuum oder Schutzgas auf einfache Weise in die Gießmaschine einbrin­ gen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Gießkammer eine an einen Schmelzofen über ein Schleusen­ ventil anschließbare Vakuumkammer ist und der Ausguss an einer aus der Gießkammer durch das Schleusenventil in den Schmelzofen einfahrbaren Gießrinne vorgesehen ist.

Die abgegossenen und aus den Kokillen entfernten Gussteile können zunächst gesammelt und periodisch von der Gießmaschine abgeführt werden, wenn unterhalb des Gießrades an der Seite, zu der hin sich die Kokillen bei Drehung des Gießrades von seiner Oberseite her bewegen, ein Gussteil-Sammelbehälter angeordnet ist.

Solange die Gussteile noch eine Temperatur haben, bei der es mit der Atmosphäre zu Reaktionen kommt, müssen die Gussteile unter Schutzgas oder im Vakuum verbleiben. Das lässt sich auf einfache Weise erreichen, wenn der Gussteil-Sammelbehälter an seiner Oberseite über ein an ihm vorgesehenes Schleusenventil lösbar mit der Gießkam­ mer verbindbar ausgebildet ist. Eine solche Ausführungs­ form ermöglicht es, mehrere Gussteil-Sammelbehälter zu verwenden, so dass die Gießmaschine mit einem an ihr an­ geschlossenen Gussteil-Sammelbehälter arbeiten kann, wäh­ rend in einem anderen Gussteil-Sammelbehälter die Gussteile noch weiter abkühlen oder aus ihm Gussteile entnommen werden.

Die Gussteile lassen sich mit dem Gussteil-Sammelbehälter leicht in eine Entladungsposition fahren, wenn der Gussteil-Sammelbehälter auf Rädern von der Gießkammer weg verfahrbar ausgebildet ist.

Die Wartung und Reparatur der Gießmaschine ist besonders einfach auszuführen, wenn die Gießkammer aus einem obe­ ren, stationären Gießkammerteil mit einer Gießrinnenkam­ mer und einem unteren, verfahrbaren Gießkammerteil mit dem Gießrad gebildet ist. Hierdurch wird es möglich, das Gießrad in eine von der Gießmaschine und dem Schmelzofen entfernte Wartungsposition zu bewegen und in ihr die Be­ reiche des Gießrades leicht zu erreichen.

Der verfahrbare Gießkammerteil braucht vor dem Trennen von dem stationären Gießkammerteil nicht abgesenkt zu werden, vielmehr genügt eine horizontale Verfahrbarkeit des verfahrbaren Gießkammerteils, wenn gemäß einer ande­ ren Weiterbildung der Erfindung der stationäre Gießkam­ merteil und der verfahrbare Gießkammerteil im aneinander gefahrenen Zustand mit in Verfahrrichtung des verfahrba­ ren Gießkammerteils von unten nach oben ansteigenden An­ lageflächen gegeneinander dichtend anliegen.

Das Gießrad kann während des Fließens des Schmelzstrahls aus dem Ausguss nach dem Füllen einer Kokille weiterge­ taktet werden, wenn in Drehrichtung des Gießrades gesehen zwischen den jeweiligen Kokillen jeweils ein Gussleit­ stück eingesetzt ist, welches zwischen den Kokillen einen den auftreffenden Guss je nach Stellung des Gießrades zur einen oder anderen angrenzenden Kokille leitet.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Gießanlage mit einem Schmelzofen und der erfindungsgemäßen Gieß­ maschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teilbereich eines Gießrades der Gießmaschine.

Die Fig. 1 zeigt einen als Vakuum-Induktionsofen der VIDP Bauart ausgebildeten Schmelzofen 1, der einen Tiegel 2 hat, in welchem Metall durch Induktion geschmolzen wird. Seitlich neben dem Schmelzofen 1 befindet sich eine Gießmaschine 3 mit einer doppelwandigen, wassergekühlten und geschlossenen Gießkammer 4, die über eine Gießrinnen­ kammer 5 und ein Schleusenventil 6 mit dem Schmelzofen 1 verbunden ist. Innerhalb der Gießrinnenkammer 5 ist eine Gießrinne 7 angeordnet, welche mit einem Ende durch das Schleusenventil 6 hindurch in den Schmelzofen 1 ragt und am anderen Ende einen Ausguss 8 hat. Zusätzlich ist die Gießrinne 7 gestrichelt in Einsatzposition dargestellt, in der sie sich innerhalb der Gießrinnenkammer 5, jedoch außerhalb des Schmelzofens 1 befindet.

Unterhalb des Ausgusses 8 ist in der Gießmaschine 3 ein Gießrad 9 angeordnet, welches durch einen Drehantrieb 10 um eine Achse 16 schrittweise verdreht werden kann. Die­ ses Gießrad 9 hat bei dem gezeigten Beispiel achteckigen Querschnitt und bildet deshalb acht ebene Auflageflächen 11, auf denen jeweils eine in Fig. 3 gezeigte Kokille 12 gehalten ist.

Unterhalb des Gießrades 9 ist ein Gussteil-Sammelbehälter 13 angeordnet, der an seiner Oberseite ein Schleusenven­ til 14 hat, über welches er mit der Gießkammer 4 zu ver­ binden ist. Der Gussteil-Sammelbehälter 13 hat Räder 15, die es ermöglichen, den Gussteil-Sammelbehälter 13 von der Gießkammer 4 weg in eine Entnahmeposition zu verfah­ ren.

Die Fig. 2 verdeutlicht, dass das Gießrad 9 im Quer­ schnitt die Form eines regelmäßigen Achtecks hat, so dass es insgesamt acht Auflageflächen 11 aufweist. Weiterhin zeigt Fig. 2, dass die Gießkammer 4 aus einem oberen, stationären Gießkammerteil 17 und einem verfahrbaren Gießkammerteil 18 gebildet ist. Diese Gießkammerteile 17, 18 berühren sich dichtend mit Anlageflächen 19, 20, wel­ che schräg ausgerichtet sind. Der verfahrbare Gießkammer­ teil 18 hat Räder 21 und kann dadurch in der Fig. 2 ge­ sehen nach rechts in eine Wartungsposition gefahren wer­ den, in der das Gießrad 9 frei zugänglich ist.

Die Fig. 3 zeigt im Maßstab stark vergrößert einen Teil­ bereich des um die Achse 16 drehbaren Gießrades 9. Posi­ tioniert wurde dort die Auflagefläche 11. Diese Auflage­ fläche 11 ist durch nach oben hin offene, als Nuten aus­ gebildete Kühlkanäle 22 unterbrochen, in denen Kühlwasser zu strömen vermag. Die jeweilige Kokille 12 deckt diese Kühlkanäle 22 nach oben hin ab, wobei die Abdichtung durch in der Auflagefläche 11 angeordnete Dichtungen 23 erfolgt. Der Raum zwischen den einzelnen Kokillen 12, 12' wird jeweils durch ein Gussleitstück 24 ausgefüllt, wel­ ches eine Flüssigkeitsscheide 25 hat, so dass beim Drehen des Gießrades 9 um die Achse 16 der Schmelzstrahl zu­ nächst noch zur Kokille 12 und nach Passieren der Flüs­ sigkeitsscheide 25 zur nächstfolgenden Kokille 12' gelei­ tet wird.

Oberhalb der Kokille 12 wurde in Fig. 3 der Ausguss 8 skizziert. Während aus ihm Guss in die Kokille 12 fließt, steht das Gießrad 9 in der dargestellten Position still. Ist die Kokille 12 gefüllt, dann taktet man das Gießrad 9 möglichst rasch und bei diesem Ausführungsbeispiel um 45° weiter, ohne dass der Ausguss 8 hierzu versperrt wird. Durch dieses Weitertakten gelangt die Kokille 12' unter den Ausguss 8 und kann dadurch gefüllt werden, während sich die Kokille 12 in einer um 45° geneigten Position befindet. Beim nächsten Weitertakten gelangt die Kokille 12 in eine senkrechte Position, so dass das in ihr er­ starrte Gussteil aus ihr heraus nach unten in den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gussteil-Sammelbehälter 13 fällt.

Wenn der in Fig. 1 gezeigte Tiegel 2 vollständig ent­ leert ist, fährt man die Gießrinne 7 in die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Einsetzposition und trennt mit­ tels des Schleusenventils 6 den Schmelzofen 1 von der Gießmaschine 3, so dass im Schmelzofen ein neuer Schmelz­ prozess beginnen kann.

Bezugszeichenliste

1

Schmelzofen

2

Tiegel

3

Gießmaschine

4

Gießkammer

5

Gießrinnenkammer

6

Schleusenventil

7

Gießrinne

8

Ausguss

9

Gießrad

10

Drehantrieb

11

Auflagefläche

12

Kokille

13

Gussteil-Sammelbehälter

14

Schleusenventil

15

Rad

16

Achse

17

stationärer Gießkammerteil

18

verfahrbarer Gießkammerteil

19

Anlagefläche

20

Anlagefläche

21

Rad

22

Kühlkanal

23

Dichtung

24

Gussleitstück

25

Flüssigkeitsscheide

Claims (8)

1. Gießmaschine zum Gießen von Metall, welche eine ge­ schlossene Gießkammer (4) hat, in der über einen Ausguss (8) flüssiges Metall in eine unterhalb des Ausgusses (8) angeordnete Kokille (12) gießbar ist, wobei in der Gieß­ kammer (4) mehrere Kokillen (12) auf ebenen Auflageflä­ chen (11) eines um eine horizontale Achse (16) verdreh­ baren Gießrades (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, dass das Gießrad (9) ein im Querschnitt regelmäßiges Vieleck bildet, dessen Mantelfläche von den Auflage­ flächen (11) gebildet ist.

2. Gießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkammer (4) eine an einen Schmelzofen (1) über ein Schleusenventil (6) anschließbare Vakuumkammer ist und der Ausguss (8) an einer aus der Gießkammer (4) durch das Schleusenventil (6) in den Schmelzofen (1) ein­ fahrbaren Gießrinne (7) vorgesehen ist.

3. Gießmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass unterhalb des Gießrades (9) an der Seite, zu der hin sich die Kokillen (12) bei Drehung des Gießrades (9) von seiner Oberseite her bewegen, ein Gussteil-Sammelbehälter (13) angeordnet ist.

4. Gießmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussteil-Sammelbehälter (13) an seiner Oberseite über ein an ihm vorgesehenes Schleusenventil (14) lösbar mit der Gießkammer (4) verbindbar ausgebildet ist.

5. Gießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussteil-Sammelbehälter (13) auf Rädern (15) von der Gießkammer (4) weg verfahrbar ausgebildet ist.

6. Gießmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkammer (4) aus einem oberen, stationären Gießkammerteil (17) mit einer Gießrinnenkammer (5) und einem unteren, verfahrba­ ren Gießkammerteil (18) mit dem Gießrad (9) gebildet ist.

7. Gießmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Gießkammerteil (17) und der verfahr­ bare Gießkammerteil (18) im aneinander gefahrenen Zustand mit in Verfahrrichtung des verfahrbaren Gießkammerteils . (18) von unten nach oben ansteigenden Anlageflächen (19, 20) gegeneinander dichtend anliegen.

8. Gießmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehrichtung des Gießrades (9) gesehen zwischen den jeweiligen Kokil­ len (12, 12') jeweils ein Gussleitstück (24) eingesetzt ist, welches zwischen den Kokillen (12, 12') einen den auftreffenden Guss je nach Stellung des Gießrades (9) zur einen oder anderen angrenzenden Kokille (12, 12') leitet.