DE10039877A1 - Verfahren und Gießform zur Herstellung von Gussstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren zur Herstellung eines Gussstückes in einer Gießform (2) mit einem Eingusskanal (9), wobei während des Gießens dem Gussmaterial ein Behandlungsmaterial und/oder Impfmittel zugegeben wird. DOLLAR A Das Verfahren soll dahingehend verbessert werden, dass das Behandlungs- und/oder Impfmaterial auf eine einfache Art und Weise zugefügt werden kann. Insbesondere soll eine einfache Dosierung möglich sein. DOLLAR A Dieses wird dadurch erreicht, dass vor oder in dem Eingusskanal (9) der Gießform (2) das Behandlungsmaterial und/oder Impfmittel in Form zumindest eines Materialblockes oder eines eingekapselten Granulates (11) eingesetzt ist. Dieses Behandlungsmaterial und/oder Impfmittel wird während des Gießens von dem durch den Eingusskanal strömenden Gussmaterial (12) aufgeschmolzen und mit diesem vermischt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren zur Herstellung eines Gussstückes in einer Gießform mit einem Eingusskanal, wobei während des Gießens dem Gussmaterial ein Behandlungs- und/oder Impfmittel zugegeben wird.

Ein solches Verfahren wird dazu verwendet, um dem Gussmaterial ein Be­ handlungs- und/oder Impfmittel beizugeben. Bei dem Behandlungs- und/oder Impfmittel handelt es sich oftmals um Magnesium, welches flüssigem Eisen beigegeben wird, um eine kompakte bzw. kugelförmige Ausscheidung von Graphit während der Erstarrung des Gussmaterials zu erzielen. Das beige­ gebene Magnesium bildet dabei die Wachstumskeime für die durch die Aus­ scheidung des Graphits entstehenden Graphitnester.

Bei den herkömmlichen Verfahren wird das Metall vorbehandelt oder das Behandlungs- und/oder Impfmittel während des Abgießens des Gussmateri­ als in die Form direkt in den Gießstrahl des Gussmaterials gegeben. Dieses herkömmliche Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass u. a. eine aufwendige Metallbehandlung vor dem Gießen mit zeitlich bedingtem Abklingen des Wir­ kungsgrades und eine genaue Dosierung des Behandlungs- und/oder Impf­ mittels während des Abgießens nur mit erhöhtem Aufwand möglich ist.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren ist das Behandlungs- und oder Impfmittel in der Form in einem Behandlungsraum untergebracht. Beim Ab­ gießen trifft das flüssige Metall zunächst auf das kalte Behandlungs- und oder Impfmittel. Damit bleibt das flüssige Eisen anfangs unbehandelt und erst später, wenn das Behandlungs- und oder Impfmittel ihre eigene Schmelztemperatur erreicht hat, kann es sich mit dem flüssigen Eisen vermi­ schen, womit das Material behandelt ist.

Nachteilig ist, dass dadurch zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene Mi­ schungsverhältnisse im herzustellenden Abguss für verschiedene Strukturen im Abguss vorkommen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das Kreislaufmaterial wegen des Behandlungsraums, der mit Material gefüllt bleibt, sehr hoch ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren vorzuschla­ gen, mit dem auf einfache Art und Weise dem Gussmaterial ein Behand­ lungs- und/oder Impfmittel zugefügt werden kann, wobei die Menge an Kreislaufmaterial klein bleibt. Insbesondere soll mit dem Verfahren eine ver­ einfachte und wirkungsvolle Zugabe des Behandlungs- und/oder Impfmittels möglich sein. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Gieß­ form vorzuschlagen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist.

Die Aufgabe wird zunächst mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Block aus dem Behand­ lungs- und/oder Impfmittel in den Eingusskanal der Gießform eingesetzt. Das heiße Gussmaterial umspült während des Eingießens diesen Materialblock oder das gekapselte Granulat und schmilzt ihn auf. Das abgeschmolzene Behandlungs- und/oder Impfmittel vermischt sich gleichmäßig mit dem Gussmaterial. Damit entsteht eine Mischung aus Gussmaterial und Be­ handlungs- und/oder Impfmittel, wodurch die Wachstumskeime für die ge­ wünschten Grafiteinschlüsse in dem Gussstück beeinflusst werden. Nach erfolgtem Guss wird der Eingusskanal abgesperrt, so dass das im Behand­ lungsraum befindliche Gießmaterial wieder ablaufen kann. Besonders vor­ teilhaft ist es, wenn das Eingießen von unten erfolgt, da dann das zu vergie­ ßende Material mit variabler Strömungsgeschwindigkeit zunächst nur so weit zu steigen braucht, bis es das Behandlungs- und oder Impfmittel umspült, so dass dieses seine Schmelztemperatur erreicht oder annähernd erreicht hat. Der Formfüllvorgang wird dann fortgesetzt und man erhält eine einwandfreie Struktur im hergestellten Gussstück. Das Gießmaterial kann dann nach un­ ten in das Steigrohr des Niederdruckofens zurücklaufen. Hierdurch wird er­ reicht, dass beim nächsten Abguss gleich angereichertes Material in die Gießform eingedrückt wird. Vorteilhaft soll der Materialblock oder das ge­ kapselte Granulat während des Abschmelzens gleichförmig von dem Guss­ material umspült werden. Ferner empfiehlt es sich, die Größe des Mate­ rialblockes oder des gekapselten Granulats so zu wählen, dass es während des Eingießens des Gussmaterials gänzlich aufgeschmolzen und das Behandlungs- und/oder Impfmittel vollständig mit dem Gussmaterial ver­ mischt wird.

Vorteilhaft kann das Gussmaterial einen in dem Eingusskanal der Gießform angebrachten Filter passieren. An diesem Filter kann erfindungsgemäß der Materialblock oder das gekapselte Granulat des Behandlungs- und/oder Impfmittels befestigt sein. Die Durchtrittsöffnungen des Filters oder einer Drallplatte können gemäß der Erfindung so gestaltet sein, dass das durch­ tretende Gießmaterial einen Drall erhält und somit das Gießmaterial und das aufgeschmolzene Behandlungs- und/oder Impfmittel verwirbelt werden.

Der Eingusskanal kann vorteilhaft mit einem seitlich in den Eingusskanal ein­ geschobenen Pfropfen verschlossen werden.

Erfindungsgemäß ist es ebenso möglich, dass der Eingusskanal (Anschnitt) siphonartig mit einem aufsteigenden Ast ausgebildet ist, wobei der höchste Punkt des Eingusskanals in gleicher Höhe wie oder höher als der Spiegel des Gussmaterials am Ende des Gießvorganges liegt, so dass das Guss­ material nach einem Entlüften der Niederdruckgießmaschine nicht aus der Gießform fließen kann, während das in dem aufsteigenden Ast verbliebene Gussmaterial zurück in die Niederdruckgießmaschine fließt.

Ferner ist es möglich, dass der Eingusskanal (Anschnitt) eine Engstelle als Verschluss aufweist, an welcher das Gussmaterial am Ende des Gussvor­ ganges schnell erstarrt.

Nach dem erfindungsgemäßen Gießverfahren kann das Aufschmelzen des Behandlungs- und/oder Impfmittels vorteilhaft vor dem Filter ebenso aber auch nach dem Filter erfolgen.

Das mit dem erfindungsgemäßen Gießverfahren dem Gussmaterial zuge­ fügte Behandlungs- und/oder Impfmittel kann ein Werkstoff sein, welcher für die Verteilung der Graphitnester verantwortlich ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass in der Gießform die abzugießende Kontur sowie ein Eingusskanal eingeformt ist, ein Filter eingesetzt, welcher in Strömungsrichtung vor dem Verschluss der Gießform liegt, und dass an diesem Filter ein Materialblock oder ein gekap­ seltes Granulat aus dem Behandlungs- und/oder Impfmittel angebracht ist. Bei diesem Zusatzmaterial kann es sich erfindungsgemäß um Magnesium handeln. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Materialblock oder das gekap­ selte Granulat an dem Filter befestigt ist, so dass es gleichförmig von dem Gussmaterial umspült werden kann. Gemäß der Erfindung kann das Be­ handlungs- und/oder Impfmittel in Strömungsrichtung vor dem Filter ange­ ordnet sein.

Gemäß der Erfindung kann die Gießform einen Sandpfropfen aufweisen, welcher in den Eingusskanal einschiebbar ist. Der Filter ist dann in Einguss­ richtung vor dem Sandpfropfen angeordnet. Ferner können weitere Filter in dem Eingusskanal eingesetzt sein.

Die Durchtrittsöffnungen des Filters oder einer Drallplatte können - zumindest teilweise - schräg zur Richtung des Eingusskanals verlaufen, 5 um so dem durchströmenden Gussmaterial einen Drall zu geben, was zu einer besseren Verwirbelung und Vermischung von Gussmaterial und Zu­ satzmaterial führt.

Die Gießform kann aus zwei Formhälften bestehen, wobei die Formhälften der Gießform gemäß der Erfindung in Formkastenhälften abgeformt sein können, welche zu einem Formkasten zusammengesetzt sind. Die Form­ hälften bestehen dann aus betonitgebundenem Formsand. Alternativ kann die Gießform aus zu Kernpaketen zusammengesetzten Kernen bestehen.

Zwei Ausführungsbeispiele sind anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Niederdruckgießanlage mit einer Gießmaschine und einer aufgesetzten Gießform im Schnitt,

Fig. 2 die Ansicht der Gießform gemäß Fig. 1 nach Beendigung des Gießvorganges,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines um 90° gedrehten Schnittes der Gieß­ form gemäß Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 einen entsprechenden Schnitt einer weiteren Gießform.

Die in Fig. 1 dargestellte Niederdruckgießanlage weist eine Niederdruck­ gießmaschine mit einem Tiegel 5 auf, in dem sich das flüssige Gussmaterial befindet. Der Tiegel 5 ist mit einem Deckel 19 verschlossen, wobei in dem Deckel 19 eine Ausnehmung vorgesehen ist, durch welche ein Steigrohr 18 nach aussen durch den Deckel 19 durchgeführt ist. Das Steigrohr 18 endet mit einem Flansch 17, welcher die Gießdüse 4 der Niederdruckgießmaschine bildet. Oberhalb des Tiegels 5 ist eine Transportbahn 16 angebracht, auf wel­ cher ein Formkasten 1 ruht. Der Formkasten 1 besteht aus zwei Formka­ stenhälften, in welchen die Formhälften der Gießform 2 abgeformt sind. Bei der dargestellten Gießform 2 handelt es sich um eine Gießform 2 mit verti­ kaler Formteilungsebene, die einen senkrecht verlaufenden Eingusskanal 9 hat. In dem Eingusskanal 9 ist ein Filter 10 eingesetzt, auf dessen dem Tie­ gel 5 zugewandter Seite ein Materialblock 11 befestigt ist. Der Materialblock 11 besteht aus üblichen Werkstoffen, z. B. aus Magnesium, welches beim Gießen in das Steigrohr 18 und den Eingusskanal 9 aufsteigende Gussma­ terial 12 eingeimpft wird. Ferner ist seitlich in der Gießform 2 im Bereich des Eingusskanals 9 eine Bohrung 6 vorgesehen (siehe auch Fig. 3). In diese Bohrung 6 greift eine mittels einer nicht näher dargestellten Kolben-Zylinder- Einheit betätigbare Stange 7 ein, welche einen Sandpfropfen 8 in den Ein­ gusskanal 9 drückt, sobald der Gießvorgang beendet ist.

Der abzugießende Formkasten 1 ruht auf den Transportrollen 22 der Trans­ portbahn 16, welche im Bereich des Tiegels 5 der Niederdruckgießmaschine absenkbar ausgebildet sind. Zu diesem Zweck werden durch die Hubzylin­ der 23 die Transportrollen 22 abgesenkt, so dass sich das Steigrohr 18 dicht an die Gießdüse 4 anlegt. Die Gießdüse 4, der Filter 10 und ein Teil der Gießform 2 bilden so einen Behandlungsraum 14, in welchem das Behan­ deln und/oder Impfen des Gussmaterials erfolgt.

Das Abgießen der Gießform 2 erfolgt folgendermaßen. Zunächst wird die Gießform so über dem Tiegel 5 plaziert, dass der Eingusskanal 9 unmittelbar an die Gießdüse 4 der Niederdruckgießmaschine anschließt. Sodann wird über den Druckluftanschluss 13 das Gussmaterial aus dem Tiegel 5 in das Steigrohr 18 gedrückt, bis es in den Eingusskanal 9 aufsteigt. Das Gussma­ terial passiert den Filter 10 und schmilzt dabei den an dem Filter 10 ange­ brachten Materialblock 11 auf. Das Magnesium vermischt sich mit dem Gussmaterial 12. Das Gemisch aus Gussmaterial 12 und Magnesium füllt von unten her sodann die Gießform 2 aus. Ist die Gießform 2 gefüllt, wird die Stange 7 in die Bohrung 6 eingeschoben, die den Sandpfropfen 8 in den Eingusskanal 9 drückt, so dass dieser verschlossen ist (Fig. 2). Dann wird der Tiegel 5 entlüftet und das in dem Steigrohr 18 und in dem Eingusskanal 9 unterhalb des Sandpfropfens 8 verbliebene Gussmaterial 12 strömt zurück in den Tiegel. Sodann kann die Gießform 2 weiter transportiert und eine neue Gießform 2 auf den Tiegel 5 aufgesetzt werden, die auf die gleiche Weise abgegossen wird.

Die in Fig. 4 dargestellte Gießform 2 unterscheidet sich von der aus den Fig. 1 bis 3 bekannten Gießform 2 dadurch, dass ein Filter 10 und eine Drall­ platte 21 in dem Eingusskanal 9 eingebracht sind. Der obere Filter 10 ist über einen Rahmen 20 mit der Drallplatte 21 verbunden, so dass sich zwischen Filter 10 und der Drallplatte 21 ein Behandlungsraum ergibt. Auf der dem Tie­ gel abgewandten Seite der Drallplatte 21 ist der Materialblock 11 befestigt. Ferner sind die Durchtrittsöffnungen der Drallplatte 21 so angeordnet, dass das durchströmende Gussmaterial 12 einen Drall erhält. Dieser Drall wird zu einer Verwirbelung des abschmelzenden Magnesiums mit dem Gussmaterial 12, was zu einer besseren Durchmischung der beiden Materialien führt.

Die Größe eines Materialblockes ist vorteilhaft so bemessen, dass der ge­ samte Materialblock gänzlich während des Einströmens des Gussmaterials aufgeschmolzen wird. Damit kann auf einfache Art und Weise eine Dosie­ rung des Magnesiums und eine gleichmäßige Durchmischung des Gussma­ terials mit dem Magnesium erreicht werden. Die Handhabung einer erfin­ dungsgemäßen Gießform bzw. eines erfindungsgemäßen Filters ist einfacher als das bisher praktizierte umständliche Impfen in den Gießstrahl des Guss­ materials.

Bezugszeichenliste

1

Formkasten

2

Gießform

3

Formhohlraum

4

Gießdüse

5

Tiegel

6

Bohrung

7

Stange

8

Sandpfropfen

9

Eingusskanal

10

Filter

11

Materialblock

12

Gussmaterial

13

Druckluftanschluss

14

Behandlungsraum

15

Hohlraum

16

Transportbahn

17

Flansch an der Gießdüse

18

Steigrohr

19

Deckel

20

Rahmen

21

Drallplatte

22

Transportrollen

23

Hubzylinder

Claims (23)

1. Gießverfahren zur Herstellung eines Gussstückes in einer Gießform (2) mit einem verschließbaren Eingusskanal (9), wobei während des Gießens dem Gussmaterial ein Behandlungs- und/oder Impfmittel zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder in dem Eingusskanal (9) der Gießform (2) vor dessen Ver­ schluss in Fließrichtung das Behandlungs- und/oder Impfmittel in Form zu­ mindest eines Materialblockes oder eines eingekapselten Granulates (11) eingesetzt wird, so dass dieses Behandlungs- und/oder Impfmittel während des Gießens mit dem durch den Eingusskanal (9) strömenden Gussmaterial (12) vermischt wird und der das Behandlungs- und/oder Impfmittel auf­ nehmende Behandlungsraum (14) nach dem Verschluss des Eingusskanals vom abgegossenen Gussstück getrennt ist.

2. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüs­ sige Metall, von unten mit variabler Strömungsgeschwindigkeit in die Form eintretend, zunächst nur so hoch steigt, dass das flüssige Metall das Be­ handlungs- und oder Impfmittel umgibt, bis dieses das Behandlungs- und oder Impfmittel auf seine Schmelztemperatur oder annähernd auf Schmelz­ temperatur erwärmt hat, um danach den Formfüllvorgang fortzusetzen und zu beenden.

3. Gießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Gießform (2) steigende Gussmaterial (12) einen Filter (10) pas­ siert, der dem Behandlungs- und/oder Impfmittel nachgeschaltet ist.

4. Gießverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen des Filters (10) oder einer in den Eingusskanal (9) ein­ gesetzten Drallplatte (21) oder das Steigrohr so gestaltet sind, dass das durchtretende Gussmaterial (12) einen Drall erhält und somit Gussmaterial (12) und Behandlungs- und/oder Impfmittel verwirbelt wird.

5. Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass am Ende des Gießvorganges der Eingusskanal (9) mittels eines seitlich in den Eingusskanal (9) eingeschobenen Sandpfropfens (8) oder Stopfens verschlossen wird.

6. Gießverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das un­ terhalb des Sandpfropfens (8) befindliche Gussmaterial (12) durch den Zu­ lauf der zugeordneten Gießmaschine, insbesondere dem Steigrohr (18), in die Niederdruckgießmaschine zurückfließt.

7. Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass der Eingusskanal (9) siphonartig mit einem aufsteigenden Ast aus­ gebildet ist, wobei der höchste Punkt des Eingusskanals (9) in gleicher Höhe wie oder höher als der Spiegel des Gussmaterials am Ende des Gießvor­ gangs liegt, und dass am Ende des Gießvorganges das in dem aufsteigen­ den Ast verbliebene Gussmaterial in die Niederdruckgießmaschine zurück­ fließt.

8. Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass der Eingusskanal (9) eine Engstelle aufweist, in welcher das Guss­ material nach Beendigung des Gießvorganges schnell erstarrt und dass nach der Erstarrung des Gussmaterials in der Engstelle das in dem Eingusskanal (9) unterhalb der Engstelle verbliebene Gussmaterial in die Niederdruck­ gießmaschine zurückfließt.

9. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf­ schmelzen des Behandlungs- und/oder Impfmittels nach dem Filter (10) oder der Drallplatte (21) erfolgt.

10. Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, dass das Behandlungs- und/oder Impfmittel ein übliches Zusatzmittel, insbesondere Magnesium ist.

11. Gießform zum Abgießen eines Gussstückes, mit einem Niederdruckgieß­ verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in der Gießform (2) die abzugießende Kontur sowie ein Eingusskanal (9) eingeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingusskanal (9) ein Filter (10) eingesetzt und dass an diesem Filter (10) ein Materialblock oder ein eingekapseltes Granulat (11) aus einem Behandlungs- und/oder Impfmittel angebracht ist.

12. Gießform nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialblock oder das eingekapselte Granulat (11) an dem Filter (10) befe­ stigt ist.

13. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungs- und/oder Impfmittel in Strömungsrichtung vor dem Filter (10) angeordnet ist.

14. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungs- und/oder Impfmittel in Strömungsrichtung nach dem Filter (10) angeordnet ist.

15. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gießform (2) ein Kanal eingeformt ist, in den eine Stange (7) ein­ greift, mittels der ein Sandpfropfen (8) in den Eingusskanal (9) einschiebbar ist.

16. Gießform nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) in Eingussrichtung vor dem Kanal (6) angeordnet ist.

17. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingusskanal siphonartig mit einem aufsteigenden Ast ausgebildet ist, wobei der höchste Punkt des Eingusskanals in gleicher Höhe wie oder höher als der höchste Punkt des Formhohlraumes ist.

18. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingusskanal eine Engstelle aufweist.

19. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Filter in dem Eingusskanal (9) eingesetzt sind.

20. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen des Filters (10) oder einer Drallplatte (21) zu­ mindest teilweise schräg zur Richtung des Eingusskanals (9) verlaufen.

21. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (2) aus zwei Formhälften aus Betonit gebundenem Gründ­ sand besteht und dass die Formhälften in Formkastenhälften abgeformt sind, welche zu einem Formkasten (1) zusammengesetzt sind.

22. Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform aus Kunstharz gebundenem Sand in Form von Kernpa­ keten besteht.

23. Filter für eine Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filter (10) ein Block oder ein eingekapseltes Granulat aus einem Behandlungs- und/oder Impfmittel angebracht ist.