DE102006015282A1

DE102006015282A1 - Bronze casting mold with thermal insulation lining and casting process for manufacture of drinking water valve housing and fittings

Info

Publication number: DE102006015282A1
Application number: DE102006015282A
Authority: DE
Inventors: Volker Grumpe; Klaus Weigel
Original assignee: Honeywell Technologies SARL
Current assignee: Garrett Motion SARL
Priority date: 2006-04-01
Filing date: 2006-04-01
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Claimed is a casting mold (4) and assembly to cast an alloy that is a combination of copper, tin and lead, especially to cast drinking water valve housing and fittings. The mold inner surface has a thermal insulating lining that impedes the solidification of molten metal during the discharge of molten metal into the mold.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Gießmaterial aus Kupfer-Zinn-Zink-Blei-Legierungen (Rotguss), insbesondere zum Gießen von Ventilgehäusen und Armaturen aus Rotgussgießmaterial mit einer Kokille. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Gießen insbesondere von Ventilgehäusen und Armaturen aus Gießmaterial aus Kupfer-Zinn-Zink-Blei-Legierungen (Rotguss), wobei das Gießmaterial auf eine Temperatur zwischen 1.150 und 1.250°C, bevorzugt auf 1.200°C erhitzt wird und wobei der Rotguss innerhalb folgender Spezifikation zusammengesetzt ist: Cu 77 bis 94%, Zn 2,0 bis 12%, Sn 2,0 bis 12%, Pb 0,1 bis 8,0%.The The invention relates to a device for casting casting material from copper-tin-zinc-lead alloys (Gunmetal), especially for casting of valve housings and fittings made of gunmetal casting material with a mold. The invention further relates to methods of casting in particular of valve housings and fittings of casting material made of copper-tin-zinc-lead alloys (gunmetal), wherein the casting material heated to a temperature between 1150 and 1250 ° C, preferably at 1200 ° C. and wherein the gunmetal is assembled within the following specification is: Cu 77 to 94%, Zn 2.0 to 12%, Sn 2.0 to 12%, Pb 0.1 to 8.0%.

Die kupferbasierten Buntmetalle Rotguss (CuSnZnPb) und Messing (CuZn) gehören nach wie vor zu den bedeutendsten Grundwerkstoffen zur Herstellung von Ventilen und Armaturen, wie sie insbesondere in Wasserinstallationen zum Einsatz kommen. In der Armaturenindustrie werden Bauteile aus Cu-Legierungen im Sand- und Kokillenguss (Einmal- bzw. Dauerformen) mit Sandkernen hergestellt. Messing-Legierungen (CuZn) werden in Sand- und Kokillenformen vergossen, Rotguss (CuSnZnPb) aber wird ausschließlich in Sandformen produziert.The copper-based non-ferrous metals gunmetal (CuSnZnPb) and brass (CuZn) belong still the most important basic materials for the production of valves and fittings, as in particular in water installations be used. Components are used in the valve industry Cu alloys in sand and chill casting (disposable or permanent molds) made with sand cores. Brass alloys (CuZn) are used in sand and Mold molds shed, gunmetal (CuSnZnPb) but only in sand molds produced.

Sandguss hat die Eigenschaft, dass der Sand ein schlechter Wärmeleiter ist. Dadurch kann man große Bauteile bzw. viele kleine Bauteile auf großer Fläche auf einmal gießen. Dies stellt bei den kleinen Bauteilen einen Nachteil bezüglich der Produktionsflexibilität dar, da immer relativ große Losgrößen produziert werden. Als weiterer Nachteil zeigt sich der Formsand selbst, welcher eine gewisse Feuchtigkeit haben muss, damit die Form erstellt werden kann; die Feuchtigkeit ist aber schwer kontrollierbar und sorgt für Qualitätsprobleme durch Gasbildung beim Guss (Lunker und Porositäten). Weitere Nachteile des Sandgusses sind eine recht ungenaue Maßhaltigkeit sowie mögliche Sandeinschlüsse im Metall.sand casting has the property that the sand is a bad conductor of heat is. This allows you to large components or pour many small components on a large area at once. This is a disadvantage in the case of small components production flexibility because always relatively large Lot sizes produced become. Another disadvantage is the molding sand itself, which must have some moisture for the shape to be created can; The moisture is difficult to control and provides for quality problems through Gas formation during casting (voids and porosities). Other disadvantages of Sand casting is a rather inaccurate dimensional accuracy as well as possible sand inclusions in the metal.

Messing-Kokillenguss ist aufgrund der Formengröße ideal für kleine bis mittlere Losgrößen und zeigt eine stabilere Qualität durch die verwendeten Metallformen. Als Material für die Formen wird aufgrund der Warmfestigkeit und guten Wärmeleitfähigkeit vorwiegend Kupfer eingesetzt. Vor jedem Gussvorgang werden die Cu-Kokillen mit einem Wasser-Graphit-Gemisch beschichtet, welches als Trenn- und Isolationsmittel dient. Aufgrund der schnellen Erstarrung des Gießmaterials, d. h. der Messing-Schmelze in der Kupferkokille ergibt sich ein günstiges Materialgefüge im Gussteil, wodurch das Auftreten von Porositäten und Lunkern vermindert wird.Brass die casting is ideal because of the size of the mold for little ones to medium lot sizes and shows a more stable quality through the used metal molds. As a material for the forms Due to the heat resistance and good thermal conductivity, copper is predominantly used. Before each casting process, the Cu molds with a water-graphite mixture coated, which serves as a separating and insulating agent. by virtue of the rapid solidification of the casting material, d. H. the brass melt in the copper mold results in a favorable material structure in the casting, whereby the occurrence of porosities and voids is reduced.

Rotguss hat hingegen nur einen relativ schmalen Temperaturbereich, in dem es vergießbar ist. Durch die beim Kokillenguss verwendete Metallform wird der Schmelze schnell die Wärme entzogen, was dazu führen kann, dass die Schmelze bereits während des Befüllens der Kokille erstarrt und so die Kokille nicht komplett gefüllt wird, der Guss also fehlschlägt. Rotguss im herkömmlichen Kokillengussverfahren mit Cu-Kokillen zu vergießen, zeigt sich daher aufgrund des anderen, ungünstigeren Erstarrungsverhaltens des Rotgusses gegenüber Messing als kaum realisierbar. Dies ist auch in der Firmenschrift Kemper „Armaturenwerkstoffe – Eignung und Einsatzgrenzen in der Trinkwasserinstallation" (2003) berücksichtigt, in der auf S. 6 beschrieben wird, dass sich Rotguss aufgrund seiner Erstarrungscharakteristik und seiner Legierungszusammensetzung nur im Sand- und Strangguss vergießen lässt.gunmetal however, has only a relatively narrow temperature range in which it is pourable is. Due to the metal mold used in chill casting is the Melt the heat quickly deprived of what cause it can, that the melt already during the filling of the Mold freezes and so the mold is not completely filled, the casting will fail. Gunmetal in the conventional Casting chill casting with Cu molds, therefore, shows up due to the other, less favorable Solidification behavior of gunmetal compared to brass as hardly feasible. This is also in the company publication Kemper "Valve materials - suitability and limits of use in drinking water installations "(2003), in on page 6 is described that gunmetal due to its Solidification characteristic and its alloy composition only cast in sand and continuous casting leaves.

Eine naheliegende Strategie zur wünschenswerten Verarbeitung von Rotguss im Kokillengussverfahren könnte eine Erhöhung der Temperatur des Gießmaterials, d. h. der Schmelze sein, da hierdurch ein breiteres Fenster der Gießbarkeit erreicht wird und insbesondere eine vorzeitige Erstarrung nicht auftritt. Eine höhere Schmelzentemperatur resultiert jedoch in verstärktem Zinkabbrand, der durch ständiges Nachlegieren kompensiert werden muss. Es zeigt sich, dass dieser Abbrand bereits unakzeptabel hoch wird, bevor eine hinreichende Prozessstabilität der Verarbeitung gewonnen ist.A obvious strategy to the desirable Processing of gunmetal by die casting could be a increase the temperature of the casting material, d. H. be the melt, as this a wider window of the castability is reached and in particular a premature solidification not occurs. A higher melt temperature however results in reinforced Zinc burned by constant Nachlegieren must be compensated. It turns out that this Burning already unacceptably high, before a sufficient process stability the processing is won.

Sandkerne zur Festlegung der Innenkonturen der Gussteile enthalten üblicherweise organische Bindemittel. Die organischen Bindemittel können beim Guss durch Pyrolyse unter Bildung von Gasen zersetzt werden, die wiederum die Qualität des Gussteils nachteilig beeinflussen. Zudem sind die entstehenden Gase und Rückstände umwelt- und gesundheitsschädlich. Ein weiterer Nachteil ist die Entfernung des Kerns aus dem Gussteil. Die organischen Binder verbacken beim Guss so stark, dass aufwändige Verfahren zur Entkernung notwendig sind.sand cores to define the inner contours of the castings usually contain organic binders. The organic binders can during Casting be decomposed by pyrolysis to form gases which again the quality of the casting adversely affect. In addition, the resulting Gases and residues are environmentally and harmful to health. Another disadvantage is the removal of the core from the casting. The organic binders cake during casting so much that elaborate procedures for gutting necessary.

Als neues Verfahren ist die Verwendung anorganischer Bindemittel (Salze) bekannt. Die so hergestellten Kerne zeigen beim Guss praktisch keine Gasbildung, was die Qualität des Gussteils positiv beeinflusst. Es entstehen keine gesundheits- und umweltschädlichen Gase oder Rückstände. Der Kern zerfällt selbstständig nach dem Guss.When new process is the use of inorganic binders (salts) known. The cores thus produced show virtually no casting Gas formation, what the quality of the casting positively influenced. There is no health care and polluting Gases or residues. Of the Core disintegrates independently after the font.

Aus der Herstellung von Lagern ist es bekannt, Rotguss-ähnliche Legierungen in Stahl-Kokillen zu vergießen, wobei allerdings keine Sandkerne verwendet werden. Ebenfalls bekannt ist die Verarbeitung von Rotguss im Stranggussverfahren, wodurch jedoch keine komplexeren Strukturen erzeugt werden können.Out The manufacture of bearings is known to be gunmetal-like Alloys in steel molds to shed, although no Sand cores are used. Also known is the processing of gunmetal in the continuous casting process, whereby however no more complex Structures can be created.

In der Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 3811266 C1 ist beschrieben, wie durch Zusatz von Legierungsbestandteilen und Chemikalien zur Rotguss-Legierung die Verarbeitung im Kokillengussverfahren ermöglicht werden soll. Die Gasbildung während des Gusses und die dadurch verminderte Qualität wird aber ebenso nicht berücksichtigt wie das Problem der Fließfähigkeit durch die schnelle Wärmeabfuhr in der Kokille. Eine Veränderung der Legierungszusammensetzung gegenüber Standard-Rotguss stellt überdies die grundsätzliche Eignung des verwendeten Werkstoffs für den Kontakt mit Trinkwasser beim Einsatz in Trinkwasserinstallationen infrage.In the patent specification with the publication number DE 3811266 C1 It is described how the addition of alloying components and chemicals to the gunmetal alloy is to enable the processing by die casting. The formation of gas during casting and the resulting reduced quality is not taken into account, as well as the problem of flowability due to the rapid heat dissipation in the mold. In addition, a change in the alloy composition compared to standard red brass questions the fundamental suitability of the material used for contact with drinking water when used in drinking water installations.

Daraus ergibt sich die Aufgabenstellung, eine neue Vorrichtung und ein neues Gießverfahren zur Verfügung zu stellen, das die Verarbeitung von herkömmlichem Rotguss im Kokillengussverfahren unter üblichen Randbedingungen ermöglicht, und dabei eine dem Messing-Kokillenguss-Verfahren vergleichbare Qualität des Gießkörpers erzielt.from that results in the task, a new device and a new casting process to disposal the processing of conventional gunmetal by gravity casting under usual conditions allows and a comparable to the brass chill casting process Quality of the Casting achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß den Ansprüchen.The solution This object is achieved with the device according to the invention or the method according to the invention according to the claims.

Demnach sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Rotguss-Gießmaterial in Kontakt kommende Innenwandungen der Kokille mit einer ersten Schicht eines Mittels zur thermischen Isolierung, das nachstehend auch als Isoliermittel bezeichnet ist, versehen. Das Mittel zur thermischen Isolierung verzögert die Wärmeabgabe des Rotguss-Gießmaterials an die Kokille soweit, dass das Rotguss-Gießmaterial während des Gießens fließfähig bleibt.Therefore are in a device according to the invention with the gunmetal casting material coming into contact inner walls of the mold with a first Layer of thermal insulation agent, below Also referred to as insulating, provided. The means to Thermal insulation delays the heat of the gunmetal casting material to the mold so far that the gunmetal casting material remains flowable during the casting.

Das Mittel zur thermischen Isolierung weist eine geringere spezifische Wärmeleitfähigkeit als eine Graphitschlichte auf, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es gilt für diesen Fall, dass der Wärmeleitwert Lambda < 168 W/mK beträgt. Besser ist es, wenn das Mittel zur thermischen Isolierung einen spezifischen Wärmeleitwert aufweist, der kleiner ist als der Wärmeleitwert von hoch legiertem Stahl. Es gilt dann vorzugsweise, dass der Wärmeleitwert Lambda < 14 W/mK ist. Vorzugsweise ist der Wärmeleitwert des Mittels zur thermischen Isolierung in der Größenordnung von Sand. Dann gilt, dass der Wärmeleitwert Lambda ungefähr gleich 2 W/mK ist.The Thermal insulation means has a lower specific one thermal conductivity as a graphite size, as in the prior art is known. It applies to this case, that the thermal conductivity lambda <168 W / mK. Better it is when the means for thermal insulation has a specific thermal conductivity, which is smaller than the thermal conductivity of high alloy steel. It is then preferable that the thermal conductivity Lambda <14 W / mK is. Preferably, the thermal conductivity is the means for thermal insulation of the order of magnitude of sand. Then, that the thermal conductivity Lambda about the same 2 W / mK is.

Das Mittel zur thermischen Isolierung ist vorzugsweise in einer Schichtdicke zwischen 0,1 und 0,5 mm, bevorzugt von 0,3 mm auf die Innenwand der Kokille aufgetragen.The Thermal insulation means is preferably in a layer thickness between 0.1 and 0.5 mm, preferably of 0.3 mm on the inner wall applied to the mold.

Das Mittel zur thermischen Isolierung kann zugleich ein Mittel zum Vermeiden des Anklebens des Rotguss-Materials an den Innenwandungen der Kokille sein. Ein solches Mittel zum Vermeiden des Anklebens wird nachstehend auch als Trennmittel bezeichnet.The Thermal insulation means can also be a means of avoidance the sticking of the gunmetal material to the inner walls of the mold be. Such an anti-sticking agent will be described below Also called release agent.

Gemäß der Erfindung kann eine zweite Schicht auf die Innenwandungen der Kokille beziehungsweise auf die erste Schicht aufgetragen werden. Diese zweite Schicht kann durch ein Mittel zum Vermeiden des Anklebens des Rotguss-Materials an den Innenwandungen gebildet sein. Die zweite Schicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,2 mm.According to the invention may be a second layer on the inner walls of the mold or respectively the first layer can be applied. This second layer can by a means for avoiding the sticking of the gunmetal material be formed on the inner walls. The second layer preferably has one Layer thickness of 0.2 mm.

Das Mittel zur thermischen Isolierung kann aus einem anorganischen, insbesondere aus einem mineralischen Material gebildet sein. Dessen spezifische Wärmeleitfähigkeit ist vorzugsweise kleiner als die von hochlegiertem Stahl und beträgt maximal 14 W/mK. Das anorganische Material kann insbesondere aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein.The Thermal insulation means may consist of an inorganic, be formed in particular of a mineral material. Whose specific thermal conductivity is preferably smaller than that of high-alloy steel and is maximum 14 W / mK. The inorganic material may in particular be made of a ceramic Be made of a material.

Die Kokille ist vorzugsweise eine Metallkokille und kann insbesondere aus Kupfer bestehen. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Gießen, insbesondere von Ventilgehäusen und Armaturen aus Rotguss-Gießmaterial wird vor dem Gießen des Gießmaterials in die Gießform eine Kokille zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der vorgenannten Art hergerichtet. Das Rotguss-Material hat dabei vorzugsweise die im Anspruch 13 angegebene Spezifikation.The Mold is preferably a metal mold and can in particular consist of copper. According to one inventive method for casting, in particular of valve housings and fittings made of gunmetal casting material is before pouring of the casting material in the mold a mold to a device according to the invention according to the aforementioned Kind of prepared. The gunmetal material preferably has the specified in claim 13 specification.

Die erste Schicht und/oder die zweite Schicht der Vorrichtung kann in Form von Schlichten aufgetragen sein.The first layer and / or the second layer of the device can in Form of sizing applied.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Vorrichtung zum Gussbeginn auf eine Temperatur von unter 250°C gebracht werden. Vorzugsweise wird eine Temperatur zwischen 200°C und 250°C erreicht.According to the method of the invention The device may be at the start of casting to a temperature of below 250 ° C brought become. Preferably, a temperature between 200 ° C and 250 ° C is reached.

Vor dem Gießen des Gießmaterials in die Gießform kann ein Sandkern in die Gießform eingebracht werden. Zum Guss wird dann ein Sandkern verwendet. Diese Sandkerne können unter Verwendung von Formsand und einem anorganischen Bindemittel hergestellt werden.In front the casting of the casting material in the mold can a sand core in the mold be introduced. For casting then a sand core is used. These Sand cores can using molding sand and an inorganic binder getting produced.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die an sich bekannte Verwendung von Trennschichten in der Kokille dahingehend modifiziert, eine isolierende Wirkung dieser Schichten extrem zu verstärken, so dass eine Beeinträchtigung des Gusses durch vorzeitige Wärmeabfuhr durch die Kokille nicht mehr auftritt.In the method according to the invention becomes the known use of release layers in the mold modified to an insulating effect of these layers to intensify extremely, causing an impairment of the casting due to premature heat dissipation through the mold no longer occurs.

Das Verfahren wird somit geeignet für die Verarbeitung von Rotguss, besonders bevorzugt in einer Legierungszusammensetzung von Rotguss zur Verwendung in Ventilen und Armaturen der Trinkwasserinstallation gemäß der nachstehenden Tabelle:

The process thus becomes suitable for the processing of gunmetal, more preferably in an alloy composition of gunmetal for use in valves and fittings of drinking water installations according to the following table:

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann wie folgt durchgeführt werden:
Zunächst ist die Kokille vorzuheizen, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 200 und 250°C. Das Vorheizen kann innerhalb einer Gießmaschine, bevorzugt jedoch extern erfolgen. Bei externer Vorheizung der Kokille kann eine Maschine anschließend mit der vorgeheizten Kokille gerüstet werden. Die Kokille wird mit einem ersten Trenn- und Isoliermittel, beispielsweise des Typs mit der Handelsbezeichnung „Acheson Deltacast 565", der sogenannten ersten Schlichte, eingesprüht. Bevorzugt wird dabei eine Schichtdicke der ersten Schlichte von 0,1–0,5 mm und besonders bevorzugt von 0,3 mm aufgebracht. Die erste Schlichte verbleibt für einen oder bevorzugt für mehrere Gießzyklen in der Kokille. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit Lambda der ersten Schlichte ist möglichst klein und erheblich unterhalb der spezifischen Wärmeleitfähigkeit üblicher Graphitschlichten (Lambda < 168 W/mK) zu wählen. Bevorzugt ist die spezifische Wärmeleitfähigkeit der ersten Schlichte so zu wählen, dass sie noch unterhalb der spezifischen Wärmeleitfähigkeit hochlegierten Stahls liegt (Lambda < 14 W/mK). Besonders bevorzugt ist die spezifische Wärmeleitfähigkeit der ersten Schlichte in derselben Größenordnung wie die spezifische Wärmeleitfähigkeit von Sand zu wählen (Lambda = ca. 2 W/mK).The process according to the invention can be carried out as follows:
First, the mold is to preheat, preferably to a temperature between 200 and 250 ° C. The preheating can take place within a casting machine, but preferably externally. With external preheating of the mold, a machine can then be equipped with the preheated mold. The mold is sprayed with a first separating and insulating agent, for example of the type with the trade name "Acheson Deltacast 565", the so-called first size, preference being given to a layer thickness of the first size of 0.1-0.5 mm and particularly preferred The first size remains in the mold for one or preferably several casting cycles, and the specific heat conductivity lambda of the first size must be as small as possible and considerably lower than the specific heat conductivity of conventional graphite sizes (lambda <168 W / mK) Preferably, the specific thermal conductivity of the first size should be chosen such that it is still below the specific heat conductivity of high-alloy steel (lambda <14 W / mK) .The specific thermal conductivity of the first size is particularly preferably of the same order of magnitude as the specific thermal conductivity of sand to choose (lambda = approx. 2 W / mK).

Vor jedem Guss kann auf die erste Schlichte ein zweites Trenn- und Isoliermittel, beispielsweise des Typs mit der Handelsbezeichnung „Acheson Aquagraph L", als sogenannte zweite Schlichte aufgebracht werden. Die Schichtdicke der zweiten Schlichte kann unterhalb der Schichtdicke der ersten Schlichte liegen. Besonders bevorzugt liegt die Schichtdicke der zweiten Schlichte zwischen 0 und 0,2 mm. Die zweite Schlichte dient hierbei einerseits einer weiteren thermischen Isolierung, andererseits aber auch einem Schutz der ersten Schlichte gegen eine mögliche chemische Reaktion der ersten Schlichte mit der Schmelze für den Guss. Durch das Aufbringen der Schlichten, die insbesondere in Wasser suspendiert sein können, kann die Temperatur der vorgeheizten Kokille absinken. Die Temperatur ist auf etwa 200°C zu halten. Die Temperatur der Kokille soll 250°C nicht überschreiten, da die Schlichten sonst nicht aufzubringen sind.Before each casting, a second release and insulating agent, for example of the type "Acheson Aquagraph L", may be applied to the first size as a so-called second size The second size may be below the thickness of the first size the second size is between 0 and 0.2 mm, the second size serving, on the one hand, for further thermal insulation and, on the other hand, for protecting the first size against a possible chemical reaction of the first size with the melt for casting Application of the sizings, which may in particular be suspended in water, may lower the temperature of the preheated mold and maintain the temperature at about 200 ° C. The temperature of the mold should be 250 ° C, otherwise the sizings can not be applied.

Anstelle einer Kombination aus erster und zweiter Schlichte kann auch ein einziges Trenn- und Isolationsmittel verwendet werden, wenn ein chemischer Angriff der Schmelze auf die Isolierschicht nicht zu befürchten ist. Die Trenn- und Isolierschicht kann in diesem Fall bevorzugt aus einer anorganischen Matrix mit geringer spezifischer Wärmeleitung und besonders bevorzugt aus einem keramischen Werkstoff bestehen. In diesem Fall bestehen keine weiteren Anforderungen an die Maximaltemperatur der Kokille.Instead of A combination of first and second sizing can also be one only separating and insulating agent used when a chemical attack of the melt on the insulating layer not to fear is. The release and insulating layer may be preferred in this case from an inorganic matrix with low specific heat conduction and particularly preferably consist of a ceramic material. In this case, there are no further requirements for the maximum temperature the mold.

Es erfolgt nun der Guss in die vorbereitete Kokille. Die Temperatur der Schmelze soll bevorzugt bei 1.200°C liegen, eine Temperatur von 1.250°C jedoch in keinem Fall übersteigen. Wie bei Kokillenguss üblich, soll der Guss unter Schwenken der Kokille durchgeführt werden.It Now the casting takes place in the prepared mold. The temperature the melt should preferably be at 1200 ° C, a temperature of 1250 ° C, however in no case exceed. As usual with chill casting, should the casting can be performed while swinging the mold.

Anschließend ist eine Erstarrungs- und Abkühlzeit des Gusses einzuhalten. Die Erstarrungs- und Abkühlzeit kann etwa 20 Sekunden betragen, bevor das Gussteil aus der Kokille entnommen, vom Anguss getrennt und entkernt wird. Die Kokille kann unmittelbar wieder in den Prozess rückgeführt und durch Auftragen von erster oder zweiter Schlichte für den nächsten Guss vorbereitet werden. Bedarfsweise ist die Kokille zu reinigen.Then it is a solidification and cooling time to comply with the casting. The solidification and cooling time can be about 20 seconds Before the casting removed from the mold, the sprue is separated and gutted. The mold can be used immediately returned to the process and by applying first or second size for the next casting to get prepared. If necessary, the mold is to be cleaned.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:Based the drawings, the invention is explained in detail. It shows:

1 typische Temperaturverläufe beim Gießen von Rotguss in Kokillen und 1 typical temperature gradients during casting of gunmetal in molds and

2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. 2 a schematic sectional view through a device according to the invention.

Der Temperaturverlauf (Linie 1 und 2 in 1) nach Beginn des Gusses ist in 1 dargestellt. Hinsichtlich des Temperaturverlaufs ist hierbei zu unterscheiden zwischen einer Zeit, in der jeweils weitere Schmelze in die Kokille hinzugefügt wird, und einer Zeit, in der keine weitere Schmelze in die Kokille eingefüllt wird. Hierbei wird beispielhaft von einer Gießzeit von etwa 3 Sekunden ausgegangen. Die Grenze zwischen beiden Bereichen ist durch die Gießzeit gegeben, liegt hier also bei 3 Sekunden. Während des Gusses tritt ein starker Wärmetransport aus der Schmelze in die Kokille auf, der jedoch durch die Wärme der weiterhin zutretenden Schmelze teilweise kompensiert wird. Nach Beendigung des Gusses sinkt die Temperatur der Schmelze weiter, wobei keine weitere Kompensation des Wärmeverlustes mehr erfolgt.The temperature profile (line 1 and 2 in 1 ) after the beginning of the casting is in 1 shown. With regard to the temperature profile, a distinction must be made here between a time in which additional melt is added to the mold in each case and a time during which no further melt is introduced into the mold. This is assumed as an example of a casting time of about 3 seconds. The boundary between both areas is given by the casting time, which is 3 seconds. During casting, a strong transfer of heat from the melt occurs in the mold, which is partially compensated by the heat of the still ongoing melt. After completion of the casting, the temperature of the melt continues to decrease, with no further compensation of the heat loss more.

Mitentscheidend für den Gießerfolg ist, dass die Isolierschicht oder die Isolierschichten die Temperatur der Schmelze während des Gusses oberhalb einer Temperatur von etwa 1.150°C halten, so dass der Rotguss fließfähig bleibt. Erst nach Beendigung des Gusses darf die Temperatur des gegossenen Bauteils unter diesen Wert abfallen, wobei die Erstarrungszeit jedenfalls so lange zu wählen ist, dass die Erstarrungstemperatur des Rotgusses von 1.020°C mit hinreichender Sicherheit unterschritten wird. Das Temperaturprofil der Schmelze nach Gussbeginn soll gemäß der Erfindung also mindestens der mit 1 bezeichneten Grenzlinie in 1 entsprechen, oder bevorzugt einem Profil größerer Prozesssicherheit oberhalb der Linie 1 folgen, wie in der mit 2 bezeichneten Linie dargestellt ist.A decisive factor for the casting success is that the insulating layer or the insulating layers keep the temperature of the melt during casting above a temperature of about 1150 ° C, so that the gunmetal remains flowable. Only after completion of the casting, the temperature of the cast component may fall below this value, the solidification time is in any case to be chosen so long that the solidification temperature of the gunmetal of 1020 ° C with sufficient certainty is exceeded. The temperature profile of the melt after the start of casting should therefore according to the invention, at least with 1 designated boundary line in 1 correspond, or preferably a profile of greater process reliability above the line 1 follow, as in the with 2 designated line is shown.

Erfindungswesentlich ist hierbei, dass der Arbeitsbereich gemäß 1 erreicht wird, wobei die Linie 1 die Grenzlinie des Temperaturverlaufs bei der Verfahrensdurchführung darstellt, und die Linie 2 den Temperaturverlauf nach einer bevorzugten Verfahrensvariante zeigt. Die Linie 3 zeigt in Abgrenzung hierzu einen üblichen Temperaturverlauf bei einem üblichen Guss mit einer mit Graphitschlichte beschichteten Kokille, der von dem erfindungsgemäßen Verfahren abweicht, von diesem also nicht erfasst ist.Essential to the invention here is that the work area according to 1 is achieved, the line 1 represents the boundary line of the temperature profile in the process implementation, and the line 2 shows the temperature profile according to a preferred variant of the method. The line 3 shows in contrast to this a usual temperature profile in a conventional casting with a graphite size coated mold, which differs from the method according to the invention, is therefore not covered by this.

2 zeigt zur nochmaligen Verdeutlichung einen modellhaften, nicht maßstabsgerechten Ausschnitt des sandwichartigen Aufbaus der Kokillenbeschichtung. Die Kokillenwandung 4 besteht aus einem Metall relativ hoher spezifischer Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt aus Kupfer. Darauf aufgetragen ist die erste Schlichte oder Isolierschicht 5, die eine sehr niedrige spezifische Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von Sand aufweist, um die Schmelze 7 während des Gusses ausreichend fließfähig zu halten. Auf die erste Schlichte 5 kann die zweite Schlichte 6 aufgebracht sein. Die zweite Schlichte dient vorrangig einem Schutz der ersten Schlichte 5 gegen mögliche Angriffe, die von der Schmelze 7 ausgehen können. Soweit ein Angriff der Schmelze auf die erste Isolierschicht 5 nicht zu befürchten steht, kann auf eine zweite Schlichte auch verzichtet werden. 2 shows for re-illustration a model, not to scale cutout of the sandwich-like structure of Kokillenbeschichtung. The mold wall 4 consists of a metal of relatively high specific thermal conductivity, preferably of copper. Applied to it is the first size or insulating layer 5 that has a very low specific thermal conductivity of the order of magnitude of sand around the melt 7 to keep it sufficiently fluid during casting. On the first sizing 5 can the second sizing 6 be upset. The second size serves primarily to protect the first size 5 against possible attacks by the melt 7 can go out. As far as an attack of the melt on the first insulating layer 5 is not to be feared, can be dispensed with a second arbitration.

In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens werden während des Gusses Sandkerne mit anorganischen Bindemitteln eingesetzt. Das Verfahren ist somit in der Lage, auch bei kleineren Losgrößen mit relativ geringem Aufwand Rotgussbauteile hoher Qualität zu erzeugen.In a particularly preferred variant of the method sand cores with inorganic binders are used during the casting. The method is thus able to with even with smaller batches relatively low cost to produce red brass components of high quality.

Claims

Apparatus for casting casting material from copper-tin-zinc-lead alloys (gunmetal, 7 ) with a mold ( 4 ), in particular for casting valve housings and fittings from gunmetal casting material ( 7 ), characterized in that with the gunmetal casting material ( 7 ) coming into contact inner walls of the mold ( 4 ) with a first layer of an agent ( 5 ) are provided for thermal insulation, the heat output of the gunmetal casting material ( 7 ) to the mold ( 4 ) delayed so far that the gunmetal casting material ( 7 ) remains fluid during casting.

Device according to claim 1, characterized in that the means ( 5 ) for thermal insulation has a lower specific thermal conductivity (λ) than a graphite size, ie the following applies: λ <168 W / mK.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 5 ) for thermal insulation has a lower specific thermal conductivity (λ) than a high-alloy steel, ie it applies: λ <14 W / mK.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means ( 5 ) for thermal insulation has a specific thermal conductivity (λ) in the order of magnitude of sand, that is to say: λ ≈ 2 W / mK.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means ( 5 ) for thermal insulation in a layer thickness between 0.1 and 0.5 mm, preferably of 0.3 mm on the inner wall of the mold ( 4 ) is applied.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the means ( 5 ) for thermal insulation at the same time a means for avoiding the sticking of the gunmetal casting material ( 7 ) on the inner walls of the mold ( 4 ).

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a second layer of an agent ( 6 ) for avoiding the sticking of the gunmetal casting material to the inner walls of the mold ( 4 ) provided on the first layer.

Device according to claim 7, characterized in that the second layer ( 6 ) has a layer thickness of not more than 0.2 mm.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the means ( 5 ) are formed for thermal insulation of an inorganic, in particular mineral material, which has a lower specific thermal conductivity than high-alloy steel, ie it applies: λ <14 W / m K.

Device according to claim 9, characterized in that that the inorganic material consists of a ceramic material.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the mold ( 4 ) consists of a metal, in particular copper.

Method for casting, in particular, valve housings and fittings made of casting material from copper-tin-zinc-lead alloys (gunmetal, 7), - the casting material ( 7 ) within the following specification: Cu: 77-94%, Zn: 2.0-12%, Sn: 2.0-12%, Pb: 0.1-8.0%, - and the casting material ( 7 ) is heated to a temperature of between 1,150 and 1,250 ° C., preferably to 1,200 ° C., prior to casting, characterized in that, before casting, a mold is used as a casting mold ( 4 ) is prepared to a device according to one of claims 1 to 12.

Method according to claim 1, characterized in that that the gunmetal is composed within the following specification is: Cu: 84-92%, Zn: 4.5-6.5% Sn: 4.5-6.0% Pb: 2.5-3.0%.

Method according to claim 12 or 13, characterized that the first layer and / or the second layer of the device is applied in the form of sizing.

Method according to one or more of claims 12 to 14, characterized in that the device for the start of casting to a temperature of less than 250 ° C is brought.

Method according to one or more of claims 12 to 15, characterized in that the casting using sand cores he follows.

Method according to claim 16, characterized in that that the sand cores are mixed with an inorganic binder are.