DE102011112560B3

DE102011112560B3 - Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge

Info

Publication number: DE102011112560B3
Application number: DE201110112560
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: TechMag AG
Current assignee: TechMag AG
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: DE112012003747A5; WO2013034136A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, vorzugsweise aus Magnesiumlegierungen.
Die erfindungsgemäße Anlage besteht aus einem Schmelzofen oder einem Schmelzentiegel mit einem Tauch- oder Gießrohr, über das die flüssige Schmelze in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft, und aus mindestens einer höhenverfahrbaren Kokille (3) oder Gießform, einer Transporteinrichtung (2) und einer höhenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, vorzugsweise aus einer Magnesiumlegierungen.
Das einfachste eine Dauerform nutzende Verfahren zur Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen, wie Blöcken, Bolzen oder Knüppeln für Strangpressen ist der Sturzguß, der vornehmlich bei Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt Anwendung findet. Eine meist zweiteilige Form, deren Innenseite die Konturen des Gußstückes wiedergibt, wird mit Schmelze gefüllt, nach kurzer Zeit bildet sich eine Erstarrungsschicht und das Gußstück wird nach weiterer Abkühlung der Form entnommen. Derartig hergestellte Halbzeuge, wie Blöcke, Bolzen oder Knüppel werden dann zur Weiterverarbeitung an entsprechende Firmen zum Einsatz in Strangpreßanlagen geliefert. Dort werden die Blöcke, Bolzen oder Knüppel, die die unterschiedlichsten prismatischen Formen aufweisen können, auf Verformungstemperatur erwärmt und in Strangpreßmaschinen verarbeitet.
Eine weitere Möglichkeit der Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen, wie. z. B. Bolzen besteht im Niederdruckgießen. Die Schmelze gelangt hierbei durch ein Steigrohr in die Kokille, sobald der Badspiegel druckbeaufschlagt wird. Das Niederdruckgußverfahren begünstigt einen dichten und porenfreien Guß.
Nach dem Befüllen der Kokillen wird über die Kokillenwandung der Schmelze Wärme entzogen. Es bildet sich zuerst eine feste Außenhaut, während der Kern noch flüssig bleibt. Dies erfolgt über die gesamte Länge der Kokille, was zum Auftreten von Längsrissen, also von mehr oder weniger tiefen Rissen in der Oberfläche der Gußstücke führen kann. Diese Risse bilden im wesentlichen dadurch, daß die Außenhaut der Gußteile beim Gießen sehr schnell aufgrund der Berührung mit der Kalten Kokillenwand erstarrt, an der sie zunächst fest anliegt. Aufgrund der beim Abkühlen auftretenden Schrumpfung hebt sich die Außenschale von der Kokillenwand ab, so daß sich zwischen beiden ein Spalt bildet. Die Außenschale wird in diesem Zustand nicht mehr von der Kokillenwand gestützt und reißt, weil sie durch einen schnell ansteigenden Spiegel der Schmelze und einem damit einhergehenden hohen statischen Druck einer entsprechenden hohen Belastung ausgesetzt ist. Gußteile mit diesen Rissen können nicht verwendet werden, weil die Risse beim Weiterverarbeiten nicht beseitigt werden können.
Aus der DE 197 10 887 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Barren, insbesondere von Preßbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm unter Verwendung von Metallkokillen aus Rohren oder Hohlprofilen bekannt.
Aus der DE 748 199 ist ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Dehnungswerte von Leichtmetallformgußstücken, wobei das mit einem Reinigungsmittel behandelte Metall in eine ungefähr auf die Schmelztemperatur vorgewärmte Kokille vergossen wird, die zunächst einige Zeit auf Temperatur gehalten und dann von unten nach oben mit einer Geschwindigkeit gekühlt wird, die gleich der maximalen Kristallisationsgeschwindigkeit oder kleiner als diese ist.
Aus der DE 196 49 073 A1 ist eine Vorrichtung zur Abkühlung von Strangpreßprofilen mit ober- und unterhalb des auf einer Auslaufbahn bewegten Strangpreßprofils angeordneten quer zur Profilbewegungsrichtung verlaufenden Luftschlitzdüsen bekannt, wobei in die Luftdüsenanordnung in Profilbewegungsrichtung verlaufende mit Wasserdüsen bestückte Rohre integriert sind und diese Rohre jeweils oberhalb, unterhalb und seitlich des Strangpreßprofils derart angeordnet sind, daß sich die Beaufschlagungsfelder der einzelnen Wasserdüsen durch Überlagerung zu einer gleichmäßigen Wasserbeaufschlagung des Profils ergänzen, so daß wahlweise die Abkühlung nur mit Luft oder nur mit Wasser erfolgt.
Aus der DE 10 2007 011 253 A1 ist eine Herstellung von Gußteilen durch direkte Formfüllung bekannt. Dabei wird ein metallischer Werkstoff im fließfähigen Zustand mittels einer mindestens eine Austrittsöffnung aufweisenden Zufuhrvorrichtung in eine einen Formhohlraum ausbildende Gießform eingebracht, wobei die Zufuhrvorrichtung während des Gießprozesses so positioniert wird, daß die Austrittsöffnung auf Höhe des Badspiegels liegt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, vorzugsweise aus einer Magnesiumlegierungen zu schaffen, ohne daß die vorerwähnten nachteiligen Längsrisse auftreten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierungen, vorzugsweise einer Magnesiumlegierungen, aus einem Schmelzofen oder einem Schmelzentiegel, bei dem die flüssige Schmelze mittels eines Tauch- oder Gießrohres in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft und aus mindestens einer höhenverfahrbaren Kokille oder Gießform, einer Transporteinrichtung und einer höhenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze besteht. Die Anlage ist so ausgeführt, daß mindestens eine Kokille oder Gießform in eine Transporteinrichtung eingesetzt ist.
Die Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform kann aus einem höhenverfahrbaren Flüssigkeitsbad oder einem Düsenring zum Aufspritzen von Flüssigkeit auf die Kokille oder Gießform bestehen, wobei diese unterhalb des Ausgusses der Metallschmelzenzuführung positioniert ist.
Weiterhin kann die Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform mit mindestens einer wärmetauschenden Einrichtung verbunden sein, mit deren Hilfe eine Wärmeabfuhr aus dem Kühlmedium erreicht wird. Die Abwärme kann beispielsweise einer Absorptionskältemaschine zugeführt werden, mit dessen Hilfe das Kühlmedium für die Kühleinrichtung temperiert werden können.
Die Transporteinrichtung kann als umlaufende Transporteinrichtung mit Aufnahmen für die Kokillen oder Gießformen oder als Karussell mit Aufnahmen für die Kokillen oder Gießformen ausgebildet sein.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden.
Die dazugehörige 1 zeigt die Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anlage. Die Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge besteht im wesentlichen aus einem nicht näher dargestellten Schmelzofen oder Schmelztiegel mit einem Gießrohr 1, einer Transporteinrichtung 2 für eine Kokille 3 und einer Kühleinrichtung 4. Unterhalb der Kühleinrichtung 4 ist eine Flüssigkeitswanne 5 zum Auffangen des Kühlmediums vorgesehen.
Die Transporteinrichtung 2 ist als umlaufende Transporteinrichtung mit Aufnahmen für die Kokillen 3 ausgebildet. Die Kokillen 3 sind als Blockkokillen zur Herstellung eines Preßbolzen für das Strangpressen mit einem Längen/Durchmesserverhältnis von 3,5:1 ausgebildet, wobei die Innenwandung leicht konisch ist. Das bedeutet, daß bei einem Durchmesser von 250 mm die Länge des Preßbolzens etwa 800 mm beträgt. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr und zur Stabilisierung kann die Außenfläche der Kokille 3 mit Rippen versehen sein. Die Kokillen 3 werden in die entsprechenden Aufnahmen der Transporteinrichtung 2 eingesetzt und in Richtung des Gießrohres 1 für die Metallschmelzenzuführung transportiert. Nachdem die Kokille 3 unterhalb des Gießrohres positioniert ist, wird diese nach oben in Richtung des Gießrohres 1 verfahren und zwar soweit, daß der Boden der Kokille in einem geringen Abstand zum Auslaß des Gießrohres 1 zum Stehen kommt.
Gleichzeitig wird die Kühleinrichtung 4 bis auf Bodenhöhe der Kokille 3 verfahren. Die Kühleinrichtung 4 besteht aus einem ringförmigen Körper, der auf seiner inneren Flächen mit Austrittsdüsen für das Kühlmedium versehen ist. Das Kühlmedium kommt in einer bevorzugten Ausführung Wasser zum Einsatz, daß mittels der Düsen auf den äußeren Umfang der Kokille gespritzt wird.
Mit Beginn des Einfließens der flüssigen Schmelze in die Kokille 3 wird diese nach unten verfahren und zwar derart, daß sich der Spiegel der Schmelze immer innerhalb bzw. auf Höhe der Kühleinrichtung 4 befindet. Das von der Oberfläche der Kokille 3 ablaufende Kühlmedium wird in einer Flüssigkeitswanne 5 aufgefangen. Der Ablauf der Flüssigkeitswanne 5 kann mit einer wärmetauschenden Einrichtung verbunden sein, wo dem Kühlmedium die Wärme entzogen werden kann und es dementsprechend temperiert und der Kühleinrichtung 4 zugeführt werden kann.
Durch die während des Füllvorganges der Kokille 3 immer in Höhe des Schmelzenspiegels stattfindende Kühlung erfolgt nicht wie beim herkömmlichen Gießvorgang, wo die Kokille 3 schlagartig über die gesamte Länge gekühlt wird, sondern eine quasi scheibenweise Kühlung des zu gießenden Preßbolzens. Durch diese Art der Kühlung können Risse in den Preßbolzen sicher vermieden werden.
Nach dem Abschluß des Befüllvorganges der Kokille 3 wird die Kühleinrichtung 4 nach unten gefahren und die befüllte Kokille 3 kann transportiert werden, beispielsweise in eine weitere Kühleinrichtung, wo eine weitere Abkühlung der Kokille 3 und damit des Preßbolzens erfolgt. Anschließend kann der Preßbolzen der Kokille entnommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Gießrohr
2: Transporteinrichtung
3: Kokille
4: Kühleinrichtung
5: Flüssigkeitswanne

Claims

Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierungen, vorzugsweise einer Magnesiumlegierungen, mit einem Schmelzofen oder einem Schmelzentiegel, bei dem die flüssige Schmelze mittels eines Tauch- oder Gießrohres in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus mindestens einer höhenverfahrbaren Kokille (3) oder Gießform, einer Transporteinrichtung (2) und einer höhenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze besteht.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kokille (3) oder Gießform in eine Transporteinrichtung (2) eingesetzt ist.
Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform aus einem Flüssigkeitsbad besteht.
Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform aus einem Düsenring zum Aufspritzen von Flüssigkeit auf die Kokille (3) oder Gießform besteht.
Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zu Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform mit mindestens einer wärmetauschenden Einrichtung verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (2) als umlaufende Transporteinrichtung mit Aufnahmen für die Kokillen (3) oder Gießformen ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (2) als umlaufendes Karussell mit Aufnahmen für die Kokillen (3) oder Gießformen ausgebildet ist.