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Die Erfindung betrifft eine Anlage, eine Gießrinne und ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall.
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Beim Kippgießverfahren, das ganz allgemein im Standardwerk „Gießereilexikon“, 16. Auflage, 1994, S. 244 und S. 655 beschrieben wird, wird eine Kokille um eine Kippachse um bis zu 90° gedreht, während die Schmelze in die Kokille einströmt. Vorteilhaft kann dadurch die Kokille ohne Strömungsturbulenzen mit der Schmelze gefüllt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die beim Gießen gegebenenfalls auftretende verspritzende Schmelze durch Führen der Schmelze an einer Wand der Gießform vermieden werden kann.
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EP 2 448 698 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, vorzugsweise aus Leichtmetall, nach dem Kippgießprinzip mit einer um ihre Längsachse kippbaren Gießform, einer in Längsrichtung der Gießform an dieser angeordnetem Gießrinne, deren zur Gießform weisende Längsseite wenigstens zwei Ausläufe zum Formhohlraum bzw. jeweils wenigstens einen Auslauf zu wenigstens zwei nebeneinander angeordneten und nicht miteinander in Fließverbindung stehenden Formhohlräumen aufweist, wobei beim Kippen der Gießform samt Gießrinne vorgegebene Volumina einer Gießschmelze durch die Ausläufe strömen. Dabei kann es von Nachteil sein, dass die in die Gießrinne eingebrachte Gießschmelze über die Länge der Gießrinne, also von der einen zur anderen Stirnseite der Gießrinne, ein Temperaturgefälle aufweist, wobei sich der einstellende Temperaturgradient nachteilig auf die Qualität der zu gießenden Bauteile auswirken kann.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bzw. eine verbesserte Anlage mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bereitzustellen, mit der eine Füllung der Gießform mit einer Gießschmelze weitgehend ohne Temperaturverluste und mit möglichst homogener Temperaturverteilung ermöglicht wird.
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Zur Lösung ist nun erfindungsgemäß eine Anlage umfassend eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, vorzugsweise solcher aus Leichtmetall, nach dem Kippgießprinzip vorgesehen, welche eine um ihre Längsachse kippbare Gießform bzw. Kokille und eine in Längsrichtung der Gießform an dieser angeordnete Gießrinne umfasst. Die Gießrinne weist auf ihrer zur Gießform weisenden Längsseite wenigstens zwei Ausläufe zum Formhohlraum bzw. jeweils wenigstens einen Auslauf zu wenigstens zwei nebeneinander angeordneten und nicht miteinander in Fließverbindung stehenden Formhohlräumen auf, wobei beim Kippen der Gießform samt Gießrinne vorgegebene Volumina einer Gießschmelze durch die Ausläufe strömen. Erfindungsgemäß weist die Gießrinne im mittleren Bereich der von der Gießform wegweisenden Längsseite wenigstens einen mit der Gießrinne in Fließverbindung stehenden Zulauf, vorzugsweise nach Art eines Zulaufschnabels, auf. Eine erfindungsgemäße Alternative sieht vor, dass die Gießrinne durch wenigstens eine Zwischenwand in mehrere untereinander vorzugsweise nicht in Fließverbindung stehende Abschnitte unterteilt ist, wobei jeder Abschnitt wenigstens einen Auslauf und wenigstens einen im mittleren Bereich einer von der Gießform wegweisenden Längsseite des Abschnitts angeordneten und mit diesem Abschnitt in Fließverbindung stehenden Zulauf, vorzugsweise nach Art eines Zulaufschnabels, aufweist.
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Unter einem Zulauf wird eine Eingießstelle, beispielsweise ein Eingießtümpel, verstanden, in welche die Gießschmelze gegossen wird und von der aus die Gießschmelze in die Gießrinne fließt. Der Zulauf kann vorteilhaft die Form eines Schnabels haben.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des wenigstens einen Zulaufs an der Gießrinne wird erreicht, dass das nach dem Stand der Technik vorhandene Temperaturgefälle der Gießschmelze zwischen den Stirnseiten der Gießrinne deutlich reduziert wird. Die Temperaturverteilung der Gießschmelze innerhalb der Gießrinne ist im Wesentlichen symmetrisch. Zwar weist die Gießschmelze an den Stirnseiten der Gießrinne noch eine etwas geringere Temperatur als im Zulaufbereich auf, jedoch hat sich der nach dem Stand der Technik vorhandene Temperaturgradient deutlich verkleinert.
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Dabei hat sich gezeigt, dass der Temperaturgradient weiter reduziert wird, wenn mehrere Zuläufe vorgesehen sind, die nicht an den Stirnseiten der Gießrinne angeordnet sind. Gemäß erfindungsgemäßer Alternative kann es dann vorteilhaft sein, wenigstens eine möglichst dünne Zwischenwand vorzusehen, um Lufteinschlüsse in der Gießschmelze durch Turbulenzen im Bereich zusammenstoßender Gießschmelzeflüsse aus unterschiedlichen Zuläufen zu vermeiden. Die Zwischenwand verhindert also den Zusammenfluss der aus verschiedenen Zuläufen in die Gießrinne fließenden Gießschmelze.
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Für bestimmte Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne vorwiegend in Stahl ausgeführt ist.
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Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne vor-wiegend in Gusseisen ausgeführt ist.
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Für gewisse Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne vorwiegend in Kermik ausgeführt ist.
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Für einige Einsatzzwecke kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne beheizbar ist.
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Für andere Einsatzzwecke kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne nicht beheizbar ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Gießrinne und der wenigstens eine Zulauf einteilig ausgebildet sind, so dass diese gemeinsam am Unterteil der Kokille bzw. an der unteren Gießformhälfte oder am Oberteil der Kokille bzw. an der oberen Gießformhälfte anordbar sind.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Gießrinne und der wenigstens eine Zulauf mehrteilig ausgebildet sind, so dass die Gießrinne vorzugsweise an der einen Gießformhälfte, vorzugsweise am Unterteil der Kokille bzw. an der unteren Gießformhälfte, und der wenigstens eine Zulauf vorzugsweise an der anderen Gießformhälfte, vorzugsweise am Oberteil der Kokille bzw. an der oberen Gießformhälfte, anordbar sind. Diese Variante ist bevorzugt. Beim Auffahren der Kokille bzw. Gießform wird der wenigstens eine Zulauf von Gießrinne abgehoben und beim Zufahren der Kokille bzw. Gießform wieder angedockt. Dadurch sind die Gießrinne und der wenigstens eine Zulauf für eine Reinigung oder Wartung besonders einfach zugänglich.
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Es kann von Vorteil sein, wenn zwischen Zulauf und Gießrinne bzw. zwischen jedem Zulauf und Abschnitt der Gießrinne wenigstes ein Filter oder Sieb angeordnet ist, wodurch eine beim Befüllen der Gießrinne oben auf der Gießschmelze schwimmende Oxydschicht am Sieb zurückgehalten wird und später entfernt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass diese Oxydschicht durch die Ausläufe der Gießrinne in den oder die Gießformhohlräume eindringt und sich nachteilig auf die Qualität der Gusserzeugnisse auswirkt.
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Ein solches Filter oder Sieb ist besonders leicht austauschbar oder reinigbar, wenn wenn die Gießrinne und der wenigstens eine Zulauf - wie vorstehend ausgeführt - mehrteilig ausgebildet sind.
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Es kann von Vorteil sein, wenn wenigstens eine Dosierrinne vorgesehen ist, die aus einer Ausgangsposition in eine Füllposition verfahrbar ist, in der eine in die Dosierrinne eingebrachte Gießschmelze in wenigstens einen Zulauf der Gießrinne fließt. Es hat sich gezeigt, dass ein Zulauf im mittleren Bereich der Gießrinne bzw. im mittleren Bereich eines Gießrinnenabschnitts die erwähnten Vorteile bringt, die Gießrinne allerdings nachteilig nicht mehr direkt mit einer Gießkelle oder einem Gießlöffel befüllbar ist, da der nach dem Stand der Technik an einer Stirnseite der Gießrinne vorhandene und leichter zugängliche Eingießtümpel weggefallen ist. Durch die erfindungsgemäß verfahrbare Dosierrinne, die auch als Zulaufrinne bezeichnet werden kann, wird erreicht, dass Gießschmelze dem wenigstens einen, mitunter schwerer zugänglichen Zulauf zugeführt werden kann. Bei mehreren Zuläufen kann es vorteilhaft sei, wenn sich die Dosierrinne in mehrere Enden aufgabelt und/oder mehrere Dosierrinnen vorgesehen sind. Die Verfahrbarkeit der Dosierrinne ist erfindungswesentlich, da diese schwer zugängliche Zuläufe im Innern der Gießvorrichtung erreichen und nach dem Befüllen des Zulaufs bzw. der Gießrinne mit Gießschmelze wieder in eine Ausgangsposition überführt werden muss, in der sie den Kippgießvorgang nicht behindert. Befindet sich die Kokille bzw. Gießform neben anderen auf einem drehbaren Rundtisch, darf die Dosierrinne den Drehvorgang, also das Überführen einer Kokille bzw. Gießform in eine weitere Station, ebenfalls nicht behindern.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Dosierrinne linear verfahrbar ist, wodurch ein Vor- und Zurückfahren in eine Einfüll- und eine Ausgangsposition besonders zuverlässig im Serientakt der Anlage umsetzbar ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen auf einem drehbaren Rundtisch angeordnet ist und die verfahrbare Dosierrinne Teil eines außerhalb des drehbaren Rundtisches auf einem festen Untergrund angeordneten Dosiersystems ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Dosiersystem eine feststehende Dosierrinne aufweist, die über der verfahrbaren Dosierrinne angeordnet ist, derart, dass nach dem Verfahren der verfahrbaren Dosierrinne aus einer Ausgangsposition in eine Füllposition eine in die feststehende Dosierrinne eingebrachte Gießschmelze in die verfahrbare Dosierrinne fließen kann.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Dosiersystem einen Dosierofen aufweist. Geeignete Dosieröfen sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise unter der Bezeichnung Westomat erhältlich. Dadurch kann vorteilhaft auf eine Gießkelle oder einen Gießlöffel verzichtet werden.
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Die Erfindung betrifft zudem eine Gießrinne, die mit einer Längsseite an wenigstens einer Gießform anordbar ist, wobei deren zur Gießform weisende Längsseite wenigstens zwei Ausläufe zum Formhohlraum bzw. jeweils wenigstens einen Auslauf zu wenigstens zwei nebeneinander angeordneten und nicht miteinander in Fließverbindung stehenden Formhohlräumen aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gießrinne im mittleren Bereich der von der Gießform wegweisenden Längsseite wenigstens einen mit der Gießrinne in Fließverbindung stehenden Zulauf, vorzugsweise nach Art eines Zulaufschnabels, aufweist, oder dass die Gießrinne durch wenigstens eine Zwischenwand in mehrere untereinander vorzugsweise nicht in Fließverbindung stehende Abschnitte unterteilt ist, wobei jeder Abschnitt wenigstens einen Auslauf und wenigstens einen im mittleren Bereich einer von der Gießform wegweisenden Längsseite des Abschnitts angeordneten und mit diesem Abschnitt in Fließverbindung stehenden Zulauf, vorzugsweise nach Art eines Zulaufschnabels, aufweist.
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Das Verfahren zum Gießen einer Gießschmelze in wenigstens eine, vorzugsweise in zwei nur um eine Längsachse kippbare Gießformen nach dem Kippgießprinzip erfolgt derart, dass die Gießform zunächst in eine Ausgangsstellung auf die Seite, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gedreht wird, so dass eine, jeder Gießform zugeordnete und mit wenigstens zwei Ausläufen versehene Gießrinne horizontal neben der Gießform zum Liegen kommt, dann die Gießschmelze von oben in die Gießrinne eingebracht wird, anschließend die wenigstens eine Gießform samt Gießrinne in die Senkrechte oder gegebenenfalls darüber hinaus, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gekippt wird, so dass die Gießschmelze mit vorgegebenen Volumina durch die den einzelnen Volumina zugewiesenen Ausläufe in den wenigstens einen Formhohlraum, vorzugsweise in mehrere, jeweils wenigstens einen Auslauf aufweisende und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume, strömt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Einbringen der Gießschmelze von oben in die Gießrinne mittels wenigstens einer verfahrbaren Dosierrinne erfolgt, die zu diesem Zweck aus einer Ausgangsposition, in welcher die Dosierrinne die Kippbewegung des Gießform oder das Verfahren der Gießform mittels eines Rundtisches nicht stört, in eine Füllposition verfahren wird, in der die in die Dosierrinne eingebrachte Gießschmelze in einem Zulauf der Gießrinne und von dort weiter in die Gießrinne fließt, wobei nach dem Einbringen der Gießschmelze in den Zulauf bzw. in die Gießrinne die Dosierrinne zurück in die Ausgangsposition verfahren wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn eine Gießrinne mit wenigstens einem Zulauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 10 eingesetzt wird.
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Zweckmäßigerweise ist die Gießrinne derart an der Gießform angeordnet, dass die Gießrinne in Ausgangsstellung der Gießform, also vor dem Kippen, nach oben offen ist. Dadurch lässt sich die Schmelze besonders einfach über den wenigstens einen Zulauf in die Gießrinne einbringen.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn der jeweilige Auslauf in Endstellung der Gießform, also nach dem Kippen, am Tiefpunkt der Unterteilung angeordnet ist, wodurch die vorgegebene Menge an Schmelze weitestgehend vollständig in die Gießform strömt.
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Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne aus Sphäroguss, welcher auch als GJS bzw. GGG bezeichnet wird, hergestellt ist. Ein solcher Werkstoff ist besonders geeignet, die gewünschte Geometrie der Gießrinne zu erhalten, wobei die Gießrinne gleichzeitig stahlähnliche mechanische Eigenschaften aufweist.
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Vorteilhaft weist die Gießrinne, vorzugsweise nur deren Innenseite, eine keramische Beschichtung auf, welche vorzugsweise in mehreren Schichten aufgesprüht wird, um ein Anhaften der Schmelze in der Gießrinne zu vermeiden. E kann vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung nach einigen Gießläufen wiederholt wird.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne und etwaige Zwischenwände dünnwandig, vorzugsweise mit einer Wandstärke bis zu 20 mm, bevorzugt bis zu 12 mm, besonders bevorzugt bis zu 7 mm, ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur innerhalb der Schmelze gehalten werden kann.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das zu gießende Bauteil ein Quertäger ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Gießrinne nach dem Stand der Technik in Draufsicht,
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießrinne in Draufsicht,
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gießrinne in Draufsicht,
- 4 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage mit verfahrbarer Dosierrinne zwischen einem Dosierofen und einer auf einem Rundtischtisch angeordneten Gießvorrichtung in Draufsicht, und
- 5 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage mit verfahrbarer Dosierrinne zwischen einem Dosierofen und einer auf einem Rundtischtisch angeordneten Gießvorrichtung in Draufsicht von in Seitenansicht.
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Werden in den 1 bis 5 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese gleiche Teile, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht bei jeder Figurenbeschreibung auf ein bereits beschriebenes Bauteil erneut eingegangen werden muss.
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1 zeigt den Stand der Technik, nämlich eine hier nicht vollständig dargestellte Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, vorzugsweise aus Leichtmetall, nach dem Kippgießprinzip mit einer um ihre Längsachse kippbaren Gießform, einer in Längsrichtung der Gießform an dieser angeordnetem Gießrinne 10, deren zur Gießform weisende Längsseite 12 sechs Ausläufe 14 zum Formhohlraum 16 aufweist, wobei beim Kippen der Gießform samt Gießrinne 10 Gießschmelze durch die Ausläufe 14 strömt. Gemäß dem Stand der Technik weist die Gießrinne 10 an einer ihrer Stirnseiten einen Eingießtümpel 42 auf. Das Fassungsvermögen der Gießrinne ist vorzugsweise derart, dass diese in Ausgangstellung der Gießform, also vor dem Kippen, die für den Guss benötigte Schmelze komplett aufnimmt, ohne dass es zum Einströmen von Schmelze in den Formhohlraum bzw. die Formhohlräume kommt. Die Gießform samt Gießrinne ist innerhalb der Vorrichtung derart angeordnet, dass die Gießrinne von der Stirnseite her mit Schmelze befüllbar ist, wobei sich nachteilig ein Temperaturgefälle über die Länge der Gießrinne ausbildet.
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Die Strömungsrichtung der Gießschmelze ist in den 1 bis 3 schematisch durch die nicht mit Bezugsziffern versehenen Pfeile dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist - wie in 2 dargestellt - vorgesehen, dass die Gießrinne 10 im mittleren Bereich 18 der von der Gießform wegweisenden Längsseite 20 einen mit der Gießrinne 10 in Fließverbindung stehenden Zulauf 22, vorzugsweise nach Art eines Zulaufschnabels, als Eingießstelle aufweist.
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Alternativ ist - wie in 3 dargestellt - erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gießrinne 10 durch wenigstens eine Zwischenwand 24 in mehrere untereinander nicht in Fließverbindung stehende Abschnitte 26 unterteilt ist, wobei jeder Abschnitt 26 wenigstens einen Auslauf 14 und wenigstens einen im mittleren Bereich 18 einer von der Gießform wegweisenden Längsseite 20 des Abschnitts 26 angeordneten und mit diesem Abschnitt 26 in Fließverbindung stehenden Zulauf 22, vorzugsweise in Form eines Zulaufschnabels, als Eingießstelle aufweist.
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In beiden Fällen verteilt sich die Schmelze besonders schnell in der Gießrinne, ohne dass es zu einem nachteiligen Temperaturgefälle innerhalb der Gießrinne kommt.
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Die Gießrinne 10 und der wenigstens eine Zulauf 22 sind vorzugsweise getrennt voneinander in mehreren Teilen herzgestellt bzw. ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Gießrinne beispielsweise an der unteren Gießformhälfte und den wenigstens einen Zulauf 22 beispielsweise an der oberen Gießformhälfte einer Gießform anzuordnen, derart, dass die Gießrinne 10 und der wenigstens eine Zulauf 22 im zusammengefahrenen Zustand der Gießform zusammengeführt sind. Zwischen Zulauf 22 und Gießrinne 10 bzw. zwischen jedem Zulauf 22 und Abschnitt 26 der Gießrinne 10 ist vorteilhaft ein Sieb 28 zum Zurückhalten einer gegebenenfalls auf der Gießschmelze befindlichen Qxydschicht angeordnet.
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Wie in 4 und 5 dargestellt betrifft die Erfindung auch eine Anlage 6, welche die Vorrichtung 8 zum Kippgießen von Bauteilen umfasst.
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Erfindungsgemäß ist eine Dosierrinne 30 vorgesehen, die aus einer Ausgangsposition, welche in 5 gestrichelt dargestellt ist, in eine in 5 mit durchgezogener Linie dargestellten Füllposition verfahrbar ist, in welcher eine in die Dosierrinne 30 eingebrachte Gießschmelze in wenigstens einen Zulauf 22 der Gießrinne 10 fließen kann.
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Die Vorrichtung 8 zum Kippgießen von Bauteilen ist auf einem drehbaren Rundtisch 32 angeordnet, wobei die verfahrbare Dosierrinne 30 Teil eines außerhalb des drehbaren Rundtisches 32 auf einem festen Untergrund 34 angeordneten und damit feststehenden Dosiersystems 36 ist.
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Das Dosiersystem 36 weist eine feststehende Dosierrinne 38 auf, unterhalb der die verfahrbare Dosierrinne 30 angeordnet ist, derart, dass nach dem Verfahren der verfahrbaren Gießrinne 30 aus einer Ausgangsposition in eine Füllposition eine in die feststehende Dosierrinne 38 eingebrachte Gießschmelze in die verfahrbare Dosierrinne 30 fließt.
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Das Dosiersystem 36 weist vorteilhaft einen Dosierofen 40 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 6
- Anlage
- 8
- Vorrichtung
- 10
- Gießrinne
- 12
- Längsseite
- 14
- Auslauf
- 16
- Formhohlraum
- 18
- mittlerer Bereich
- 20
- Längsseite
- 22
- Zulauf
- 24
- Zwischenwand
- 26
- Abschnitt
- 28
- Sieb
- 30
- verfahrbare Dosierrinne
- 32
- Rundtisch
- 34
- Untergrund
- 36
- Dosiersystems
- 38
- feststehende Dosierrinne
- 40
- Dosierofen
