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Die
Erfindung betrifft ein Schwerkraftgießsystem mit wenigstens einer
Kokille, wobei die Kokille beim Gießvorgang mit Metallschmelze,
aufgefüllt und
entsprechend dem Füllgrad
von der Angießposition
in die gefüllte
Position aufgerichtet wird.
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Schwerkraftgießen mit
Kokillen als Gießform ist
bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 603 03 284 T2 ein Schwerkraftkokillengießverfahren
in eine um eine robotergesteuerte hydraulische Achse kippbare Kokille.
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Üblicherweise
wird beim Schwerkraftgießen vom
Gießer
ein Sandkern oder auch mehrere eingelegt und die vorbereitete Kokille
in eine Angießposition,
bei lateralem oder frontalem Guss meist eine etwa horizontale Lage
der Trennebene oder des Angussbereiches der Kokille, gebracht und
mit einem Gießlöffel Schmelze
in die Kokille gegossen, wobei die Kokille entsprechend dem Füllgrad von
der Angießposition
in eine aufgerichtete Position gebracht wird, so dass die Schmelze
in der Kokille sich mit einer optimalen Fließgeschwindigkeit bewegt. Hierzu ist
es auch bereits bekannt die Kokillenbewegung beim Gießvorgang
von einer Maschine ausführen
zu lassen.
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Bei
dem bekannten System ist es jedoch erforderlich, dass die Schmelze
mit einem Gießlöffel vom
Gießer
oder auch von einem Gießroboter
aus einem offenen Gießofen unter
Verdrängung
der Oxide an der Oberfläche
der Schmelze geschöpft
und dann in die Kokille gefüllt
wird. Dieses vom Gießer
durchzuführende
Eingießen
der Schmelze in die Kokille erfordert einen relativ hohen Grad an
Erfahrung und stellt, verursacht durch das Gewicht des Gießlöffels und
der Schmelze, eine erhebliche körperliche
Belastung dar. Darüber
hinaus sind die Gießparameter nicht
reproduzierbar, da sie vom Gießer
abhängig sind,
so dass nicht unbeträchtliche
Qualitätsschwankungen
bei den erzeugten Gussstücken
auftreten können.
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Systeme
mit Gießroboter
sind teuer. Der Füllstand
der Öfen
mit Schmelze muss möglichst konstant
gehalten werden, wegen der Oxidablagerungen am Löffel müssen Gießlöffel-Wechsel- und Reinigungssysteme
installiert werden.
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Da
aus Sicherheitsgründen
sich kein Mitarbeiter im Bewegungsbereich des Roboters aufhalten darf,
müssen
für das
Kerneinlegen ein weiterer Roboter oder 2- oder Mehrstationen-Gießmaschinen
eingesetzt werden. Derartige Systeme sind kompliziert und nicht
flexibel. Durch den kälteren
Gießlöffel und die
Dauer der Übergabe-Bewegung
kühlt sich
die Schmelze ab.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwerkraftgießverfahren
und eine Schwerkraftgießvorrichtung
vorzuschlagen, durch die der Gießvorgang leichter handhabbar
und reproduzierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem
im Anspruch 1 angegebenen Verfahren und der im Anspruch 3 angegebenen
Vorrichtung gelöst.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 4 bis 10 angegeben.
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Mit
den vorgeschlagenen Maßnahmen
wird insbesondere erreicht, dass die Einfüllung der Schmelze mit einem
Gießlöffel durch
den Gießer oder
Roboter entfallen kann. Durch die Einfüllung der Schmelze mit Hilfe
des Niederdruckgießofens
wird der Gießvorgang
reproduzierbar, so dass eine nicht unerhebliche Qualitätsverbesserung
bei den erzeugten Gusswerkstücken
erreichbar ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zu der Drehbewegung der
Kokille zum Niederdruckgießofen
während
des Gießvorganges
eine gemeinsame Schwenkbewegung der Kokille mit dem Niederdruckgießofen überlagert
werden, wodurch eine optimale Fließgeschwindigkeit der Schmelze
in der Kokille erreichbar ist.
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Zum
flüssigmetalldichten,
drehbaren Anschluss der Kokille an den Niederdruckgießofen kann vorteilhaft
im stromaufwärtsgelegenen
Endbereich des Eingusses der Kokille ein Mundstück mit kugelförmig vorstehender
Oberfläche
vorgesehen werden, das beim Gießvorgang
in eine entsprechende Aussenkung der Gießdüse des Niederdruckgießofens drückbar ist.
Hierbei wird zweckmäßig die
Kokille von einem Manipulator geführt, mit dem die Kokille in
die Anschlussposition oder in eine Frei-Position bewegbar ist. Der Manipulator
weist hierbei vorteilhaft eine Kokillenspannvorrichtung auf, mit
der der Kokillenoberteil und der Kokillenunterteil flüssigmetalldicht
zusammenfügbar
oder trennbar ist, so dass die Kokille für den Gießvorgang vorbereitet, der Gießvorgang durchgeführt und
anschließend
nach dem Er starren der Schmelze das Gusswerkstück aus der Kokille entnommen
werden kann.
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Der
Gießofen
kann insbesondere in der Gießkammer
und im Bereich der Gießdüse mit Schutzgas
arbeiten, um eine Oxidbildung und in Folge davon fehlerhafte Teile
zu verhindern.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher beschrieben.
Es zeigt in der Zeichnung
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1 einen
Niederdruckgießofen
mit angeschlossener Kokille bei Einleitung des Gießvorgangs in
schematischer Darstellung;
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2 den
in 1 gezeigten Niederdruckgießofen mit der angeschlossenen
Kokille nach der Beendigung des Gießvorganges;
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3 einen
Teil des Niederdruckgießofens mit
einer im Schnitt dargestellten Gießdüse, an der eine Kokille von
einem zum Teil dargestellten Manipulator mit einem Mundstück dichtend
angedrückt
ist;
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4 die
Kokillenanordnung bei Einleitung des Gießvorganges in der Schnittebene
IV der 3;
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5 die
Kokillenanordnung nach Beendigung des Gießvorganges in der Schnittebene
IV der 3.
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Das
in der Zeichnung dargestellte Schwerkraftgießsystem enthält einen
Niederdruckgießofen 1,
eine Kokille 2, einen Manipulator 3 und eine Schwenkvorrichtung 4.
Der Niederdruckgießofen 1 ist
verschwenkbar um eine Schwenkachse 40 auf einer Grundplatte 13 angeordnet.
Die Verschwenkung des Niederdruckgießofens 1 erfolgt mit
der Schwenkvorrichtung 4. In dem Niederdruckgießofen 1 ist
eine Hauptkammer 14 für
die Aufnahme der Metallschmelze vorgesehen, die oberhalb mit einem
Deckel 140 verschlossen ist. Mit der Hauptkammer 14 ist
eine Gießkammer 10 verbunden,
an der eine Gießdüse 11 angeordnet
ist, wie es insbesondere aus 3 der Zeichnung
zu entnehmen ist. Die Gießdüse 11 ist
dabei parallel zur Schwenkachse 40 gerichtet. In dem Deckel 140 ist
ein Druckluftanschluss 12 vorgesehen, mit dem Druckluft
in die Hauptkammer 14 gedrückt werden kann, so dass die Metallschmelze
in der Gießkammer 10 hochsteigt und
durch die Gießdüse 11 in
die Kokille 2 strömt,
wie es insbesondere aus 2 der Zeichnung zu entnehmen
ist. Wird dagegen der Hauptkammer Druckluft entzogen, so steigt
die Metallschmelze in der Hauptkammer 14 wiederum an, während sie
in der Gießkammer 10 entsprechend
absinkt, so dass an der Gießdüse 11 keine
Metallschmelze mehr austritt.
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Die
Kokille 2 besteht aus einem Kokillenoberteil 2a und
einen Kokillenunterteil 2b, die von einer Kokillenspannvorrichtung 30 des
Manipulators 3 gehalten sind. In der Kokille 2 ist
die Form des Gießwerkstückes eingelassen,
wobei ein Anguss 20 ausgebildet ist, der die Verbindung
zwischen einem Mundstück 21 für den Anschluss
an die Gießdüse 11 und
der in der Kokille eingelassenen Form für das Gießwerkstück herstellt. Daneben können auch
noch Steiger in der Kokille vorgesehen sein. Die Kokille 2 weist
eine Trennebene auf, in der der Kokillenoberteil 2a an
dem Kokillenunterteil 2b flüssigmetalldicht angelagert
ist. Die Lage der Trennebenen der Kokille kann horizontal, vertikal
oder in einem beliebigen Winkel dazwischen festgelegt sein.
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Der
Manipulator 3 ist mit dem Niederdruckgießofen 1 verbunden,
so dass bei einer Verschwenkung des Niederdruckgießofens 1 von
dem Manipulator 3 eine entsprechende Schwenkbewegung ausgeführt wird.
An der Kokillenspannvorrichtung 30 des Manipulators 3 ist
eine Öffnungs-
und Schließvorrichtung 31 ausgebildet,
mit der der Kokillenoberteil 2a von dem Kokillenunterteil 2b entfernt
oder flüssigmetalldicht
aufgesetzt werden kann.
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Wie
es insbesondere aus 3 der Zeichnung zu entnehmen
ist, ist der Manipulator 3 mit einer Traverse 36 mit
dem Niederdruckgießofen 1 verbunden.
Die Kokillenspannvorrichtung 30 wird dabei von einem Dreh-
und Verschiebelager 32 des Manipulators 3 gehalten,
wobei mit einer Axialverschiebevorrichtung 33 die Kokillenspannvorrichtung 30 mit
der Kokille 2 axial mit dem Mundstück 21 in die Einsenkung
der Gießdüse 11 für den Gießvorgang
angeschlossen oder axial abgezogen werden kann, wobei in der abgezogenen
Stellung mit Hilfe der Kokillenspannvorrichtung 30 die
Kokille 2 für
einen neuen Abguss vorbereitet oder das Gusswerkstück aus der Kokille 2 entnommen
werden kann. Außerdem
wird mit einer Drehvorrichtung 35 beim Gießvorgang
die Kokille 2 aus der in 4 gezeigten
Angießposition in
die in 5 gezeigte aufgerichtete Position der Kokille 2 gedreht,
in der die Kokille 2 mit Metallschmelze gefüllt ist.
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Mit
dem vorstehend beschriebenen Gießsystem können in folgender Weise Gusswerkstücke hergestellt
werden:
Zunächst
wird der Niederdruckgießofen 1 mit
Metallschmelze gefüllt
und in die in 1 gezeigte Schwenkposition mit
der Schwenkvorrichtung 4 gebracht. Sodann wird die am Manipulator 3 angeordnete
Kokille 2 mit Hilfe der Kokillenspannvorrichtung 30 für einen
Abguss vorbereitet. Hiernach wird die Kokille 2 mit dem
Mundstück 21 mit
Hilfe der Axialverschiebe- und Drehvorrichtung 33 axial
in die Aussenkung der Gießdüse 11 flüssigmetalldicht
eingebracht, wie es in 3 der Zeichnung dargestellt
ist, wobei aus Anschaulichkeitsgründen lediglich der Kokillenunterteil 2b gezeigt
ist.
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In
der angeschlossenen Position der Kokille 2, wie es auch
aus 1 der Zeichnung zu entnehmen ist, wird sodann
Druckluft über
den Druckluftanschluss 12 in die Hauptkammer 14 eingeblasen,
so dass die Metallschmelze in der Gießkammer 10 hochsteigt
und über
die Gießdüse 11 und
den Anguss 20 in die Kokille 2 fließt. Hierbei
befindet sich die Trennebene der Kokille 2 in nahezu waagerechter Ebene,
wie es aus 1 und 4 der Zeichnung zu
entnehmen ist. Während
des Füllvorganges
mit Metallschmelze wird die Kokille 2 aus der Angießposition
durch eine von der Drehvorrichtung 35 erzeugte Drehung
um etwa 90° gedreht,
wie es aus 2 und 5 der Zeichnung
zu entnehmen ist. Gleichzeitig wird dabei neben der Drehung der
Kokille 2 der Niederdruckgießofen 1 zusammen mit
der Kokille 2 und dem Manipulator 3 von der Schwenkvorrichtung 4 in
die in 2 gezeigte Position verschwenkt, so dass die Metallschmelze
mit einer optimalen Fließgeschwindigkeit
die Kokille 2 füllt.
Nachdem die Kokille 2 mit Metallschmelze aufgefüllt ist,
wird die Druckluft aus dem Druckluftanschluss 12 zurückgenommen, so
dass die Metallschmelze aus der Gießkammer 10 in die
Hauptkammer 14 zurückströmt. Anschließend kann
die Kokille 2 von der Axialverschiebevorrichtung 33 aus
der Gießposition
am Niederdruckgießofen 1 zurückgezogen
werden. Sobald die Schmelze in der Kokille 2 erstarrt ist,
kann dann mit Hilfe der Öffnungs-
und Schließvorrichtung 31 der
Kokillenspannvorrichtung 30 der Kokillenoberteil 2a abgenommen
und das Gusswerkstück
aus den Kokillenunterteil 2b entnommen werden. Sodann kann
die Kokille 2 wieder für
einen neuen Abguss in bekannter Weise vorbereitet werden, woran
sich dann ein neuer Gießvorgang
anschließen
kann.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist lediglich
eine Kokille 2 vorgesehen. Selbstverständlich können gegebenenfalls auch mehrere
Kokillen gleichzeitig in einem Gießvorgang mit Metallschmelze
gefüllt
werden.
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Bei
relativ einfachen Gusswerkstücken
kann es auch ausreichend sein, wenn beim Gießvorgang die Kokille 2 lediglich
von der Drehvorrichtung 35 gedreht wird. Hierbei kann dann
die Schwenkvorrichtung 4 entfallen. Anstatt mit Druckluft
kann der Niederdruckgießofen 1 auch
mit einem Schutzgas betrieben werden.
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Insbesondere
kann der Ofen auch im Bereich der Gießkammer 10 oberhalb
der Schmelze und im Bereich der Gießdüse 11 zur Vermeidung
von Gießfehlern
durch Oxide mit Schutzgas betreiben werden.
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Die
Gießdüse kann
beheizt werden, um die Schmelztemperatur beim Durchströmen möglichst konstant
zu halten.