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Die Erfindung betrifft eine Gießanlage
zum getakteten Niederdruckgießen,
mit mehreren Gießformen,
die jeweils zumindest ein Formnest enthalten, einer Transporteinrichtung
zur Förderung
der Gießformen
in der Gießanlage
und mit einem druckdicht abdichtbaren Druckkessel zur Aufnahme flüssiger Metallschmelze,
wobei im Druckkessel oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze ein
Druckpolster aufgebaut werden kann. Weiterhin ist am Druckkessel
ein Steigrohr vorgesehen, durch das die endseitig am Steigrohr angeordneten
Gießformen
durch Erhöhung
des Drucks im Druckpolster mit Metallschmelze befällt werden
können.
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Vorrichtungen beziehungsweise Verfahren zum
Niederdruckgießverfahren
sind aus der Industrie bekannt. So wird beim Niederdruckgießverfahren das
in dem Gießofen
befindliche Flüssigmetall
durch Aufbringung eines Überdrucks
von etwa 2 bis 8 × 104 Pa über
das druckdicht mit dem Formkasten verbundene Steigrohr in die Gießform hineingedrückt, wonach über einen
in einen Sandgießformkasten
vorhandenen Schieber die Verbindung zwischen dem Formkastenhohlraum
und dem Ofen abgesperrt wird, so dass der Formkasten von dem Steigrohr
beziehungs weise der Düse,
die am Ende des Steigrohres angeordnet ist, abgekoppelt, und durch
Andocken eines nächsten
Formkastens der nächste
Gießvorgang (bei
geöffnetem
Schieber des Sandgießformkastens) eingeleitet
werden kann. Der Gießofen
ist hierbei derart ausgestaltet, dass er die Metallschmelze über die gesamte
Gießzeit
unter konstanten, definierten Bedingungen mit einer exakten Druck-
und Temperaturführung
in den Formkasten überführen kann.
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Mit jedem Gießvorgang wird die im Gießofen vorhandene
flüssige
Metallschmelze um den vergossenen Teil minimiert, bis der Gießofen entlehrt
ist. Hiernach muss der Ofen wieder befällt und die Füllcharge
auf die zum Gießen
optimale Temperatur gebracht werden. Währen dieser Zeit können mit dem
Ofen keine Gießvorgänge durchgeführt werden.
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Aus der
DE 199 36 973 A1 ist eine
Vorrichtung zum Niederdruckgießen
von Metallen mit mindestens einem Gießofen mit einer nachfüllbaren
Einfüllkammer
und mit mindestens einem Steigrohr, das endseitig über eine
Gießdüse sukzessive
mit Hohlräume
aufweisenden Sandgießkästen verbindbar
ist, bekannt. Dabei besitzt die aus einem feuerfesten Material bestehende
Gießdüse ein auswechselbares Mundstück, das
vorzugsweise aus Elektrographit besteht.
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Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen beziehungsweise
Verfahren beim Niederdruckgießen ist,
dass für
bestimmte Gussteile das Schwerkraftgießen auf Gießrundtischen aufgrund ihrer
Komplexität und
Größe der zu
gießenden
Teile nicht geeignet ist. Dies trifft besonders auf bestimmte Motorenteile
oder Fahrwerkteile aus der Automobilindustrie zu. Derartige Produkte
werden dann im Niederdruckverfahren auf Einzelgießplätzen gegossen.
Hierbei entstehen jedoch zum einen sehr hohe Personalkosten und zum
anderen sehr hohe Anlagekosten, weil es sich bei den Öfen zumeist
um sehr große
Niederdrucköfen
handelt. Des Weiteren findet das Befüllen der einzelnen Öfen, durch
deren Größe bedingt,
an verschiedenen Standorten statt. Dies wiederum hat einen sehr
großen
Flächenbedarf
und somit hohe Raumkosten zur Folge.
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Weiterhin benötigt jeder Gießplatz eine
eigene Gießteilentnahme
und eine Kerneinlagestation. Die Taktzeiten der Anlage sind hierbei
von der Erstarrung der einzelnen Objekte abhängig.
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Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Verfahren
beziehungsweise Vorrichtungen liegt darin, dass die Gießdüse, die
auf dem Gießformkasten aufgesetzt
oder anderweitig angedockt wird, einem starken Verschleiß ausgesetzt
ist, der schließlich
die erforderliche Abdichtung nicht mehr gewährleistet, so dass die komplette
Düse ausgetauscht
werden muss. Dadurch ergeben sich relativ kurze Betriebszeiten beziehungsweise
durch einen Düsenwechsel bedingte
häufige
Stillstandzeiten, die insgesamt zu einer Erhöhung der Produktionskosten
führen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die eingangs genannten Vorrichtungen beziehungsweise
Verfahren dahingehend zu verbessern, dass die genannten Nachteile
vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gießanlage mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Gießanlage handelt
es sich um eine Gießanlage
zum getakteten Niederdruckgießen,
mit mehreren Gießformen,
die jeweils zumindest ein Formnest enthalten. Weiterhin weist die
Gießanlage
eine Transporteinrichtung zur Förderung
der Gießformen
in der Gießanlage
auf und einen druckdicht abdichtbaren Druckkessel zur Aufnahme flüssiger Metallschmelze,
wobei im Druckkessel oberhalb der Oberfläche der Metallschmelze ein Druckpolster
aufgebaut werden kann, und vorbei am Druckkessel ein Steigrohr vorgesehen
ist, durch das die endseitig am Steigrohr angeordnete Gießform durch
Erhöhung
des Drucks im Druckpolster mit Metallschmelze versehen werden kann.
Zur Bildung mehrer Gießmodule
ist jeder Gießform
ein eigener Druckkessel zugeordnet, wobei die Gießmodule
von der Transporteinrichtung durch die Gießanlage gefördert werden.
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Durch die vorliegende Erfindung wird
es ermöglicht,
Gussteile im Niederdruckverfahren wirtschaftlich auf einem Gießrundtisch
zu erstellen. Die neue Gießanlage
soll die unwirtschaftliche Herstellung von bestimmten komplexen
Gussteilen auf Einzelgießplätzen ablösen. Hierbei
kommen speziell dimensionierte Niederdrucköfen zum Einsatz, die aufgrund
ihrer Bauweise und ihres Gewichts die Anordnung auf einem Rundtisch
ermöglichen.
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Im Einzelnen ist dabei in der Gießanlage
ein Ofen zum Erschmelzen und/oder Warmhalten der Metallschmelze
vorgesehen. Dieser Ofen versorgt alle auf dem Rundtisch angeordneten
Gießmodule mit
Metallschmelze. Die Druckkessel der einzelnen Gießmodule
können
somit über
eine Befüllöffnung mit
flüssiger
Metallschmelze aus dem Ofen befällt werden.
Dies hat den Vorteil, dass die Befüllung der Druckkessel an nur
einem Standort durchgeführt werden
kann, wodurch ein geringerer Flächenbedarf und
somit niedrigere Raumkosten erzielt werden können.
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Die Befüllöffnung der Druckkessel ist
dabei derart ausgebildet, dass eine automatische Befüllung aus
dem Ofen ermöglicht
wird. Dadurch ist ein geringerer Personaleinsatz möglich und
es können
weiterer Kosten eingespart werden.
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Die Niederdrucköfen sind so ausgelegt, dass das
Metallschmelzen-Fassungsvermögen der
Druckkessel kleiner als die Menge an Metallschmelze ist, die für das zweimalige
Abgießen
der größten in
der Gießanlage
einsetzbaren Gießformen
erforderlich ist. Das heißt,
dass jedes Gießmodul
nur so viel Fassungsvermögen
besitzt, um einen Gießvorgang
erfolgreich durchführen
zu können.
Dies hat den Vorteil, dass der Schmelzofen beziehungsweise Warmhalteofen
unabhängig
vom jeweili gen Arbeitsstatus mit neuer Schmelze befüllt werden
kann. Dadurch werden Stillstandszeiten zum Befüllen des Ofens, wie es in anderen
Vorrichtungen der Fall ist, vermieden.
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Die Gießanlage weist weiterhin mehrere
Bearbeitungsstationen auf, die von den Gießformen entsprechend dem Bearbeitungstakt
roulierend durchlaufen werden können.
Natürlich
sind hier auch andere Anordnungen der Bearbeitungsstationen denkbar.
Insbesondere sind die Bearbeitungsstationen so angeordnet, dass
sich unter jeder Bearbeitungsstation ein separater Niederdruckofen
befindet.
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So ist eine Bearbeitungsstation vorgesehen, in
der der Ofen zum Erschmelzen und/oder Warmhalten einer Metallschmelze
angeordnet ist, aus der der in der Bearbeitungsstation angeordnete
Druckkessel mit Metallschmelze befüllt werden kann.
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In einer zweiten Bearbeitungsstation
kann die Gießform
eines Gießmoduls
von dem zugeordneten Druckkessel getrennt ausgetauscht werden. Weiterhin
könnten
an dieser Bearbeitungsstation eventuelle Wartungsarbeiten beziehungsweise
Werkzeugwechsel vorgenommen werden.
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Weiterhin ist eine Bearbeitungsstation
vorgesehen, in der die Gießform
durch Erhöhung
des Drucks im Druckpolster des Druckkessels mit Metallschmelze befüllt werden
kann. Dabei wird nur soviel Metallschmelze in den Druckkessel gefüllt um einen Gießvorgang
erfolgreich durchzuführen.
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Es ist weiterhin noch zumindest eine
Bearbeitungsstation vorgesehen, in der die in die Gießform eingebrachte
Metallschmelze in der Gießform erstarrt.
Die genaue Anzahl der Bearbeitungsstationen richtet sich nach der
Erstarrungszeit des Gussteils beziehungsweise nach der wirtschaftlichen
Taktfrequenz.
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Nachdem das Gussteil erstarrt ist,
kann es in einer weiteren dafür
vorgesehenen Bearbeitungsstation aus der Gießform entnommen werden.
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Danach können die Gießformen
beziehungsweise Kokillen in einer nächsten Bearbeitungsstation gereinigt
werden bevor in einer weiteren Bearbeitungsstation ein neues Kernelement
in die Gießform eingelegt
werden kann.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gießanlage
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es zeigen:
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1:
die Draufsicht einer schematisch dargestellten Gießanlage;
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2:
einen Rundtisch mit zwei Gießmodulen
in einer Schnittansicht A-A;
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3:
ein Gießmodul
in einer Schnittansicht.
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1 zeigt
eine Gießanlage 01 bestehend aus
einem Rundtisch 02, insgesamt sechs an dem Rundtisch 02 angeordneten
Bearbeitungsstationen 03, 04, 05, 06, 07, 08 und
einer um den Rundtisch 02 angeordneten Bedienerplattform 11.
Die Bearbeitungsstationen 03, 04, 05, 06, 07 und 08 sind
drehbar um eine Mittelsäule 10 angeordnet.
Jede Bearbeitungsstation 03, 04, 05, 06, 07 und 08 weist
ein Gießmodul 15, 16, 17, 18, 19, 20 auf,
wobei am Gießmodul 15, 16, 17, 18, 19 und 20 jeder
Gießform
ein eigener Druckkessel zugeordnet ist. Um die Mittelsäule 10 ist
eine zweite, zum Rundtisch 02 gehörende, kreisrunde Bedienerplattform 12 angeordnet.
Zwischen den beiden Bedienerplattformen 11 und 12 sind
die Gießmodule 15, 16, 17, 18, 19, 20 auf
Rollplateaus 22, 23, 24, 25, 26 und 27 angeordnet.
Diese Rollplateaus 22, 23, 24, 25, 26 und 27 sind über die Bedienerplattform 12 mit
der Mittelsäule 10 verbunden
und werden von dieser in einer vorgeschriebenen Taktzeit um einen
bestimmten Winkel weiterbewegt. Die Gießmodule 15, 16, 17, 18 19, 20 sind
fest mit den Rollplateaus 22, 23, 24, 25, 26, 27 verbunden.
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Weiterhin weist die Gießanlage 01 eine
Bearbeitungsstation 09 auf welche von einem Schmelzofen 13 und
einem Warmhalteofen 14 gebildet wird. Über den Warmhalteofen 14 werden
die einzelnen Druckkessel der Gießmodule 15, 16, 17, 18, 19, 20 mit
Schmelze versorgt. Dabei wird über
einen Einfüllstutzen 21,
welcher am Warmhalteofen 14 befestigt ist, nur soviel Schmelze
in den jeweiligen Druckkessel gefüllt um einen Gießvorgang
durchzuführen.
Zur Aufnahme der Schmelze ist jedes Gießmodul 15, 16, 17, 18, 19, 20 mit
einer Befüllöffnung 28, 29, 30, 31, 32, 33 ausgestattet
durch die die Schmelze in den Druckkessel gelangt.
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Nachdem an der Bearbeitungsstation 03 die Schmelze
in den Druckkessel des jeweiligen Gießmoduls 15, 16, 17, 18, 19, 20 gegeben
wurde, wird das Gießmodul 15, 16, 17, 18, 19, 20 automatisch
zur nächsten
Bearbeitungsstation 04 weitertransportiert.
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An der Bearbeitungsstation 04 kann
unter anderem die Gießform
eines Gießmoduls 15, 16, 17, 18, 19, 20 von
dem zugeordneten Druckkessel getrennt und ausgewechselt werden.
Ebenso können an
der Bearbeitungsstation 04 Wartungsarbeiten vorgenommen
werden. Danach werden die Gießmodule 15, 16, 17, 18, 19, 20 zur
nächsten
Bearbeitungsstation 05 weiterbefördert. Die Bearbeitungsstation 05 dient
den Gießmodulen 15, 16, 17, 18, 19, 20 als
Erstarrungszone für
die in die Gießformen
eingefüllte Metallschmelze.
Je nach Taktzeit beziehungsweise Erstarrungszeit können natürlich auch
mehrere Bearbeitungsstationen zum Erstarren der Metallschmelze vorgesehen
sein. Nachdem die Metallschmelze erstarrt ist, kann das Gussteil
in einer weiteren Bearbeitungsstation 06 aus der Gießform entnommen
werden. Nachdem das Gussteil aus der Gießform entnommen wurde wird
das Gießmodul 15, 16, 17, 18, 19, 20 zu
einer nächsten
Bearbeitungsstation 07 transportiert in der die Gießform beziehungsweise die
Kokillen gereinigt werden können.
Nachdem die Gießmodule 15, 16, 17, 18, 19, 20 gereinigt
wurden, werden sie zur nächsten
Bearbeitungsstation 08 weitertransportiert. An der Bearbeitungsstation
08 werden
die Gießmodule 15, 16, 17, 18, 19, 20 mit
neuen Kernelementen versehen und sind bereit für den nächsten Arbeitsgang.
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2 zeigt
den Rundtisch 02 und zwei Gießmodule 17 und 20 gemäß 1 in einer Schnittansicht
A-A. Die Gießmodule 17 und 20 sind
jeweils auf einem Rollplateau 24, 27 befestigt.
Die Rollplateaus 24, 27 wiederum sind fest mit
der Mittelsäule 10 des Rundtisches 02 verbunden
und werden über
diese Mittelsäule 10 angetrieben.
Die Druckkessel 34, 35 sind wie in dieser Ansicht
sehr gut zu erkennen, unter dem oberen Niveau des Rundtisches 02 angeordnet. Der
Bereich des Gießmoduls 17, 20 in
dem die Gießform
beziehungsweise die Kokille sitzt, befindet sich im oberen Bereich
des Rundtisches und ist somit für das
Bedienpersonal gut zugänglich.
Im Außenbereich
der Gießmodule 17 und 20 ist
eine Bedienerplattform 11 angeordnet. Die Bedienerplattform 11 ist so
zum Rundtisch 02 bzw. zur innenliegenden Bedienerplattform 12 angeordnet,
dass der Spalt der sich aus der Anordnung ergibt zumindest Bereichsweise größer ist
als der Umfang des Gießmoduls 17, 20 an dieser
Stelle.
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3 zeigt
ein Gießmodul 20 gemäß 2 in einer vergrößerten Ansicht
im Schnitt. Das Gießmodul 20 wird
im Wesentlichen aus einem oberen 36 und einem unteren Bereich 37 gebildet.
Im oberen Bereich 36 ist das Formnest beziehungsweise die Gießform 38 untergebracht.
Im unteren Bereich 37 ist der Druckkessel 34 angeordnet.
Im Druckkessel 34 ist die Metallschmelze 39 zu
erkennen. Der untere 36 und der obere Bereich 37 sind über ein
Steigrohr 40 miteinander verbunden. Durch dieses Steigrohr 40 wird
die Metallschmelze 39 vom Druckkessel 34 in die
Gießform 38 des
Gießmoduls 20 gepresst.
Dazu wird ein Überdruck
im Bereich von circa 0,2 bis 1,0 bar aufgebaut. Ist die Metallschmelze 39 über das Steigrohr 40 in
die Gießform 38 gepresst
worden, kann über
die Befüllöffnung 33 neue
Metallschmelze 39 in den Druckkessel 34 gefüllt werden.