DE1284573B - Kokillen-Giessverfahren - Google Patents

Kokillen-Giessverfahren

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DE1284573B
DE1284573B DEE28290A DEE0028290A DE1284573B DE 1284573 B DE1284573 B DE 1284573B DE E28290 A DEE28290 A DE E28290A DE E0028290 A DEE0028290 A DE E0028290A DE 1284573 B DE1284573 B DE 1284573B
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Eaton Corp
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Eaton Yale and Towne Inc
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Description

1 2
Die Erfindung betrifft ein Kokillen-Gießverfahren und die Formhälften können sich dank des elastifür Metalle, die sich während der Abkühlung in einem sehen Haltedruckes wieder schließen. Bei dem erfür dieses Metall bestimmten Temperaturbereich aus- findungsgemäßen Verfahren wird während der gedehnen, bei dem die Form geschlossen, dann mit ge- samten Abkühlung das Gußstück ständig von der schmolzenem Metall gefüllt und anschließend Form 5 Form umschlossen und abgestützt. Es können also und Gußstück abgekühlt werden. Bei bekannten keine unzulässigen Verformungen auftreten, und Gießverfahren wird die Form durch den Schließdruck hiermit wird auch eine hohe Maßgenauigkeit erzielt., während des Gießens zusammengehalten, so daß das Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vor-1 geschmolzene Metall nicht austreten kann. Auch richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen während der Abkühlung wurde der Schließdruck auf- io Verfahrens. Hierbei geht die Erfindung aus von einer rechterhalten. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei aus der USA.-Patentschrift 2 145 956 bekannten Metallen mit obigen Eigenschaften während der Ab- Druckgußvorrichtung, mit einem hydraulisch beaufkühlung Brüche an Gießform und manchmal sogar schlagten Schließzylinder, der auf den beweglichen an der Formzuhaltevorrichtung auftraten. Diese Formträger wirkt und über eine Leitung mit einem Beschädigungen sind darauf zurückzuführen, daß sich 15 Druckbehälter verbunden ist, in dem Luftdruck auf einige Metalle, für die das vorliegende Verfahren die Druckflüssigkeit einwirkt. Zur Konstanthaltung: Anwendung finden soll, insbesondere Stahllegierun- des Druckes in dem Hydrauliksystem ist bei dieser gen, während eines bestimmten Temperaturbereiches bekannten Vorrichtung in dem genannten Behälter bei der Abkühlung nicht zusammenziehen, sondern ein Differentialkolben vorgesehen, dessen größerer im Gegenteil ausdehnen. 20 Kolbenteil von Druckluft beaufschlagt ist, während
Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 2 367 727 der kleinere Kolbenteil auf die Druckflüssigkeit wirkt, ein Gießverfahren bekannt, bei dem während des Zwischen diesem kleineren Kolbenteil bzw. dem zuGießens die Formhälften durch den Schließdruck zu- gehörigen Zylinder sind noch mehrere Steuereinrichsammengehalten werden. Der Schließdruck wird so tungen und ein weiterer Differentialkolben vorgeselange aufrechterhalten, bis eine vollständige Erstar- as hen. Die Erfindung bezweckt, ausgehend von dierung des Gusses eingetreten ist. Bevor nun der eigent- sem Stand der Technik, eine Vorrichtung zu schafliche Schrumpfungsprozeß des erstarrten Gußstückes fen, die die Durchführung des erfindungsgemäßen beginnt, wird der Schließdruck aufgehoben, und die Verfahrens gestattet und hierbei einfach in ihrem Formhälften werden um ein kleines Stück ausein- Aufbau ist.
andergezogen. Hierdurch soll erreicht werden, daß 30 Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
das Gußstück nicht mehr an Vorsprüngen und Ver- zur Erzeugung des Schließdruckes in der Flüssigkeits-
tiefungen der Gußform verankert ist und sich frei leitung ein Differentialkolben vorgesehen ist, dessen
zusammenziehen kann. Auf diese Weise sollen Risse flächenmäßig kleinerer Kolbenteil direkt auf die in
in dünnwandigen Gußstücken vermieden werden. dem zum Schließzylinder führende Leitung enthal-
Durch das Auseinanderziehen der Formhälften wird 35 tene Flüssigkeit einwirkt und die zum Druckbehälter
jedoch das Gußstück nur noch an wenigen Teilen führende Leitung absperrt, sobald der größere
durch die Gußform unterstützt. Das Gußstück kann Kolbenteil mit Druckluft beaufschlagt wird, während
sich infolgedessen in unkontrollierter Weise verfor- zur Erzeugung des Haltedruckes der Schließzylinder
men, wodurch seine Maßhaltigkeit stark beeinträch- direkt mit dem Druckbehälter in Verbindung steht
tigt wird. 40 und der in dem Behälter herrschende Luftdruck den
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Haltedruck bestimmt. Bei dieser neuen Vorrichtung gründe, ein Kokillen-Gießverfahren für Metalle zu wird also der Luftdruck dazu ausgenutzt, den Schließschaffen, die sich während der Abkühlung in einem druck zu erzeugen, in dem er auf den größeren Teil für dieses Metall bestimmten Temperaturbereich aus- des Differentialkolbens wirkt und außerdem den dehnen, bei dem Brüche der Gießform oder der 45 elastischen Haltedruck, wobei der Luftdruck direkt, Formzuhaltevorrichtung vermieden werden und ohne Zwischenschaltung des Differentialkolbens auf außerdem eine hohe Maßgenauigkeit des Gußstückes die Druckflüssigkeit einwirkt.
erzielt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch er- An Hand einer schematischen Darstellung sind die
reicht, daß der ursprüngliche Schließdruck der Form Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs-
während des Abkühlens aufgehoben und durch einen 50 gemäßen Verfahrens sowie das Verfahren selbst noch
elastischen Haltedruck geringerer Größe ersetzt wird, eingehender erläutert.
welcher der Ausdehnung einen elastischen Widerstand Da Gießvorrichtungen mit einem festen und einem entgegensetzt, diese jedoch stattfinden läßt. Bei die- beweglichen Formträger hinreichend bekannt- sind, sem neuen Verfahren wird während des Gießens die sind in der Zeichnung nur die wichtigsten Teile dar-Form in üblicher Weise durch den Schließdruck zu- 55 gestellt. Der feststehende Formträger 16 trägt die festsammengehalten, so daß das geschmolzene Metall stehende Formhälfte 21, die auswechselbar an dem am Austreten gehindert wird. Sobald jedoch das Guß- Formträger 16 befestigt ist. Der bewegliche Formstück wenigstens an seiner Oberfläche erstarrt ist, träger 36 ist über nicht dargestellte Führungseinrichsich im übrigen aber noch in einem Temperaturbe- tungen senkrecht zu dem feststehenden Formträger reich befindet, der oberhalb desjenigen liegt, bei dem 60 16 beweglich und trägt auswechselbar die bewegliche die Ausdehnung stattfindet, wird der Schließdruck Formhälfte 39. Auf den beweglichen Formträger 36 aufgehoben und durch einen elastischen Haltedruck wirkt die Kolbenstange 42 eines in dem Schließersetzt. Dieser elastische Haltedruck ermöglicht es, zylinder 41 vorgesehenen Kolbens ein. Das eine Ende daß sich die Formhälften in demjenigen Temperatur- des Schließzylinders 41 steht über die Leitung 103 bereich, in dem während der Abkühlung eine Aus- 65 mit dem kleineren Zylinder 102 einer Differentialdehnung des Gußstückes stattfindet, auseinanderbe- Kolben-Zylinder-Einheit 78 in Verbindung. In den wegen können. Ist dieser Temperaturbereich unter- oberen Teil des Zylinders 102 mündet eine Leitung schritten, so findet eine weitere Schrumpfung statt, 101, die an einen Druckbehälter 67 angeschlossen ist.
3 4
Der untere Teil des Druckbehälters 67 sowie die Bei Verschiebung des Kolbens 84 kann ferner die
Leitungen 101,103 und die Zylinder 102, 41 sind mit unterhalb des Kolbens 84 enthaltene Luft über die
Druckflüssigkeit gefüllt, während der obere Teil des Leitung 89 und das Ventil 92 entweichen. Während
Behälters 67 sowie die darin mündende Leitung 64 nun die Form durch den Schließdruck, der bei dem
luft- oder gasgefüllt sind. Über die Leitung 104 ist 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel 141 kg/cm2 be-
die andere Seite des Schließzylinders 41 mit einem trägt, in geschlossener Stellung gehalten wird, kann
gleichartigen Druckbehälter 68 verbunden, der über der Gießvorgang erfolgen.
eine Leitung 66 an ein Umsteuerventil 58 angeschlos- Nach einer gewissen Zeit, in der sich das Guß-
sen ist. In dieses Umsteuerventil mündet die an die stück so weit abgekühlt hat, daß sich eine feste
Pumpe 56 angeschlossene Speiseleitung 57 sowie eine io Außenhaut gebildet hat, im übrigen aber die bei
Rückleitung 63. Der obere Teil der Druckbehälters bestimmten Metallen in einem bestimmten Tempe-
67 ist über die Leitung 69 unter Zwischenschaltung raturbereich auftretende Ausdehnung noch nicht eineines Druckreglers 76 und eines elektrisch betätigten gesetzt hat, werden über die elektrische Schaltvor-Umsteuerventils 77 an den größeren Zylinder 87 der richtung 52 die Ventile 77 und 92 umgesteuert. Zu Differential-Kolben-Zylinder-Einheit 78 angeschlos- 15 diesem Zweck ist in der Schaltvorrichtung ein Zeitsen. Der untere Raum des Zylinders 87 ist über eine realis 111 oder eine ähnliche Schaltvorrichtung vorLeitung 89, eine Drossel 91 und ein weiteres elektrisch gesehen, die die Selbsthaltung der Elektromagneten betätigtes Umsteuerventil 92 entweder mit der Speise- 109 unterbricht und die in der Zeichnung dargestellte pumpe 56 oder mit einer Rückleitung 94 verbunden. Stellung der Kontakte bewirkt. Graugußstücke läßt Lediglich der Vollständigkeit halber ist auch noch der ao man beispielsweise auf eine Temperatur von 1050 elektrische Teil 52 der gesamten Vorrichtung darge- bis 1100° C abkühlen, bevor das Zeitrelais 111 wirkstellt, sam wird. Die am Zeitrelais eingestellte Zeit ist
Die Wirkungsweise ist folgende: Es sei zunächst natürlich abhängig von derjenigen Zeit, die ein Werkangenommen, daß sich Formhälften 21 und 39 in der stück benötigt, um sich auf eine Temperatur abzugeöffneten Stellung befinden, wie es in der Zeichnung as kühlen, bei der einerseits die Erstarrung der Außendargestellt ist. Die Pumpe 56 bzw. eine beliebige an- haut eingetreten ist und andererseits die Ausdehnung dere Druckluftquelle liefert einen annähernd kon- noch nicht begonnen hat.
stanten Druck von etwa 5,6 kg/cm2. Durch Drücken Ist die am Zeitrelais eingestellte Zeit abgelaufen, des Bedienungsknopfes 61 wird das Umsteuerventil so bewegen sich die Umsteuerventile 77 und 92 wie-58 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung ge- 30 der in ihre in der Zeichnung dargestellte Ausgangsbracht. Der Druckbehälter 67 wird hierdurch unter lage zurück. Über das Umsteuerventil 92 und die Luftdruck gesetzt, und letzterer wirkt auf die Druck- Leitung 89 kann nunmehr Druckluft in den unteren flüssigkeit ein. Dies hat zur Folge, daß Druckflüssig- Teil des Zylinders 87 gelangen und hebt den Kolben keit über die Leitungen 101 und 103 in den Schließ- 84 so weit an, bis der im Druckbehälter 87 vorhanzylinder 41 gefördert wird. Der bewegliche Formträ- 35 dene Druck wieder über die Leitung 101 auf die ger36 wird hierdurch auf den feststehenden Form- Druckflüssigkeit einwirken kann. Dieser Druck, der träger 16 zu bewegt, und die Formhälften werden dem von der Druckquelle 56 gelieferten Druck entgeschlossen. Gleichzeitig kann die in dem rechten spricht, wird mit Haltedruck bezeichnet. Elastisch ist Zylinderraum des Schließzylinders 41 enthaltene dieser Haltedruck deshalb, weil die in dem Behälter Flüssigkeit über die Leitung 104 in den Druckbehälter 40 67 enthaltene Luft kompressibel ist. Entgegen dieses
68 entweichen, da der obere Teil des Druckbehälters Haltedruckes können sich nunmehr die Formhälften 68 über die Leitung 66 und das Ventil 58 mit der 21 und 39 so weit auseinanderbewegen, wie es die Rückleitung 63 in Verbindung steht. Die Form wird Ausdehnung des sich weiter abkühlenden Gußstückes hierdurch verhältnismäßig rasch geschlossen, jedoch erfordert. Zieht sich das Gußstück hingegen bei weiist der Druck, der die Formhälften zusammenhält, 45 terer Abkühlung wieder zusammen, so folgt die Formnoch verhältnismäßig gering, denn er entspricht dem hälfte 39 dank des elastischen Haltdruckes auch dieser von der Druckluftquelle 56 gelieferten Druck von Zusammenziehung, und das Gußstück ist in allen 5,6 kg/cm2. Dieser Druck würde nicht ausreichen, Phasen der Abkühlung wirksam von den Formhälften um die Form während des Gießens geschlossen zu unterstützt, ohne daß Brüche am Gußstück, an der halten. 50 Form oder auch den Formträgern zu befürchten sind.
Um einen Druck zu erzeugen, der die Form wäh- Durch die ständige Unterstüzung des Gußstückes in rend des Gießens zusammenhält, dieser Druck wird allen Phasen der Abkühlung wird eine genaue Maßallgemein mit Schließdruck bezeichnet, wird vor dem haltigkeit erreicht.
Gießen der Schalter 108 betätigt. Hierdurch werden Sobald sich das Gußstück auf eine zum Ausstoßen die Ventile 77 und 92 in ihre zweite in der Zeichnung 55 geeignete Temperatur abgekühlt hat, wird die Form nicht dargestellte Lage gebracht. Der Zylinder 87 geöffnet. Dies erfolgt dadurch, daß der Bedienungssteht nunmehr mit dem Druckbehälter 67 bzw. der knopf 62 betätigt wird und das Umsteuerventil 58 in Druckluftquelle 56 in Verbindung, und der größere seine zweite, in der Zeichnung nicht dargestellte Lage Kolbenteil 84 des Differentialkolbens 84, 86 wird mit gebracht wird. In dieser Lage wird über die Leitung Druckluft beaufschlagt. Hierdurch bewegt sich der 60 66 der Behälter 68 unter Druck gesetzt. Der Luft-Differentialkolben nach unten und schließt hierbei druck setzt seinerseits die in dem Behälter 68 entdie bei 88 in den Zylinder 102 einmündende Leitung haltene Flüssigkeit unter Druck, und diese tritt über ab. Der kleinere Kolbenteil 86 wirkt dann auf die in die Leitung 104 auf der rechten Seite in den Schließdem Zylinder 102 bzw. der Leitung 103 enthaltene zylinder 41 ein. Dies hat zur Folge, daß der beweg-Flüssigkeit ein und erzeugt einen hohen Schließdruck 65 liehe Formträger 36 nach links bewegt und hierbei der dem Druck der Druckluftquelle 56 multipliziert die Form geöffnet wird. Die im linken Teil des mit dem Flächenverhältnis der Kolben 84 und 86 ent- Zylinders 41 enthaltene Druckflüssigkeit kann über spricht. Dieses Verhältnis beträgt beispielsweise 25 :1. die Leitung 103 und 101 in dem Behälter 67 ent-
weichen, da der Luftteil des letzteren über das Ventil mit der Rückleitung 63 in Verbindung steht.
An Stelle des erwähnten Zeitrelais kann auch eine andere Steuereinrichtung vorgesehen sein, die abhängig von der Temperatur an der Form die Selbsthaltung des Elektromagneten 109 aufhebt und damit die Umschaltung von Schließdruck auf Haltedruck in der oben beschriebenen Weise bewirkt.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Kokillen-Gießverfahren für Metalle, die sich während der Abkühlung in einem für dieses Metall bestimmten Temperaturbereich ausdehnen, bei dem die Form geschlossen, dann mit geschmolzenem Metall gefüllt und anschließend Form und Gußstück abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprüngliche Schließdruck der Form während des Abkühlens aufgehoben und durch einen elastischen Haltedrack geringerer Größe ersetzt wird, ao welcher der Ausdehnung des in der Form abkühlenden Gußstückes einen elastischen Widerstand entgegensetzt, diese jedoch stattfinden läßt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem hydraulisch beaufschlagten Schließzylinder, der auf den beweglichen Formträger wirkt und über eine Leitung mit einem Druckbehälter verbunden ist, in dem Luftdruck auf die Druckflüssigkeit einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Schließdruckes in der Flüssigkeitsleitung (101,103) ein Differentialkolben (84,86) vorgesehen ist, dessen flächenmäßig kleinerer Kolbenteil (86) direkt auf die in der zum Schließzylinder (41) führende Leitung (103) enthaltene Flüssigkeit einwirkt und die zum Druckbehälter (67) führende Leitung (101) absperrt, sobald der größere Kolbenteil (84) mit Druckluft beaufschlagt wird, während zur Erzeugung des Haltedruckes der Schließzylinder direkt mit dem Druckbehälter (67) in Verbindung steht und der in diesem Behälter herrschende Luftdruck den Haltedrack bestimmt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEE28290A 1964-03-05 1964-12-03 Kokillen-Giessverfahren Pending DE1284573B (de)

Applications Claiming Priority (1)

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