DE1558166A1

DE1558166A1 - Verfahren und Vorrichtung zum steuerbaren Giessen

Info

Publication number: DE1558166A1
Application number: DE19671558166
Authority: DE
Inventors: Raymond Dearth Jun
Original assignee: Amsted Industries Inc
Current assignee: Amsted Industries Inc
Priority date: 1966-05-13
Filing date: 1967-05-09
Publication date: 1970-03-19
Also published as: US3425483A; GB1135030A; CH456864A; SE321058B; BE698076A; ES339246A1

Description

i)H. ing. H. NEGENDANK · dipping. H. HAUCK · diplphys. W. SCHMITZ

*·'-- BAMBUBG- MÜNCHEN .

HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TBI,. SG 74 88 UND 30*115

TSiBQE. NKQBQAFATBNT HAMBURG

AiVtSTED Industries Incorporated

MÜNCHEN 10.· MOZAHTSTK. 23

3700 Prudential Plaza tm.»38O58₉

TEtBGK. NISOBDAFATBNX MÜNCHEN

^hicago, Illinois 60601 (USA)

__ _„. ^-_»_—-.—— . _HAMBUEGj 5. Mai 1967

Verfahren und Vorrichtung zum steuerbaren Gießen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Gießgeschwindigkeit beim Gießen.

Das geschmolzene Metall verändert sich während der Gießvorgänge, z.B. können sich die Chargen von Mal zu Mal ebenso ändern wie die Verhältnisse innerhalb einer Charge„ Diese Veränderungen schließen den Wechsel der Viskosität ein, die dann die Gießgeschwindigkeit beeinflußt.

Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem die Gießgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles beim Gießvorgang durch Abtasten· des Luftdruckunterschiedes selbsttätig gesteuert und bei dem der Luftdruck so geregelt wird, daß die Änderungen des Luftdruckes mit den sich ändernden Verhältnissen des geschmolzenen Metalles übereinstimmen.

Die 'Erfindung besteht in Steuereinrichtungen für eine Druck-

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Gießeinrichtung, einschl. eines Druckbehälters zur Aufnahme des flüssigen Metalles d.ner Gießpfanne, in Verbindung mit einem mit dem Behälter verbundenen Gießrohr zur Aufnahme der Form, die über eine Bodenöffnung mit dem Gießrohr in Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine in den Behälter führende Luftleitung, eine Vorrichtung für die Luftdruckerzeugung in der Leitung und im Behälter (nicht gezeigt), eine Meßdurchf:j.ußöffnung in der Luftleitung, eine Vorrichtung zum Abtasten des Druckunterschiedes an den beiden entgegengesetzten Seiten der Durchflußöffnung, Absperrorgane in der Luftleitung, einen durch die Abtastorgane betätigten Regler, der auf den an den gegenüberliegenden Seiten der Durchlaßöffnung abgetasteten Luftunterschied anspricht, die Ventilvorrichtung steuert und eine vorherbestimmte Strömungsgeschwindigkeit in dem Behälter aufrechterhält.

Die Zeichnung zeigt einen Gießbehälter, eine Gießpfanne, eine Gießform im -aufriss und die Steuervorrichtung in schematischer Darstellung.

Hinsichtlich der Einzelheiten der Zeichnung besteht der Gießbehälter 10 aus-kinem Behälter 12, der von einem abnehmbaren, dicht schließenden Deckel 14 abgedeckt wird. Der Deckel 1# kann durch Klemmvorrichtungen 16, die halbschematisch dargestellt sind, auf dem Behälter 12 befestigt werden. Wegen der Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes muß der Behälter fest verschlossen sein. Die Luft gelangt in den Behälter durch eine Leitung 18. '

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In dem Behälter befindet sich eine Gießpfanne 20 zur Aufnahme des geschmolzenen Metalles 22. Nach dem Füllen wird sie mittels einer Vorrichtung in den Behälter gestellt, danach wird der Deckel 10 auf dem Behälter angebracht und durch eine feste Verbindung gesichert. Am Deckel 14 ist ein Gießstutzen 24 angebracht, der bis unmittelbar in die Uahe des Pfannenbodens reicht und sich nach unten erweitert, wenn der Deckel an seinem Platz auf dem Behälter ist. Der Gießstutzen kann durch entsprechende Vorrichtungen fest an den Deckel befestigt und nach oben hin mittels eines Verbindungsstückes 26 an dem die Form 28 sitzt, befestigt werden. Die Gießform 28 kann für den Verwendungszweck eine übliche Form eines Hohlraumes 30 besitzen. Sin Graphitstopfen 32 ist in die Form eingesetzt. Er hat ein Kopfstück 34 mit einem Sitz in der Gießform und eine öffnung 38 als Verbindung zwischen dem Einfüllstutzen und dem Hohlraum. Normalerweise befindet sich der Stopfen in der unteren Stellung zum Schließen des Sitzes 36 und der Durclilaßöffnung 39· Steht er in der oberen Stellung, so icann das flüssige Letall in den Hohlraum einlaufen. Die Bewegung dieses Stopfens wird zur Betätigung der Steuerinstrumente wie z.B. der Schalter im Steuerapparat, ausgenutzt.

Kurz gesagt, der Gießvorgang wird durch den Luftdruck im Behälter durchgeführt, der auf die freiliegende Oberfläche des geschmolzenen Metalles in der Gießpfanne einwirkt, die Schmelze erst abwärts und dann durch den Gießstutzen 24 und die Durchlaßöffnung 38 in den Hohlraum der Gießform nach oben drückt. Die Gießform ist abnehmbar auf dem Behälter befestigt

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und nachdem die Gießform gefüllt ist, schließt der niedergehende Stopfen 32 den Hohlraum und nach der Beseitigung des Luftdruckes fließt das geschmolzene Metall durch die Ausflußöffnung 38 und den Füllstutzen zurück auf den Normalstand der Gießpfanne. Die Form kann dann herausgenommen und eine andere leere Gießform eingesetzt werden, und der Vorgang wiederholt sich. *

Die Steuereinrichtungen sind auf dem linken Teil der Zeichnung dargestellt. Sie enthalten die Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Luftströmung in dem Behälter bei einer Konstanthaltung der Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles.

Die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Luftströmung setzt das Abtasten des Luftdruckes in der Anlage und der Vergrößerung des wirksamen Druckes im Behälter voraus, um die Steigerung des durch vergrößerte Viskosität und vermehrte Saugwirkung des geschmolzenen Metalles hervorgerufenen Rückdruckes in dem Gieß-Formbehälter auszugleichen. Die Rohrleitung 18 ist an einen (nicht gezeigten) Drucklufterzeuger, z.B. eine Luftpumpe, angeschlossen. In die Leitung ist ein Strömungsmeßgerät

40 (Messblende) bekannter -"usfuhrung eingebaut, die mittels der engen Ausströmöffnung unterschiedliche Drücke vor und hinter der Blende bewirkt. Der Luftstrom in der Leitung 18 wird jeweils an der üinström- und der '"tisströmseite der Durchfluß-Öffnung 42, dargestellt durch die Flansche 43 und 45t gemessen.

Die an diesen Stellen angebrachten Heglereinrichtungen bewirken

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die Aufrecliterlialtung eines gleichbleibenden Luftstromes in der Leitung.

Bei 44 teilt sich die Leitung in zwei Stränge 46 und 48, die es ermöglichen, mehr oder weniger Luft durch die Leitung strömen zu lassen»

Die beiden Stränge vereinigen sich wieder zu einer Hauptleitung 50, durch die die Luft in den Gießbehälter strömt, iiine normalerweise geschlossene Blende ist als Drosselventil 52 in den Strang 46 eingeschaltet. In den Strang 48 ist ein gleichartiges Ventil 54 eingebaut. Die Ventile öffnen sich je nach der Größe des vorherbestimmten Druckes im entsprechenden Blendengehäuse.

Hinter der Vereinigung der Stränge 46 und 48 in der Leitung 18 befindet sich ein normalerweise geschlossenes Absperrventil 56. Hinter dem Absperrventil 56 geht von der Leitung 18 eine ■^uer leitung 58 ab, die durch das normalerweise offene Ausströmventil 60 die vom Behälter kommende Luft in die Atmosphäre entweichen läßt. Beim Gießvorgang ist zur Erreichung des gewünschten Luftdruckes das Ventil 60 geschlossen.

Die erwähnte Steuerung enthält zwei Flußregler 62 und 64, die jeweils verschiedene Hegelfunktionen haben. Einer der Regler, nämlich 62, steuert die benötigte schnalle Luftströmung, durch die das geschmolzene Metall durch das Gießrohr gedruckt wird. Der andere Hegler 64 steuert dann den. J¹IuB des Metalles

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mit geringerer Gescliwindigkeit als bei dem Vorgang der eigentlichen Füllung des Gießformhohlraumes, ^ie Erfindung ist nicht auf zwei Regler und auf übereinstimmende .Regelgeschwindigkeiten beschränkt, sondern sie ist genügend breit, um nur eine einzige Fließgeschwindigkeit einzuschließen, wenn z.B. in einem Gießvorgang keine zwei Gießgeschwindigkeiten benötigt werden. Grundlage dieser Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen durch.das Abtasten des Luftdruckes eine gleichbleibende Luftströmung erzeugt wird.

Die Regler 62 und 64 stehen mit der Luftleitung 18 über Lei-' tungen 66 und 68 inVerbindung, die v/ieder unmittelbar mit der Luftleitung 18, an den beschriebenen Stellen mit der Ein- und der -^usströmseite derDurchlassöffnung 42 verbunden sind. Die Meßblende 40 enthält die beiden Plansche 4J und 45 mit Anschlüssen für die Verbindungsleitungen 66 und 68 zur Luftleitung 18. Die Einzelheiten der Verbindungen von den Reglern zu der Luftleitung 18 brauchen nicht weiter ausgeführt zu werden. Es genügt festzustellen, daß es das Ivlerkmal der bekannten Charakteristiken ist, und durch .anordnung entsprechender Verbindungen der Unterschied in diesen Abschnitten der Leitung den Regler 62 betätigt. Der Hegler 62 wird von Hand eingestellt und bewirkt, daß der Luftstrom abgeschaltet wird, wenn die vorher festgelegten Luftdrücke erreicht sind. Der Regler 62 ist über eine Leitung 72 mit dem Drosselventil 52 verbunden. , Erhöht sich der Rückdruck im Behälter, so öffnet der Regler 62 das Drosselventil.

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Der Rückdruck im Behälter wird durch die Leitung 18 auf die Durchlass öffnung 4-2 übertragen, und als Folge davon verringert sich der Druckunterschied vor und hinter der Durchlaßöffnung. Die "Verkleinerung des Druckunterschiedes wirkt über die Leitungen 66 und 68 auf den Regler 62, der das Ventil Öffnet und dadurch einen größeren Luftstrom bewirkt. Der ^ückdruck kann durch Vergrößerung der Viskosität des geschmol zenen Metalles verursacht werden, \ind es wird dann ein größerer Druck ?ur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Gießgeschwindigkeit benötigt.

Die Regler 62 und 64 ergänzen durch die ihnen eigentümlichen Eigenschaften, die die Luftströmung beeinflussenden Faktoren, wie z.B. die Druck- und Temperaturänderungen, so daß ein gleichförmiger Luftstrom zustande kommt. Die konstante Vergrößerung der Lüftmenge pflanzt sich auf den Behälter fort und erzeugt eine Verschiebung der entsprechenden Zunähme des geschmolzenen Metalles in der Gießform.

Verbunden mit dem Regler 62 ist ein magnetisch arbeitendes Schaltventil ?4 einschl. eines Ventils 76 und einer Iuagnetspule 78. Das Ventil enthält eine Zweiwegvorrichtung, die in einer Stellung den angeschlossenen Regler 62 über die Leitungen 80, 82 und 84 mit komprimierter L^ft für den Betrieb des Ventils 52 versorgt. Die Zufuhr der komprimierten Luft kann auf die gleiche Art erfolgen wie in der Leitung 18 oder aber aus einer anderen quelle stammen. Befindet sich das Ventil 76 in der einen Stellung, so wirkt der Luftdruck über die ver-

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... ; ^: . ■ —o—

bindenden Leitungen 80 und 82 auf den Regler und öffnet über die Leitung 72 das Ventil 52. Steht das Ventil in der entgegen- ' gesetzten Stellung, so bildet der Regler 62 mit den Leitungen 72, 86, 80 einen Nebenkreis, der den Regler im Gleichgewicht hält.

Der Regler 64 kann ein gleicher sein wie der Regler 62. Er ist für die Steuerung des Ventiles 54 eingesetzt, das von einem

re
geringen Luftstrom durchflossen wird als das Ventil 52.

Verbunden mit dem Regler 64 ist ein magnetisch arbeitendes Schalt

ventil 88. Auch hier ist ein Nebenkreis 89 vorhanden, und eine andere Leitung 90 führt von dem Schaltventil 88 zur Leitung

Es können auch andere Instrumente in den Behälter eingebaut werden, wie z.B. ein Flußschreiber 92 zum Aufzeichnen des Druckunterschiedes vor und hinter der Durchlaßöffnung 42. Ebenso können Druckanzeiger 94 oder Druckschreiber 16 in unmittelbarer Behälternähe derart in die Leitung 18 eingebaut werden, daß sie den Druck im Behälter anzeigen und aufzeichnen.

Die Instrumente 92, 94 und 96 sind aus Zweckmäßigkeitsgründen hier mit eingebaut, gehören aber nicht mit zur Erfindung.

In dem Gießvorgang kann die Anfangsstufe von Hand durch Verstellen der Hauptluftzufuhr eingestellt werden. Der S.opfen 32 wird in der Gießform auf den geschlossenen Sitz gedrückt, und diese Bewegung des Stopfens kann für eine genaue Steuerung der Eimrichtung ausgenutzt werden. Ist der Stopfen herunter-

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·· '-.gedrückt, so überwacht ihn ein Zweiwegeventil 98, das ähnlich. ' arbeitet wie die Ventile 74 und 88 und das das Ventil 56 öffnet 'und das Ausblasventil 60 schließt. Die Magnetspule dieses Ventiles 98 wird durch einen Schalter gesteuert, der von dem Stopfen betätigt wird. Er kann auch die Magnetspule 78 steu-

ern und das Ventil 76 betätigen, um den Regler 62 mit der ■/luftzufuhr zu verbinden« Die Luft strömt dann durch die Leitung 18 einschl. der Abzweigung 46 und wenn es offenist durch das Ventil 52. /

Die Luft strömt mit einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit in den Behälter, die durch das Ventil 52 bestimmt wird. Das geschmolzene Metall steigt das Gießrohr 24 und den Durchlaß 38 in die Gießform. Das geschmolzene Metall drückt auf den Stopfen, hebt ihn an und betätigt dadurch eine Schaltvorrichtung zur Gegenerregung der Magnetspule 78» und erregt die Magnetspule des Ventils -88-, das mit dem Regler 64 verbunden ist. Die Gegenerregung der Magnetspule bewirkt, daß sich das Ventil 52 schließt , und die Erregung der Magnetspule im Schaltventil 88 betätigt die Schaltvorrichtung und öffnet das Ventil 54. -

Da das Ventil 54 eine geringere Leistung besitzt als das Ventil 52 erfolgt der Gießvorgang kontinuierlich mit abnehmender Geschwindigkeit bis zur vollständigen Füllung des Gießformhohlraumes 30. Beim Aufsteigen kann der Stopfen einen anderen Schalter_vbetätigen, der die Magnetspule des Schaltventils 88 gegenerregt und es ermöglicht, das Ventil 54 zu schließen.

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Ist der Hohlraum gefüllt, geht der Stopfen herunter und schließt den Sitz 36 ab. Diese 3ei?eg£ung steuert das Ventil 98, das das Ventil 56 absperrt und das Ausblasventil 60 öffnet. Zwischen dem Schließen des Stopfens und dem Ansprechen des Ventils 98 ist eine Verzögerung τοη ungefähr 1 see« dazwischen geschaltet.

Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargelegt ist, ist es doch verständlich, daß Abweichungen gemacht werden können, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

PATENTANWÄLTE I O t) ö I QD OR. ing. U. NEQEWDANK ·■ »in*iN0.H.'HAU<CK · biplphys. W. SCHMITZ - ■ HAMBURG· MÜNCHEN HAMBURG 3β · NBUER WALL· TEI.. 80 74 88 UND 88 4115 TBtKGH. NEQZOAFiTINT BiNBVRd TB L. β SB OB ββ AMSTED Industries Incorporated , MÜNCEEN 1β MOZART8THea 3700 Prudential Plaza Chicago,'Illinois 60601 (USA) Hamburg. 5· kai 1967 ....-= Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für ein Druckgießverfahren einschl. eines Druckbehälters zur Aufnahme einer das geschmolzene Metall enthaltenden Gießpfanne, eines damit verbundenen Gießrohres, das über eine Bodendurchlaßöffnung mit der Gießform verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Luftleitung (18), die den Behälter (10) mit einem Drucklufterzeuger verbindet, der im Behälter einen Luftdruck erzeugt, eine Mekblende (42) in der Luftleitung·, Tastgeräte (43, 45) zum Abtasten des Druckunterschiedes an den gegenüberliegendea Seiten der Ließblende (40), ein Ventil (52) in

der Luftleitung irsxd. einen Regler (62) der durch die Tastgeräte ausselöst wird und das Ventil (52) zur Aufrechterhaltung einer vorherbestimmten Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Behälter betätigt.

2* Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da& das Ventil (52) durch die 2'c-st geräte (^;-5, 45) zur Auf rechterhalt ung einer gleichbleibenden volumetrischen StrömungSr geschwindigkeit der L₁₁ ft in dem Behälter (10) betätigt wird.

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, ^s I BAD ORiGiNAL -

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder Regler (62) bei Verkleinerung des Luftdruckunterschiedes das Ventil (52) öffnet. ·

4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52) hinter der Durchflußöffnung (42) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Absperrventil (56) und ein Abblasventil (60) in der I*uftleitung (18) vorgesehen sind, und e'in Stopfen (32) angeordnet ist, der durch das geschmolzene ketall angehoben wird und dabei das Absperrventil schließt und das Abblasventil öffnet und somit den Behälter (10) zur Atmosphäre hin öffnet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

ein zweiter Regler (64) zur Ermöglichung eines Luftweges durch die Luftleitung (18) in den Behälter (10) mit einer Geschwindigkeit, die sich von der durch den Kegler (62) gesteinten • unterscheidet, vorgesehen ist.

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