DE1783056C3

DE1783056C3 -

Info

Publication number: DE1783056C3
Application number: DE19681783056
Authority: DE
Filing date: 1968-09-26
Publication date: 1977-06-02

Description

30 Die Erfindung betrifft ein Tauchgießverfahren zum Gießen von Metallgußstücken, bei dem wenigstens eine Gießform in einer Tragvorrichtung gehalten, mittels dieser in eine Metallschmelze eingetaucht und nach ihrer Füllung aus der Schmelze herausgezogen wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tauchgie-

6. Verfahren nach den Ansprüchen! bis 5, dadurch 40 ßen der vorstehend genannten Art ist in der gekennzeichnet, daß die Gießform mindestens bis US-Patentschrift 15 28 303 offenbart. Die einzelnen

ringförmigen, einen relativ großen Innendurchmesser aufweisenden Dauerformen dieser bekannten Vorrichtung sind in einem metallischen und /ylindrischen

zur teilweisen Erstarrung des in den Gießformhohlraum eingedrungenen Metalls in der Schmelze eingetaucht gehalten wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch 45 Gießformaufnahmebehälter mit einem zentralen Me gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise

mehrere Gießformen zu einem Stapel übereinander aufgebaut werden.

8. Vorrichtung zum Tauchgießen von Metallguß-

talleintrittsloch in seinem Boden übereinander gestapelt abgestützt, wobei der Aufnahmebehälter an einer mit einem Rotationsantrieb versehenen Eintaucheinrichtung aufgehängt ist. Zum Füllen der Dauerformen mit

stücken, die eine einzelne Gießform oder einen 50 geschmolzenem Metall wird der Aufnahmebehälter in Gießformstapel, eine Tragvorrichtung für die oder Rotation versetzt und in das Schmelzebad eines jed.· Gießform und einen Tauchmechanismus zum Schmelzofens abgesenkt, wobei sich die Dauerformer Eintauchen der beschickten Tragvorrichtung in die durch Hindurchtreten der Schmelze durch das zentrale bzw. Herausziehen derselben aus der Metallschmel- Bodenloch des Aufnahmebehälters in Verbindung mi ze nach Füllung der oder jeder Gießform umfaßt, 55 der Fliehkraft des rotierenden Aufnahmebehälters mi dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede in der Schmelze füllen.

Tragvorrichtung (/) abgestützte Gießform (1) aus Diese Vorrichtung und das mit ihr auszuführend!

gasdurchlässigem Material besteht, stützgehäusefrei Tauchgießverfahren sind mit mehreren Nachteilei ausgebildet ist und einen ständig offenen Anschnitt behaftet. Zunächst sind sehr feste Dauerformel (3) aufweist, wobei jeder Anschnitt bei eingetauchter 60 erforderlich, damit diese bei den auftretenden Zentrifu

Vorrichtung unmittelbar mit der Metallschmelze kommuniziert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anschnitt sehr kurz ausgebildet und mit einem gegenüber der sonst üblichen Bemessung verringerten Querschnitt versehen ist, derart, daß bei herausgezogener Tragvorrichtung keine Schmelze aus der Gießform oder den galkräften in Verbindung mit den Zentrifugalkräften de in die Formen einströmenden Schmclzemasse nicht ζ Bruch gehen. Ferner dürfen sämtliche rotierenden Teil keine Unwucht aufweisen, was eine aufwendige un teure Herstellung der sich drehenden Teile beding Weiterhin kann beim Einlaufen der Schmelze in di Dauerform»n die Gefahr von Schlackeneinschlüssen i den herzustellenden Gußstücken oder die Vcrstopfun

Anschnitte der Dauerformen nicht ausgeschlossen einwandfreier Qualität hergestellt werden können. Das

den so daß fehlerhafte Gußstücke die Folge sind. Verfahren ist insbesondere rür kleine, in Massen

/Tßerdem ist das Verfahren insbesondere wegen der hergestellte Teile geeignet, die große Schmelzöfen

Ptfernung der gefüllten Formen aus dem Aufnahmebe- rechtfertigen und die bisher verhältnismäßig kompli-

h"lter umständlich und zeitraubend durchzuführen, 5 zierte, vieheilige Formen, d.h. Stapelformen, einschl.

bei auch die Entfernung der fertigen Gußstücke aus dtr Formkästen erforderlich machten. Es sind nunmehr

T° Dauerformen nicht völlig problemlos ist. Ferner ist keine Eingußtrichter und Verteilungskanäle erforder-

κ das Schmelzebad eine relativ hohe Temperatur Hch, da jeder Formenhohlraum unmittelbar mit dem

f rderlich, um ein sicheres Einlaufen des flüssigen Schmelzebad unter Ausschluß von Verbindungskanälen

M tails für denjenigen Fall zu gewährleisten, wenn das io zwischen den einzelnen Hohlräumen verbunden ist. Da

M tall durch Anschnitte in die Formen gelangt. die Gußstücke keinen Ausgleichsnaclilauf fürSchrumpf-

\ hließlich müssen besondere Sicherheitsvorkehrungen Verluste haben, wird das Auslaufen von Metall aus der

t offen werden, um die beim Herausheben des sich Form bei deren Herausziehen aus der Schmelze durch

ch drehenden Aufnahmebehälters aus der Schmelze geeignete Bemessung des Anschnittes einer jeden Form

ⁿ°h außen von diesem ablösenden und radial wegflie- 15 im Verhältnis zum Formhohlraum bewerkstelligt.

nden Schmelzeteilchen abzufangen. Demgemäß ist Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens werden

X Vorrichtung insgesamt relativ aufwendig und teuer erreicht durch Verwendung gasdurchlässiger Sandfor-

u Stellen was besonders auf die Anwendung des men, die nur im Wege des Anschnittes einen direkten

Sonsprinzips zurückzuführen ist Zugang zum Schmelzebad haben, wobei der Anschnitt

Um die vorerwähnten Nachteile be.m Tauchgießen 20 einen relativ geringen Querschnitt aufweist, und ferner

Zuschalten besteht die Aufgabe der Erfindung in der dadurch, daß die Sandformen selbst von keinem

c haffune eines Verfahrens und einer Vorrichtung beim weiteren Stützgehäuse nach Art der Formkasten

üießen von Metallgußstücken, das bzw. die zusammengehalten werden, wie es be. Sandformen

enüberdem Bekannten beträchtlich vereinfacht ist üblich ist. Wenn eine derartige gasdurchlässige und

Δ pine hohe Ausbeute an insbesondere in Massen 25 stützgehäusefreie Sandform oder ein Stapel aus solchen

Urteilenden relativ kleinen Gußstücken aus der aufeinander abgestützten Sandformen in das Schmelze-

^Z" _unter' sicherer Vermeidung von irgendwo! bad eingetaucht wird, kann die Hitze des Schmelzbades

u P nl-hlüssen gestattet sehr schnell die Sandform und damit die Luft in deren

nie Lösung der Aufgabe besteht darin, daß be, dem Hohlraum erhitzen, die dann aufgrund ihrer starken und

einleitend angeführten Tauchgießverfahren die Gieß- 30 schnellen Ausdehnung und des geringsten Widerstandes

f rn, ms gasdurchlässigem Material hergestellt and mit einen starken Ausströmungsvorgang durch den «.cc. di«.

im and g offenen Anschnitt versehen wird, daß die Anschnitte erzeug,. Die starke Luftströmung au

^durchlässige Gießform ohne ein sie zusammenhal- dem oder den Anschnitten hat zur Folge, daß die .u f du

S _3S SSSSEl ÄftÄ HH

üblichen Wandungsstärke mit einer im 40 der Schmelzeoberflache bef ndet so daß de.

agvorrichtung keine Schmelze aus dem

einen Tauchmechanismus zum Eintauchen der beschick- bzw.werden κ »t _AusnahlT1e der die

,en Tragvorrichtung in die bzw. Herausziehen derselben ^^l7^ oder festklemmen-

aus der Metallschmelze nach Füllung der oder jeder Sand|ojm/Wormen uag ^.^ _Ό^

Gießform umfaßt, is, dadurch gekennzeichnet daß die den Tcite der sonst a «e t g _{emstehen bei}

oder jede in der Tragvorrichtung abgestutzte Gießform 60 ^de;^J₁X/_T_a ^S _nJ^ Turbulenzen in dem

Bedienung ist. Sie eignet sich ferner besonders gut für Zeitdauer werden diese aus dem Bad herausgezogen

den Aufbau einer automatischen Tauchgießanlage. und können abkühlen. Die Ausdehnung der in den

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes erge- Formen eingeschlossenen Luft verhindert einen vorzei-

ben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in tigen Eintritt von Metall in den Formhohlraum und trägt

welcher die Erfindung beispielsweise mit Bezug auf die 5 somit zur Erzielung sauberer Gußstücke bei, Sie

anliegenden Zeichnungen näher erläutert ist. Es zeigen verhindert ebenfalls das Eintreten von an der Sclimel-

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Sandform zeoberfläche befindlichen Unreinigkciten wie Schlacke

zur Herstellung eines kleinen Gußstücks, beispielsweise od. dgl. durch die Anschnitte 3 in die Formhohlriiume.

eines Kolbenringes, Der Ausgleich des statischen Metalldruckes innerhalb

F i g. 2 einen Stapel derartiger Formen im Schnitt, die io und außerhalb der Form bewirkt, daß Formverwerfun-

in einer errindungsgcmäßen Vorrichtung zur Durchfüh- gen auf einem Minimum gehalten werden, während

rung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeordnet durch den unmittelbaren Eintritt des Gießmetalls über

sind, die Anschnitte 3 in die Formhohlräume die Beschaffen-

Fig.3 eine teilweise Schnittdarstellung eines For- heit der emelten Gußstücke verbessert wird. Es treten

menstapels beim Eintauchen in eine Metallschmelze, 15 nur geringe Turbulenzbildungen auf und der erläuterte

Fig.4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungs- Tauchgießvorgang ist für eine Automatisierung des

form einer Gießform nach der Erfindung. Tauchgießprozesses geeignet. Für dichtere Formmate-

F i g. 1 zeigt eine Sandform 1 zum Tauchgießen eines rialien, z.B. Zirkonsand, kann das vorbeschnebene

Kolbenringes, die die Form einer Scheibe aufweist und Auftriebsklemmen der Formen durch ein mechanisches

beispielsweise aus luftstrahlveifcstigtem, harzgebunde- 20 Festklemmen ersetzt werden. Dies kann dadurch erzielt

nem Muschelsand besteht. Die scheibenförmige Sand- werden, daß die Spindel 9 und die Buchse 8 mit Gewinde

form weist eine ringförmige Ausnehmung 2 mit einem versehen sind, so daß der Formsiapel mechanisch

Anschnitt 3 und Entlüflungskanäle 4 und 4a auf und zwischen der Grundplatte 5 und dem Oberteil 6

bildet eine vollständige Form, wenn eine gleiche Form festgeklemmt werden kann.

daraufgelegl ist. Es können, falls erforderlich, mehrere 25 F i g. 3 zeigt schematisch den Beginn des Eintauchens

Anschnitte vorgesehen sein. Die Ausbildung der Form eines Formenstapels in die Schmelze 10. Die unterste

zeigt tatsächlich keinen überflüssigen Sand, da die Form Form ist bereits mit geschmolzenem Metall gefüllt,

auf das notwendige Maß zum Abstützen der Teile während sich die nächste Form gerade ar der

reduziert ist; sie kann jede gewünschte äußere Form Obeiflache 11 der Schmelze befindet. Wä'.irend des

aulweisen. Tatsächlich können die Formwände einen so 30 Eintauchens des Formstapels entwickeln die in das

dünnen Querschnitt aufweisen, daß sie sich verziehen Gießmetall eingetauchten Formen Gase, die abgeführt

oder brechen wurden, wenn sie bei einem Gießverfah- werden müssen. Die Abführung dieser Gase beruht auf

ren verwendet würden, bei dem geschmolzenes Metall der Gasdurchlässigkeit des Formmaterials und wird

direkt in die Form gegossen wird; für das Verfahren durch die Entlüftungskanäle 4 und den mittleren

nach der Erfindung ist eine solche Stärke des 35 Entlüftungskanal 4a unterstützt. Die Gase gelangen

Querschnitts jedoch ausreichend. durch die Löchei 6a des Oberteils 6 in die Atmosphäre.

I i g. 2 zeigt einen Stapel derartiger Sandformen, die Ein weiteres wesentliches Merkmal in Verbindung mit

in einer Tragvorrichtung /aufgenommen und fertig zum dieser natürlichen Gaserzeugung und Ausdehnung der

Eintauchen in die Schmelze sind. Der Stapel kann in den Formen eingeschlossenen Luft besteht darin, daß

zwanzig Formen I aufweisen, wobei eine Abdeckschei- 40 infolge der Durchlässigkeit der Form und der

be la vorgesehen ist. um die Ausnehmung in der oberen Verbindung der Anschnitte 3 mit der Atmosphäre ein

Form abzudecken. Die Tragvorrichtung kann aus Teil dieser Gase unter Druck aus den Anschnitten 3. den

Flußeisen hergestellt sein, das mit Ruß oder anderen Fortnwanclungen und den Verbindungslinien der noch

geeigneten Materialien überzogen ist. Diese Flußeisen- nicht eingetauchten Formen gedrückt wird, wobei

vorrichtungen scheinen eine unbegrenzte Lebensdauer 45 hierdurch sichergestellt wird, daß Unreinigkeiten 12 an

zu haben, wenn sie zwischen den Gießvorgängen mit dei Oberfläche 11 des Schmelzebades 10 fortgeblasen

einem feuerfesten Überzug versehen werden. Die wenden, wodurch wiederum sichergestellt wird, daß nur

Vorrichtung / weist eine Grundplatte 5 aus Stahl auf, auf sauberes Metall in die Anschnitte 3 eintreten kann, wenn

der die Formen gestapelt sind. Die Grundplatte ist der Druck des geschmolzenen Metalls den Gasdruck ihrerseits an einem Tragbügel 7 befestigt, dessen oberes 50 überwindet und das Einlaufen in die Form begin it. Die

Ende eine Buchse 8 trägt, die relativ zu einer Spindel 9 Richtungen der Gasströmung sind in den F i g. 2 und :

frei auf- und abbeweglich ist. Ein feuerfestes Oberteil 6 durch Pfeile angedeutet.

aus beispielsweise Graphit, das mit Entlüftungslöchern Versuche an Kolbenringen haben gezeigt, daC

6a versehen ist ist an der Spindel 9 befestigt deren Schwundprobleme, die bei Gußstücken aus Gußeiser oberes Ende mit einem Teil 9a versehen ist, so daß die 55 mit geringem Kohlenstoffgehalt vorherrschen und dif

Vorrichtung an einem geeigneten Eintauchmechanis- üblichen Gießverfahren anhaften, im wesentlicher

mus zum Absenken des Formstapels in die und zum ausgeschaltet oder drastisch reduziert sind, wenn da:

Herausziehen desselben aus der Schmelze angebracht Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommt

werden kann. Diese Schwundprobleme hat man üblicherweise be

Die mit Sandformen beschickte Tragvorrichtung wird 60 Metallgießverfahren durch Vorsehung von Aufläufen

in das Schmelzebad bis zur Hälfte des Oberteils 6 gelöst die entweder mit den Verteilungskanälei

eingetaucht Bei Beginn des Eintauchens werden die verbunden waren und/oder es waren gesondert

unteren Formen durch das Gewicht der darüberliegen- Aufläufer an wichtigen Punkten vorgesehen. Dabe

den Formen festgeklemmt wobei das Gießen beginnt neigte man dazu, den Eingußtrichter an der Verbin Der gesamte Stapel schwimmt dann auf, bis die oberste 65 dungsstelle mit dem Gußstück zu vergrößern, so daß e

Form am Oberteil 6 anliegt wobei zu diesem Zeitpunkt nicht erstarrte, bevor das Füllmetall Zeit hatte, dei

der Klemmdruck durch den Auftrieb erzeugt wird Nach Schwund des Gußstückes während der Erstarren;

einer für die Füllung der Formen ausreichenden auszugleichen.

5 748

Das Tauchgießverfahren gemäß der Erfindung hat weiter den Vorteil, daß nur eiin kurzer Anschnitt erforderlich ist, so daß die Wärmeverluste zwischen dem geschmolzenen Metall, in das die Form eingetaucht wird, und der Eintrittsstelle in den Formhohlraum s vernachlässigbar und fast nicht meßbar sind. Während normale, aus einer Gießpfanne gefüllte Formen Wärmeverluste von 150 bis 200⁰C zwischen der Ofentemperatur und der Metalltemperatur an der Stelle des Eintritts in den Formhohlraum haben können, beträgt die Einlrittstemperatur in den Formhohlraum beim Tauchgießen nach der Erfindung, bei dem beispielsweise eine Ofentemperatur von etwa 1 400⁰C benutzt wird, etwa 1 400°C. Dies ist ein wichtiger Vorteil, der zur Folge hat, daß die Querschnittsfläche des Anschnitts 3 an der Verbindungsstelle mit dem Gußstück auf eine Fläche reduziert werden kann, die für das Einlaufen von Metall bei üblichen Gießverfahren mit Gießpfannen unmöglich ist. Eis wurde festgestellt, daß Anschnittsflächen von weniger als zwei mm² (sechs mm χ 0,28 mm) beim Füllen der Formhohlräume erfolgreich waren, was im wesentlichen das Gegenteil der normalerweise ausgeübten Praxis ist.

Fig.4 ist eine Draufsicht auf eine Sandform mit mehreren Hohlräumen 2, die beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Es sind Bezugsziffern entsprechend denen der Fig. 1 verwendet. So ist die beispielsweise aus grünem Sand hergestellte Form 1 mit sechs ringförmigen Formhohlräumen 2 versehen, die je einen gesonderten Anschnitt 3 haben. Entlüftungskanäle 4, die jeweils gegenüberliegend zum Formhohlraum angeordnet sind, stehen mit einem mittleren Entiüftungskanal 4a in Verbindung.

Das Tauchgicßvcrfahrcn gemäß der Erlindung ermöglicht eine viel höhere Ausbeute an Gußstücken aus einer Metallschmelze, wobei ein Stapel von Gußstücken schnell, beispielsweise in wenigen Sekunden, erzeugt werden kann. Hinzu kommt, daß die Formen einen verhältnismäßig dünnen Querschnitt aufweisen können und nur unter Aufwendung geringer Kraftanstrengung handhabbar sind, obwohl kein die Form abstützender Formkasten verwendet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß während des Eintritts des Metalls in einen Formhohlraum die Form außen durch den Druck des geschmolzenen Metalls, in das die Form eingetaucht wird, abgestützt ist.

Wenn darüber hinaus der Bügel 7 der Tragvorrichtung /die Form einer einfachen Stange aufweist, die sich durch den mittleren Entlüftungskanal 4a (F i g. 2 und 3) erstreckt, wird die Tragvorrichtung durch die Form bzw. durch die Formen abgedeckt und es ist dann nicht notwendig, einen feuerfesten Überzug für die Stange vorzusehen.

Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung im einzelnen in Verbindung mit einem Formstapel beschrieben worden sind, wird darauf hingewiesen, daß das Verfahren und die Vorrichtung auch mit einer einzigen Form, beispielsweise einer langen, rohrförmigen Form, zum Gießen beispielsweise einer Zylinderwandung für eine Brennkraftmaschine verwendet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 709 622/64

"Se*

Claims

7 83

Patentansprüche:

1. Tauchgießverfahren zum Gießen von Metallgußstücken, bei dem wenigstens eine Gießform in einer Tragvorrichtung gehalten, mittels dieser in eine Metallschmelze eingetaucht und nach ihrer Füllung aus der Schmelze herausgezogen wird, · dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform aus gasdurchlässigem Material hergestellt und mit einem ständig offenen Anschnitt versehen wird, daß die gasdurchlässige Gießform ohne ein sie zusammenhaltendes Stützgehäuse in die Tragvorrichtung eingesetzt wird und daß die Gießform beim Eintauchen in die Metallschmelze mit ihrer freien Außenfläche in unmittelbaren Kontakt mit der Schmelze gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Gießform gegenüber der allgemein üblichen Wandungsstärke mit einer im Querschnitt geringeren Wandungsstärke hergestellt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform aus solchem gasdurchlässigen Material hergestellt wird, dessen Dichte geringer ist als die Dichte der verwendeten Metallschmelze, und daß die Gießform im nichteingetauchten Zustand lose in der Tragvorrichtung gehalten und im eingetauchten Zustand der Vorrichtung durch Aufschwimmen in der Vorrichtung eingeklemmt gehalten wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschnitt der Gießform kurz und mit einem kleinen Querschnitt hergestellt wird, derart, daß bei herausgezogener Tragvorrichtung keine Schmelze aus dem Anschnitt bzw. aus dem Hohlraum der Gießform herausläuft.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform mit einem vom Hohlraum der Gießform vollständig getrennten Entlüftungskanal versehen wird.

Gießformen herausläuft

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gießform (1) einen von ihrem Hohlraum (2) vollständig getrennten Entlüftungskana! (4) aufweist

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchlässige Material der Gießform (1) eine solche Dichte aufweist die geringer ist als die Dichte der zu vergießenden Metallschmelze.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die Gießform oder der Gießformstapel (1) zwischen einer Grundplatte (5) und einem Oberteil (6) der Tragvorrichtung (J) angeordnet ist, die ferner einen an einer Spindel (9) hängenden, die Grundplatte aufweisenden Tragbügel (7) umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (9) als Gewindespindel ausgebildet ist und in einer Gewindebuchse (8) des Tragbügels (7) läuft, um die Gießform oder den Gießformstapel (1) auf der Gießformplatte (5) eingeklemmt zu halten.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13. dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil (6) topfförmig ausgebildet ist und Entlüftungslöcher (6.7) aufweist.