DE1911573A1

DE1911573A1 - Vorrichtung zum Giessen von Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1911573A1
Application number: DE19691911573
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl-Ing Heimgartner
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-03-07
Publication date: 1972-06-15
Also published as: DE6909158U; FR2007747A1; DE1911573B2; GB1272613A; JPS4821695B1; CH503533A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Gegenständen mittels einer Gießform mit einem evakuierbaren, mit zumindest einer Einfüllöffnung für den Gußwerkstoff versehenen, im übrigen abgeschlossenen Formhohlraum und weiterhin mit Bewegungsmitteln, um die Gießform und die Schmelze relativ zueinander zu bewegen, derart, daß die Einfüllöffnung mit der Schmelze in Verbindung steht.

Erfindungsgemäß ist die Gießform mit Mitteln versehen, die das Ausfließen des Gußwerkstoffes aus dem Formhohlraum nach dem Gießvorgang vor der Trennung von Gießform und Schmelze verhindern. Der Vorteil besteht darin, daß die EinfUliöffnung für den Gußwerkstoff einen großen Durchmesser haben kann, so daß der Gußwerkstoff schnell in die Gießform einströmt. Dadurch wird auch das Herstellen von größeren Gußstücken mit dieser Vorrichtung wirtschaftlich.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

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Fig. 4, im Querschnitt, eine erfindungsgemässe Giessvorrichtung^ Fig. 5-10 verschiedene Ausführungsforinen einer ¥erschlussvorrichtung; · Fig. 11 eine Gisssformj
Fig. 12 eine Giessvorrichtung;
Fig. 13 . eine weitere Giessvorrichturig.

Die in Fig. 4 betriebsbereit dargestellte Giessvorrichtung weist ein Gehäuse 201 auf mit einer darin eingebauten Glessforra 202 mit Kernen 203 aus einem üblichen Formsand oder Formmasse. Die Giessform ist versehen mit einem Steigrohr 204 aus gasundurchlässigem Material mit einer, z.B. feuerfesten Auskleidung 205 _s so " dass sich ein Steigkanal 206 bildete Das Steigrohr weist eine Verschlussvorrichtung auf in der Form eines mechanischen Schiebers 207, der in einer Ausnehmung 208 der Auskleidung 205 geschoben werden kann und dann den Steigkanal 206 abschllessto Das Gehäuse ist mit einem Deckel 209 mittels Schrauben 210 hermetisch geschlossene Der Deckel 209 ist mit einer Saugleitung 211 versehen, die über einen flexiblen Schlauch 212₂ ei^ Drosselventil 213 und ein Rohrstück 214-mit Manometer 215-mit einer Unterdruckleitung 216 ver- ^ί bunden ist. Die Unterdruckleitung mündet in einer nicht gezeichneten Unterdruckquelle aus. Der Druck in der Unterdruckleitung ist mittels eines Drosselventils 217, das über ein Bohrstück 218 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, regelbar.

Die Giessform 202 Ist mittels der Schrauben 219, die auf einer Platte 220 drücken, Im Gehäuse 201 fixiert tmd darin von

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einem Unterdruckraum 221 umgeben. Bainit der in der Saugleitung 211 eingestellte Unterdruck sich auch in dem Formhohlraum 222 der Giessform einstellen kann, ist die Platte 220 aus porösem, gasdurchlässigem Material hergestellt. Statt dessen, oder auch zusätzlich kann die Platte mit Löchern 223 versehen sein.

Die Giessvorrichtung befindet sich über einem Schmelzofen oder einer*Giesspfarine 224 mit einer Schmelze (Güsswerkstoff) 225. Das Steigrohr 204 teucht in der Schmelze ein, so dass der Formhohlraum von der Atmosphäre abgeschlossen ist. Die Verschlussvorrichtung 207 im Steigkanal ist geöffnet. In der Unterdruckleitung 216 ist der Unterdruck auf einen solchen Wert eingestellt worden, dass, nach Oeffnen des Ventils 213, ein solcher Unterdruck im Formhohlraum 222 entsteht, dass bei gegebenem spezifischen Gewicht des Gusswerkstoffes, dessen Dampfdruck und herrschendem Barometerstand, der Gusswerkstoff mit optimaler Geschwindigkeit in die Giessform einströmt.

Zum Herstellen eines Gussstückes wird das Ventil 213 geöffnet, so dass der Gusswerkstoff durch den Steigkanal 206 in den Formhohlraum 222 eintritt. Sich aus dem Formmaterial bildende Gase werden durch die Platte 220 und durch das poröse Formmaterial der Giessform über die Saugleitung abgesaugt. Nachdem sich der ganze Formhohlraura mit Guss'werkstoff gefüllt hat, wird der Steigkanal mit dem Schieber 207 abgeschlossen, so dass der Gusswerkstoff nicht aus der Giessform abfliessen kann. Die Giessform kann nun ausserhalb des Bereiches der Schmelzpfanne gebracht werden. Nach

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Schliessen des Ventils 213 kann das Gehäuse geöffnet, die Giessfprm entmantelt und das Gussstück entfernt werden.

Statt aus porösem Material, wie Formsand, kann die Giessform auch aus massivem Material bestehen, z.B. aus Keramik, Stahl oder einem Kunststoff. Zur Entlüftung des Formhohlraumes ist es in solchen Fällen notwendig, diesen durch eine oder mehrere Entlüftungskanäle mit dem die Giessform umgebenden Unterdruckraum 221 zu verbinden. Die Entlüftungskanäle müssen so klein sein, dass der durchtretende Gusswerkstoff direkt erstarrt.

Die Verschlussvorrichtung im Steigkanal kann verschieden gestaltet sein. So besteht die Verschlussvorrichtung gemäss Fig. 5 aus einem Hohlring 230 mit einer Kühlmittelzuleitung 231 und einer Ableitung 232. Durch die Kühlung bildet sich an der Stelle ■ des Kühlringes 230 ein Pfropfen erstarrten Gusswerkstoffes, der den Steigkanal 206 verschliesst.

Das Steigrohr gemäss Fig. 6 weist einen, ein kommunizierendes Gefäss bildenden, U-förmigen Teil 233 auf, der im Steigkanal 206 ausmündet. Wenn nach dem Giessvorgang das Steigrohr aus der Schmelze taucht, wird der Gusswerkstoff durch den auf dem Gusswerkstoffspiegel 234 im Schenkel 233a wirkenden Atmosphärendruck in der Giessform gehalten, vorausgesetzt, dass der Unterdruck in der Giessform gross genug ist. Gemäss Fig. 7 ist der U-förmige Teil 233 in der Auskleidung 205 des Steigrohres gebildet worden.

Die Verschlussvorrichtung gemäss Fig. 8 besteht aus einem 209825/0 1 u/4 -5-

selbsttätigen Kugelventil 235 im Steigkanal 206, dessen Kugel 236 mit einem Sitakegel 237 zusammenwirkt u;n die Strömung im Steigkanal 206 zu beherrschen. Das Ventil wird verwendet im Falle das Gewicht der Kugel grosser ist als ihr Auftrieb im Gusswerkstoff. Ist letztgenannter Aluminium, so kann die Kugel z.B« aus Stahl bestehen. Beim Aufsteigen des Güsswerkstoffes in dem Steigkanal während des Giessens wird die Kugel bis zu einem Anschlag 238 angehoben, so dass der Gusswerkstoff in den Formhohlraum eintreten kann. Nach Beendigung des Giessvorganges senkt sich die Kugel wieder auf den Sitzkegel 237 und verschliesst in dieser Lage den Steigkanal, wodurch das Ausfliessen von Gusswerkstoff verhindert wird.

Die Verschlussvorrichtung gemäss Fig. 9 zeigt ein Kugelventil 24 0, dessen Kugel 241 mit einem Sitzkegel 24 2 zusammenwirkt. Dieses Ventil findet Verwendung für den Fall, dass das Gewicht der Kugel kleiner ist als ihr Auftrieb im Gusswerkstoff. Dieser Fall liegt beispielsweise vor bei einer Hohlkugel aus Kunststoff und Y/achs oder Kunststoff, z.B. Caprolactam als Gusswerkstoff. " Beim Aufsteigen des Gusswerkstoffes in dem· Steigkanal 206 wird die Kugel durch diesen.vom Sitzkegel 242 entfernt und gegen einen Anschlag 243 gedruckt, so dass der Gusswerkstoff in den Formhohlraum eintreten kann. Nach Beendigung des Giessvorganges wird die Kugel durch den Auftrieb im Gusswerkstoff wieder auf dem Sitzkegel 242 gedruckt und verschliesst damit den Steigkanal 206.

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Die Verschlussvorrichtung gemäss Fig. 10 besteht aus einer Unterlage 24 6, auf welcher die Giessform mit dem Steigrohr 204 nach dem Giessvorgang abgestellt wird, und welche das Ausfliesser/ des Gusswerkstoffes verhindert. Die herausfliessende kleine Menge Gusswerkstoff, die noch kleiner gehalten werden kann, indem der Unterdruck in der Giessform während des Abstellens auf die Unterlage weiterhin aufrechterhalten wird, ist durch ein in der Giessform angebrachtes Reservevolumen (vgl. 255 in Fig. 11) kompensiert. Die austretende Menge Gusswerkstoff kann weiterhin beschränkt werden durch eine Verengung 247 im Steigkanal 206, welche die Ausfliessgeschwindigkeit herabsetzt.

Die bisher beschriebenen Verschlussvorrichtungen befinden sich alle im oder am Steigkanal der Giessform. Natürlich ist es, bei entsprechender Gestaltung und Abmessungen des Bodens der Giessform, möglich die Verschlussvorrichtungen im Boden selbst anzubringen. Für einen Giessvorgang wird dann die Giessvorrichtung in Richtung der Schmelze gesenkt, bis der Boden über einen sicheren Abstand in der Schmelze eintaucht. - · ·

Bei der Giessvorrichtung gemäss Fig. 11 wird das Ausfliessen des Gusswerkstoffes verhindert, indem die Giessform nach dem Giessvorgang um eine quer zur Achse des Steigkanals verlaufende Achse gekippt wird. Dazu ist das Gehäuse 201 mit Zapfen 250 und 251 drehbar in den Lagern 252 bzw. 253 gelagert. Nach dem Giessvorgang wird die ganze Giessvorrichtung soweit gekippt, bis die Ein-

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trittsöffnung 254 des Steigrohres 204 höher liegt als irgendein Punkt des F.orinhohiraumes 222. Die Giessfora ist mit einem Reservevolume n 255 versehen um die geringe, beim Umkippen ausfliessende Menge Gusswerkstoffes zu kompensieren. Die Giessform weist weiterhin ein Reservevolumen 256 auf, um den Gusswerkstoffschwund aufzunehmen. In Fig. 11 ist die Giessform in einer um 180° gekippten Lage gezeichnet.

Eine weitere Möglichkeit das Ausfliegen des Gusswerkstoffes nach dem Austauchen des Steigrohres aus der Schmelze zu verhindern, besteht darin, dass die Giessvorrichtung um ihre Längsachse rotiert wird. Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Das Gehäuse 201 mit der darin befindlichen Giessform 202 wird von einer Hohlwelle 26Q getragen. Auf der Hohlwelle, die in einem Lager 261 gelagert ist, ist ein Zahnrad 262 befestigt, worin ein Ritzel 263 eines Motors 264 läuft. Der Motor versetzt das Gehäuse mit der Giessform um die Längsachse 265 der Giessform in Drehung. Die feststehende Saugleitung 211.der bereits oben beschriebenen Unterdruckvorrichtung ist mittels einer Stopfbüchse 266 mit Dichtung 267 mit der Hohlwelle 260 verbunden, so dass sie nicht an der Drehung teilnimmt. Die Giessform besteht aus einem Gefäss 268 aus einem porösen oder massiven Material. Besteht die Giessform aus Formsand, Keramik, u.a., ist eine Hinterfüllung 269 aus Sand oder Stahlschrott zwischen Giessforrc und Gehäuse anzubringen, oder ist die Giessform sonstwie mit mechanischen Mitteln gegenüber dem Gehäuse abzustützen. Im Boden 270 des Gefässes ist eine Oeffirmg

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einem
271 angebracht. Ls ist oben mit/Kanälen 272 aufweisenden Deckel

273 abgeschlossen.

Zum Herstellen eines Gussstückes wird die Vorrichtung bei eingetauchtem Steigrohr 204 in Drehung versetzt und die Saugleitung 211 mit der Unterdruckvorriehtung-verbunden. Der in den Formhohlraum einströmende uusswerkstoff steigt infolge der Fliehkraft an der Innenwand des Formhohlraumes empor und es bildet sich dort ein Zylinder 274 aus Gusswerkstoff. Nach dem Giessvorgang wird der Unterdruck gebrochen, die Drehung der Giessvorrichtung jedoch fortgesetzt, um das Ausfliessen des Gusswerkstoffes^ zu verhindern während die Giessvorrichtung.ausserhalb des Bereiches der Schmelzpfanne gebracht wird um den nächstei Giessvorgang unmittelbar anschliessen lassen zu können. Nach genügender Erstarrung des Gusswerkstoffes kann auch die Rotation abgestellt werden. Es kann gewünscht sein, den Unterdruck während des Drehens aufrechtzuerhalten um entwickelte Gase direkt abführen zu können. Es kann auch so beim Giessen vorgegangen werden, dass während des Aufsauge'ns des Gusswerkstoffes in die Giessform, diese nicht gedreht wird. Erst nachdem der Gusswerkstoff das gewünschte, durch die Abmessungen des Gussstückes bedingte Niveau im Formhohlraum erreicht hat, wird die Giessform in Drehung versetzt. Erst dann findet die Formgebung des Gussstückes statt.

Obschon die Drehung der Giessvorrichtung hier dem Zweck des Verhinderns des Auslaufens des Gusswerkstoffes dient, ist es

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selbstverständlich, dass die beschriebene Vorrichtung als Schleudergiessvorrichtung überhaupt verwendet werden kann. Bei den bekannten Schleudergiessvorrichtungen mit senkrechter Schleuderachse wird der Gusswerkstoff durch eine von oben her in die Giessforra eingeführte mit seinem Auslaufende-bis in die Mitte der Giessforra reichende Giessrinne eingebracht. Demgegenüber ist das Einbringen des Gusswerkstoffes bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, durch Aufsaugen in die Giessform erheblich einfacher und wirtschaftlicher, und mit geringerer Turbulenz verbunden.

Fig. 13 zeigt eine rotierende Giessvorrichtung ohne Gehäuse. Die eigentliche Giessform 280 besteht aus einem Hohlzylinder 281, welcher mittels Spannbolzen.282 zwischen einer mit der Hohlwelle 260 der Antriebsvorrichtung fest verbundenen Tragplatte 283 und einem abnehmbaren Boden 284 eingespannt ist. Der Hohlzylinder, die Tragplatte und der Boden sind aus einem festen Stoff, z.B. Stahl hergestellt. Die Tragplatte ist mit einer Zentrlerscheibe 285, z.B. aus Keramik, versehen, an welcher der Hohlzylinder 281 hinsichtlich der Drehachse der Giessvorrichtung zentriert wird. Der Boden 284 ist versehen mit einem Steigrohr 286 mit einer Auskleidung 287 aus einem den vorherrschenden Temperaturen widerstehenden Material. Die Auskleidung wird von einer den Boden bedeckende Scheibe 288 getragen, die aus demselben Material wie die Auskleidung 287 sein kann. Diese Scheibe dient ebenfalls der Zentrierung des Hohlzylinders 281. Durch den Steigkanal· 289 im Steigrohr tritt der aufgesaugte Gusswerkstoff in den

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Formhohlraum 290 ein und wird darin zu einem Zylinder 291 ausgeschleudert; Abhängig vom Durchmesser des Gussstückes wird eine
Zentrierscheibe 285 mit entsprechendem Aussendurchiresser und ein Hbhlzylinder 281 mit entsprechendem Innendurchmesser verwendet.
Die Spannbolzen 282 ermöglichen ohne weiteres eine Anpassung der Giessvorrichtung an dierLänge des Gussstückes.

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Claims

- 11 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Gießen von Gegenständen mittels einer Gießform mit einem evakuierbaren, mit zumindest einer Einfüllöffnung für den Gußwerkstoff versehenen, im übrigen abgeschlossenen Formhohlraum und weiterhin mit Bewegungsmitteln, um die Gießform und die Schmelze relativ zueinander zu bewegen, derart, daß die Einfüllöffnung mit der Schmelze in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform mit Mitteln versehen ist, die das Ausfließen des Gußwerkstoffes aus dem Foririhohlraum nach dem Gießvorgang vor der Trennung von Gießform und Schmelze verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daa die Mittel aus einer Verschlußvorrichtung für den Steigkanal bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlu^vorrichtung aus einem mechanischen Schieber (2o7, Fig. 1) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung aus einem U-förmigen Teil Fig. 6,7) des Steigkanals besteht.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 2_s dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung aus einem Kugelventil besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (237, Fig.8) der Kugel unterhalb der Kugel liegt, falls deren Gewicht grosser ist als ihr Auftrieb im Gusswerkstoff.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (242, Fig.9) der Kugel oberhalb der Kugel liegt, falls deren Gewicht kleiner ist als ihr Auftrieb im Gusswerkstoff.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung die Erstarrung des Gusswerkstoffes im Steigkanal beschleunigenden Mitteln (230, Fig. 5) aufweist.

9. Vorrichtung nach einer der Ansprüche 2 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung sich im Boden der Giessvorrichtung befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ar.s einer Unterlage (246, Flg. 10) bestehen, worauf die Giessform nach dem Giessvorgang mit dem Steigrohr abgestellt ist,

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus einer Kippeinrichtung (Fig. 11)bestehen, wobei in

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gekippter Lage der Giessform die Eintrittsöffnung (254) des Steigkanäls über den höchsten Punkt des Formhohlraumes der Giessform liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die

Giessform von einem evakuierbaren Gehäuse (201, Fig. 4, Fig. 12) umgeben ist. . ·

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus einer Einrichtung (260,262,263,264, Fig. 12) bestehen, welche die GiessvOrrichtung um ihre Längsachse in Drehung versetzt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform (280, Fig. 13) von einer rotierenden, mit einer Unterdruckquelle verbindbaren Hohlwelle (2.60) getragen wird.

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15. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 13 zum Schleudergiessen von Gegenständen.

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