DE202009002512U1

DE202009002512U1 - Casting plant for directional solidification of a cast body

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Publication number: DE202009002512U1
Application number: DE200920002512
Authority: DE
Original assignee: ACTech GmbH
Current assignee: ACTech GmbH
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2009-02-21
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-22

Abstract

Gießanlage zur gerichteten Erstarrung eines Gusskörpers aus Metallguss, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießanlage einen Durchlaufofen (8) zum Erwärmen einer Gießform (3) und ein Kühlbecken (4) mit einem Kühlmedium aufweist, wobei die Gießform (3) mit dem Gusskörper (1) in einem Behälter (5) angeordnet ist, der mit einer computergesteuerten Manipulationseinheit (6; 7) in das Kühlmedium absenkbar ist und wobei die Manipulationseinheit (6; 7) mit einem stufenlos regelbaren Antrieb ausgestattet ist, dessen Antriebsteuerung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und mit einem Prozessrechner (2) steuerungstechnisch verbunden ist.casting plant for the directional solidification of a casting of cast metal, characterized in that the casting plant is a continuous furnace (8) for heating a mold (3) and a cooling pool (4) having a cooling medium, wherein the casting mold (3) with the cast body (1) in a container (5) arranged with a computerized manipulation unit (6; 7) is lowered into the cooling medium and wherein the manipulation unit (6; 7) is equipped with a continuously variable drive, its drive control with a programmable logic controller (PLC) and connected to a process computer (2) control technology is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießanlage zur gerichteten Erstarrung eines Gusskörpers aus Metallguss.The The invention relates to a casting plant for directional solidification a casting of cast metal.

Aus DE 42 16 870 C2 ist eine technische Lösung zur Erstarrung von Gusskörpern bekannt. Dabei wird eine Gießform aus Keramik mit porösen Wänden eingesetzt, die zur Kühlung und gerichteten Erstarrung der Schmelze in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht wird. Die Gießform wird stetig in die Kühlflüssigkeit eingetaucht, wobei die Erstarrungsfront zwischen der Schmelze und dem erstarrten Metall sich in Richtung der freien Schmelzoberfläche bewegt. Dabei werden die Eintauchgeschwindigkeit der Gießform in die Kühlflüssigkeit, die Dicke und die Porosität der Gießformwand sowie die Viskosität und die Dichte der Kühlflüssigkeit so aufeinander abgestimmt, dass, in Bewegungsrichtung der Erstarrungsfront gesehen, der Penetrationsbereich der Erstarrungsfront nacheilt.Out DE 42 16 870 C2 is a technical solution for the solidification of castings known. In this case, a mold made of ceramic with porous walls is used, which is immersed for cooling and directional solidification of the melt in a cooling liquid. The casting mold is continuously immersed in the cooling liquid, the solidification front between the melt and the solidified metal moving in the direction of the free melt surface. In this case, the immersion speed of the casting mold into the cooling liquid, the thickness and the porosity of the casting mold wall and the viscosity and the density of the cooling liquid are coordinated so that, viewed in the direction of movement of the solidification front, the penetration zone lags behind the solidification front.

In DE 103 57 618 A1 wird eine poröse Gießform beschrieben, deren Kapillarität so auf die Kühlflüssigkeit abgestimmt ist, dass das Material der Gießform die sie benetzende Kühlflüssigkeit aufsaugt. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass die Wärmeleitfähigkeit der Gießform und damit die Kühlung der Schmelze durch die aufgenommene Kühlflüssigkeit erhöht wird. Die Regelung der Eintauchgeschwindigkeit erfolgt über die aufgenommene Menge an Kühlflüssigkeit, welche durch die Dauer des Kontakts zwischen Gießform und Kühlflüssigkeit gesteuert wird. An der Erstarrungsfront ist hierbei ein möglichst großer Temperaturgradient erforderlich, um die gewünschte Feinkörnigkeit zu ermöglichen.In DE 103 57 618 A1 describes a porous mold whose capillarity is matched to the cooling liquid so that the material of the mold absorbs the cooling liquid wetting it. In this way it should be achieved that the thermal conductivity of the mold and thus the cooling of the melt is increased by the absorbed cooling liquid. The control of the immersion speed is based on the recorded amount of cooling liquid, which is controlled by the duration of the contact between the mold and the cooling liquid. At the solidification front, the largest possible temperature gradient is required to allow the desired fine graininess.

Gegenstand von DE 28 15 818 A1 ist ein Gießgerät für die gerichtete Erstarrung von schmelzflüssigem Metall, das ein allmähliches Absenken einer erhitzten Form aus einem Ofen in ein Kühlbad ermöglicht. Zwischen dem offenen Ende des Ofens und dem flüssigen Kühlbad ist eine Wärme isolierende Trennplatte angeordnet, die auf der Badoberfläche schwimmt. Unterhalb vom Wärmeofen ist ein Tank mit Kühlflüssigkeit angeordnet. Diese Kühlflüssigkeit wird durch Heizelemente und Kühlschlangen auf einem jeweils gewünschten Temperaturniveau gehalten.Subject of DE 28 15 818 A1 is a casting apparatus for the directional solidification of molten metal, which allows a gradual lowering of a heated mold from an oven into a cooling bath. Between the open end of the furnace and the liquid cooling bath, a heat-insulating partition plate is arranged which floats on the bath surface. Below the heating furnace, a tank with cooling liquid is arranged. This coolant is kept at a desired temperature level by heating elements and cooling coils.

Aus EP 10 538 B1 ist ein Verfahren zur gerichteten Erstarrung mit einer mathematisch berechneten Abkühlungsgeschwindigkeit bei Metallgussstücken bekannt. Hierbei sollen durch vorab erfolgte mathematische Simulationen Fehler im Mikrogefüge des erstarrten Gussteils vermieden werden.Out EP 10 538 B1 is a method for directional solidification with a mathematically calculated cooling rate in metal castings known. In this case, errors in the microstructure of the solidified casting are to be avoided by mathematical simulations performed in advance.

Aus dem oben erläuterten Stand der Technik ist ersichtlich, dass mit einem definierten Erstarrungsverlauf für jeweils konkrete Gussstücke sehr gute Materialeigenschaften erzielt werden können. Damit hierfür eine optimale Abstimmung der relevanten Parameter möglich ist – beispielsweise sollte die Zurückziehgeschwindigkeit über der Zeit als eine Funktion von Querschnittsänderungen ausgestaltet werden – werden anspruchsvolle gerätetechnische Lösungen benötigt, die bisher nur bedingt verfügbar sind.Out the prior art explained above, it can be seen that that with a defined solidification course for each concrete castings achieved very good material properties can be. For this purpose, an optimal vote the relevant parameter is possible - for example should the retraction speed over the Time can be designed as a function of cross-sectional changes demanding sophisticated technical solutions, which are currently only partially available.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gießanlage zu schaffen, die eine gerichtete Erstarrung von komplexen Gusskörpern aus Metallguss durch Absenken einer Gießform in ein Kühlmedium ermöglicht.task The invention is to provide a casting plant, the a directed solidification of complex castings Cast metal by lowering a casting mold into a cooling medium allows.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Gießanlage einen Durchlaufofen zum Erwärmen der Gießform und ein Kühlbecken mit einem Kühlmedium aufweist, wobei die Gießform mit dem Gusskörper in einem Behälter angeordnet ist, der mit einer computergesteuerten Manipulationseinheit in das Kühlmedium absenkbar ist, wobei die Manipulationseinheit mit einem stufenlos regelbaren Antrieb ausgestattet ist, dessen Antriebsteuerung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung und mit einem Prozessrechner steuerungstechnisch verbunden ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche, deren Merkmale im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.These Task is solved by the casting plant a Continuous furnace for heating the mold and a Cooling basin having a cooling medium, wherein the mold with the casting in a container arranged with a computerized manipulation unit can be lowered into the cooling medium, wherein the manipulation unit equipped with a continuously variable drive whose Drive control with a programmable logic controller and is connected to a process computer control technology. advantageous Embodiments are the subject of dependent claims, whose characteristics are described in more detail in the embodiment become.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Gießanlage erfolgt vorzugsweise in Kombination mit moderner Steuerungstechnik, so dass die Erstarrung beispielsweise auf Grundlage von als CAD-Datensatz verfügbaren Gussteilgeometrien gesteuert werden kann. Mit diesen Daten wird die Eintauchgeschwindigkeit der Feingusstraube in das Kühlmedium elektronisch gesteuert. Somit kann durch Anwendung der Gießanlage das Gussteilgefüge der Schmelze optimiert werden, indem insbesondere die Erstarrungsgeschwindigkeit gezielt beeinflusst wird. Dabei erfolgt die Berechnung der Absenkgeschwindigkeit primär anhand einer durch Erstarrungssimulation ermittelten Zeitfunktion, mit der ein entsprechendes Weg-Zeit-Diagramm erzeugt und an den Prozessrechner der Gießanlage übergeben wird.The Application of the casting plant according to the invention preferably in combination with modern control technology, so the solidification for example is based on as a CAD dataset available casting geometries can be controlled. With This data is the immersion speed of the fine grape electronically controlled in the cooling medium. Thus, through Application of the casting plant the casting structure of the melt be optimized by, in particular, the solidification rate is specifically influenced. The calculation of the lowering speed takes place primarily on the basis of a solidification simulation Time function with which a corresponding path-time diagram is generated and handed over to the process computer of the casting plant becomes.

Für Modellierung und Erstellung der Prozessparameter können zusätzliche Informationen über die zur Verfügung stehenden Materialien wie Wärmeleitkoeffizienten, Wärmekapazität und abkühlungsspezifische Parameter aus einer mit dem Rechner verbundenen Datenbank abgerufen werden. Durch den Einsatz einer speicherprogrammierbaren Steuerung/SPS können weiterhin die IST-Temperaturen von Durchlaufofen und Kühlmedium bei der Absenkung zur genaueren Prozesssteuerung berücksichtigt werden. Der Vorteil des Einsatzes einer speicherprogrammierbaren Steuerung/SPS besteht primär darin, dass der Prozessablauf der gerichteten Erstarrung direkt mit den Prozessdaten aus der Erstarrungssimulation verknüpft und der Prozess kontrolliert gesteuert werden kann.For modeling and creating the process parameters, additional information about available materials such as thermal conductivity coefficients, heat capacity, and cooling-specific parameters can be retrieved from a database connected to the computer. By using a programmable logic controller / PLC, the actual temperatures of the continuous furnace and the cooling medium can be taken into account during the lowering for more precise process control. The advantage of using a programmable logic controller / PLC is primarily in that the process sequence of directional solidification can be linked directly with the process data from the solidification simulation and the process can be controlled in a controlled manner.

Diese Echtzeitsteuerung ermöglicht eine Realisierung der gerichteten Erstarrung in Abhängigkeit der geometrischen Schichtdaten wie Flächeninhalt, Umfang und Schichtdicke jedes einzelnen Querschnitts der Gießform einschließlich Gussteil und Gießsystem in Relation zu den IST-Temperaturen des Durchlaufofens und des Kühlmediums. Die IST-Temperatur wird im Durchlaufofen und im Kühlmedium durch Thermoelemente erfasst, so dass Temperaturabweichungen, verursacht durch unterschiedlich starken Wärmeeintrag komplexer Gießtrauben über die Gesamthöhe der Gießtraube in das Kühlmedium, ständig kontrolliert werden können. Somit kann die bei der Abkühlung des Gusskörpers frei gesetzte Wärme bestimmt und die gerichtete Erstarrung gezielt beeinflusst werden. Abhängig von der Zusammensetzung des Gusskörpers kann der Anteil der freiwerdenden Wärme erheblich von dem linearen Verlauf abweichen. Durch die vorgeschlagene Anlage können die den Erstarrungsablauf beeinflussenden geometrischen Größen und stofflichen Faktoren im Prozess einer optimalen gerichteten Erstarrung berücksichtigt werden. Insbesondere kann die gerichtete Erstarrung von Gießtrauben mit verschiedenen komplexen Gussteilen und Gussformen, angebaut an einer Gießtraube, verbessert bzw. überhaupt ermöglicht werden.These Real-time control enables realization of the directed Solidification depending on the geometric layer data such as surface area, circumference and layer thickness of each individual Cross section of casting mold including casting and casting system in relation to the actual temperatures of the Continuous furnace and the cooling medium. The actual temperature is in the continuous furnace and in the cooling medium by thermocouples recorded, so that temperature deviations caused by different strong heat input of complex casting screws the total height of the casting grape in the cooling medium, be constantly monitored. Thus, can the set free during the cooling of the cast body Determines heat and specifically influences the directional solidification become. Depending on the composition of the casting The proportion of released heat can be significantly reduced by the deviate linear course. By the proposed attachment can the geometric variables influencing the solidification process and material factors in the process of an optimal directed Solidification must be taken into account. In particular, the directed Solidification of pours with various complex Castings and molds, grown on a casting grape, improved or even made possible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierfür ist in der Zeichnung der grundsätzliche Aufbau einer Gießanlage zur Herstellung und gerichteten Erstarrung eines Gusskörpers 1 schematisch dargestellt.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. For this purpose, in the drawing, the basic structure of a casting plant for the production and directional solidification of a cast body 1 shown schematically.

Der Gießanlage ist ein Prozessrechner 2 zugeordnet. Somit kann die Erstarrung im Gusskörper 1 auf Grundlage einer vorherigen Erstarrungssimulation computergesteuert durchgeführt werden. Die aus der Simulation gewonnenen Daten werden an den Prozessrechner 2 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung/SPS übergeben und durch die Steuerung der Eintauchgeschwindigkeit in reproduzierbare Bauteileigenschaften umgesetzt.The casting plant is a process computer 2 assigned. Thus, the solidification in the cast body 1 be computer controlled based on a previous solidification simulation. The data obtained from the simulation is sent to the process computer 2 transferred with a programmable logic controller / PLC and implemented by the control of the immersion speed in reproducible component properties.

Die Gießanlage weist eine Gießform 3 und ein Kühlbecken 4 mit flüssigem Kühlmedium auf. Als Gießform 3 werden hier insbesondere keramische Gießereiformen zum Abgießen von Feingussteilen verstanden. Als Kühlmedium wird beispielsweise eine Polymerlösung auf der Grundlage von Wasser, Härtereiöl, Reinzinnschmelze oder einer Salzschmelze eingesetzt.The casting plant has a casting mold 3 and a cooling pool 4 with liquid cooling medium. As a casting mold 3 Here are understood in particular ceramic foundry molds for casting of precision castings. As a cooling medium, for example, a polymer solution based on water, hardening oil, pure tin melt or molten salt is used.

Der Gusskörper 1 ist ein beliebiges Gussteil in einer Gießform 3. Das Anwendungsgebiet der gerichteten Erstarrung erstreckt sich hauptsächlich auf das Gebiet der Herstellung von Teilen aus Metallguss, die in keramischen Gießereiformen gegossen werden. Insbesondere ist diese Gießanlage auch zur Herstellung von Gussteilen geeignet, die in einer Gießform 3 in Gestalt einer Gießtraube gegossen werden.The cast body 1 is any casting in a mold 3 , The field of application of directional solidification is mainly in the field of production of cast metal parts cast in ceramic foundry molds. In particular, this casting plant is also suitable for the production of castings which are in a casting mold 3 be poured in the form of a casting grape.

Bei der Herstellung einer Gießform 3 für Metallguss wird von einem Gussmodell aus Wachs oder Kunststoff ausgegangen, das mit einer keramischen Schale ummantelt wird. Das Gussmodell wird nachfolgend ausgeschmolzen und der dem exakten Modell entsprechende Hohlraum wird abgegossen.In the production of a mold 3 For cast metal, a cast model made of wax or plastic is used, which is encased in a ceramic shell. The casting model is subsequently melted out and the cavity corresponding to the exact model is poured off.

Keramische Gießformen 3 können aus verschiedenartigen Formstoffen bestehen, die für das Gießen von Metallen hitzebeständig sind und die eine unterschiedliche stoffliche Zusammensetzung oder einen unterschiedlichen Gehalt an organischen oder anorganischen Bindemitteln aufweisen.Ceramic molds 3 may consist of various molding materials, which are heat-resistant for the casting of metals and which have a different material composition or a different content of organic or inorganic binders.

Derartige Formstoffe sind insbesondere Zusammensetzungen von hitzebeständigen Form- und Kernmassen, die aus einem feuerfesten mineralischen Grundstoff, z. B. Quarzsand, Magnesiumoxid, Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid, Gips und einem Bindersystem bestehen.such Molded materials are in particular compositions of heat-resistant Molding and core masses consisting of a refractory mineral raw material, z. Quartz sand, magnesia, zirconia, alumina, Gypsum and a binder system exist.

Die Gießform 3 mit dem Gusskörper 1 befindet sich in einem Behälter 5, beispielsweise einem Korb, der mit einer aus den Baugruppen 6 und 7 bestehenden Manipulationseinheit in das Kühlmedium abgesenkt wird. Die Manipulationseinheit 6–7 ist mit einem computergesteuerten Antrieb ausgestattet, der stufenlos regelbar ist. Die Antriebsteuerung der Manipulationseinheit 6–7 ist mit dem Prozessrechner 2 und mit der speicherprogrammierbaren Steuerung/SPS steuerungstechnisch verbunden. Die jeweils konkrete Absenkgeschwindigkeit kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,08 mm bis 10,00 mm pro Sekunde variiert werden. Ebenso ist es möglich, dass die Bewegung unter Beachtung der Erstarrungssituation in einzelnen Verfahrenspunkten unterbrochen wird, so dass die Absenkgeschwindigkeit zumindest kurzzeitig „NULL" beträgt.The mold 3 with the cast body 1 is in a container 5 For example, a basket that comes with one of the assemblies 6 and 7 existing manipulation unit is lowered into the cooling medium. The manipulation unit 6 - 7 is equipped with a computer-controlled drive, which is infinitely variable. The drive control of the manipulation unit 6 - 7 is with the process computer 2 and connected to the programmable logic controller / PLC control technology. The specific lowering speed can be varied, for example, in a range of about 0.08 mm to 10.00 mm per second. It is also possible that the movement is interrupted in consideration of the solidification situation in individual process points, so that the lowering speed is at least briefly "zero".

Der Behälter bzw. Korb 5 mit der Gießform 3 befindet sich in einem oben und unten offenen, beheizten Durchlaufofen 8 mit einer Abschirmhaube 9 und einem kleineren Deckel 11 zur Wärmeabschirmung. Der Durchlaufofen 8 wird zur Temperierung der Gießform 3 vor dem Abguss und während des Abgusses benötigt. Die Querschnitte des Gießsystems können sehr klein gehalten werden. Die Gießform 3 kann beruhigt, turbolenzarm und steigend gefüllt werden. Der Durchlaufofen 8 ist mit einem Traggestell 12 oberhalb des Kühlbeckens 4 mit dem Kühlmedium angeordnet.The container or basket 5 with the mold 3 is located in a top and bottom open, heated continuous furnace 8th with a screening hood 9 and a smaller lid 11 for heat shielding. The continuous furnace 8th is used to temper the mold 3 needed before casting and during casting. The cross sections of the casting system can be kept very small. The mold 3 can be filled calm, low turbulence and rising. The continuous furnace 8th is with a support frame 12 above the cooling pool 4 arranged with the cooling medium.

Während des Eintauchens der Gießform 3 mit dem Gusskörper 1 in das Kühlmedium wird die Manipulationseinheit 6–7 so gesteuert, dass eine optimale Absenkgeschwindigkeit in das Kühlmedium realisiert werden kann. Während des Absenkens der Gießform 3 und des Gusskörpers 1 in das Kühlbecken 4 mit dem Kühlmedium dient der Durchlaufofen 8 zum Halten bzw. Nachheizen der Gießform 3 und des Gusskörpers 4 zur Sicherstellung eines gerichteten Erstarrungsverlaufes. Der Durchlaufofen 8 kann beispielsweise mit einer Wärmequelle in Form eines Gasbrenners oder einer Elektroheizung beheizt werden. Als eine Steuermöglichkeit zur Regelung der Temperatur ist das Ausschalten und erneute Einschalten der Wärmequelle vorgesehen.During the immersion of the mold 3 with the cast body 1 in the cooling medium is the manipulation unit 6 - 7 controlled so that an optimal lowering speed can be realized in the cooling medium. While lowering the mold 3 and the cast body 1 in the cooling pool 4 with the cooling medium of the continuous furnace is used 8th for holding or reheating the casting mold 3 and the cast body 4 to ensure a directional solidification course. The continuous furnace 8th can be heated, for example, with a heat source in the form of a gas burner or an electric heater. As a control option for controlling the temperature switching off and switching on the heat source is provided.

Um Wärmeverluste zu minimieren und den Wärmeeintrag in das Kühlmedium zu reduzieren, wird eine Isolationsschicht auf das Kühlmedium gegeben, welches die Ofenatmosphäre und das Kühlmedium thermisch abschirmt.Around Minimize heat loss and heat input into the cooling medium, becomes an insulating layer placed on the cooling medium, which is the furnace atmosphere and thermally shield the cooling medium.

Das Kühlbecken 4 ist mit einer nicht näher dargestellten Temperiermöglichkeit ausgestattet, welche ein gezieltes Abkühlen bzw. Aufheizen des Kühlmediums ermöglicht. Hierzu kann das Kühlbecken 4 auch doppelwandig ausgelegt werden, um das Kühlmedium indirekt zu temperieren. Ebenfalls ist es zur besseren Umwälzung und Zirkulation des Kühlmediums möglich, Umwälzpumpen oder andere Einrichtungen zur Umwälzung vorzusehen. Über Thermoelemente 14 werden die IST – Temperaturen von Durchlaufofen 8 und Kühlbecken 4 erfasst und in der Steuerung ausgewertet.The cooling pool 4 is equipped with a Temperiermöglichkeit not shown, which allows targeted cooling or heating of the cooling medium. For this purpose, the cooling pool 4 be designed double-walled, to temper the cooling medium indirectly. It is also possible for better circulation and circulation of the cooling medium to provide circulation pumps or other means for circulation. About thermocouples 14 will be the actual temperatures of continuous furnace 8th and cooling pools 4 recorded and evaluated in the controller.

Vor dem Abgießen wird die Gießform 3 auf dem Behälter/Korb 5 befestigt und mit der Manipulationseinheit 6–7 in den Durchlaufofen 8 zum Vorwärmen der Gießform 3 eingefahren. Der Durchlaufofen 8 ist mit der Abschirmhaube 9 und dem Deckel 11 nach oben verschlossen. Die Wirkverbindung zum Kühlmedium kann unterbrochen werden, indem zwischen dem Durchlaufofen 8 und dem Kühlbecken 4 Bauteile angeordnet werden, beispielsweise eine verschiebbare Trenneinrichtung 13.Before casting, the casting mold 3 on the container / basket 5 attached and with the manipulation unit 6 - 7 in the continuous furnace 8th for preheating the casting mold 3 retracted. The continuous furnace 8th is with the shielding hood 9 and the lid 11 closed at the top. The active compound to the cooling medium can be interrupted by passing between the continuous furnace 8th and the cooling pool 4 Components are arranged, for example, a displaceable separating device 13 ,

Nachdem die Gießform 3 in den Durchlaufofen 8 eingefahren ist, wird der Gasbrenner bzw. die Elektroheizung des Durchlaufofens 8 eingeschaltet. Nunmehr wird der Durchlaufofen 8 mit der Gießform 3 bis auf eine vorab definierte Temperatur aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur und nach Ablauf einer Haltezeit, wird der Deckel 11 entfernt. Durch die somit zugängliche Öffnung kann die Schmelze in die Gießform 3 eingebracht werden.After the mold 3 in the continuous furnace 8th is retracted, the gas burner or the electric heater of the continuous furnace 8th switched on. Now the continuous furnace 8th with the mold 3 heated up to a predefined temperature. After reaching this temperature and after a holding time, the lid is 11 away. Through the thus accessible opening, the melt in the mold 3 be introduced.

Während dieses Vorganges ist die Wärmequelle weiterhin in Funktion, um die Schmelze flüssig zu halten.While this process, the heat source is still in function, to keep the melt liquid.

Nach dem Einbringen der Schmelze in die Gießform 3 wird der kleine Deckel 11 wieder verschlossen. Die Wärmequelle hält weiterhin die Schmelze flüssig.After introducing the melt into the casting mold 3 becomes the small lid 11 closed again. The heat source keeps the melt liquid.

Zur gerichteten Erstarrung wird die abgegossene Gießform 3 mit der flüssigen Schmelze computergesteuert in das Kühlbecken 4 abgelassen, wobei die Absenkgeschwindigkeit anhand der aus der Erstarrungssimulation gewonnenen Daten durch den Prozessrechner 2 mit der speicherprogrammierbaren Steuerung/SPS geregelt wird. Während im unteren Bereich der Gießform 3 bereits die Erstarrung beginnt und sich nach obenhin fortsetzt, wird der noch nicht abgekühlte obere Teil der Schmelze in der Gießform 3 durch Nachheizen flüssig gehalten. Dies wirkt der Erstarrungsfront entgegen und schafft die Möglichkeit eines Ausgleichs des Materialmangels mit Schmelze von bereits erstarrten Bereichen. Somit können Lunker und andere Fehlerstellen im Gussteil weitgehend vermieden werden. Sobald die Gießform 3 vollständig in das Kühlbecken 4 eingetaucht ist, kann der Durchlaufofen 8 abgeschaltet werden und die Gießform 3 vollständig abkühlen. Nachdem die Gießform 3 unter die kritische Temperatur abgekühlt ist, kann sie mittels der Manipulationseinheit 6–7 (die z. B. eine kranähnliche Vorrichtung umfasst) aus dem Kühlbecken 4 heraus gefahren werden. Der nunmehr fertig abgegossene und erstarrte Gusskörper 1 kann abschließend aus der Gießform 3 ausgepackt, geputzt und geprüft werden.The directional solidification becomes the cast-off mold 3 computer controlled with the liquid melt in the cooling pool 4 discharged, wherein the lowering speed based on the data obtained from the solidification simulation by the process computer 2 is controlled with the programmable logic controller / PLC. While at the bottom of the mold 3 already begins the solidification and continues upward, the not yet cooled upper part of the melt in the mold 3 kept liquid by reheating. This counteracts the solidification front and creates the possibility of a compensation of the lack of material with melt of already solidified areas. Thus voids and other imperfections in the casting can be largely avoided. Once the mold 3 completely in the cooling basin 4 immersed, the continuous furnace can 8th be turned off and the mold 3 cool completely. After the mold 3 cooled below the critical temperature, it can by means of the manipulation unit 6 - 7 (which includes, for example, a crane-like device) from the cooling pool 4 be driven out. The now finished cast and solidified cast body 1 can conclude from the mold 3 unpacked, cleaned and checked.

11: Gusskörpercast body
22: Prozessrechnerprocess computer
33: Gießformmold
44: KühlbeckenChilled
55: Behälter/KorbContainer / basket
66: Baugruppe der Manipulationseinheitmodule the manipulation unit
7seven: Baugruppe der Manipulationseinheitmodule the manipulation unit
88th: DurchlaufofenContinuous furnace
99: AbschirmhaubeShielding cap
1111: Deckelcover
1212: Traggestellsupporting frame
1313: Trenneinrichtungseparator
1414: Thermoelementthermocouple

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4216870 C2 [0002]
- DE 10357618 A1 [0003]
DE 2815818 A1 [0004]
EP 10538 B1 [0005]

Claims

Casting plant for the directional solidification of a casting of cast metal, characterized in that the casting plant is a continuous furnace ( 8th ) for heating a casting mold ( 3 ) and a cooling pool ( 4 ) with a cooling medium, wherein the casting mold ( 3 ) with the cast body ( 1 ) in a container ( 5 ) arranged with a computer-controlled manipulation unit ( 6 ; 7 ) is lowered into the cooling medium and wherein the manipulation unit ( 6 ; 7 ) is equipped with a continuously variable drive whose drive control with a programmable logic controller (PLC) and with a process computer ( 2 ) is connected control technology.

Casting plant according to claim 1, characterized in that the continuous furnace ( 8th ) heated, with a support frame ( 12 ) above the cooling pool ( 4 ) and with a screening hood ( 9 ) and a smaller lid ( 11 ) is provided for heat shielding.

Casting installation according to claim 1, characterized in that the operative connection between the continuous furnace ( 8th ) and the cooling pool ( 4 ) can be interrupted with associated components.

Casting installation according to claim 2 and 3, characterized in that the support frame ( 12 ) a displaceable separating device ( 13 ) assigned.

Casting plant according to claim 1, characterized in that the continuous furnace ( 8th ) and the cooling pool ( 4 ) Thermocouples ( 14 ) associated with the process computer ( 2 ) are connected by control technology.

Casting plant according to claim 1, characterized in that the continuous furnace ( 8th ) is heatable with a heat source in the form of a gas burner.

Casting plant according to claim 1, characterized in that the continuous furnace ( 8th ) is heatable with a heat source in the form of an electric heater.

Casting plant according to claim 7, characterized in that the continuous furnace ( 8th ) is designed as a resistance-heated electric furnace.