DE202018102896U1 - casting system - Google Patents
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Abstract
Vertikal geteiltes Gießsystem, das aufweist:eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte, wobei die erste und die zweite Formhälfte an einer vertikalen Trennfuge zusammentreffen und gemeinsam einen Gussteilhohlraum und einen Speiserhohlraum definieren; undeine exotherme Speisereinheit, die in dem Speiserhohlraum angeordnet ist,wobei die Speisereinheit einen Einguss, eine Kammer und einen Ausguss aufweist, der mit dem Gussteilhohlraum in Fluidverbindung steht, wobei der Ausguss vom Einguss getrennt ist,wobei das System einen Strömungspfad für geschmolzenes Metall von dem Einguss der Speisereinheit über die Kammer und den Ausguss der Speisereinheit zu dem Gussteilhohlraum definiert.A vertically split casting system comprising: a first mold half and a second mold half, the first and second mold halves meeting at a vertical parting line and defining together a casting cavity and a riser cavity; andan exothermic feeder unit disposed in the feeder cavity, the feeder unit having a sprue, a chamber, and a spout in fluid communication with the casting cavity, the spout being separate from the sprue, the system having a molten metal flow path from the casting Gating the feeder unit defined via the chamber and the spout of the feeder unit to the casting cavity.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Gießen von Metallen in Formblöcken. Die Erfindung betrifft insbesondere ein vertikal geteiltes Gießsystem mit einer exothermen Speisereinheit.The present invention relates to a system for casting metals in mold blocks. In particular, the invention relates to a vertically divided casting system with an exothermic feeder unit.
Um den Produktivitätsanforderungen gerecht zu werden, haben sich automatisierte Grünsand-Formanlagen für die Massenproduktion und Großserienfertigung von kleinen Eisengussteilen immer mehr durchgesetzt. Anlagen für vertikal geteilte Formblöcke (z. B. Disamatic kastenlose Formmaschinen, hergestellt von DISA Industries A/S) können bis zu 450 bis 500 Formblöcke pro Stunde herstellen und werden häufig für Grauguss verwendet. Bei der Disamatic-Maschine wird eine Modellhälfte auf das Ende eines hydraulisch betätigten Presskolbens und die andere Hälfte auf eine Schwenkplatte montiert (so genannt wegen ihrer Fähigkeit, sich von der Form weg zu bewegen und zu schwenken). Mit solchen Maschinen können harte, starre, kastenlose Grünsandformblöcke hergestellt werden.In order to meet the productivity requirements, automated green sand molding plants for mass production and mass production of small iron castings have become increasingly popular. Units for vertically split mold blocks (eg Disamatic boxless molding machines manufactured by DISA Industries A / S) can produce up to 450 to 500 mold blocks per hour and are often used for gray cast iron. In the Disamatic machine, one half of the model is mounted on the end of a hydraulically actuated plunger and the other half on a pivot plate (so-called because of its ability to move away from the mold and to pivot). Hard, rigid, boxless green sand mold blocks can be made with such machines.
Bei einem typischen Gießverfahren (horizontal oder vertikal geteilte Form) wird geschmolzenes Metall in einen vorgeformten Formhohlraum gegossen, der die Form des Gussteils bestimmt. Beim Erstarren schrumpft das Metall jedoch, wodurch Schrumpfungshohlräume gebildet werden, die wiederum zu nicht akzeptablen Fehlern des fertigen Gussteils führen. Diesem Problem wird durch die Bereitstellung eines zusätzlichen (gewöhnlich geschlossenen) Volumens oder Hohlraums abgeholfen, der mit dem Gießhohlraum verbunden ist, sodass geschmolzenes Metall über eine aus dem Gießhohlraum führende Öffnung auch in den zusätzlichen Hohlraum gelangt und diesen füllt, um ein Metallreservoir zu bilden. Während des Erstarrens läuft das geschmolzene Metall aus dem Reservoir heraus und fließt durch die Öffnung in den Gießhohlraum zurück, sodass die Schrumpfung der Schmelze kompensiert wird. Dies wird als Speisung der Schmelze / des Gussteils bezeichnet und das Reservoir ist allgemein als „Speiser“, „Speiserkopf“ oder „Steiger“ bekannt. Wichtig ist, dass das Metall im Speisereinsatzhohlraum länger geschmolzen bleibt als das Metall im Formhohlraum und in der Nähe des entsprechenden Abschnitts der Schmelze angeordnet wird.In a typical casting process (horizontally or vertically split mold), molten metal is poured into a preformed mold cavity that determines the shape of the casting. Upon solidification, however, the metal shrinks, forming shrink cavities which, in turn, result in unacceptable defects in the finished casting. This problem is remedied by providing an additional (usually closed) volume or cavity connected to the casting cavity such that molten metal also passes into and fills the additional cavity via an opening leading from the casting cavity to form a metal reservoir. During solidification, the molten metal flows out of the reservoir and flows back through the opening into the casting cavity, thus compensating for the shrinkage of the melt. This is referred to as the melt / casting supply and the reservoir is commonly known as the "feeder", "feeder head" or "riser". Importantly, the metal in the feeder cavity remains molten longer than the metal is placed in the mold cavity and near the appropriate portion of the melt.
Speiser, die aus demselben Material geformt sind, das auch die Form für das Gussteil bildet, üblicherweise Sand, werden „Naturspeiser“ genannt. Die Speiserhohlräume sind gewöhnlich zylindrisch oder kegelstumpfförmig mit einer Öffnung in deren Grundfläche und sie sind in der Regel vollständig in dem Formblock eingeschlossen. Sie werden im Allgemeinen als „geschlossene“ Speiser oder Steiger oder „Blindspeiser“ oder „Blindsteiger“ bezeichnet. Der Speiser kann im Falle von zwei getrennten, miteinander verbundenen Formhälften vertikal an der Formtrennfuge positioniert werden. Alternativ kann er auch vollständig in einer Formblockhälfte und in einer horizontalen Position angeordnet werden. Die Art des Speisers wird durch die Abmessungen und die Konfiguration des Gussteils/der Gussteile und der Laufsysteme bestimmt.Feeders formed from the same material that forms the mold for the casting, usually sand, are called "natural feeders". The riser cavities are usually cylindrical or frusto-conical with an opening in their base and are typically completely enclosed in the mold block. They are generally referred to as "closed" feeders or risers or "blind feeders" or "blind risers". The feeder can be positioned vertically on the mold parting line in the case of two separate, interconnected mold halves. Alternatively, it may also be arranged completely in a mold block half and in a horizontal position. The type of feeder is determined by the dimensions and configuration of the casting (s) and running systems.
Bei bestimmten Gießsystemen kann der Speiser „offen“ sein, wobei sich die Oberseite des Speisers an der Oberseite der Form befindet, sodass im Einsatz das Metall an der Oberseite des Speisers zur Atmosphäre hin freiliegt. Die in
Unterstützte Speiser, allgemein als Speisersysteme bezeichnet, sind so konzipiert, dass sie den Wärmeverlust des Speisers verringern, wodurch die Abkühlung langsamer erfolgt und der flüssige Zustand länger erhalten bleibt, sodass der Schmelze ein größeres Volumen an Speisemetall zugeführt werden kann. Dies bedeutet, dass die Größe des Speisers reduziert werden kann (im Vergleich zu einem Naturspeiser), woraus sich potenzielle Vorteile einer höheren Gussteilausbeute, eine Herstellung von mehr Gussteilen an einer einzigen Modellplatte und damit einer einzigen Form, geringere Putzkosten (Reinigungskosten) usw. ergeben. Diese Speisersysteme oder Speisereinsätze sind in der Regel chemisch gebundene feuerfeste Formen und sie sind so ausgeführt, dass sie stark isolierend und/oder exotherm sind. Exotherme Einsätze entzünden sich bei Kontakt mit dem geschmolzenen Metall und erzeugen Wärme, um die Verfestigung des Metalls im Speiserhohlraum zu verzögern.Supported feeders, commonly referred to as feeder systems, are designed to reduce the heat loss of the feeder, thereby slowing the cooling down and maintaining the liquid state for a longer time, allowing the melt to be fed a larger volume of feed metal. This means that the size of the feeder can be reduced (as compared to a nature feeder), resulting in potential benefits of higher casting yield, producing more castings on a single pattern plate and thus a single mold, lower cleaning costs (cleaning costs) and so forth , These feeder systems or feeders are typically chemically bonded refractory shapes and are designed to be highly insulating and / or exothermic. Exothermic inserts ignite upon contact with the molten metal and generate heat to retard solidification of the metal in the riser cavity.
Die Verwendung von Natursandsteigern war ursprünglich der allgemeine Ansatz beim Speisen von Gussteilen, die in vertikal geteilten Formblöcken hergestellt werden. Mit der zunehmenden Anzahl und Komplexität von in vertikal geteilten Formen hergestellten Gussteilen und den daraus resultierenden Anforderungen, die Ausbeute und die Anzahl der Gussteile pro Form zu erhöhen, begann die Verwendung von Speisereinsätzen, wobei die Einsätze während des Gießzyklus typischerweise an der Fügenaht des Formblocks mit Hilfe eines automatischen Kernsetzers angebracht werden. Das Anbringen der Einsätze an der Fügenaht (oder Trennfuge) des Formblocks kann jedoch problematisch sein, wenn die Einsätze vor oder während des Schließens der Form ihre Position verändern. Diesem Problem kann teilweise abgeholfen werden, indem der Einsatz wie in
Die Beschränkung der Platzierung von Speisern an der Fügenaht des Formblocks erschwert auch die Speisung von schwereren, dickeren Abschnitten des Gussteils. Diese Begrenzung kann durch die Verwendung von Metallauskleidungen oder Kokillen überwunden werden, um einen Speisungsweg zu isolierten (meist dicken) Abschnitten des Gussteils zu schaffen. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur begrenzt wirksam und weist mehrere Nachteile auf, die zu höheren Reinigungskosten und verminderter Gussteilausbeute führen. Natursandsteiger können auch zusammen mit Auskleidungen oder Kokillen verwendet werden, jedoch ist dieser Ansatz nur begrenzt wirksam, da er die Gussteilausbeute deutlich reduziert und auf der Modellplatte oft nur ein begrenzter Platz zur Verfügung steht, insbesondere wenn mehrere Gussteile pro Form vorgesehen sind.Restricting the placement of feeders on the joining seam of the forming block also complicates the feeding of heavier, thicker sections of the casting. This limitation can be overcome by the use of metal liners or molds to create a feed path to isolated (usually thick) sections of the casting. However, this approach has only limited effectiveness and has several disadvantages that lead to higher cleaning costs and reduced casting yield. Natural sand climbers can also be used together with linings or molds, but this approach is only limited effectiveness, as it significantly reduces the casting yield and on the model plate often only a limited space is available, especially if several castings per form are provided.
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf diese Problemstellungen, um ein Verfahren zur effizienten Herstellung von durchweg fehlerfreien Gussteilen anzugeben, insbesondere wenn mehrere Gussteile in einer einzigen Form hergestellt werden.The present invention has arisen in view of these problems to provide a method for the efficient production of consistently defect-free castings, especially when multiple castings are manufactured in a single mold.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein vertikal geteiltes Gießsystem angegeben, das aufweist:
- eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte, wobei die erste und die zweite Formhälfte an einer vertikalen Trennfuge zusammentreffen und gemeinsam einen Gussteilhohlraum und einen Speiserhohlraum definieren; und
- eine exotherme Speisereinheit, die in dem Speiserhohlraum angeordnet ist, wobei die Speisereinheit einen Einguss, einen separaten Ausguss, der mit dem Gussteilhohlraum in Fluidverbindung steht, und eine Kammer zwischen dem Einguss und dem Ausguss aufweist,
- wobei das System einen Strömungspfad für geschmolzenes Metall von dem Einguss durch die Kammer und den Ausguss zum Gussteilhohlraum definiert.
- a first mold half and a second mold half, wherein the first and second mold halves meet at a vertical parting line and together define a casting cavity and a riser cavity; and
- an exothermic feeder unit disposed in the feeder cavity, the feeder unit having a sprue, a separate spout in fluid communication with the casting cavity, and a chamber between the sprue and the spout,
- the system defining a molten metal flow path from the gate through the chamber and spout to the casting cavity.
Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei der Speisereinheit um ein eigenständiges Element handelt, das aus dem Speiserhohlraum entfernt werden kann. Die Speisereinheit wird in den Speiserhohlraum eingesetzt, wodurch das Gießsystem gebildet wird. Unter einer „exothermen Speisereinheit“ ist zu verstehen, dass die Speisereinheit (ganz oder teilweise) aus einem exothermen Material gebildet ist.It should be noted that the feeder unit is a self-contained element that can be removed from the feeder cavity. The feeder unit is inserted into the feeder cavity, thereby forming the casting system. An "exothermic feeder unit" is to be understood as meaning that the feeder unit is formed (in whole or in part) from an exothermic material.
Beim Einsatz gelangt Metall während des Gießprozesses in die Form und fließt über einen Einguss in die Speisereinheit und über einen separaten Ausguss in den Gussteilhohlraum. Sobald die Form gefüllt ist, befindet sich in der Kammer der Speisereinheit, die zwischen Ein- und Ausguss angeordnet ist, ein Reservoir geschmolzenen Metalls. Da die Speisereinheit exotherm ist, bleibt das in der Kammer eingeschlossene Metall länger geschmolzen als das Metall in dem Gussteilhohlraum, sodass die Speisereinheit die Schmelze durch den Ausguss der Speisereinheit mit geschmolzenem Metall versorgt, während das Metall in dem Gussteilhohlraum erstarrt und schrumpft. Das System ermöglicht so eine verbesserte Punktspeisung der Schmelze.During use, metal enters the mold during the casting process and flows through a gate into the feeder unit and via a separate spout into the casting cavity. Once the mold is filled, there is a reservoir of molten metal in the chamber of the feeder unit located between the inlet and the spout. Because the feeder unit is exothermic, the metal trapped in the chamber remains molten longer than the metal in the casting cavity, such that the feeder unit supplies the melt with molten metal through the nozzle of the feeder while the metal in the casting cavity is solidified and shrinking. The system thus enables an improved point supply of the melt.
Es ist daher klar, dass der Begriff „Einguss“, so wie er hier verwendet wird, eine Öffnung in der Speisereinheit bezeichnet, durch die im Gebrauch Metall in die Kammer gelangt. Der Einguss kann von einer Oberfläche der Form getrennt oder zu dieser beabstandet sein. Beispielsweise kann das Metall aus einem Eingusstrichter oder Laufsystem durch den Einguss fließen.It is therefore understood that the term "gate" as used herein refers to an opening in the feeder unit through which metal enters the chamber in use. The sprue may be separate from or spaced from a surface of the mold. For example, the metal may flow from a sprue or runner system through the gate.
Es ist auch klar, dass der Begriff „Ausguss“, so wie er hier verwendet wird, eine Öffnung in der Speisereinheit bezeichnet, durch die im Einsatz Metall aus der Kammer gelangt. Das Metall kann aus der Kammer durch den Ausguss in einen Gussteilhohlraum, einen Gusskanal (Laufsystem) oder eine Nebenkammer fließen.It will also be understood that the term "spout" as used herein refers to an opening in the feeder unit through which metal comes out of the chamber during use. The metal may flow from the chamber through the spout into a casting cavity, runner, or subchamber.
Bei einigen Ausführungsformen befindet sich der Ausguss nicht in der gleichen Ebene wie der Einguss. Bei einigen Ausführungsformen ist der Ausguss in Bezug auf den Einguss orthogonal angeordnet. Beispielsweise kann der Einguss in einer ersten Wand der Speisereinheit und der Ausguss in einer zweiten Wand der Speisereinheit angeordnet sein. Bei Ausführungsformen mit mehreren Eingüssen und/oder Ausgüssen kann jeder Einguss/Ausguss in einer anderen Wand der Speisereinheit angeordnet sein.In some embodiments, the spout is not in the same plane as the gate. In some embodiments, the spout is orthogonal with respect to the gate. For example, the sprue in a first wall of the feeder unit and the spout may be arranged in a second wall of the feeder unit. In embodiments with multiple gates and / or spouts, each gate / spout may be disposed in another wall of the feeder unit.
Im Einsatz definiert die Speisereinheit einen Strömungspfad für geschmolzenes Metall vom Einguss über die Kammer zum Ausguss.In use, the feeder unit defines a molten metal flow path from the gate to the spout via the chamber.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die erste und die zweite Formhälfte zusätzlich einen Eingusstrichter, der sich stromaufwärts des Eingusses der Speisereinheit und mit diesem in fluider Verbindung befindet. Fachleuten ist bekannt, dass es sich bei einem Eingusstrichter im Wesentlichen um einen Trichter handelt, durch den geschmolzenes Metall in das Gießsystem gelangt. Der Eingusstrichter weist einen Einguss und einen Ausguss auf. Der Einguss ist in der Regel wesentlich breiter als der Ausguss, sodass eine große Fläche zur Verfügung steht, in die Metall gegossen werden kann. Der Ausguss des Eingusstrichters mündet entweder direkt oder über einen mit dem Einguss der Speisereinheit verbundenen Anschnitt in den Einguss der Speisereinheit. Der Eingusstrichter kann sich zwischen dem Einguss der Speisereinheit und einer Oberfläche der Form befinden. Es wird daher als selbstverständlich angenommen, dass der Eingusstrichter ein gegenüber dem Speiserhohlraum und der Speisereinheit eigenständiges Element ist.In addition, in some embodiments, the first and second mold halves define a sprue which is in fluid communication with and upstream of the sprue of the feeder unit. It is known to those skilled in the art that a pouring funnel is essentially a funnel through which molten metal enters the pouring system. The pouring funnel has a sprue and a spout. The sprue is usually much wider than the spout, leaving a large area where metal can be poured. The spout of the sprue opens either directly or via one with the sprue of the feeder unit connected bleed into the sprue of the feeder unit. The pour-in funnel may be located between the sprue of the feeder unit and a surface of the mold. It is therefore taken for granted that the pouring funnel is a separate element from the feeder cavity and the feeder unit.
Bei einigen Ausführungsformen weist das System mehrere Gussteilhohlräume und gegebenenfalls mehrere Speiserhohlräume auf. Selbstverständlich kann ein diesen Ausführungsformen entsprechendes System in einer von mehreren verschiedenen Arten ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Anzahl der Gussteilhohlräume der Anzahl der Speiserhohlräume und Speisereinheiten entsprechen. Alternativ können auch mehr Gussteilhohlräume als Speiserhohlräume und Speisereinheiten vorhanden sein, sodass ein(e) oder mehrere der Speiserhohlräume und Speisereinheiten so ausgebildet sind, dass sie mehr als einen Gussteilhohlraum versorgen. Jedoch darf selbstverständlich in allen Ausgestaltungen ein Speiserhohlraum nur eine einzige Speisereinheit enthalten.In some embodiments, the system includes a plurality of casting cavities and optionally a plurality of riser cavities. Of course, a system according to these embodiments may be formed in one of several different ways. For example, the number of casting cavities may correspond to the number of feeder cavities and feeder units. Alternatively, there may be more die cavities than feeder cavities and feeder units such that one or more of the feeder cavities and feeder units are configured to supply more than one casting cavity. However, of course, in all embodiments, a feeder cavity may contain only a single feeder unit.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die erste und die zweite Formhälfte zwei oder mehr Gussteilhohlräume und zwei oder mehr Speiserhohlräume, wobei in jedem Gussteilhohlraum eine Speisereinheit angeordnet ist und wobei jede Speisereinheit einen Ausguss aufweist, der mit nur einem der Gussteilhohlräume in Fluidverbindung steht.In some embodiments, the first and second mold halves define two or more mold cavities and two or more riser cavities, with a riser unit disposed in each mold cavity, and each riser unit having a spout in fluid communication with only one of the mold cavities.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die erste und die zweite Formhälfte zwei oder mehr Gussteilhohlräume und einen Speiserhohlraum, wobei eine Speisereinheit mit zwei oder mehr Ausgüssen in dem Speiserhohlraum angeordnet ist und wobei jeder Gussteilhohlraum mit einem anderen Ausguss in Fluidverbindung steht.In some embodiments, the first and second mold halves define two or more casting cavities and a riser cavity, wherein a riser having two or more spouts is disposed in the riser cavity and wherein each casting cavity is in fluid communication with another spout.
Bei Ausführungsformen, bei denen das System zwei oder mehr Speiserhohlräume aufweist, können die Speiserhohlräume in Reihe angeordnet sein und jeder Speiserhohlraum kann durch einen Gusskanal mit dem nächsten Hohlraum in der Reihe verbunden werden. Der Gusskanal kann sich zwischen einem Ausguss einer Speisereinheit, die in einem der Speiserhohlräume angeordnet ist, und dem Einguss einer Speisereinheit, die in dem nächsten Speiserhohlraum angeordnet ist, erstrecken. Selbstverständlich weist bei diesen Ausführungsformen abgesehen von dem letzten Speiserhohlraum der Reihe eine Speisereinheit in jedem Speiserhohlraum einen oder mehr als einen Ausguss mehr als die Anzahl der von dieser Speisereinheit gespeisten Gussteilhohlräume auf. Befindet sich die Speisereinheit beispielsweise in Fluidverbindung mit zwei Gussteilhohlräumen, muss sie drei Ausgüsse aufweisen; zwei zum Speisen der Gussteilhohlräume und einen Ausguss in Fluidverbindung mit dem Gusskanal. Der Einguss einer in der Reihe nachfolgenden Speisereinheit kann eine kleinere Öffnung haben als der Einguss einer Speisereinheit am Anfang der Reihe, um einen Lufteinschluss im System zu verhindern.In embodiments where the system has two or more riser cavities, the riser cavities may be arranged in series and each riser cavity may be connected by a mold channel to the next cavity in the series. The casting channel may extend between a spout of a feeder unit located in one of the feeder cavities and the gate of a feeder unit located in the next feeder cavity. Of course, in these embodiments, apart from the last riser cavity of the series, a feeder unit in each feeder cavity has one or more spouts more than the number of casting cavities fed by that feeder unit. For example, if the feeder unit is in fluid communication with two casting cavities, it must have three spouts; two for feeding the casting cavities and a spout in fluid communication with the casting channel. The sprue of a feed unit downstream of the row may have a smaller opening than the sprue of a feeder unit at the beginning of the row to prevent air trapping in the system.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die erste und die zweite Formhälfte 2n Gussteilhohlräume und n Speiserhohlräume, wobei n eine ganze Zahl zwischen 1 und 5 ist. Bei einigen Ausführungsformen ist n 1, 2 oder 3. Bei Ausführungsformen mit n > 1 können die Speiserhohlräume hintereinander angeordnet und durch einen Gusskanal verbunden werden.In some embodiments, the first and second mold halves 2n define casting cavities and n feed cavities, where n is an integer between 1 and 5. In some embodiments, n is 1, 2, or 3. In embodiments with n> 1, the riser cavities may be arranged one behind the other and connected by a runner.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die erste und die zweite Formhälfte vier Gussteilhohlräume und einen ersten und zweiten Speiserhohlraum, die in Reihe angeordnet und durch einen Gusskanal verbunden sind, wobei in dem ersten Speiserhohlraum eine erste Speisereinheit und in dem zweiten Speiserhohlraum eine zweite Speisereinheit angeordnet ist. Die erste Speisereinheit weist einen Einguss und drei Ausgüsse auf, wobei zwei der Ausgüsse jeweils mit einem Gussteilhohlraum in Fluidverbindung stehen und der dritte Ausguss über den Gusskanal mit einem Einguss der zweiten Speisereinheit in Fluidverbindung steht. Die zweite Speisereinheit weist zwei Ausgüsse auf, die jeweils mit einem Gussteilhohlraum verbunden sind. Somit steht jeder der vier Gussteilhohlräume in Fluidverbindung mit einem anderen der Ausgüsse.In some embodiments, the first and second mold halves define four mold cavities and first and second riser cavities arranged in series and connected by a runner, wherein a first riser is disposed in the first riser cavity and a second riser is disposed in the second riser cavity. The first feeder unit has a sprue and three spouts, two of the spouts each being in fluid communication with a casting cavity and the third spout being in fluid communication with a gate of the second feeder via the casting channel. The second feeder unit has two spouts, each connected to a casting cavity. Thus, each of the four casting cavities is in fluid communication with another of the spouts.
Bei einigen Ausführungsformen, bei denen das System zwei oder mehr in Reihe angeordnete Speiserhohlräume aufweist, sind die Speiserhohlräume vertikal ausgerichtet.In some embodiments where the system has two or more serially located riser cavities, the riser cavities are vertically aligned.
Bei einigen Ausführungsformen weist der oder jeder Gussteilhohlraum einen Kern auf.In some embodiments, the or each casting cavity has a core.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Speisereinheit zur Verwendung bei einem Gießsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angegeben, wobei die Speisereinheit einen Einguss, einen separaten Ausguss und eine Kammer zwischen dem Einguss und dem Ausguss umfasst.According to a second aspect of the invention, there is provided a feeder unit for use in a casting system according to the first aspect of the invention, wherein the feeder unit comprises a sprue, a separate spout and a chamber between the sprue and the spout.
Im Gebrauch definiert die Speisereinheit einen Strömungspfad für geschmolzenes Metall vom Einguss über die Kammer zum Ausguss.In use, the feeder unit defines a molten metal flow path from the gate to the spout via the chamber.
Bei einigen Ausführungsformen besitzt die Speisereinheit mindestens zwei Ausgüsse. Die Speisereinheit kann drei, vier oder sogar fünf Ausgüsse aufweisen.In some embodiments, the feeder unit has at least two spouts. The feeder unit can have three, four or even five spouts.
Bei einigen Ausführungsformen befinden sich der Einguss und zumindest einer der Ausgüsse nicht in der gleichen Ebene. Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Ausguss orthogonal zum Einguss angeordnet.In some embodiments, the sprue and at least one of the spouts are not in the same plane. For some Embodiments, at least one spout is arranged orthogonal to the sprue.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Speisereinheit ferner einen äußeren Vorsprung zum Befestigen der Speisereinheit in dem Speiserhohlraum auf. Der Vorsprung kann die Form eines Zapfens (z. B. eines quadratischen oder rechteckigen Zapfens) besitzen, der von einer Außenfläche der Speisereinheit weg ragt. Wenn sich die Speisereinheit innerhalb des Speiserhohlraums befindet, kann der Vorsprung in einer Ausnehmung aufgenommen werden, die sich in der ersten Formhälfte oder der zweiten Formhälfte befindet. Die Form der Ausnehmung kann komplementär zur Form des Vorsprungs sein, um einen Reibschluss zwischen der Speisereinheit und der Formhälfte zu ermöglichen.In some embodiments, the feeder unit further includes an outer protrusion for securing the feeder unit in the feeder cavity. The projection may be in the form of a pin (eg, a square or rectangular pin) protruding from an outer surface of the feeder unit. When the feeder unit is within the feeder cavity, the protrusion may be received in a recess located in the first mold half or the second mold half. The shape of the recess may be complementary to the shape of the projection to allow a frictional engagement between the feeder unit and the mold half.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Speisereinheit ferner einen Filter auf, der sich in dem Strömungspfad zwischen dem Einguss und dem Ausguss befindet. Der Filter kann sich in der Nähe des Eingusses befinden, sodass geschmolzenes Metall durch den Filter strömt, bevor es in die Kammer gelangt. Der Filter weist zwei Vorteile auf, die Reinigung des Metalls durch Entfernen von Einschlüssen und die Verringerung von Turbulenzen im Metallstrom. Die Anordnung des Filters innerhalb der Speisereinheit anstatt einer Positionierung des Filters in einem vorgeschalteten Laufsystem sorgt für einen verkürzten Strömungspfad zwischen dem Filter und dem Gussteilhohlraum, wodurch die Reinheit des in die Schmelze gelangenden geschmolzenen Metalls erhöht und somit die Qualität des Gussteils verbessert wird.In some embodiments, the feeder unit further includes a filter located in the flow path between the sprue and the spout. The filter may be near the gate so that molten metal flows through the filter before entering the chamber. The filter has two advantages, cleaning the metal by removing inclusions and reducing turbulence in the metal stream. Placing the filter within the feeder unit rather than positioning the filter in an upstream runner system provides a shortened flow path between the filter and the casting cavity, thereby increasing the purity of the molten metal entering the melt and thus improving the quality of the casting.
Selbstverständlich muss nicht jede Speisereinheit des Gießsystems einen Filter enthalten. Bei einigen Ausführungsformen weist daher nur ein Teil der Speisereinheiten des Gießsystems einen Filter auf. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen zwei oder mehr Speiserhohlräume und die darin angeordneten Speisereinheiten in Reihe angeordnet sind, weist lediglich die erste (stromaufwärts) Speisereinheit der Reihe einen Filter auf.Of course, not every feeder unit of the casting system must contain a filter. Therefore, in some embodiments, only a portion of the feeder units of the casting system has a filter. In some embodiments, where two or more feeder cavities and the feeder units disposed therein are arranged in series, only the first (upstream) feeder unit of the row comprises a filter.
Die Speisereinheit kann in etwa quaderförmig sein, mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und vier dazwischen liegenden Seitenwänden. Der Einguss kann von einer Öffnung im ersten Ende gebildet werden. Die Ausgüsse können als Öffnungen in einer oder mehreren der Seitenwände und/oder dem zweiten Ende ausgebildet sein. Somit kann die Speisereinheit im Wesentlichen als geschlossen oder „blind“ angesehen werden.The feeder unit may be approximately cuboid, having a first end, a second end and four side walls therebetween. The sprue may be formed by an opening in the first end. The spouts may be formed as openings in one or more of the side walls and / or the second end. Thus, the feeder unit may be considered essentially closed or "blind".
Zur Aufnahme eines Filters kann die Speisereinheit eine oder mehrere innere Absätze oder Wände aufweisen, um den Filter in der gewünschten Position anzuordnen. Bei einigen Ausführungsformen sind mehrere Absätze um die inneren Oberflächen der Seitenwände der Speisereinheit zueinander beabstandet angeordnet. Die Speisereinheit weist vorzugsweise jedoch einen einzigen Absatz oder eine einzige Wand auf, die sich vollständig um die inneren Oberflächen der Seitenwände herum erstreckt. Hierdurch wird nicht nur der Filter in die gewünschte Position gebracht, sondern es werden auch alle Kanten des Filters gestützt, wenn in die Speisereinheit gelangendes geschmolzenes Metall auf die Filteroberfläche auftrifft, und es wird verhindert, dass Metall während des Gießens am Filter vorbeifließt.To accommodate a filter, the feeder unit may include one or more internal shoulders or walls to place the filter in the desired position. In some embodiments, a plurality of shoulders are spaced around the inner surfaces of the sidewalls of the feeder unit. However, the feeder unit preferably has a single shoulder or wall that extends completely around the inner surfaces of the sidewalls. Not only does this cause the filter to be in the desired position, but all edges of the filter are supported as molten metal entering the feeder unit impacts the filter surface and metal is prevented from flowing past the filter during casting.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Speisereinheit außerdem eine Innenwand auf, in der sich eine Öffnung befindet, wobei die Innenwand parallel zu dem ersten und dem zweiten Ende angeordnet ist und sich näher am ersten Ende als am zweiten Ende befindet. Dadurch entsteht zwischen dem ersten Ende und der Innenwand ein innerer Hohlraum, in dem der Filter angeordnet werden kann.In some embodiments, the feeder unit further includes an inner wall having an opening therein, the inner wall being disposed parallel to the first and second ends and closer to the first end than the second end. This creates between the first end and the inner wall, an inner cavity in which the filter can be arranged.
Bei einigen Ausführungsformen wird die Speisereinheit von zwei Hälften gebildet, die entlang einer Trennfuge miteinander verbunden sind. Die beiden Hälften können miteinander verklebt oder mit Hilfe einer Steckverbindung verbunden werden. Eine Hälfte der Speisereinheit weist den äußeren Vorsprung auf. In einer oder beiden Hälften der Speisereinheit sind Aussparungen ausgebildet. Beim Zusammenfügen der beiden Hälften definieren die Aussparungen Öffnungen, die die Ein- und Ausgüsse der Speisereinheit bilden.In some embodiments, the feeder unit is formed by two halves that are connected together along a parting line. The two halves can be glued together or connected by means of a plug connection. One half of the feeder unit has the outer projection. Recesses are formed in one or both halves of the feeder unit. When joining the two halves, the recesses define openings that form the inlets and outlets of the feeder unit.
Die Speisereinheit kann aus jedem geeigneten feuerfesten oder exothermen Material gebildet werden. Speiser werden typischerweise aus einem Gemisch von feuerfesten Füllstoffen niedriger und hoher Dichte (z. B. Quarzsand, Olivin, hohlen Mikrokugeln und Fasern aus Aluminiumsilicat, Schamotte, Aluminiumoxid, Bimsstein, Perlit, Vermiculit) und Bindemitteln hergestellt. Exotherme Speiser enthalten zusätzlich einen Brennstoff (üblicherweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung), ein Oxidationsmittel (üblicherweise Eisenoxid, Mangandioxid oder Kaliumnitrat) und gewöhnlich Initiatoren/Sensitiser (üblicherweise Kryolith).The feeder unit may be formed of any suitable refractory or exothermic material. Feeders are typically made from a mixture of low and high density refractory fillers (e.g., quartz sand, olivine, hollow microspheres, and aluminum silicate, chamotte, alumina, pumice, perlite, vermiculite) and binders. Exothermic feeders additionally contain a fuel (usually aluminum or an aluminum alloy), an oxidizer (usually iron oxide, manganese dioxide or potassium nitrate) and usually initiators / sensitizers (usually cryolite).
Ein Verfahren zur Herstellung eines vertikal geteilten Gießsystems umfasst:
- - Bilden einer ersten Formhälfte mit einer ersten vertikalen Fläche, die einen ersten Teil eines Gussteilhohlraums und einen ersten Teil eines Speiserhohlraums definiert;
- - Bilden einer zweiten Formhälfte mit einer zweiten vertikalen Fläche, die einen zweiten Teil des Gussteilhohlraums und einen zweiten Teil der Speiserhohlraums definiert;
- - Bereitstellung einer exothermen Speisereinheit, die einen Einguss, einen separaten Ausguss und zwischen dem Einguss und dem Ausguss eine Kammer aufweist;
- - Einsetzen der Speisereinheit in den ersten oder den zweiten Teil des Speiserhohlraums, sodass der Ausguss mit dem ersten Teil des Gussteilhohlraums in Fluidverbindung steht; und
- - Zusammenfügen der ersten und zweiten vertikalen Fläche der ersten und zweiten Formhälfte, um das vertikal geteilte Gießsystem zu bilden, das den Gussteilhohlraum und den Speiserhohlraum umfasst, wobei sich die Speisereinheit innerhalb des Speiserhohlraums befindet.
- Forming a first mold half having a first vertical surface defining a first part of a casting cavity and a first part of a feeder cavity;
- Forming a second mold half having a second vertical surface defining a second part of the mold cavity and a second part of the riser cavity;
- - Providing an exothermic feeder unit having a sprue, a separate spout, and a chamber between the sprue and the spout;
- Inserting the feeder unit into the first or the second part of the feeder cavity so that the spout is in fluid communication with the first part of the casting cavity; and
- - assembling the first and second vertical surfaces of the first and second mold halves to form the vertically split molding system comprising the casting cavity and the riser cavity, the riser unit being within the riser cavity.
Das Verfahren kann zumindest teilweise automatisiert sein.The method can be at least partially automated.
Die erste und die zweite Formhälfte können mit Hilfe einer Anlage für vertikal geteilte Formblöcke hergestellt werden, wie beispielsweise einer von DISA Industries A/S hergestellten Maschine (unter dem Markennamen DISAMATIC im Handel).The first and second mold halves may be manufactured by means of a vertically split mold unit, such as a machine manufactured by DISA Industries A / S (sold under the trade name DISAMATIC).
Eine DISAMATIC besteht in der Regel aus einer Formmaschine und einem Formförderer und erzeugt eine Endloskette von Formteilen, wobei eine Seite des Formteils die erste Formhälfte eines Gießsystems und die andere Seite des gleichen Formteils die zweite Formhälfte des nächsten Gießsystems bildet. Eine Modellhälfte ist an dem Ende eines hydraulisch betätigten Presskolbens und die andere Modellhälfte auf einer Schwenkplatte montiert, die wegen ihrer Fähigkeit, sich von der fertigen Form weg zu bewegen und nach oben zu schwenken, so genannt wird. Ein Grünsand-Formgemisch wird mit Druckluft in eine rechteckige Stahlkammer geblasen und dann gegen die beiden Modelle, die sich an den beiden Enden der Kammer befinden, gepresst. Nach dem Pressen schwenkt die Schwenkplatte nach hinten und oben, um die Kammer zu öffnen, und die gegenüberliegende Platte schiebt die fertige Form auf einen Förderer. Zum Schluss werden Kerne automatisch unter Verwendung eines automatischen Kerneinlegers in den Formhohlraum eingesetzt, während die nächste Form vorbereitet wird. Der Zyklus wiederholt sich, bis eine Reihe von fertigen Formen auf dem Förderer aneinander anstößt und zum Gießen bereit ist. Die Formen werden dann mit geschmolzenem Metall gefüllt und auf ein Kühlförderband gebracht, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Formförderer bewegt. Erstarrte Gussteile werden aus den Formen ausgelöst und der Sand wird aufbereitet und in nachfolgenden Zyklen des DISAMATIC-Formverfahrens wiederverwendet.A DISAMATIC usually consists of a forming machine and a forming conveyor and produces an endless chain of molded parts, one side of the molding forming the first mold half of a molding system and the other side of the same molding forming the second mold half of the next molding system. One model half is mounted on the end of a hydraulically actuated plunger and the other half on a pivot plate so called because of its ability to move away from the finished mold and pivot upwardly. A green sand mixture is blown with compressed air into a rectangular steel chamber and then pressed against the two models located at both ends of the chamber. After pressing, the pivot plate pivots back and up to open the chamber and the opposite plate pushes the finished mold onto a conveyor. Finally, cores are automatically inserted into the mold cavity using an automatic core inserter while the next mold is being prepared. The cycle repeats until a series of finished molds abut each other on the conveyor and ready for pouring. The molds are then filled with molten metal and placed on a cooling conveyor belt which moves at the same speed as the mold conveyor. Solidified castings are released from the molds and the sand is recycled and reused in subsequent cycles of the DISAMATIC molding process.
Der Schritt zum Einsetzen der Speisereinheit in den ersten oder zweiten Teil des Speiserhohlraums kann automatisiert sein. Die Speisereinheit kann mit Hilfe eines Kerneinlegers eingesetzt werden.The step of inserting the feeder unit into the first or second part of the feeder cavity may be automated. The feeder unit can be used with the help of a Kerneinlegers.
Das Verfahren kann auch das Einsetzen eines Kerns in den ersten oder zweiten Teil des Gussteilhohlraums umfassen. Ein Kern kann mit Hilfe eines Kerneinlegers eingesetzt werden.The method may also include inserting a core into the first or second part of the casting cavity. A core can be used with the help of a core inserter.
Der Schritt zur Herstellung der ersten oder zweiten Formhälfte kann die Ausbildung einer Aussparung im ersten oder zweiten Teil des Speiserhohlraums zur Aufnahme eines sich von einer Außenfläche der Speisereinheit erstreckenden Vorsprungs umfassen, und der Schritt zum Einsetzen der Speisereinheit umfasst das Einsetzen des Vorsprungs in die Aussparung. Die Aussparung kann durch Anfertigen eines Formmodells mit einem Vorsprung, der in Größe und Form derjenigen der Speisereinheit entspricht, die zu der resultierenden Aussparung komplementär ist, gebildet werden.The step of forming the first or second mold halves may include forming a recess in the first or second portion of the riser cavity to receive a protrusion extending from an outer surface of the riser unit, and the step of inserting the riser unit includes inserting the protrusion into the recess. The recess may be formed by making a mold model having a projection corresponding in size and shape to that of the feeder unit which is complementary to the resulting recess.
Die hier unter Bezug auf den ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen können sich natürlich auch auf andere Aspekte der Erfindung beziehen, sofern nichts anderes angegeben ist.The embodiments described herein with reference to the first or second aspect of the invention may, of course, also relate to other aspects of the invention, unless otherwise specified.
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, von denen:
-
1a eine Draufsicht auf ein Gießsystem nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, -
1b eine Seitenansicht eines Teils einer DISAMATIC-Formmaschine zur Herstellung des in1a dargestellten Gießsystems zeigt, -
1c eine Seitenansicht des in1a dargestellten Gießsystems zeigt, -
2 eine perspektivische Ansicht einer Speisereinheit gemäß einer Ausführungsform nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zeigt, -
3 eine perspektivische Ansicht einer Speisereinheit gemäß einer anderen Ausführungsform nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zeigt, -
4a eine perspektivische Ansicht eines Teils der in3 dargestellten Speisereinheit zeigt, -
4b einen Querschnitt durch die in3 dargestellte Speisereinheit zeigt, die ferner einen Filter aufweist, und -
5 eine Draufsicht auf ein Gießsystem des Stands der Technik zur Herstellung des gleichen Gussteils wie in1a dargestellt zeigt.
-
1a shows a plan view of a casting system according to the first aspect of the present invention, -
1b a side view of a portion of a DISAMATIC molding machine for the production of in1a shown casting system shows -
1c a side view of the in1a shown casting system shows -
2 shows a perspective view of a feeder unit according to an embodiment according to the second aspect of the invention, -
3 shows a perspective view of a feeder unit according to another embodiment according to the second aspect of the invention, -
4a a perspective view of a part of in3 shown feeder unit shows -
4b a cross section through the in3 shown feeder unit, which further comprises a filter, and -
5 a plan view of a casting system of the prior art for producing the same casting as in1a shown shows.
Die
Die erste Formhälfte A und die zweite Formhälfte B umgrenzen zusammen die Gussteilhohlräume
In Gebrauch fließt geschmolzenes Metall aus dem Eingusstrichter
Die Speisereinheit
Der Einguss
Die Speisereinheit
In Gebrauch fließt Metall aus einem Eingusstrichter
BeispieleExamples
Es wurden Tests in einer europäischen Eisengießerei durchgeführt, die verschiedene Gusserzeugnisse aus grauem und aus duktilem Gusseisen für die Automobilindustrie herstellt.Tests were carried out in a European iron foundry producing various castings of gray and ductile cast iron for the automotive industry.
Vergleichsbeispiel - bekanntes GießverfahrenComparative example - known casting method
An einer automatischen Formanlage DISAMATIC wurden mit dem in
Beispiel 1example 1
Unter Verwendung der MAGMASOFT-Simulationssoftware zur Vorhersage des Fließens und Erstarrens von Metall wurde das Gießsystem des Vergleichsbeispiels (
Die Modellplatte, die von der Gießerei zur Herstellung der Gussteile gemäß dem Vergleichsbeispiel verwendet wurde, wurde so modifiziert, dass die Gießerei Gussteile unter Verwendung von exothermen Speisereinheiten an ihrer DISAMATIC-Produktionslinie herstellen konnte. Die Speisereinheiten wurden während des DISAMATIC-Formzyklus gleichzeitig mit den Sandkernen in die Speiserhohlräume der Sandform eingesetzt, sodass es zu keinen Verzögerungen, d. h. keinen Taktzeitverlängerungen und damit keinen Produktivitätseinbußen kam.The model plate used by the foundry to make the castings according to the comparative example was modified so that the foundry could produce castings using exothermic feeder units on its DISAMATIC production line. The feeder units were placed in the feed cavities of the sand mold simultaneously with the sand cores during the DISAMATIC forming cycle so that there are no delays, i. H. no cycle time extensions and thus no productivity losses came.
Die Gussteile wurden mit der gleichen Metallzusammensetzung und Temperatur wie in dem Vergleichsbeispiel hergestellt. Die Gusszeit war die gleiche (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- GB 2372004 A [0007]GB 2372004 A [0007]
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |