-
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus und der Gießereitechnik, insbesondere zur Erzielung hochwertiger Gussteile aus Stahl und Gusseisen in jeder Größe und Form.
-
Speiser dienen hauptsächlich dazu, den Vorgang der Beschickung des Gussstücks mit flüssigem Metall zu verbessern und ein dichtes Gussstück ohne Lunker und Porosität zu erhalten, sowie die erforderliche Mikro- und Makrostruktur des resultierenden Gussstücks bereitzustellen.
-
Im Stand der Technik sind zahlreiche Speiser und Hüllen für diese Speiser bekannt. Einige von ihnen bestehen aus leichten wärmeisolierenden Materialien wie Keramikfaser, beispielsweise
RU 58408 U1 , Isothermische und exotherme Speiser mit geneigter Achse
EP3695917A1 (B1),
DE2010337B1 , Speiser für spezielle Muffengussteile
DE 19642838 A1 , Zubringer aus gegeneinander beweglichen Teilen in Form von Teleskopvorrichtungen, Speiser mit eingebauten Buchsen
DE102020132342A1 und
US2017050238A1 .
-
Eines der Analoga - ein Speiser mit einer Zufuhr von Gas oder Luft unter Druck
EP1804985A1 (B1) - ist am effektivsten beim Gießen von Gusseisen mit Kugelgraphit. Seine sperrige und komplexe Konstruktion erlaubt es aber nicht, dieses Verfahren beim Massengießen zu verwenden.
-
Im Allgemeinen sind Speiser nach dem Stand der Technik entweder relativ komplex im Design oder in der Handhabung während des Formenbaus und/oder trennen den verbleibenden Speiser nicht leicht und genau von dem fertigen Gussteil oder erfordern eine relativ große Montagefläche.
-
Es ist bekannt und wird beispielsweise durch verschiedene wissenschaftliche und lehrreiche Publikationen bestätigt, dass die Verwendung von beheizten Speisern deren Volumen um das 1,5- bis 2-fache reduzieren und somit den Verbrauch an flüssigem Metall zum Gießen erheblich reduzieren kann. Am einfachsten und bequemsten ist die Beheizung von Speisern mit exothermen Gemischen. Während des Betriebs solcher Speiser kommt es jedoch zu einer lokalen Überhitzung des Metalls, was zu einer Verletzung der Metallstruktur und damit zu Gussteilen mit geringer Qualität führt. Außerdem sind exotherme Speiser brandgefährliche Produkte, die während des Betriebs besonderer Sorgfalt bedürfen.
-
Die Temperatur der exothermen Reaktion im Moment des Kontakts des geschmolzenen Metalls mit dem Speiser erreicht einen Wert von bis zu 2500° C. Ein Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit wird nicht nur an den Kontaktstellen mit dem exothermen Speiser sondern auch in beträchtlicher Entfernung vom Speiser stark überhitzt. An Stellen mit Überhitzung des Metalls kommt es zu einer Veränderung der Metallstruktur und dadurch zu Bedingungen, die die Qualität des Gussstücks erheblich verschlechtern. Dies ist insbesondere beim Gießen aus Gusseisen mit Kugelgraphit nicht akzeptabel.
-
Gas- oder Luftdruck erhöht die Zuverlässigkeit des Speisers und trägt dazu bei, den Metallverbrauch und die Porosität in Gussteilen zu reduzieren. Für die Implementierung und sorgfältige Entwicklung des technologischen Prozesses fallen jedoch zusätzliche Kosten an. Die Verwendung solcher Speiser ist nur bei der Herstellung von großen Gussstücken ratsam.
-
Als nächste technische Lösung kann ein Feeder mit erhöhtem Gasdruck aufgrund der Emission von Kohlendioxid aus speziellen Kassetten angesehen werden. Diese Kassetten sind bereits in die Zuführungen eingesetzt. Eine Beschreibung solcher Feeder ist in der Arbeit „Profit for Casting“, Verlag TOGU, Chabarowsk, 2012, S. 22, veröffentlicht. Das Eindringen von Kohlendioxid oder atmosphärischer Luft in das Gussteil verschlechtert die Gebrauchseigenschaften des Gussteils.
-
Eine Beschreibung solcher Speiser befindet sich auch im Lehrbuch „Technologie des Stahlgusses“ Vasilevsky A.P. 1974, S. 121,122, das Speiser mit einer Calciumcarbonatpatrone beschreibt, die in Kontakt mit flüssigem Metall Kohlendioxid freisetzt und einen Überdruck im Speiserhohlraum erzeugt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Versorgungssystem bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und insbesondere einfach aufgebaut ist. Das Versorgungssystem soll sich leicht an einer Form anbringen bzw. anformen lassen, nur geringe Befestigungsflächen benötigen und gleichzeitig durch mechanische Einwirkung auf das im Speiser befindliche Metall Bedingungen für einen Überdruck schaffen. Dadurch wird das Gussstück verdichtet, während die notwendige Struktur beibehalten wird, um ein qualitativ hochwertiges Gussstück zu erhalten.
-
Das unter Verwendung der beanspruchten Erfindung erhaltene technische Ergebnis besteht darin, dass eine Beschichtung auf den inneren Hohlraum des Speisers bedeckt wird und diese Beschichtung enthält die interkalierten (thermisch expandierenden) Graphit. Bei Kontakt mit flüssigem Metall dehnt sich interkalierter Graphit auf das bis zu 500-fache Volumen aus und erzeugt einen Überdruck inm Speiser. Dadurch entsteht der Effekt des Spritzgießens, und eine effiziente Beschickung der Gussteile wird gewährleistet. Deren Dichte und Festigkeit werden erhöht ohne Überhitzung des Metalls, wodurch die Makro- und Mikrostruktur des Gussprodukts erhalten und verbessert wird.
-
Um das technische Ergebnis zu gewährleisten, besteht der Körper des Speisers aus Keramik-, Mineral- oder Zellulosefasern mit einem der bekannten Bindemittel, die diesem Futterkorb die notwendige Festigkeit verleihen, beispielsweise aus Alumosilikatfaser auf einem Binder aus flüssigem Glas oder Kieselsol oder aus biolöslicher Keramikfaser auf einem Kieselsol-Bindemittel oder aus Zellulose auf einem der oben aufgeführten Binder.
-
Meistens ist die Form des Speisers ein Zylinder, der ein Loch für den Eintritt und Austritt des geschmolzenen Metalls hat. Die Wandstärke des Speisers liegt in der Regel zwischen 5 und 10 mm, je nach Größe des Speisers.
-
Die Zusammensetzung des Füllstoffs zur Herstellung des Speiserkörpers sollte keine Komponenten enthalten, die eine exotherme Reaktion hervorrufen, da bei einem Anstieg der Temperatur des gegossenen Metalls über die Gießtemperatur strukturelle Veränderungen im Metall auftreten, die negative Phänomene während der Kristallisation des Gussstücks verursachen können, einschließlich Abnahme der Dichte, Festigkeit und Struktur des Metalls.
-
Das Volumen des Speisers sollte ohne Berücksichtigung der Wandstärke 10 - 55 % größer sein als das Metallvolumen, das zum Ausgleich der Schrumpfung des Gussteils erforderlich ist.
-
Wenn das Volumen des Speisers weniger als 10 % des zum Ausgleich der Schrumpfung des Metalls erforderlichen Volumens beträgt, kann der Schwindungshohlraum in den Gusskörper eindringen.
-
Wenn das Volumen des Speisers mehr als 55 % des Volumens beträgt, das erforderlich ist, um die Schrumpfung des Metalls zu kompensieren, reicht der Druck durch die Ausdehnung des interkalierten Graphits möglicherweise nicht aus, um das Metall zu verdichten. Außerdem steigt der Metallverbrauch für das geschmolzene Produkt.
-
Nach dem Trocknen des Speisergehäuses wird seine Innenfläche mit einer Beschichtung bedeckt, die thermisch expandierenden (interkalierten) Graphit enthält und keine exothermen Mischungen sowie keine Substanzen, die bei Wechselwirkung mit geschmolzenem Metall intensiv Gas abgeben, insbesondere CO2.
Bei intensiver Freisetzung von Gasen können diese unter Einwirkung von Überdruck in das flüssige Metall eindringen und bei der Kristallisation die chemische Zusammensetzung des Metalls stören und seine Struktur verändern.
-
Auf die Innenfläche des Speisers wird eine 1 - 3 mm dicke Beschichtung so aufgebracht, dass die Ausdehnung des interkalierten (thermisch expandierenden) Graphits den notwendigen mechanischen Druck auf das in den Speiser eintretende Metall liefert. Die Verteilung der Beschichtung über den inneren Hohlraum des Speisers und die Gesamtansicht sind in der Zeichnung dargestellt, wo
- 1 - Speiserschale
- 2 - Beschichtung auf Basis von thermisch expandierendem (irterkalisiertem) Graphit
- 3 - Feeder-Hohlraum
bedeuten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- RU 58408 U1 [0003]
- EP 3695917 A1 [0003]
- DE 2010337 B1 [0003]
- DE 19642838 A1 [0003]
- DE 102020132342 A1 [0003]
- US 2017050238 A1 [0003]
- EP 1804985 A1 [0004]
