DE2041588B2 - Schmelz- und niederdruckgiess-verfahren und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Schmelz- und niederdruckgiess-verfahren und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Schmelz- und Niederdruckgießverfahren, bei dem die an das Steigrohr
des druckdichten Schmelzgefäßes anzuschließende. Gießform durch Verdrängen einer dem Formhohlraum
entsprechenden Menge des Gießgutes aus dem Schmelzgefäß mittels eines Chargierkörpers gefüllt
wird sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist eine Einrichtung bekannt (CH-PS 3 59 844), die
nach dem Warmkammer-Druckgießverfahren arbeitet L,nd bei der der Schmelze im Eisentiegel ein
Chargierkörper unter Schutzgas zugeführt wird. Der Gießvorgang wird durch eine Warmkammergießpumpe
bewirkt, die in der Zeichnung unrichtig als Ventil dargestellt ist. Die Gießeinrichtung wird durch Kippen
von der gefüllten Form gelrennt. Diese Einrichtung ist im Hinblick auf turbulenzfreie Formfüllung und
Dichtspeisung während der Gußerstarrung für das Niederdruckgieß-Verfahren nicht geeignet.
Die Warmkammer-Druckgießeinrichtungen nach US-PS 14 03 955 und 12 19 358 verwenden Chargierkörner
als Kolben, die abdichtend in direktem Reibungskontakt in metallischen Röhren als Druckzylinder
aufgeschmolzen werden und die Schmelze zur Formfüllung verdrängen. Theoretisdi können hier nur einige
wenige Legierungen mit entsprechend geringer Löslichkeit für das Zylindermaterial und mit besonders
niedrigem Schmelzpunkt verarbeitet werden. Praktisch sind derartige Versuche für die Gußproduktion
bedeutungslos geblieben, da es unter den vorliegenden Bedingungen rasch zu Anfreßerscheinungen und damit
zur Zerstörung der Zylinderwand kommt.
Das bekannte Niederdruckgieß-Verfahren erzielt bei turbulenzarmer Formfüllung eine gute Dichtspeisung
der Gußteile bei sehr geringem Materialaufwand. Als Nachteil muß die Unterbrechung des Fertigungsablaufs
beim Nachfüllen von Schmelze in den Gießofen, der höchstens bis zu einem Drittel der ursprünglichen
Füllmenge geleert werden kann, angesehen werden. Dabei kann eine Schaumbildung infolge der Oxydation
der frei fallenden Schmelze nicht verhindert werden. Ein Aufschmelzen von festem Einsatzmaterial ist aus den
gleichen Gründen praktisch nicht möglich. Eine ähnliche Gefahr tritt auch im Steigrohr unterhalb der Gießform
durch die bei jedem Arbeitstakt aufsteigende und zurückfallende Schmelzsäule auf. sie muß bei hochwertigen
Gußteilen durch zwischen Gießform und Steigrohrmünii
g eingesetzte Schaumfangsiebe bekämpft werden. Die Lösung, den Schmelzepegel in Höhe der
Steigrohrmündung nach beendetem Arbeitstakt durch Gasdrucksteuerung zu halten, stößt auf Grund des sich
ständig im Ofen ändernden Metallstands auf erhebliche Schwierigkeiten und hat sich in der Betriebspraxis nicht
einführen können. Als wenig vorteilhaft muß auch die Tatsache angesehen werden, daß für jeden einzelnen
Guß eine beträchtliche Menge Druckgas aufzuwenden ist. Aus Kostengründen kommt daher nur Preßluft in
Frage, die bei nicht sorgfältiger Trocknung das Wasserstoffproblem aufwirft und ferner einen Ausbrand
wichtiger Schmelzekomponenten, z. B. Magnesium und Natrium, begünstigt. Das Luftvolumen muß
entsprechend dem bei fortschreitender Produktion abnehmenden Schmelzevorrat laufend vergrößert werden,
was in Verbindung mit der zwangsläufigen Wärmeausdehnung zu Ungleichmäßigkeiten bei der
Formfüllung führt. Ein weiteres Problem liegt beim gußeisernen Steigrohr, dessen Lebensdauer bei verschiedenen
Metallschmelzen sehr begrenzt ist (Ztschr. »Gießerei« 56. [1969], S. 83-90). Der für die
Dichtspeisung des erstarrenden Gußkörpers wichtige Druck der Schmelze muß mit Rücksicht auf die
notwendige Druckbeaufschlagung des gesamten Ofenraums niedrig gehalten werden.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum gleichzeitigen Schmelzen und Vergießen aller
technisch bedeutsamen Gußwerkstoffe für die Produktionspraxis zu realisieren, bei dem Abbrand und
Verunreinigung der Schmelze vermieden werden und bei dem während der Erstarrung in der Gießform ein
maßgenaues Werkstück mit dichtem, feinkörnigem Gefüge entsteht. Schließlich soll der Herstellungsprozeß
auf rationelle Weise mit mögliclist hohem Mechanisierungsgrad und auf engstem Raum ablaufen
können.
Die Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Schmelz- und Niederdruckgießverfahren, bei dem die an das
Steigrohr des druckdichten Schmelzgefäßes anzuschlie-
ßende Gießform durch Verdrängen einer dem Formhohlraum
entsprechenden Menge des Gießgutes aus dem Schmelzgefäß mittels eines Chargierkorpers gefüllt
wird, dadurch gelöst, daß der in der Schmelzphase mit
der Steigrohrmündung fluchtende Schmelzespiegel im Schmelzgefäß mittels einer druckgeregelten Schutzgasfüllung
während der Schmelz- und Gießphase auf gleichbleibender Höhe gehalten wird.
An Stelle der induktiven Beheizung kann bei geeigneten Legierungen, z. B. Magnesiumlegieningen,
und bei entsprechendem Tiegelmaterial auch eine sonstige in der Schmelxereipraxis bekannte Beheizungsart verwendet werden.
Der Begriff Schutzgas steht hier auch für Gase, denen
eine sonstige metallurgische Bedeutung zukommt. Die Scbutzgasfüllung bleibt über zahlreiche Gießzyklen
erhalten, es werden nur Leckverluste ergänzt.
Um auch den Chargiervorgang kontinuierlich durchführen zu können, werden die Chargierkörper außerhalb
des Schmelzgefäßes fest miteinander verbunden.
Zur Ausübung des Verfahrens wird an den Schmelzofen einerseits, in bekannter Weise, seitlich ein
Steigrohr und andererseits oberhalb desselben eine gasdichte Chargierkammer angeordnet, an die ein
Druckzylinder angeschlossen ist. An der Einführstelle der Chargierkammer wird eine dem Chargierkörper
angepaßte Dichtung und im Bereich der Eintauchstelle des Chargierkörper in die Schmelze im Ofen ein
gasdichter feuerfester Einsatz angeordnet, der auch aus einer dichten Ausstampfung bestehen kann. Hiermit
wird eine besonders dauerhafte und wirkungsvolle Abdichtung für das unter Druck gesetzte Schutzgas
erreicht.
Zwecks Entfernung des erstarrten Werkstücks wird die Schmelzesäule im Steigrohr durch entsprechende
Regelung des Scliutzgasdruckes in Höhe der Steigrohrmündung
gehalten. Hierbei kann das Werkstück sowohl einer Dauerform entnommen als auch mit seiner
verlorenen Form entfernt werden.
Um mehrere nacheinander in die Chargierkammer einzuführende Chargierkörper dicht aufeinander folgen
lassen zu können, wird man jeden Chargierkörper an seinen Enden mit einander entsprechenden Verbindungsmitteln
versehen. Zweckmäßig wird man solche Verbindungsmittel, die den Wärmefluß behindern,
zwischen aufeinanderfolgenden Chargierkörpern anordnen.
Um zu verhindern, daß zwischen aufeinanderfolgenden Chargierkörpern vorhandene Luft- oder Verunreinigungen
in die Chargierkammer gelangen, wird an der Einführungsstelle der Chargierkammer eine Spüldusche
vor der Dichtung angeordnet, die über eine ein Ventil enthaltende Zuleitung mit der Gasquelle für das
Schutzgas verbunden ist. Damit die Spülduschc jeweils nur beim Eintritt einer Verbindungsstelle zweier
Chargierkörper in Tätigkeit tritt, wird man eine Steuervorrichtung, beispielsweise einen Endschalter,
zum Ein- und Ausschalten des Ventils anordnen.
Zusätzlich kann man an der Chargierkammer oberhalb der Eintauchstelle des Chargierkörpers in die
Schmelze eine abgedichtete Zuführvorrichtung für Schmelzebehandlungsmittel, z. B. Kornfeinungsmittel,
vorsehen. Durch ähnliche Vorrichtungen können auch Temperaturmessungen vorgenommen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile erstrecken sich zunächst auf die Gewinnung einer von unerwünschten
Verunreinigungen freien Schmelze unter Schutzgas, die mit Hilfe desselben Aggregats gleichzeitig zu
dichten, maßgenauen Werkstücken vergossen wird. Dabei tritt die Schmelze in turbulenzfreiem Zufluß von
unten in die Gießform ein und erstarrt dort vorwiegend von oben nach unten gerichtet, was zu besonders
dichten, fehlerfreien Teilen bei sehr günstiger Brutto-Netto-Ausbringung führt Infolge des praktisch konstanten
Schmelzepegels im Ofen durch die mit dem Gießen gekoppelte Nachchargierung ist ein hoher
Gleichmäßigkeitsgrad bei der Formfüllung über zahlreiche Arbeitszyklen hin gewährleistet. Die Beschränkung
der Gasfüllung auf die Chargierkammer verbilligt die Ofenkonstruktion und läßt im Vergleich zu anderen
Verfahren höhere Drücke zu, was für eine dichte Erstarrung des Werkstücks von Vorteil ist. Da im
Gegensatz zu sonstigen Verfahren ein Gaswechsel bei jedem Arbeitstakt vermieden wird, ist ein wirtschaftlicher
Einsatz von Schutzgasen, wie z. B. Argon, möglich, der neben der Vermeidung einer Verunreinigung der
Schmelze auch Metallverluste durch Abbrand ausschließt. Ein Behandeln der Schmelze mit geeigreten
Präparaten ist ohne Störung des vollkontinuierlichen Produktionsablaufs möglich. Dieses Gießverfahren ist
für fast alle Gußwerkstoffe anwendbar, ein Steigrohrproblem tritt nicht auf. Eine universelle Anwendbarkeit
ergibt sich auch im Hinblick auf die Größe der zu produzierenden Werkstücke. Das Verfahren ist ebenso
geeignet für die Massenproduktion von Kleinteilen wie für die Herstellung besonders großer Sandgußteile und
eignet sich auch als genau arbeitende Dosiereinrichtung z. B. für das Kokillengießverfahren und die Druckgießmaschine.
Zusammen mit dem hohen Mechanisierungsgrad sind Einsparungen an Material und Energie
hervorzuheben. Das Aufschmelzen kompakter Chargierkörper, wie z. B. Stranggußformate, ist rationeller
als das von Masseln, wobei in der Gießerei die Gattierungs- und Legierungsarbeit entfällt und wenigen
großen Schmelzhütten überlassen bleibt. Die Gießereiatmosphäre wird durch das Schmelzen im abgeschlossenen
System nicht beeinträchtigt und damit ein Beitrag zur Reinhaltung der Luft geleistet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.
Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus dem Induktionsofen 1 mit seitlich abführendem Steigrohr 2,
der druckdichten Chargierkammer 3 und einer Gießform 4. Die Chargierkammer 3 ist gegen die
Atmosphäre mit Hilfe einer geeigneten Dichtung 9, gegen den Ofen 1 durch den Einsatz tO aus gasdichtem
feuerfesten Material und die im Bereich dieses Einsatzes befindliche Oberfläche der Schmelze 11 abgedichtet.
Über der Dichtung 9 befindet sich eine Spüldusche 18, die über ein Steuerventil 19 an eine bei 12 befindliche
Gasquelle angeschlossen ist. Die Chargierkammer 3 ist mit dem Druckzylinder 14 verbunden und enthält ein
Schutzgas, z. B. Argon, das gleichfalls durch die Gasquelle 12 über ein Abspeirventil 13 eingefüllt und
mit Hilfe des Druckzylinder 14 auf die verschiedenen während des Gießtaktes erforderlichen Drücke in
Abstimmung mit dem Vorschub der Chargierkörper 5 geugelt wird. Die Chargierkörper 5 bestehen z. B. aus
Stranggußbolzen, die auf geringe Distanz durch den Gewindebolzen 6 gleichen Materials verbunden sind
und durch steuerbare motorgetriebene Förderrollen 7 durch die Chargierkammer 3 zum Schmelzen in den
Bereich der Induktionsspule 8 im Ofen 1 geschoben werden.
Das Gießen kann beginnen, sobald die Schmelze 15 im Ofen ihren Normalpegelstand, die Kommunikation
mit der Steigrohrmündung 16, erreicht. Durch Einschieben der Chargierkörper 5 in das Schmelzebad 15 steigt
die Schmelze über den Normalpegelstand nur im Steigrohr 2, da in der Chargierkammer 3 mit
Unterstützung des Druckzylinders 14 gleichzeitig ein Gegendruck aufgebaut wird, der hier den Schmelzestand
im Bereich des Normalpegels und damit des Einsatzes 10 hält. Die Schmelze tritt durch die
Steigrohrmündung 16 in den Formhohlraum 17 der Gießform 4 und füllt diesen aus. Mit beendeter
Formfüllung kommen auch die Chargierkörper 5 zum Stillstand. Eine weitere Druckerhöhung mit Hilfe des
Zylinders 14 verbessert die Dichtspeisung des erstarrenden Gußkörpers in der Form 4. Sobald die Erstarrung
bis in Nähe der Steigrohrmündung 16 forgeschritten ist, kann der Druck in der Chargierkammer 3 auf
Normalbedingungen reduziert und die Gießform 4 zur Gußteilentnahme geöffnet oder durch eine leere Form
für einen neuen Arbeitstakt ersetzt werden.
Zur Unterbindung einer Lufteinschleppung in die Chargierkammer wird die Spüldusche 18 durch das
Steuerventil 19 beim Passieren der Kopplungsstelle der Chargierkörper 5 mit Schutzgas beaufschlagt. Innerhalb
der Chargierkajgimer 3 werden die Körper durch einen
Gleitring 20 geführt. Die abgedichtete Zuführvorrichtung 21 gestattet das Einbringen von Schmelzebehandlungsmitteln
in Drahtform ohne Störung des Produktionsablaufs.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schmelz- und Niederdruckgießverfahren, bei dem die an das Steigrohr des druckdichten
Schmelzgefäßes anzuschließende Gießform durch Verdrängen einer dem Formhohlraum entsprechenden
Menge des Gießgutes aus dem Schmelzgefäß mittels eines Chargierkörpers gefüllt wird, d a durch
gekennzeichnet, daß der in der Schmelzphase mit der Steigrohrmündung fluchtende Schmelzespiegel im Schmelzgefäß mittels einer
druckgeregelten Schutzgasfüllung während der Schmelz- und Gießphase auf gleichbleibender Höhe
gehalten wird. J5
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß am
Schmelzofen (1) eine gasdichte Chargierkammer (3) mit einem Druckzylinder (14) angeordnet ist, so daß
lediglich Schutzgasleckverluste zu kompensieren sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einführslelle der Chargierkammer
(3) eine dem Chargierkörper (5) angepaßte Dichtung (9) und im Bereich der Eintauchstelle der
Chargierkörper in die Schmelze im Ofen ein gasdichter feuerfester Einsatz (10) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Chargierkörper
mit den Wärmefluß behindernden Verbindungsmitteln versehen sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einführstelle
der Chargierkammer (3) vor der Dichtung (9) eine Spüldusche (18) angeordnet ist, die über ein Ventil
(19) mit der Schutzgaszuleilung (12) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) zur Spüldusche (18)
durch die Bewegung der Chargierkörper (5) mittels eines Endschalters zu steuern ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Chargierkammer (3) eine
abgedichtete Zuführvorrichtung (21) für Schmelzebehandlungs- und/oder Kontrollmittel angeordnet
ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702041588 DE2041588C3 (de) | 1970-08-21 | Schmelz- und Niederdruckgieß-Verfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE19712128425 DE2128425A1 (de) | 1970-08-21 | 1971-06-08 | Giessverfahren mit druckanwendung und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702041588 DE2041588C3 (de) | 1970-08-21 | Schmelz- und Niederdruckgieß-Verfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2041588A1 DE2041588A1 (de) | 1972-03-09 |
DE2041588B2 true DE2041588B2 (de) | 1976-09-30 |
DE2041588C3 DE2041588C3 (de) | 1977-05-12 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2041588A1 (de) | 1972-03-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |