DE2051760A1

DE2051760A1 - Druckgußvorrichtung

Info

Publication number: DE2051760A1
Application number: DE19702051760
Authority: DE
Inventors: B Carver; R Crooks
Original assignee: GKN Group Services Ltd
Current assignee: GKN Group Services Ltd
Priority date: 1969-10-25
Filing date: 1970-10-22
Publication date: 1971-05-06
Also published as: SE372186B; AT315403B; DK125628B; IE34576L; US3685572A; GB1330471A; ZA707020B; JPS4816410B1; FR2065527B1; BE757933A; FR2065527A1; IE34576B1

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. JOACHIM K. ZENZ · DIPL.-ING. FRIEDRICH G. HELBER

ESSEN-BREDENEY ALFREDSTRASSE 383 · TELEFON: (02141) 47 26

TELEGRAMMADRESSE: EUROPATENTE ESSEN

Aktenzeichen: NdU8121116Idling Com-nerzbank, Essen Kto. 1516203

Postscheckkonto Essen Nr. 76

Named. Anm.: GkN Group Services Ltd,

Mein Zeichen: Q Ö04 Datum 21. OktObel* 1970

Group Servicee Ltd., Group Head Office, Snethwick, Warley, Worcestershire, Großbritannien

Druckgußvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine DruckguQvorrichtung zum Abgießen dee zwischen teilbaren und mehrfach vervvandbaren GuQformen gebildeten Formenhohlraums, in welcher FUIlmengen von schmelzflüssigem Metall durch eine Leitung dm folgenden FUlleitung genannt) mittels eines in dieser beweglichen Kolbens unter Druck in den Formonhohlraum ein gebracht werdjn, wobei die Pülluitung an ihrem einem Kndi (im folgenden Aogabe-Auschnitt genannt) mit dem Formenhohlraum in Verbindung steht und bo ausgebildet odor aufgebaut ist, daß sie an einer anderen, in Längsrichtung vom Abgabe-Abschnitt der Pülleitung entfernt liegenden Stelle (im folgenden Eingußabschnitt genannt) ein Quutum schmelzflüssigon Metalle aufnehmen kann, welches durch die FUlleitung in den Formenhohlraum eingespeist werden soll.

H/m-9

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ORIGINAL

Die Brfindung let vorsugsweise bei sun VergleSeii toh Klsenmetallen, d« Iu Guseisen oder Stahl, verwendbar, sie kann jedoch gang allgemein auch beim Ver~ gieBen anderer Metalle und Insbesondere bei eolohen Metallen* bei denen ähnliohe oder analoge Probleme auftreten, wie sie im folgenden geschildert «erden» Verwendung finden·

Bisenmetalle erfordern für das Vergießen hohe Temperaturen, die bei OuBeisen üblicherweise in der (fegend von 1300° C und bei Stahl in der Gegend Ton 1600° O liegen.

Bisher wurde die Fttlleitung entweder als einstttokiges rohr-» förmigea Teil ausgebildet oder war mit einem einstüokigem futterrohr ausgekleidet, welches sieh durch die gesamte Länge der PUlleitung hindurch erstreokte·

Bs wurde gefunden, daß die Förderung eines Bieenmetails bei diesen Temperaturen durch die Füllleitung einen schnellen Versohleifl der PUUeitung hervorruft und so su einer verkttrsten Lebensdauer fiShrtf dabei wurde vom Erfinder beobachtet, daJ das Phänomen der Abnutsung sieh aus Abnutsungeersoheinungeii susammeneetst, die an verschiedenen Abschnitten der Pülleitung auf untersohiedliche Ursachen »urüctaroführen sind. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis der Tatsache, daß eine FQlleitung, die diesen Arbeitsbedingungen besser widerstehen kann, sine Jusgestaltung erfordert» welche die über die Gesamtlänge der Leitung auftretenden unterschiedlichen Arbeitsbedingungen berücksichtigt, und die vorliegende Erfindung beruht deshalb einerseits auf der duroh sorgfältige Beobachtung und Analyse der Arbeitsbedingungen erkannten Problemstellung und andererseits auf der bot Überwindung dieses Problems angegebenen baulichen Ausgestaltung der verbesserten Füllleitung.

109819/1236 BAD ORKSiNAL

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Insbesondere wurde beobachtet, daß die Innenfläche der Fulleitung am Abgabe-Abeohnitt su Anfreesungen neigt, die durch das Eindringen von Teilchen eines in unmittelbarer ffähe der Innenfläche Aar FttUeitung gebildeten Überzuges faeten Aggregatsaata&as entstehen, wenn diener öbereug beim Einpressen der Füllmenge von eohmelsflüssigem Metall, welches vom Kolben durch die Fülleitung in den Formen« lioalraum gepreßt wird, aufbricht·

Die Wirkung dee feetgewordenen Ubersugs auf die Oberflächenschicht des Materials, aus dam die Füllleitung besteht, ist teilweise einem Schleifvorgang durch ein in festem Aggregatzustand befindliches Schleifmittel analog. Andererseits ist sie auch mit dem Auftreten von elementaren Reibsohweißungen vergleichbar, insbesondere dann« wenn das stur Herstellung der Fttlleitung verwendete Material ein Metall ist, welches ndLt dem sum Gießen verwendeten Metall schweißverträglieh ist.

Im Gegensatz dazu hat sich herausgestellt, daß die Innenfläche der Pulleitung am EinguBabsohnitt physikalischer und/oder chemischer Abnutzung durch luftreifen und Beruh* rung mit dem sofcmelsflüssigen, su vergießenden Metall ausgesetst ist, wenn dieeee saerst in die Pulleitung eingegossen wird.

80 seiobnet sich beispielsweise auf der Innenfläche der Fülleitung am ELneaßabeclmitt in einem Oebiet, wo dae ge-BchnolBen« metall «uftrifft, Abnutsung ab, wenn das ca vergießende Metall» welches enroll eine in der Oberseite Aer Fulleitung im geeierter Weise angebrachte öffnung eingefüllt wird, aufieieea ist und die fUlleitung aus Stahl

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hergestellt let. Be wird angenommen, daß diese Abmitsung auf den größeren Kohlenet off ge halt des Gußeisens gegenüber dem Stahl aurückssufUhren ist, wodurch die Sleenbeatgndteile dee letzteren die Tendenz haben, ine QuQeisan einzuwandern, im die Kohlenetoffkoneentration der beiden Metalle einander ansunähern·

Außerdem wird angenommen, daß die Abnutzung an der Auf tr effeteile außerdem auf Flüssigkeitsxeibung awiachan dem ssu vergießenden sohraelsflüasigen Metall und den festen Material, aue dem die Fttlleitung besteht, zurückzuführen ist.

Auch der mittlere» zwischen dem Abgabe- und dem Bingußäb-Bohnitt liegende Abeohnitt der Fülleitung ist ungünstigen Veränderungen ausgeeetat, die in Form von Brüchen auftreten, und Beobachtungen dee Erfinders haben ergeben» das dieee Brttohe euetan&e kommen durch thermieohe Alterung oder Ermüdung.

Unter Berückeicht igung dieser Beobachtungen iet eine Füllleitung gemäß der vorliegenden Erfindung unterteilt in in Längsrichtung aufeinander folgende in der Struktur verschiedene Leitungeteile, deren Materialien jeweils so auegewählt aind, daß sie den unterschiedlichen Arbeitebedlngungen angepaßt eind, denen diese Bauteile während des Einspeiβena dee gaechmoleenen Metalle duroh die Fülle!tung in den Fornenhohlraua auegeaetst eind.

jBine bevorsugte Äueführungeform der erfindungegeotteeA Fttllleitung ist ausgebildet als in L&ngeriohtung aufeinander folgende» in der Struktur verschiedene Leitungateile aufweisender Bauteil» dessen am Ahgabeabeohnltt angeordneter

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Leitungeteil auB einen Material besteht, welches bei der Arbeitstemperatur eine harte Oberfläche hat, die gegen «ine Abnutzung durch Zersplitterung und Verschiebung eines in festem Zustand befindlichen, im Metall während dee SieAena in der Sähe der Innenfläche der Pülleitung in diesem Abaehnitt gebildeten Obertugs widerstandsfähig ist, und dessen weiterer am Eingußabschoitt vorgesehener Leitungsteil aus einen Material besteht, welches keine ohemisohe und/oder physikalische Reaktion mit dem zum Gie8en verwendeten Metall eingeht.

JSs ist demzufolge also vorgesehen, daß die Pülleitung am Abgabeabsohnitt einen Leitungeteil sub einem Material aufweist, welches bei der Arbeitstemperatur eine harte Oberfläche hat, die gegen eine Abnutzung durch Zersplitterung und Verschiebung eines in festem Aggregatsustand befindlichen, im Metall während des Gießens in der Höhe der Innenfläche der Pülleitung in diesem Abschnitt gebildeten Überzuge widerstandsfähig ist.

Der in der Pttlleitung am Eingu8absohnitt verwendete Leitungeteil kann andererseits aus einem Material hergeβteilt sein, welohea kein« metallurgische Reaktion mit dem sum (ließen verwendeten Metall eingeht« Bas Material kann entweder frei vom eu vergießenden Metall sein, oder es nur in einer solchen Kombination mit einem oder mehreren weiteren IiegdLerungselemsnten enthalten, die einen hohen toad von Beständigkeit bewirken und so ein Übergehen von Metall dieses Leitungsteils in die durch die Pülleitung eu führende PUllmenge verhindern oder reduzieren.

Der im Abgabeabechnitt der Pülleitung verwendete Leitungeteil besteht vorzugsweise aus einem Material, welches so

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gewählt Ißt, das es ein» relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit hat und daduroh eine Abkühlung dee sum Gießen verwendeten Metalls vermindert und die Bildung des oben erwähnten Oberzugs festen AggregatzuBtanda vermeidet oder vermindert, wobei dieser Leitungsteil jedoch vorzugsweise mit einem eine Wärmeabfuhr bewirkenden Bauteil betriebsmäßig verbunden ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Oberfläohentexsperatur des Leitungsteils einen ssu hohen Wert annimmt (ungeachtet der relativ geringen Wärmeleitfähigkeit ), was andernfalls su einer Verminderung der Härte der Oberfläche führen könnte.

Die Fülleitung weist vorzugsweise einen mittleren, zwischen den Leitungsteilen des Abgabe- und Bingußabschnitte gelegenen Leitungsteil auf₉ der aus einem gegen thermische Alterung oder Ermüdung widerstandsfähigen Material besteht.

Sin weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eines oder mehrere der leitungsteile in Oahäueeteilen sitzen, welche die Leitungsteile außen umgeben und aus solchem Material in solchen Abmessungen hergestellt sind, daß durch sie allein oder susammen mit den Leltungsteilen die erforderliche Bruchfestigkeit gegeben ist.

Daduroh wird es möglich, eines oder mehrere der Leitungeteile aus einem Material hersuatellen₉ welches nicht notwendigerweise die erforderliche Bruchfestigkeit hat, die aber trotsdem an die durch die ge von sohmelsflüssigem Metall und dessen Bewegung durch das Innere der VuUeitung hervorgerufenen Arbeitebedingmgen angepaßt sind.

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Die Erfindung ist im folgenden nnhtxnü der Beschreibung von AusfUhrungabeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, lind zwar zeigt:

Pig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Druckgußmaschine; und

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch die Achse der FÜlleitung dieser Maschine in größerem Maßstab.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Vorrichtung zwei voneinander trennbare ßußformen 10 und 11 auf, welche einen Pormenhohlraum 12 bilden und die entlang einer ieilebene X voneinander trennbar sind. Biese Gfußformen können κ wischen einer, in Fig« 2 dargestellten geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung, in welcher die Gußforra 11 sich von der ßußform 10 nach linke itegbewegt, verschoben werden, wobei jeder geeignete mechanische oder hydraulische Mechanismus bekannter Bauart verwandet worden kann.

In Fig. 1 ist eine bekannte Ausführungaform einer mechanisch, betätigten Maschine sum Schließen der Öußformen 11 und 12 gezeigt. Diese Maschine weist ein Maschinenbett 1 mit einem !Dragbauteil 2 auf, welcher die Gußform 10 in der geschlossenen Stellung hält. Sie bewegliche Guß form 11 wird von einer Gleitplatte 3 geführt, die auf horizontal verlaufenden Pührungsstangen 4, die relativ zum Maschinenbett 1 feststehen, gleitend verschiebbar ist. Die Gleitplatte 3 ist auf den Führungsstangen 5 mittels eines in seiner Gesamtheit mit 5 bezeichneten Kniehebelmeohant «muasee verschiebbar. Der Knie hebe lmeohani emus wird durch eine Kolben-Zylinder einheit 6 betätigt, die von einem sich längs erstreckenden, einstellbaren Tragbauteil 7 gehaltert ist.

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Von der Einheit 6 sum Kniehebelmeohani amua 5 erstreckt eich eine Ansohlußstange 6a· Ebenfalls fest ist auf dem Maschinen» bett 1 eine Kolben-Zylindereinheit 8 befestigt, die eine Anschluß stange 3a für die Betätigung der Spülleitung 14 aufweist, wie im folgenden noch im eineeinen beschrieben wird.

Sie Gußformen 10 und 11 sind aus einem Material hergestellt, welches wiederholter Anwendung eur Formung von ßußmetallteilen im Formenhohlraum 12 zu widerstehen vermag.

Wenn das zu vergießende Material ein Eisenmetall, z. B. Gußeisen oder Stahl ist, sind die Gußformen 10 und 11 entweder aus einem Metall höheren Schmelepunkts hergestellt oder mit einem solchen ausgekleidet, oder sie haben ent«· weder von Ifatur aus oder durch an ihnen angeeohloesene Kühlungseinriohtungen eine solche Wärmeabfuhr, dafl sie auf einer genügend niedrigen Temperatur gehalten werden» so daß sie wiederholte Verwendung auehalten können. Typischerweise können die Oußforaen aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung hergestellt sein.

Bevor das Gußmetall in den Formenhohlraua 12 eingebracht wird» kann auf die Oberfläche des Hohlraums ein Kittel aufgesprüht werden, welches das Ausstoßen dee Oußtails erleichtert, und ein geeignetes Kittel fttr diesen Zweck ist in geeigneter Weise in einem Träger verteiltes Graphit oddr von einen Atetylenbrenner abgeschiedener aasruß.

Bine oder beide der Gußformen sind mit einem Kanal oder Durohlaß 13 versehen, durch den das «u vergießende Metall naoh oben in den Formenhohlraum geführt wird, wobei er vorzugsweise in dessen untersten Teil mündet.

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Baa Metall wird mittels einer Fulleitung 14 «um unteren finde des Durchlasses 13 geführt, wobei die Pülleitung eo auf gebaut ist, daß sie eine horizontale oder annähernd horizontale Bohrung 15 bildet, die im Querschnitt kreisf urnig ist und deren Durchmesser über die gesamte Länge gleich ist (mit Ausnahme eines Ansohlußabschnitts am vorderen Bnde, wie im folgenden noch beschrieben wird) · In einigen Fällen kann die Bohrung 15 jedoch auch aur Horizontalen geneigt sein*

Bas SU vergießende Metall wird an einem BingußabBohnitt 16 in die Bohrung 19 eingebracht und wird von einem, an einen geeigneten Betätigungsmechanismus angeschlossenen Kolben duroh die Bohrung bewegt, wobei der Betätigungsmechanismus entweder mechanisch oder hydraulisch, nie z. B. durch die Kolben-Zylindereinheit β,erfolgen kann» Bas metall wird auf diese Weise gezwungen, unter Brück von einem Abgabe abschnitt 18 der Bohrung 15 ans nach oben duroh den Durchlaß 13 hindurohsutreten·

Die verwendeten Drücke können in weitem Bereich variieren, jedoch ist asu erwarten, daß Brüoke in der Größenordnung von etwa 350 kg/om² bis 425 kg/cm² (5000 bis 6000 psi) während des Einapeisens des geschmolzenen Metalls in den Formenhohlraun auftreten können.

Dia Einspeisung de« aohmelzflüaeigen He tails in die Bohrung kann auf unterschiedlichen Wegen vorgenommen werden, wovon einer soheaatisch dargestellt ist, der darin besteht, daß das Metall aus einem Gefäß 19 duroh eine sum Einguß abschnitt 16 führende Öffnung 20 gegossen wird, wobei dos Metall duroh geeignete, im Gefäß vorgesehene oder mit diesen

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verbundene Heizeinrichtungen auf der erforderlichen Temperatur, bei Gußeisen *. B· auf β auf etwa 1600° C,gehalten wird«

ratur« bei OuSeieen *. B. auf etwa 1300° G und bei Stahl

Betrachtet man nunmehr speziell den Aufbau der Pulleitung 14, dann weist diese eine Vielzahl von inneren Leitungsteilen auf, die aus einem am Abgabeabschnitt gelegenen, ein vorderes Futterrohr oder einen Einsatz bildenden Leitungsteil 21« einem mittleren futterrohr- oder Einsatfr-Leitungsteil

22 und einem hinteren Futterrohr- oder £iBsati~Leitungsteil

23 am Binguflabachnitt bestehen. Biese Leitungeteile oder Einsätze sind gemeineaa von einem AnflengehHuse gehaltert, welches aus einem vorderen Gehäuseteil 24» einem hinteren Gehäuseteil 25 und der Oußform 10 besteht» die» wie aus der beigefügten Zeichnung ersichtlich ist₉ am vorderen Binsatz- oder Futterrohr-Leitungsteil 21 anliegt und diesen abstützt.

Der vordere Gehäuseteil 24 hat an seinem vorderen Ende einen Plansch 30, in dem Öffnungen vorgesehen sind, durch welche Schrauben 31 hindurchgeführt sind« um den vorderen Gehäuseteil 24 an der feststehenden Oußfora 10 zu befestigen. Der vordere Gehäuseteil 24 hat einen im wesentlichen rohrförmigen Abschnitt« in dem ein im wesentlichen rohrfBrmiger Abschnitt des hinteren Gehauseteils 25 aufgenommen wird. Der hintere Gehäuseteil 24 hat etwa auf der Hälfte seiner Länge einen äußeren Plansch 35· Der flansch 35 liegt am Hinterende des vorderen Gehäuseteile 24 an und weist öffnungen für den Durchtritt von Schrauben 34 auf« durch die die Ctehanseteile 24 und 29 starr miteinander verbunden werden.

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Der vordere Futterrohr- oder fiinsatE-Leitungsteil 21 sitzt in einer öffnung in der festen QaQform 10 und wird dadurch über einen großen Bereich abgestützt. Der Leitangst eil 21 erstreckt sich jedoch aus der festen Guß form 10 heraus und ist an seinem hinteren Ende insbesondere duroh den Flansch 30 des vorderen Gehäuseteils 24 gehaltert, An seinem Hinter-βηάβ ist der Leitungeteil 21 mit einem nach außen weisenden Flansch 21a versehen» der zwischen dem vorderen Ende des hinteren Gehauseteils 25 und einem radial nach innen weisenden Vorsprung des Flansches 30 am vorderen Ende des vorderen Gehäueeteils 24 sitzt.

Der mittlere Futterrohr- oder Einsatz-Leitungsteil 22 ist vom vorderen Abschnitt des hinteren Gehäuseteil 25 gehaltert und liegt mit seinem vorderen Ende am Flansch 21a des Leitungsteils 21 an. Der hintere Futterrohr« oder Sinsatz-Leitungsteil 23 ist vom rückwärtigen Abschnitt des hinteren Gehäuseteils 25 gehaltert und liegt am Leitungeteil 22 an. Am rückwärtigen Ende liegt der Leitungsteil 23 an einem nach innen weisenden» vom Gehäuseteil 25 gebildeten Ringvorsprung 25a an. Der Leitungsteil 23 ist mit einer Öffnung 20a versehen, die mit einer entsprechenden Öffnung 20b im rückwärtigen Abschnitt des hinteren Gehäuseteils 25 fluchtet» um die als Einguß verwendete Öffnung 20 zu schaffen, durch die das schmelzflüssige Metall in das Innere der Bohrung 15 gegossen werden kann.

Die Außenfläche des vorderen Abschnitts des hinteren Gehäuse teils 25 ist» wie bei 37 zu erkennen ist» mit einer flachen Ausnehmung versehen» so daß dort ein schmaler Abstandsspalt entsteht» der sich längs über den grüßten Teil des vorderen Abschnitts dee vorderen Gehäuseteile erstreckt.

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Der Innendurchmesser des hinteren Gehäueeteils 25 ist noaa> nell «war über seine gesamte !»aage gleich, er kann jedooh susätslioh an den ait 38 und 39 beselohoeten Stellen örtlich um einige Tausendstel eines Zentimeters vergrößert werden» um eine geringe Dehnung der Leitungateile 22 und in diesen Abschnitten naoh saßen «u anaugliohen und um unsulässige, bei der Arbeitstemperatur der Vorrichtung auf diese £eitungsteile ausgeübte Druckkräfte su verhindern.

Die OrUQe des Wäraeverlustes dee durch die Bohrung 15 lau-) fenden und im vorderen !»eitungsteil 21 stehenden schmelaflttssigen Metalls ist erheblich, weil die Wärme von ihn sur Gußform 10 abgeleitet vrira", und daraus folgt die Tendenz, eine Haut oder einen festen tfaersug aus Metall in unmittelbarer Bähe der Innenfläche des vorderen Leitungateils 21, insbesondere in dem bei 26 angeseigten Abschnitt su bilden, fahrend der vorwärtsbewegung des Kolbens 17 neigt dieser überzug dasu, zu zerreißen und seine feilohen werden naoh außen gepreßt und dringen in die Innenfläche dee vorderen Einsatzes oder Leitungeteiles 21 ein. Bei der weiteren Vorwärtsbewegung: des Kolbens 17 besteht dann trot ede» das Bestreben» diese Seile naoh vorne «u . drucken, wobei Metallteilchen aus der Oberflächenschicht " des Lsitungsteils 21 herausgerissen werden» was su schneller Abnutsung dieser Oberflächenschicht führt·

Ss ist deshalb erwünscht, das vordere Futterrohr» d.h. den Leitungsteil 21 aus eins« Material su maohen, weloher eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit hat, um, soweit als ein erstarren des Materials während des OieBens

su verringern und die Bildung des erwähnten Übereuges su verhinlern oder dessen Dicke eu redaeieren· Öleiohseitig ist es erwünscht, den vorderen Futterrohr- odsr £inssts~ Iieitungsteil in Berührung mit einem Wärme abfluß su bringen»

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so das, trot* der geringen Wärmeleitfähigkeit Wfeme -von diesem Lei tunkst eil in solohem !Anfang abgeführt wird» daö verhindert wird» daß dieser Leitungsteil eine so hohe ϊββ-peratur annimmt, daß seine Harteeigenaohaften ungünstig beeinflußt werden und damit der Wert der geringen Wärmeleitfähigkeit wieder aufgehoben wird. Se ist deshalb anzunehmen, daß die Optimalsrerte bössüglioh der Wärmeleitfähigkeit und der Kapazität des Wärmeabflusses ausgewählt werden

FUr das Vergießen von Eisenmetallen wird die Herstellung des vorderen Leitungeteils 21 aus einem Eisenmetall und insbesondere aus einem Stahl einer solchen Zusammensetzung ins Auge gefaßt, daß er auch bei Vorliegen hoher Temperaturen dem Verschleiß widersteht. Bin für diesen Zweck geeigneter Stahl ist ein Stahl solcher Zusammensetzung, wie er für großer Hitse ausgesetzte Gußformen verwendet wird, wobei der Leitungsteil vorzugsweise gehärtet und nitriert wird. Ein besondere geeigneter Stahl ist der Stahl H 13 der A.1.3.1. Spezifikation, Die Zusammensetzung dieses Stahles ist wie folgt: Kohlenstoff 0,3 bis 0,4 ft Mangan 0,2 bis 0,4 ft Silizium Ο,θ bis 1,2 ft Chrom 4,7 bis 5,5 ft Vanadium 0,8 bis 1,2 ft Molybdän 1,2 bis 1,75 ft Rest:Bisen.

Alternativ kann das /order? Futterrohr, d. h. der LeitungB-teil 21 auch aus einen nichteisenmetall hergestellt sein. Dabei kommt vor allem die Verwendung von warmfesten Metallen wie Wolfram, Platin, Molybdän und deren Legierungen in Frage, und insbesondere eine unter der Bezeichnung TZM bekannte Molybdän-Legierung, die 0,5 i fit an upd 0,1 Jt Zirkon enthält.

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Weitere Nichteisenmetalle» die Verwendung finden können, sind die eogeannten "Superlegierungen", die auf der Grundlage von Nickel und Chrom und dergleichen aufgebaut sind. Von diesen kommen insbesondere die als fiene 41 und Nimonio bekannten Legierungen in Frage.

Ein anderes Material, welches für diesem Leitungsteil Verwendung finden kann, ist ein keramisches Material. PUr diesen Zweck besonders geeignete Keranikmrketoffe sind Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Zirkonerd«. In diesem Fall W hat das &eramikmaterial die Form eines von aufien von einem äußeren Rohr umschlossenen und unter Vorspannung gehaltenen Futterrohrs, wobei das äußere Rohr aus einem Stahl, wie er im vorstehenden beschrieben wurde, hergestellt ist.

Außerdem ist es auch luSglieh, die als "Cermets*· bekannten Materialien zu verwenden, die aus einer Mischung von keramischen und metallischen Bestandteilen bestehen.

Alle diese Materialien haben die Fähigkeit, eine angemessen harte Oberfläche für die Bohrung 15 am Abgabe-Abschnitt bei der Temperatur, die sum Vergießen von Bisenmetallen L· notwendig ist, au bilden. Die keramischen und Cermet -Materialien sind insbesondere auch widerstandsfähig gegen das Sindringen von irgendwelchen Teilohen des oben erwähnten Übersugs,

Jede Beeinträchtigung hinsichtlich der Quer-Bruchfestigkeit wird durch die vom vorderen Gehäuseteil 24 susätmlioh gewährleistete Quer-Bruchfestigkeit vermieden. Insbesondere trägt dar am vorderen Ende des Gehäuseteila 24 angeordnete Flansch 30 hifirzu bei, der an der Gußform 10, an welcher

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er durch Schrauben 31 oder andere geeignete Befestigungselemente befestigt ist, anliegt.

Ein weiterer Faktor bei den Arbeitebedingungen ist es, daß die Kante 27 an der Verbindung der Innenfläche und der vorderen Endfläche dee Leitungsteils 21 einem schweren thermischen Schock ausgesetzt wird, und, um Fehler durch thermische Ermüdung oder Alterung möglichst auszuschließen, ist diese Kante vorzugsweise in der dargestellten Form abgerundet. Bei einem Innendurchmesser der Bohrung 15 von etwa 38,1 ram (1 1/2 inch) könnte ein typischer Abrunöungsradius von 3r 18 π¹⁰¹ (1/3 inch) Verwendung finden, wobei der Leitungsteil 21 eine Wandstärke von etwa 6,35 nun (1/4 inch) hat.

Nach der Beendigung des Bingießvorgangs bleibt in der Bohrung 15 in der Ifähe des Abgabeabschnitts 18 ein GuSstopfen 28 zurück, der nach dem Festwerden des Gußstücks im Formenhohlraum 12 vom Kolben 17 ausgestoßen wird. Um den Ausstoß dieses Stopfens zu erleichtern und die Abnutzung an der Oberfläche der Bohrung möglichst gering au halten, wird der Anschluöabschnitt des vorderen leitungsteils 21 divergierend geformt, wie dies bei 29 angedeutet ist· Eine typische (als halber Winkel des Konus gemessene) Divergenz beträgt 5 or ad, und die axiale Erstreckung, über welche eine solche Divergenz vorhanden ist, beträgt in einem typischen Fall 19,05 mm (3/4 inch) bei einer Bohrung dee im vorstehenden erwähnten Durchmessers.

Der vorderste Teil der Fülleitung, in welchem sich der feste QuQstopfen 28 bildet, kann, anstelle ihn als integralen feil dee vorderen Leitungsteils 21 auszubilden, bjulich

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τοπ diesem Leitung»tell getreust sein. Beispielsweise konnte er einen Kineati aua molybdän oder dessen oben erwähnten Legierungen aufweisen, der in der Oußform 10 eingepreßt ist, se dafl er ersetet werden kann. Alternativ kenn die Otitfem 10 selbst bo geformt sein, dad sie einen den gezeigte» vor* deren Ende des Leitungateils 21 entsprechenden Abeohnitt hat. Als weitere lfögliohkeit kann der Futterrohr- oder Jgineat*- Lei tunkst eil 21 insgesamt duroh eine in der QuSf orm 10 vorgesehene Bohrung ersetet sein.

ψ Der mittlere Futterrohr- oder SineatB-Leitungeteil 22 ist etwas anderen Bedingungen ausgeeetet, indem das Hauptproblem in diesem Fall in der theraieehen Erratidung oder Alterung liegt. Obwohl jedes der im Vorstellenden für die mögliche Verwendung im Sueanmenhang mit dem Leitungeteil 21 erwähnte Material verwendet werden kann« wird deshalb der mit Torteil su verwendende Stahl H 13 nach der A.Z.S.Z. Speeifikation ale am beaten für dieeen Leitungeteil geeignet angesehen.

JBs wird jedoch darauf hingewiesen, daS im falle der Verwendung eines Materials mit niedriger Quer-Bruohfeetigkeit, beispielsweise bei Verwendung eines der erwähnten keraai-

sohen Materialien, wiederum jede Beeinträchtigung in dieser Hineioht duroh das Vorhandensein sowohl des vorderen Geh&ueeteile 24 als auoh des vorderen Abeohnitte 32 des hinteren Oehäueeteile 2$ vermieden wird» die konaentriaoh «ueinander und sum mittleren Leitungsteil 22 engeordnet sind.

Der arad der radial nach außen abgeleiteten Wärme kann duroh geeignete Wahl der Stranoheit dee Bitaee oder der öröfle der Bingriffeflächen ewisohen den konsentrieoh angeordneten Ba»-

teilen, oder wenn gewünscht durch bewufit vorgesehene Abstandssfalte «wischen den Bauteilen gesteuert werden« die entweder entlang deren gesamter Lange oder an ausgewählten Abschnitten vorgesehen sind» ao daß dadurch die Arbeite* Umgebung des mittleren Leitungsteile 22 gesteuert wird·

Xm Hinblick auf den hinteren Futterrohr-» oder fiinsats-Leitungsteil 23 differieren die Arbeitsbedingungen wiederum« indem das beobachtete Gebiet der maximalen Abnutsung au Auftreffpunkt des in die Bohrung 15 durch die Öffnung eintretenden schmeleflüssigen Hatalletrom liegt. Dieser Auftreffpunkt liegt in Richtung des vorderen Sndes des Pfeiles 33.

Die Abnutsung an diesem Punkt wird teilweise auf Flüssigkeit er eibung au einem weiteren erheblichen Seil aber auch auf chemische und/oder physikalische Wirkungen zwischen dem sohmelssflüssigen- und dem Metall, aus dem der Leitungsteil 23 hergestellt ist (vorausgesetzt, daß er aus Metall bestsht) zurückgeführt.

Auf diese Weise kann beim Gießen von Gußeisen, welches einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt hat, wie erwähnt, Bisen aus dem für den Leitungeteil 23 verwendeten Stahl ausgelöst werden. Obgleich deshalb jedes der bereits in Verbindung mit dem Leitungsteil 21 erwähnten Materialien als brauchbar aneusehen ist, ist es einleuchtend, daß gute Resultate erreicht werden entweder

a) durch Verwendung eines Metalls, welches keine chemische und/oder physikalische Reaktion mit dem au vergieß enden Metall eingeht (der Leitunga-

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teil 23 kann beispielsweise aus Molybdän oder Wolfram oder deren Legierungen hergestellt sein, wenn ein Eisenmetall vergossen wird}} oder

b) durch Verwendung eines nichtmetallischen Materials wie z. B. eines Cornet oder eines der bereits erwähnten Keramikwerkstoff e·

Xn jedem Fall wird jede Beeinträchtigung der Quer-Bruchfestigkeit durch den hinteren Abschnitt des hinteren Gehäu-W seteile 25 vermieden. Dieser kann den hinteren Leitungsteil 23 wiederum Über dessen gesamte Länge eng umfassen, oder es können radial angeordnete Spalte vorgesehen sein, wenn es erwünscht ist, die Größe der Wärmeübertragung in radialer Richtung nach außen au steuern.

Ss ist insbesondere festzuhalten, daß, während die Materialien, aue denen die Leitungeteile 21, 22 und 23 hergestellt werden, so ausgewählt werden, daß sie den unterschiedlichen an diesen Leitungeteilen auftretenden Arbeitsbedingungen angepaßt sind» es in einigen Sonderfallen nöglion 1st» alle drei Leitungsteile aus denselben Material, insbesondere H 13-Stahl oder dergleichen hersustellen, wobei die Lebensdauer der so ausgebildeten Fülleitung verglichen mit den bekannten FüHeitungen, die nicht in länge aufeinanderfolgende Absohnitte unterteilt sind, wesentlich verlängert wird. Allein der Aufbau der Pülleitung aus drei oder mehr Abschnitten verbessert die thermieche Stabilität der Konstruktion und verlängert deshalb deren Lebensdauer, wo aber, wie im dargestellten Ausftfhrungsbeispiel, die Lei·« tungsteile in einem Gehäuse sitzen, bietet die Möglichkeit der Steuerung der öröße der nach außen übertragenen ff arme, wie oben erwähnt, die weitere MSgliohkeit sicherzustellen,

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daß optimale Üagebungsbedingungen in eilen Gebieten der Leitung herrschen, auch dann, wenn alle Leitungateile aus demselben Material hergestellt sind.

Ee ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß es auch wenn die Leitungsteile der Fülleitung aus H 13-Stahl hergestellt sind» möglich ist, Flußstahl su gießen, der einen höheren Schmelzpunkt als R 13-Stahl hat, indem die Senge der nach außen abgeführten Wärme gesteuert wird. In ähnlicher Weise ist es möglich, H 13-Stahl in einer Fülleitung su vergieesen, die aus H 13-Stahl bestehende Leitungsteile aufweist· Es ist also so, daß erfindungsgemaß unterschiedliche Ab» schnitte der Fülleitung aus verschiedenen Haterialien hergestellt werden können, und/oder daß die Ifogebungsbedingungen in verschiedenen Abschnitten der Pülleitung, insbesondere bezüglich der Größe der Wärmeabfuhr nach außen, gesteuert werden können, um die speziellen Bedingungen für die einzelnen Abschnitte anzupassen.

Sie beschriebenen Gehäuseteile können in jeder geeigneten Weise, z. B. durch Verwendung der Schrauben 34 oder anderer Befestigungselemente, die durch den Flansch 35 des hinteren Gehauseteils in Gewindebohrungen im vorderen Gehäuseteil hindurchtreten, miteinander befestigt werden· Insbesondere, wenn einer oder mehrere der Leitungsteile oder Sinsätae aus einem keramischen Material oder einem Material mit vergleichsweise geringer Quer-Bruchfeatigceit besteht, kann das Gehäuse einen susatslichen hülsenartigen Bauteil aufweisen, der mit den Leitungsteilen Über die gesamte Länge der Pülleitung in direkter Berührung steht. In diesem Fall können die aufeinanderfolgenden Leitungsteile eine von einem sum anderen Ende leicht konische Außenfläche aufweisen, die vorzugsweise in Hiohtung vom Abgabe-Abschnitt in Richtung

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auf den Eingußabschnitt in den Quersobnittsabraesaungen abnimmt, obgleich auch die entgegengesetzte Konizität ausgeführt werden kann. Bas zusätzliche OehJueebauteil erhält dann eine komplementäre Konizität, so daß »ie beim Zusammenbau mit den Leitungsteilen einen RreBsitz bildet, vroduroh der Leitungsteil an allen Abschnitten seiner LMngenerstrek~ kung vom Gehäuse abgestützt ist.

JSs ist jedoch auch möglich, auf die Ctehaueeteile zu verziohten, und die Fülleitung aus einer Vielzahl von länge L· aufeinanderfolgenden Leitungsteilen herzustellen, die direkt aneinander befestigt sind, ohne von soloh einem Gehäuseteil abgestützt zu sein, wobei natürlioh vorausgesetzt wird, daß diese Leitungsteile so ausgebildet sind» daß sie die erforderliche Quer-Bruohfestigkeit haben.

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Claims

~ 21 ~ Ansprüche

1. Druckgießvorriohtung zum Abgießen, des zwischen teilbaren und mehrfach verwendbaren Gußfonuen gebildeten Formenhohlraums, in welcher Füllmengen von aehmelzflÜBsigem Hetall durch eine FÜlleitung mittels eines in dieser beweglichen Kolbens unter Brück in den Formenhohlraum eingebracht werden, wobei die Fülleitung an ihrem einen» mit dem Formenhohlraum in Verbindung stehenden Ende einen Abgabeabsehnitt und am dem Abgabeabaohnitt gegenüberliegenden Ende einen Eingußabschnitt aur Aufnahme einer Füllmenge geschmolzenen Metalls hat, welches durch die Fülleitung in den Formenhohlraum eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülleitung (14) in in Längsrichtung aufeinanderfolgende, in der Struktur verschiedene Leitungsteile (21« 22» 23) unterteilt ist, deren Materialien jeweils so ausgewählt sind, daß sie den unterschiedlichen Arbeitsbedingungen angepaßt sind, denen diese Bauteile während des Einspeisona des schmelaflüssigen Metalls durch die FUlleitung (14) in den Forsienhohlraum (12) ausgesetzt Bind·

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Abgabeabschnitt (16) angeordnete Leitungsteil (21) aus einem Material besteht, welches bei der Arbeitetemperatur eine harte Oberfläche hat, die gegen eine Abnutzung durch Zersplitterung und Verschiebung eines in festem Zustand befindlichen, im Metall während des (Heßens in der Nähe der Innenfläche der Fülleitung (14) in diesem Abschnitt (18) gebildeten Überzuges widerstandsfähig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Einguß abschnitt (16) vorgesehene Leitungs-

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teil (23) aus einem Material besteht, welches keine ohemi-8Ohe und/oder physikalische Reaktion rait dem ssum Gießen verwendete Metall eingeht.

4· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 zum Gießen von Eisenmetall en, dadurch gekennzeichnet, daß der am Abgabeabschnitt (18) vorgesehene Leitungsteil (21) aus einem bei der Arbeitstemperatur der Ftilleitung (14) gegen Verschleiß widerstandsfähigen Metall besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, aus dem der Leltungateil (21) am Abgabeabschnitt (18) gebildet ist, eine Eisenlegierung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlegierung einen Stahl der folgenden oder einer ähnliehen Zusammensetzung enthält« Kohlenstoff 0,3 bis 0,4 & Mangan 0,2 bis 0,4 #* Silizium 0,8 bis 1,2 £; Chrom 4,7 bis 5,5 M Vanadium 0,8 bis 1,2 #$ Molybdän 1,2 bie 1,75 f>% Rjotißisen.

7· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, aus dem der Leitungsteil (21) am Abgabeabschnitt (18) gebildet ist, ein nichteisenmetall aufweist.

8« Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nichteisenmetall eine der («»genannten) Nickel, Chrom oder dergleichen enthaltende Superlegierungen, z, B, Rene oder Nimonio ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Nichteisenmetall ein warmfestes Betall ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Wolfram, Platin, ISblybdän, oder deren Legierungen enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsteil (21) am Abgabeabschnitt (18) aus einem nichtmetallischen Material niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist und iait einem wärmeabführenden Bauteil in Berührung steht, um zu verhindern, daß der Leistungsteil (21) solche hohen Temperaturen ausgesetzt wird, daß seine Härteeig3DBchaften nachteilig beeinflußt v/erden.

12. Voi-richtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein keramisches Material ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Siliziumnitrid, Siliziumkarbid oder Sirkonerde enthält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein osetallker ami sehe s Material, ein söge·* nanntes "Genaet¹¹* aufweist·

15· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der am Eingußabschnitt (16) vorgesehene Leitungsteil (23) aus einem Material besteht, welches keine chemische und/oder physikalische Reaktion mit dem sum Gießen verwendeten Metall eingeht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der Leitungsteil (23) am Bingußabschnitt (16) hergestellt ist, das zu vergießende Metall nicht enthält.

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17- Vorrichtung nach Anspruch 16 sum Vergießen von Eisenmetallen, dadurch gekennzeichnet, daß das material des Leitungsteils (23) ein Nichteisenmetall ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17_f dadurch gekennzeichnet,® daß das Nichteisenmetall eine der Hickel, Chrom oder dergleichen enthaltende sogenannte^Superlegierungen", z. B. Rene 41 oder Bimonic, oder eines der warafesten metalle oder seiner Legierungen ist.

19- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein keramisches oder ein metallkeramisches Material, ein sogenanntes "Cermet" ist.

20· Vorrichtung nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Legierung des zu vergießenden Metalls mit einem oder mehreren weiteren Legierungeelementen ist, die einen hohen Grad von Beständigkeit bewirken und so ein Übergehen von Metall des Leitungsteils (23) des Bingußabschttitts (16) in die durch die Fülleitung (14) zu führende Flillmenge verhindern oder reduzieren.

21. Vorrichtung nach Anspruch ^,gekennzeichnet durch einen zwischen den Leitungsteilen (21, 23) des Abgabe- und Eingußabschnitte (18 und 16) gelegenen mittleren Leitungsteil (22), der aus einem gegen thermische Alterung oder Ermüdung widerstandsfähigen Material besteht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21 zum Vergießen von Eisenmetallen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der mittlere Leitungeteil (22) besteht, ein keramisches oder ein metallkeramisohes Material, ein sogenanntes "Cermet·*, aufweist.

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23· Vorrichtung nach Anspruch 21 sum Vergießen von Eiaenj&etallen» dadurch gekennzeichnet, daß das Material, sue dem der mittlere Leitungeteil (22) besteht, ein nichteisenmetall, s. B. eine der Nickel, Chrom oder dergleichen enthaltende sogenannte ^wSuperlegierungen", z. B. Eene 41 oder Himonio, . oder ein warmfestes Metall oder eine seiner Legierungen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21 zum Vergießen von Eisenmetall on, dadurch gekennzeichnet, daß das material aus dem der mittlere Leitungsteil (22) besteht, einen Stahl der folgenden oder einer ähnlichen Zusammensetzung enthält: Kohlenstoff 0,3 bis 0,4 $>% Mangan 0,2 bis 0,4 £i Silizium 0,8 bis 1,2 #; Chrom 4,7 bis 5,5 $» Vanadium 0,0 bis 1,2 #; Hblybdän 1,2 bis 1,75 #; Rest*Eisen.

25· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der Leitungsteile (21, 22, 23) in Gehäuseteilen (24, 25) sitzen, welche die Leitungsteile außen umgeben und aus solchem Material in solchen Abmessungen hergestellt sind, daß durch sie allein oder zusammen mit den Leitungsteilen (21, 22, 23) die erforderliche Qwer-Bruchfestigkeit gegeben ist.

26» Vorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der radial nach außen abgeleiteten Wärmemenge durch geeignete Wahl der Strammheit des Sitzes oder der QrQSe der Bingriffaf lachen »wischen den Gehauset eilen (24, 25) und den Leitungsteilen (21» 22, 23) gesteuert wird.

27* Vorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der radial nach außen abgeleiteten Wärmemenge durch Anordnung wenigstens eines Zwischenraums »wischen den Gehäuseteilen (24» 25) und einem oder mehreren der Leitungs-

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teils (21, 22, 23) eingestellt wird.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsteil (21) am Abgabeabechnitt (18) in seiner Länge auf den Abschnitt der Fülleitung (H) begrenzt ist, in dem eich nach dem Gießvorgang ein faster Gießstopsel bildet.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsteil (21) am Abgabeabschnitt (18) abnehmbar in der öußform sitat.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 4er Leitungsteil (21) am Abgabeabschnitt (18) als integraler BeBtandtexl der Gußform ausgebildet ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungeteil (21) am Abgabeabschnitt' (18) in seiner Länge auf den Abschnitt der Fülleitung (14) begrenzt ist, in dem sich nach dem Grießvorgang ein fester Gieß stöpsel bildet .

32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (27) am Treffpunkt der Bohrung (15) der Pülleitung (14) und deren abgabeabschnittseitigen findes abgerundet ist.

33· Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (15) der Pülleitung (14) unmittelbar neben der Kante (27) sich nach vorn vergrößernde Querschnitteabmessungen hat, um die Entfernung des erstarrten Gußstopfens (28) zu erlaichtern.

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