DE2122453A1

DE2122453A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Metallgegenstanden

Info

Publication number: DE2122453A1
Application number: DE19712122453
Authority: DE
Inventors: Alan Bradford Sutherland (Groß bntannien) B22f3 12
Original assignee: Hepworth & Grandage Ltd , Bradford, Yorkshire (Großbritannien)
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1971-11-25
Also published as: US3786857A; JPS5137889B1; CH547140A; DE2122453C3; GB1342245A; FR2088561B2; ZA712841B; DE2122453B2; PL81638B3; FR2088561A2; RO74629A

Description

DR. HUGO WiLCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

D - 24 LÜBECK, BREITE STRASSE 52-54 4· BSI I

Cz./B.

Anmelder:

Hepworth & Grandage Limited, Bradford 4 (.Großbritannien), St. John's Works

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von netallgegenstänaen

Zusatz zum Patent (P 17 83 056.7)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Gegenständen aus Eisenmetall und insbesondere Verbesserungen oder Modifizierungen der Erfindung, die in der Beschreibung nach der Hauptanmeldung P 17 83 056.7 erläutert sind.

In einer Hinsicht sieht die Erfindung ein Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus geschmolzenem Eisenmetall vor, das sich dadurch kennzeichnet, daß eine Dauerform, oder ein Stapel von Dauerformen, wobei die oder jede Form wenigstens einen Hohlraum mit einem standig offenen Anschnitt einschließt, in einer Vorrichtung gehalten wird, daß die die Form oder den Formenstapel tragende Vorrichtung in eine Schmelze aus zu vergießendem Eisenmetall derart eingetaucht wird, daß der oder jeder Hohlraum in

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* 10b«* (0451) 7 58 88, Privat: Dr. H. Wilden, Curau (04505) 210 · Dipl.-Ing. Th. Wildem, lob.de (0451) 251 59 Bank· Commerzbank A. G., Rl. LObtdc, Kfo.-Nr. 39 0187 Poshdieck: Hamburg 1381 19

der oder jeder Form durch seinen Anschnitt hindurch mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, wenn die Vorrichtung in die Schmelze eingetaucht wird, und daß wenigstens etwas von der erhitzten Jjuft in dem Hohlraum/den Hohlräumen aus diesem/diesen durch den Anschnitt geschickt wird, wenn der Anschnitt den Pegel der Schmelze durchquert, wodurch der Eintritt von Einschlüssen von der Pegelfläche der Schmelze in den Hohlraum/die Hohlräume verhindert wird, und daß die Vorrichtung und die Form/der Formenstapel nach dem Füllen des tiohlraums/der Hohlräume aus der Schmelze entfernt werden.

Es sei angeführt, daß der in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen benutzte Ausdruck "ständige Form bzw. Dauerform" eine Form bezeichnet, die mehr als einmal benutzt werden kann.

In einer anderen Hinsicht sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Gießen von Gegenständen aus geschmolzenem Eisenmetall vor, die sich kennzeichnet durch eine Dauerform oder einen Stapel aus Dauerformen, wobei die oder jede Form wenigstens einen Hohlraum mit einem ständig offenen Anschnitt aufweist, der so angeordnet ist, daß er bei in die Schmelze eingetauchter Form direkt mit der Schmelze kommuniziert, durch eine Vorrichtung zum Abstützen der Form, oder Formen und durch einen Mechanismus zum Eintauchen der die Form oder die Formen tragenden Vorrichtung in die Schmel-· ze aus dem zu gießenden Eisenmetall, derart, daß der Hohlraum/ die Hohlräume in der/jeder Form mit geschmolzenem Metall durch

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den Anschnitt hindurch gefüllt wird/werden, und zum Herausnehmen der Vorrichtung mit der Form oder dem Formenstapel aus der Schmelze, nachdem der Hohlraum oder die Hohlräume gefüllt sind.

Die Formen bestehen vorzugsweise aus Metall, und gewünschtenfalls können Kerne darin eingeschlossen sein.

In dem Verfahren und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besitzt die Form weder einen Gießlöffel bzw» eine Gießpfanne oder ein Einlaufsystem, und der oder jeder Hohlraum wird direkt mit Metall aus der Schmelze gefüllt, wobei zwischen den getrennten Formen eines Stapels keine ziwischenverbindungswege bestehen.

Vorzugsweise ist der oder jeder Anschnitt so dimensioniert, daß das geschmolzene Metall, das während des Eintauchens in einen Formenhohlraum eingetreten ist, nicht aus dem Anschnitt ausfließt, wenn die Form aus der Schmelze entfernt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der oder jeder Formenhohlraum mit einem Lüftungsgang zum Austragen von Luft oder Gas aus dem Hohlraum während des Gießprozesses versehen. Im Fall eines Stapels von Formen kann jeder Formenhohlraum in einen gemeinsamen Lüftungsgang entlüften, der sich am Oberende des Stapels entlüftet, und zwar oberhalb der Oberfläche bzw. des Pegels der Schmelze. Wenn die Formen kreisförmig sind, kann der Ltiftungsdurchgang gebildet werden durch die ausgerichteten zentralen

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Löcher in den Formen des Stapels, die einen vertikalen Durchgang bilden.

Die Erfindung wird nun weiter beschrieben, und zwar lediglich im Wege eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen. Es zeigen·

Fig. 1 öine perspektivische Ansicht einer Form zum Herstellen eines kleinen Gußstückes wie z.B. ein Kolbenring,

Fig. 2 einen axialen Querschnitt eines Stapels solcher

Formen, die in einer Vorrichtung zusammengehalten werden,

Fig. 3 im Schnitt eine schematische Ansicht vom Eintauchen eines Formenstapels in eine Schmelze aus zu vergießendem Eisenmetall,

Fig. 4 eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Form.

In Fig. 1 ist eine ständige Form bzw. eine Dauerform 11 aus Metall (geeigneterweise eine Legierung aus 99,5 i» Molybdän, 0,4 % Titan und 0,1 % Zirkonium) zum Vergießen von Eisenmetall gezeigt. Die Form 11 besitzt einen ringförmigen Hohlraum 12, einen ständig offenen Anschnitt 13 und einen oder mehrere Entlüftungsgänge 14 (zwei sich diametral gegenüberliegende Gänge 14, mit dem Anschnitt 13 ausgerichtet, sind gezeigt), die mit einem zentralen Steigerloch 14a kommunizieren, und die Form wird dadurch vervollständigt, um den Hohlraum 12 zu schließen, wenn eine gleiche · Form auf die Oberseite der erstgenannten Form gestapelt wird. Es kann mehr als ein Anschnitt 13 vorgesehen sein.

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Obwohl die gezeigte Dauerform für die Herstellung ringförmiger Gußstücke gedacht ist, ist es jedoch klar, daß Gußstücke zahlreicher anderer Formen hergestellt werden können in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.

Nach Fig. 2 ist in einer Vorrichtung J ein Stapel aus Metallformen 11, deren Steigerlöcher 14a miteinander ausgerichtet sind, befestigt, wobei die Vorrichtung zum Beispiel 20 Dauerformen halten kann. Eine Abdeckform 11a kann vorgesehen sein, um den Hohlraum 12 der obersten Dauerform 11 abzudecken. Die Abdeckform besitzt ebenfalls ein zentrales Steigerloch Ha, und die Löcher Ha der anderen Formen sind zueinander ausgerichtet und bilden einen Entlüftungsgang durch den Stapel. Die Torrichtung J besteht aus Flußstahl und ist mit einem hitzebeständigen Material, z.B. Graphit, überzogen und schließt ein Unterteil 15 ein, auf dem die Dauerformen 11 gestapelt sind, wobei das Unterteil an einem Joch 17 befestigt ist, dessen oberes Ende eine ringförmige Führung 18 trägt, die frei ist, sich in bezug auf die vertikale Spindel 19 auf und ab zu bewegen. Ein hitzebeständiger Block 16, z.B. aus Gußeisen, ist mit Entlüftungslöchern 16a versehen und an der Spindel 19 aufgehängt, dessen oberes Ende mit einem Teil 19a versehen ist, so daß die Spindel an einem geeigneten Aufund-Ab-Mechanismus zum Absenken der gesamten Anordnung in das geschmolzene Metall und zum Herausziehen daraus befestigt werden kann.

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Die äußeren Oberflächen der Dauerformen 11 können ebenfalls mit einem hitzebeständigen Überzug versehen sein, um sie von den Wirkungen des wiederholten Eintauchens in das geschmolzene Metall zu schützen.

Die mit den Dauerformen 11 geladene Vorrichtung J wird mit den äußeren Oberflächen der Formen, die der Schmelze ausgesetzt sind, in ein Bad 20 aus geschmolzenem Eisen eingetaucht und zwar bis zu einem Pegel oberhalb des Oberendes der Formen, etwa bis zur Hälfte des hitzebeständigen Blocks 16 gerade bis unter die Entlüftungslöcher 16a. Bei Beginn des Eintauchvorgangs werden die unteren Formen durch das Gewicht der darüberliegenden Formen zusammengeklemmt bzw. zusammengehalten und das schmelzflüssige Eisen fließt durch die Anschnitte 13 in die Hohlräume 12.

Die dargestellten Metalldauerformen haben eine niedrigere Dichte, d.h. eine niedrigere spezifische Gravitationskraft, als das zu vergießende Eisenmetall und beginnen demgemäß aufzuschwimmen, bis die Abdeckform 11 a in Kontakt mit dem Block 16 kommt, wobei die Formen durch die Wirkung ihres Auftriebes zusammengehalten werden. Nach Ablauf einer ausreichenden 2eit zur Füllung der Formen wird die Vorrichtung J aus dem Schmelzbad herausgezogen, damit der Abkühlvorgang beginnen kann. Wenn jedoch die Dauerformen eine höhere Dichte als das zu vergießende Metall aufweisen, können sie vor dem Eintauchen mechanisch zusammengeklemmt werden. Dies kann dadurch erreicht werden» daß die Spindel 19 in der rohr-

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förmigen Führung 18 mit einem Gewinde versehen wird, so daß der Formenstapel mechanisch zwischen dem Unterteil 15 und dem Block 16 eingeklemmt wird.

Der Beginn des Eintauchens des Formenstapels in das Schmelzbad ZQ ist in Fig. 3 dargestellt. Wie gezeigt, ist die untere Form schon mit geschmolzenem Metall gefüllt und die nächste Form schließt gerade mit der Oberfläche bzw. mit dem Pegel 21 der Schmelze ab.

Die Dauerformen sind im .allgemeinen impermeabel, jedoch bewirkt die aus dem Eintauchen resultierende Erhitzung der Formen eine Expansion der Luft in dem Hohlraum 12, die teilweise durch den Anschnitt 13 austritt, der so konstruiert ist, daß er einen engen Halsquerschnitt aufweist. Dieser Halsquerschnitt ist in bezug auf die Eintauchgeschwindigkeit weiterhin so dimensioniert, daß, während der Anschnitt durch die Schlackenteile 22. auf der Oberfläche 21 der Schmelze hindurchtritt, die Luft sich durch den Anschnitt hindurch auedehnt bzw. ausströmt, und das Einströmen von Metall in den Hohlraum beginnt nur, wenn sich der Anschnitt unterhalb der Oberfläche 21 der Schmelze befindet* Die zu dieser Zelt in dem Hohlraum verbliebene Luft tritt durch die Entlüftungsgange 14 aus,und zwar zunächst in das zentrale Steigerloch 14a und dann in das Innere des Blocks 16, aus dem sie durch die Entlüftungslöcher 16a in die Atmosphäre austritt. ;

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Wie es in der eingangs genannten Beschreibung erläutert ist, ist es, wenn die Gußstücke während des Abkühlens nicht ausreichend mit Schmelze versorgt worden sind, lediglich notwendig, zu sichern, daß die gefüllten Anschnitte ausreichend schnell erstarren, um das Auslaufen von Metall aus den Formen zu verhindern, wenn sie aus der Schmelze herausgenommen werden. Dies kann erreicht werden durch geeignete Bemessung der Anschnitte jeder Dauerform in bezug auf den Querschnitt des Formenhohlraums. Wie es ebenfalls in der genannten Beschreibung erläutert ist, kann die Formenhohlraumgeometrie, wenn ein "wachlaufen" gewünscht wird, so ausgebildet sein, um das Bereithalten einer ausreichenden Reserve geschmolzenen Metalls beim Herausnehmen aus der Schmelze zu sichern, oder die Dauerform kann in der Schmelze belassen werden, bis das Gußstück teilweise oder ganz erstarrt ist.

In Fig. 4 ist eine Form mit mehreren Hohlräumen gemäß der Erfindung gezeigt, wobei die Dauerform 31 aus Metall besteht und sechs ringförmige Formhohlräume y<L besitzt, wobei jeder Hohlraum mit einem getrennten Anschnitt 33 versehen ist. Entlüftungskanäle 34, die jedem Formenhohlraum gegenüberliegen, kommunizieren mit einem zentralen Steigerloch 34a.

Das Verfahren zum Gießen von Eisenmetallgegenständen nach dieser Erfindung kann unter Benutzung einer Metallgießanlage durchgeführt werden, die allgemein in der eingangs genannten Beschreibung erläutert ist, wobei Dauerformen benutzt werden, die in dieser Beschreibung erläutert sind.

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Während besondere Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es jedoch klar, daß verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung und dem der anliegenden Ansprüche abzuweichen. Obgleich das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung speziell in bezug auf einen Formenstapel beschrieben worden ist, kann der Stapel z.B. durch eine einzige Dauerform zum Gießen eines einzigen Gegenstandes ersetzt werden. Weiterhin können das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung verschiedene merkmale einschließen, die in der eingangs genannten Beschreibung näher erläutert sind ₁ auf die hier jedoch nicht speziell eingegangen ist.

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Claims

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 Λ jyiai 1971 Cz ../ü. Anmelder: Hepworth & Grandage limited, Bradford 4 (Großbritannien), üt. John's Works Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus geschmolzenem Eisenmetall nach der Hauptanmeldung P 17 83 056.7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dauerform oder ein Stapel von Dauerformen, wobei die oder jede Form wenigstens einen Hohlraum mit einem ständig offenen Anschnitt einschließt, in einer Vorrichtung gehalten wird, daß die die Form oder den Formenstapel tragende Vorrichtung in eine Schmelze aus zu vergießendem Eisenmetall derart eingetaucht wird, daß der oder jeder Hohlraum in der oder jeder Form durch seinen Anschnitt hindurch mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, wenn die Vorrich-tung in die Schmelze eingetaucht wird, und daß wenigstens etwas von der erhitzten Luft in dem Hohlraum/den Hohlräumen aus diesem/diesen durch den Anschnitt geschickt wird, wenn der Anschnitt den Pegel der Schmelze durchquert, wodurch der Eintritt von Einschlüssen von der Pegelfläche der Schmelze in den Hohlraum/die Hohlräume verhindert wird, und daß die Vorrichtung und die Form/der Formenstapel nach dem Füllen des Hohlraums/der Hohlräume aus der Schmelze entfernt werden.

-Z-

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■ Ubedc («51) 7 5888, Privat. Dr. H. Wildten, Curou (04505) 210 · Oipl.-mg. Th. Wlldcen, Lübeck (0451) 2 51 5? Bank, Commerzbank A. G., Rl. Lübeck, Kto.-Ns·- 39 0i6? Pcatadiacfci Hamburg 1381 19

Z, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen eines Stapels aus einem Material hergestellt sind, dessen Dichte geringer ist als die Dichte des zu gießenden Materials, und lose in der Vorrichtung gehalten werden, so daß die Formen beim Eintauchen in die Schmelze zum Aufschwimmen in der Vorrichtung neigen und während des Eingetauchtseins durch die Wirkung aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen den Formen und dem zu gießenden Metall klemmend zusammengehalten werden.

3. Vorrichtung zum Gießen von Gegenständen aus geschmolzenem Eisenmetall nach der Hauptanmeldung P 17 83 056.7» gekennzeichnet durch eine Dauerform oder einen Stapel aus Dauerformen, wobei die oder jede Form wenigstens einen Hohlraum mit einem ständig offenen Anschnitt aufweist, der so angeordnet ist, daß er bei in die Schmelze eingetauchter Form direkt mit der Schmelze kommuniziert, durch eine Vorrichtung zum Abstützen der Form oder Formen und durch einen Mechanismus zum Eintauchen der die Form oder die Formen tragenden Vorrichtung in die Schmelze aus dem zu gießenden Bisenmetall, derart, daß der Hohlraum/die Hohlräume in der/jeder Fora mit geschmolzenem Metall durch den Anschnitt hindurch gefüllt wird/werden, und zum Herausnehmen der Vorrichtung mit der Form oder dea Formenstapel aus der Schmelze, nachdem der Hohlraum oder die Hohlräume gefüllt sind·

4. Verfahren oder Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dauerform aus Metall her<-

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gestellt ist·

5. Verfahren oder Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Anschnitt so dimensioniert ist, daß das während des Eintauchens in den Formenhohlraum eingeflossene Metall nicht aus dem Anschnitt herausfließt, wenn die Dauerform aus der Schmelze entfernt wird.

6. Verfahren oder Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Formenhohlraum so geformt ist, daß er das Bereithalten oder Zurückhalten einer Reserve geschmolzenen Metalls zum Nachfüllen des Gußstückes erlaubt, welches während der Erstarrung der Schmelze gebildet
wird.

7. Verfahren oder Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Hohlraum einer Dauerform mit einem Entlüftungsgang zum Austragen von Luft oder Gas aus dem Hohlraum versehen ist.

8. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsgang ein durch die Dauerform verlaufendes Steigerloch und wenigstens einen Üntlüftungsgang zwischen dem Hohlraum und dem Steigerloch umfaßt, wobei die durch die
Formen verlaufenden Steigerlöcher eines Stapels ausgerichtet
sind, um einen Durchgang durch den Stapel zu bilden.

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9.' Verfahren oder Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerform oder der Stapel aus
Dauerformen in der Vorrichtung zwischen einem stützenden Unterteil und einem oberen, mit einem oder mehreren !löchern versehenen Glied angeordnet ist, wobei die löcher des Gliedes mit dem Entlüftungsgang kommunizieren und wobei Luft oder Gas durch diese Löcher in die Atmosphäre austreten kann.

10. Verfahren oder vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerform oder der Stapel aus Dauerformen mechanisch zwischen dem stützenden Unterteil und dem oberen Glied festgeklemmt wird,

11. Gegossener Gegenstand aus Eisenmetall, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2
oder nach jedem der Ansprüche 4 bis 10 hergestellt ist.

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