DE2144025A1

DE2144025A1 - Verfahren zum Gießen von Schmelzen

Info

Publication number: DE2144025A1
Application number: DE19712144025
Authority: DE
Inventors: Oskar Ing. Rossatz; Wagner Alfons Ing. Wien; Tenner (Österreich). P
Original assignee: Gravicast Patentverwertungsgesellschaft Mbh, Wien
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-09-02
Publication date: 1972-03-09
Also published as: AT311574B; NL7112094A; DE2144025C3; CH521808A; IT945938B; FR2105268A1; GB1356330A; US3700025A; DE2144025B2; FR2105268B1; JPS5221454B1

Description

Dr. W. Scholk, Dipl. Incj. P. Wirt!*
Dipl.-.'n'g. &■ Donnenberg

Dr. V. Schmiecj-Kowarzik · 0 1 / / Π O P ^Gr 2

Dr. P. Weinhold, Dr. D. Gudel L I 44 U^O

6 FrankfurtfM., Gr. Eschenheimer Str. 39 2qQ

GRAVICAST Patentvwrvertungsgesellschaft m.b.H. in Wien (Österreich)

zum Gießen von Schmelzen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Schmelzen, bei welchem die Schmelze in einem Vorratsbehälter auf einer Höhe gestaut wird, die einen Transport der Schmelze durch ihr Gewicht durch einen mit dem Vorratsbehälter verbundenen Ausgleichsbehälter hindurch in eine an diesen anschliessende Gußform bewirkt.

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift Nr.1,295.792), eine Vorratskammer und eine Gießkammer etwa auf gleicher Höhe anzuordnen und zwischen diesen beiden Kammern einen mit einem Verschluß versehenen Verbindungskanal vorzusehen. Durch diesen Verschluß kann die Fließgeschwindigkeit der Schmelze beliebig variiert werden, wodurch eine Anpassung an die verschiedenartigsten Erfordernisse möglich ist. Eine solche Anpassung kann bei einer weiteren bekannten Vorgangsweise (österreichische Patentschrift Nr.239.979) durch eine Drosselung zu Beginn des Gießvorganges erzielt werden, wobei die Schmelze zunächst unter geringem Druck und mit geringer Geschwindigkeit in die Gußform eingelassen wird und anschließend mit ganz offenem Querschnitt gefahren wird, um eine exakte Ausfüllung der Gußform mit dem ganzen zur Verfügung stehenden ferrostatischen Druck zu erzielen. Es ist auch schon bekanntgeworden, die Schmelze von einem Vorratsbehälter einem mit diesem L-förmig

209811/1271

gekoppelten Ausgleichsbehälter zuzuführen, wobei im Übergang zwischen diesen beiden Behältern ein Stopfenverschluß vorgesehen ist.

Die erstgenannten beiden Vorgangsweisen haben den Nachteil unkontrollierter Strömungen der der Gußform zugeleiteten Schmelze. Alle beschriebenen Vorgangsweisen haben den Nachteil, daß das Steuerintervall, in welchem die Druckverhältnisse der Schmelze in der Gußform verändert werden können, von der ferrostatischen Höhe der Schmelze im Vorratsbehälter abhängig und damit relativ eng begrenzt ist. Im statischen Zustand, nach der Füllung der Gußform ist überhau]C"i keine Regelung möglich, da in einem Drucksystom in Ruhe überall der gleiche, durch die ferrostatische Höhe bestimmte Druck herrscht. Bei kleinen Gußstücken ist es überhaupt fraglich, ob im dynamischen oder im statischen Bereich gearbeitet wird, wenn die Anlage nicht sehr klein ausgelegt ist. Es entstehen daher unkontrollierbare Verhältnisse, die einer geordneten Produktion abträglich sind.

Es ist weiters bekannt, einen Punipenkörper in die Schmelze zu versenken, der über ein ventil mit aus dem Vorratsraum zugeführter Schmelze gefüllt wird und in dessen Wand ein von einem Kolben gebildeter Verdrängungskörper geführt ist (deutsche Patentschrift Nr.246.267). Die Kolben- und Ventilbewegungen sind hiebei im Sinne der Wirkungsweise einer Pumpe synchronisiert und die Förderung der Schmelze aus dem Inneren des Pumpenkörpers in die Gußform erfolgt ausschließlich durch den Kolben. Der bei dieser Vorgangsweise verwendete Pumpenkörper besteht im wesentlichen aus einer Druckkammer, einer Gießkammer und einem diese beiden Kammern verbindenden Kanal, wobei diese drei Abschnitte jeweils verschiedene Querschnitte aufweisen. Eine

- 2 209811/1271

solche Aus führung s form macht es unmöglich., eine kontrollierte Strömung zu erzielen, was wiederum zu erhöhten Ausschußziffern führt. Ferner ist nachteilig, daß bei größeren Gußstücken die Füllung der Form mit einem einzigen Hub des Kolbens erfolgen muß, da sonst das Material aus der Gußform zurücklaufen würde. Dies bedingt aber große Pumpenkörpor, die bei höheren Drücken bekanntlich viul stärker dimensioniert werden müssen als kleine Pumpenkörper. Bei großen Gußstücken kann man daher mit dieser bekannten Anlage entweder nur kleine Drücke verwenden oder es wird die Anlage konstruktiv überaus auf v/endig. Einen weiteren Nachteil bildet die Taktfolge, da bei der bekannten Anordnung große Kolbenwege nötig sind und die Taktzeit der Anlage daher relativ langsam ist. Bei langen Kolbonhüben ergeben sich auch große Schwierigkeiten durch die Abnutzung, was wiederum zu Reparaturarbeiten und damit zu einem Absinken der Produktivität führt.

Tie Erfindung setzt sich zur Aufgabe, mit gerinem maschinellen Aufwand bei kleinen Taktzeiten bei langsan erstarrenden Gußstücken eine gute Füllung der Gußform zu erzielen und somit die Nachteile der "bekannten Vorgangsweisen zu vermeiden. Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vor dem Füllen der Gußform die bis möglichst nahe an die Gußform reichende Schmelze durch Unterbrechung des Zustromes der Schmelze in den Ausgleichsbehälter zum Stillstand gebracht wird, daß sodann die ruhende Schmelze in die Gußform eingelassen und nach der Füllung der Gußform der Rückfluß der Schmelze aus dem Ausgleichsbehälter unterbunden wird und daß hierauf die im Ausgleichsbehälter und in der Gußform befindliche Schmelze unter einen erhöhten Druck gesetzt wird, der größer ist als der während der Füllung der Gußform in der Schmelze aufgetretene Druck.

209811/1271

21U025

Dadurch, daß die Schmelze vor dem Füllen bis unmittelbar an die Gußform heranreicht, wird die Schmelze beim Füllen aus dem Stillstand direkt in den Formhohlraum beschleunigt, ohne vorher beim Auffüllen leerer Kanäle in Turbulenz zu geraten. Es ist also eine fast wirbelfreie Füllung der Gußform möglich.

Durch die erfindungsgemäße Druckaufbringung wird es möglieh, theoretisch jeden beliebig hohen Druck mit geringem Auf- " wand aufzubringen, da der Ausgleichsraum zur Erfüllung seiner Funktion, (das ist die Beruhigung der Schmelze nach Durchströmen des den Vorratsbehälter vom Ausgleichsbehälter trennenden Absperrorganes, mit welchem die Unterbrechung des Zustromes der Schmelze in den Ausgleichsbehältor erfolgt), relativ klein gehalten werden kann. Ein kleiner Druckraum muß abt;r viel weniger Kräfte aufnehmen als ein großer Druckraum. Dadurch, daß die Füllung der Gußform durch den ferrostatischen Druck der Schmelze von selbst erfolgt, bestehen im Moment der Aufbringung des erhöhten Druckes hydrostatische Verhältnisse. Diese Druckaufbringung ist daher wesentlich einfacher, und der erhöhte Druck kann auch wesentlich schneller aufgebracht und wieder abgebaut werden, als wenn auch die Förderung der Schmelze durch künstlich erzeugten Druck erfolgt, was zu günstigeren Taktzeiten und damit zu einer Steigerung der Produktion gegenüber bekannten Anlagen führt. Die Anlagen können auch kleiner und dadurch billiger als bei den bekannten Anordnungen gehalten werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es mittels des oben erwähnten Absperrorganes leicht möglich, die Gießgeschwindigkeit zu kontrollieren. Auch eine leichte Einregelijng der Gießtemperatur ist durch die Anordnung des Ausgleichera*mes und durch die erfindungsgemäße Heranführung der Schmelze an die

- 4 -209811/1271

. 21U025

Gußform möglich, so daß z.B. Kokillenguß mit Sandkernen erzeugt werden kann, da mit niederen Überhitzungstemperaturen gearbei-" tet werden kann und die kontrollierte Strömung ein Zerstören der Sandkerne verhindert. Es können daher auch dickwandigere Stücke gegossen werden, was im herkömmlichen Druckguß erhebli- -che Schwierigkeiten bereitet, da .die Stahlkerne, die beim herkömmlichen Druckguß im allgemeinen Verwendung finden müssen, das Produktionsprogramm erheblich beschränken. Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls behoben.

Es ist durch das erfindungsgemäße Verfahren auch möglich, über die ganze Wandstärke der einzelnen Gußstücke eine homogene Gefügeausbildung zu erzielen, was den Ausschuß bei der Weiterverarbeitung erheblich verringert.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schmelze im Ausgleichsbehälter während der Füllung der Gußform über eine gerade Strecke mit gleichbleibendem Querschnitt geführt, bis die Schmelze im wesentlichen frei von Turbulenz ist. Dadurch werden wesentlich verbesserte Gießbedingungen geschaffen und der Ausschuß noch weiter verringert, weil durch diese Führung der Schmelze die in ihr beim Durchströmen des den Zustrom in den Ausgleichsbehälter regelnden Absperrorganes entstehende Turbulenz abklingen gelassen wird. Es ist auch im Rahmen der Erfindung zweckmäßig, den auf die Schmelze ausgeübten erhöhten Druck bis zur Erstarrung des Anschnittquerschnittes der Gußform aufrecht zu erhalten, da dies zu einem besseren Gefüge des Gusses führt.

Der erhöhte Druck im Ausgleichsbehälter läßt sich im Rahmen der Erfindung besonders einfach durch mechanische Druckbeaufschlagung der Schmelze im Ausgleichsbehälter, z.B. mittels

209811/1271

, 2U4025

eines in diesen Ausgleichsbehälter eintauchenden Verdrängungskörper, erzeugen. Da der Verdrängungskörper auf das hydrostatische System wirkt, sind nur ganz geringe Wege dieses Verdrängungskörpers nötig, um höchste Drücke zu erzeugen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim steigenden Guß schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Vertikalechnitt durch diese Vorrichtung.

Die Vorrichtung besteht aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2, deren manschen 3 miteinander verschraubt sind. In halbkreisförmigen, einander entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen 4 in den Innenwänden des Unterteiles 1 bzw. des Oberteiles 2, ist ein von einem Eohr gebildeter Ausgleichsbehälter 5 gelagert, der durch Pfropfen 6,7 an seinen beiden Stirnenden verschlossen ist. Der Ausgleichsbehälter 5 weist eine gerade Achse auf und hat zumindest im Bereich zwischen seiner Eintritts öffnung 8^die von einem den Zustrom der Schmelze in ih*. regelnden Stopfen 9 verschlossen werden kann, und seiner Austrittsöffnung 10, die über eine Gießdüse 11 zur Gußform oder Kokille12 führt, einen gleichbleibenden Querschnitt. Dieser Querschnitt kann jede beliebige Form aufweisen und hängt von den strömungstechnischen und konstruktiven Bedingungen ab. Der Außenquerschnitt des den Ausgleichsbehälter 5 bildenden Rohres kann aber unabhängig vom Innenquerschnitt des Aus-gleichsbehälters 5 gewählt werden.

Oben ist in die Wand des den Ausgleichsbehälter 5 bildenden Rohres ein zylinderartiger Einsatz 13 eingesetzt, in welchem Einsatz ein Kolben 14· geführt ist, der einen Verdrängungskörper bildet. Der verbleibende Innenraum des Untertei-

- 6 20 9811/1271

les 1 und des Oberteiles 2 bilden den Vorratsbehälter 15, der bis zu einem Niveau 16 mit Schmelze gefüllt ist« Um dieses Niveau möglichst konstant zu halten, ist der Vorratsbehälter 15 über eine Rinne 17 mit einem nicht dargestellten Schmelzofen verbunden. Dies kann z.B, in der Art kommunizierender Gefäße erfolgen. Es kann aber aich zur Konstanthaltung des Badspiegels im Vorratsbehälter eine intermittierende Zu-■führung der Schmelze aus einer Pfanne oder einem Ofen erfolgen, wobei die Zufuhr in den Vorratsbehälter in Abhängigkeit der Taktfolge beim Gießen synchronisiert ist. Öffnungen 18 im Vorratsbehälter dienen zum Anschluß einer nicht dargestellten Induktionsheizung, mittels welcher eine gewünschte Temperatur der Schmelze aufrecht erhalten werden kann.

Es kann auch mit uLner horizontal angeordneten Düse gegossen werden. Lieeu wir el dann beispielsweise an Stelle des Pfropfens 7 -°m Stirnende des Rohres 5 eingesetzt.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der beschriebenen Anlage ist folgende? Der Vorratsbehälter 15 und der Ausgleichsbehälter 5 und möglichst auch die Gießdüse sind mit Schmelze gefüllt, die sich in. Ruhe befindet, da der Stopfen 9 geschlossen ist un&^vder Kolben 14 stillsteht. Nach Aufsetzen der Kokille 12 wird der Stopfen 9 so weit angehoben und dadurch die Eintrittsöffnung 8 so weit freigegeben, daß eine dem Gußstück angepaßte- Gießgeschwindigkeit erzielt wird. Es ist sL so möglich, ohne Umbauten der Anlage die verschiedensten Gußstücke herzustellen. Ist die Gußform ausschließlich durch Einwirkung des ferrostatischen Druckes der im Vorratsbehälter 15 befindlichen Schmelze gefüllt, was über eine Zeitsteuerung5oder durch entsprechende¹ iullstandsmeßgeräte

209811/1271

BAD ORtGiNAU

2U4025 t

an der Kokille 12 festgestellt werden kann, so wird der Stopfen 9 abgesenkt und dadurch die Eintritts öffnung 8 verschlossen. Anschließend wird der gewünschte erhöhte Druck in der Schmelze durch Absenken des Kolbens 14 erzeugt. Hiebei wird der Stopfen 9 in seiner die Eintrittsöffnung 8 verschiiessenden'Lage gehalten, so daß der Rückfluß der Schmelze · aus dem Ausgleichsbehälter 5 in den Vorratsbehälter 15 unterbunden wird. Der im Ausgleichsbehälter 5 a^^f diese Weise erzeugte Druck ist höher als jener Druck, welcher während des Füllens der Kokille 12 auftritt und wird so lange gehalten, bis der Anschnitt querschnitt der Gußform erstarrt ist. Dann wird der Kolbon 14 etwas hochgezogen, die Kokille 12 entleert oder durch eine neue Kokille ersetzt und der Gießzyklus beginnt von vorne.

Es ist ersichtlich, daß bei diesem Verfahren zur Erzeugung dos gewünschten Druckes in dor Schmelze nur Gin ganz geringer Hub des Kolbens 14 erforderlich ist, da nur die Volumsdifferenz bei der Erstarrung der Schmelze ausgeglichen werden muß und die !Füllung der Kokille 12 durch den ferrostatischen Druck der Schmölze allein erfolgt. Die Steuerung das Kolbens und des Stopfens 9 kann mechanisch, hydraulisch, elektrisch bzw. elektronisch erfolgen.

Der Abstand zwischen der EintrittsÖffnung δ und der Austritts öffnung 10 sowie der Innenquerschnitt dos Ausgleichsbehälturs 5 werden so gewählt, daß eine Beruhigung dor Strömung der Schmelze im Ausgleichsbehälter eintritt und die Schmelze der Gußform 12 durch die Austrittsöffnung 10 bzw. dio Düse 11 im wesentlichen frei von Turbulenz zugeführt wird, wodurch sich ein einwandfreier Guß ergibt,

Dieses Verfahren kann bei jeglichur Art von Schmelzen

- 8 209811/1271

Verwendung finden, seien es Metallschmelzen, wie Eisen, Stahl, Messing, Bronze, etc. oder Kunststoffschmelzen.

Patentansprüche:

209811/1271

Claims

2U4025 Patentansprüche :

1. Verfahren zum Gießen von Schmolzen, bei welchem diu Schmelze in einem Vorratsbehälter auf einer Höhe gustaut wird, die einen Transport der Schmelze durch ihr Gewicht durch einen mit dem Vorratsbehälter verbundenen Ausgleichsbehälter hindurch in eine an diesen anschließende Gußform bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem I¹UlIen der Gußform die bis möglichst nahe an die Gußform reichende Schmelze durch Unterbrechung des Zustromes der Schmelze in den Ausgleichsbehälter zum Stillstand gebracht wird, daß sodann die ruhende Schmelze in die Gußform eingelassen und nach der lullung der Gußform der Rückfluß der Schmelze aus dem Ausgleichsbehälter unterbunden wird und daß hierauf die im Ausgleichsbehälter und in · der Gußform befindliche Schmelze unter einem erhöhten Druck gesetzt wird, der größer ist^, als deiy. während der Füllung der Gußform aufgebtene Druck.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Ausgleichsbehälter während der Füllung der Gußform über eine gerade Strecke mit gleichbleibendem Querschnitt geführt wird, bis die Schmelze im wesentlichen frei von Turbulenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenne zeichnet, daß der auf die Schmelze ausgeübte erhöhte Druck bis zur Erstarrung des Anschnittquerschnittes der Gußform aufrecht erhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge-

- 10 209811/1271

kennzeichnet, daß der erhöhte Druck durch mechanische Druckbeaufschlagung der im Ausgleichsbehälter befindlichen Schmelze erzeugt wird.

- 11 -

209811/1271

Leerseite