DE2164755B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Gußstücken in Gießformen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Gußstücken in GießformenInfo
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Description
ist. und i„
SESten. nicht möglich. Damit
rußÄ wi Lunker nicht auszuschließen.
S fätsich eweils nur eine Form anschließen.
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ÄeSr Achtungen lassen sch!«
auf Grund ihres eng begrenzten Drehwinkels nach abgeschbssener
Fonnfüllung die Bnstel «ng ungrsch,«-
Hcher Haupterstarrungsnchtungen fur das Gußstück
nicht zuiese in bezug auf den Schwerkraftvektor
.ο Verschiedenen Haupterstarrungsrichtungen s.nd jedoch
Seine optimale Erstarrungs.enkung „.clvneuester Erkenntnis
(vgl. »Gießerei-Forschung« 24 [1972] Nr. 3, S 115 bis 131) entscheidend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe 4<
eines neuartigen Verfahrens und einer neuartigen cSeinnchtung. die für eine hochwertige Werkstücksf.rodukt.on
erforderlichen günstigen Bedingungen sowohl bei der Formfüllung als auch vor allem wahrend
der Erstarrung der Gußteile zu gewährleisten, gle.chzeitig
eine besonders rationelle Fert.gung zu ermogl.-ehe" und dabei die Nachteile der obengenannten Verfahren
und Vorrichtungen zu vermeiden.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung be. dem eingangs
genannten Verfahren und bei den zu seiner Au^
„ übung benötigten Vorrichtung dadurch gelost dad*
Gießformen während der Erstarrung des Gußstück; langsam kontinuierlich oder schrittweise um eine
außerhalb der Gießform liegende horizontale Achs« gedreht werden, wobei die Drehbewegung vom Beg.nr
der Formfüllung bis ,um Abschluß der Erstarrung de:
Gußstücks einen Drehwinkel von mehr als 90 und we nicer als 360° umfaßt.
Hierbei soll unter dem Begriff »horizontale Drehach
se« auch eine gewisse schiefe Lagerung e.nbegnffei
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen
zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Guß-Die
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren hat grundsätzlich einen feuerfest ausgekleideten, ur
eine horizontale Achse drehbaren Schmelzebehaltei
der an seinem Umfang mit einem oder mehreren radial oder tangential verlaufenden, zu Formanschlüssen führenden
Kanälen versehen ist. Diese Formanschlüsse können als Rohrverbindungen ausgebildet sein. Wenn
der Schmelzebehälter kreisförmigen Querschnitt hat, können die Rohrverbindungen radia! angeordnet sein]
bei rechteckigem Querschnitt liegen die Rohrverbindungen tangential. Die Rohrverbindungen können auch
parallel zur Drehachse angeordnet sein.
Um eine große Arbeitsleistung zu erzielen können ι ο am Schmelzebehälter, der entsprechend lang gebaut
sein muß in Richtung der Drehachse in mehreren nebeneinanderliegenden
Vertikal-Ebenen die Rohrverbindungen mit Formanschlüssen angeordnet sein. Es kann zweckmäßig sein, den Schmelzebehälter mit einer
zusätzlichen Heizung auszustatten und auch eine Zuführung für Schutzgas anzuordnen.
Hierbei se" unter dem Begriff »Vertikal-Ebene«
auch eine gewisse schiefe Lagerung einbegriffen sein.
Falls der Schmelzebehälter einer Vorrichtung um etwa 90° schwenkbar gelagert ist, ist es zweckmäßig,
oberhalb seiner Drehachse einen Nachfüllstutzen für die Schmelze anzubringen.
Zur Ausübung des Verfahrens ist es auch möglich, den Schmelzebehälter als Gießaufsatz auszubilden und
mit einem kipp- und drehbaren Schmelzeofen zu koppeln.
Auf diese Weise ist ein vollkontinuierlicher Gieß-
und Erstarrungszyklus für mehrere Gießformen gleichzeitig möglich. Dabei soll ohne Unterbrechung des Produktionsablaufs
auch eine fortlaufende schritrveise Ergänzung des Metallvorrats im Behälter durch die Rohrverbindungen
in geeigneter Position oder ein stetiger Nachfluß der Schmelze durch eine öffnung in Verlängerung
der Behälter-Drehachse erfolgen.
Zum Verfahrensablauf bei der Werkstückproduktion werden die Gießformen auf Fördereinrichtungen an die
Gießvorrichtung herangebracht und dichtend an die Rohrverbindungen angeschlossen. Infolge der Drehbewegung
der Gießvorrichtung um ihre horizontale Achse wandern die Gießformen nun nach unten und
werden zunächst mit der Schmelze gefüllt. Auf ihrem weiteren Weg läuft dann die Erstarrung der Gußstücke
in den drei Haupterstarrungsrichtungen nacheinander mit kontinuierlichen Übergängen ab. Nach beendeter
Erstarrung werden die Gußstücke in ihren Formen von der Schmelze an der Mündung der Rohrverbindungen
getrennt, sobald diese oberhalb des Schmelzniveaus im Schmelzebehälter liegen, und mit Hilfe weiterer Fördereinrichtungen
wegtransportiert. Die damit freigewordenen Rohrverbindungen können nun auf ihrem
Weg zur Ausgangsposition für die Ergänzung des Schmelzevorrats im Behälter an ein äußeres Zuflußsy-
$tem angeschlossen werden. Nach Erreichen einer geeigneten Position trennt sich das Zuflußsystem von den
Rohrverbindungen und diese werden mit neuen Formen für einen weiteren Gieß- und Erstarrungszyklus
verbunden.
In Sonderfällen kann auch durch Umkehrung des Drehsinns in umgekehrter Reihenfolge beginnend mit
Füllung der Form von oben und abschließend mit der überwiegend faüend gerichteten Erstarrung verfahren
werden.
Für das Gießen größerer Werkstücke kann eine Form auch an mehrere beispielsweise in achsialer Riehtung
nebeneinanderliegende Rohrverbindungen angeschlossen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile erstrecken sich zunächst auf eine gleichmäßige steuerbare Fcrmfüllung
von unten, wcbei jede zur Schaumbildung führende Durchwirbelung der Schmelze sowohl in den Zuflußkanälen
wie im Formhohlraum vermieden wird. Anschließend wirkt der Inhalt der Vorratsbehälter mit
praktisch konstanter Temperatur der Schmeke über die Rohrverbindungen als Speiser für die Erstarrung
der Gußteile. Hier ist als besonderer Vorteil, der bis heute bei keinem anderen Gießverfahren erreicht wird,
die Lenkung der Erstarrung in Jen drei nacheinander durchlaufenen Haupterstarrungsrichtungen hervorzuheben.
So erfolgt nämlich zunächst eine überwiegend vertikal fallend gerichtete Erstarrung bei der sogenannten
Basisspeisung, die auf Grund der hierbei auftretenden Konvektionsströmungen im noch flüssigen Bereich
des Gußteils ein längeres Offenhalten der Speisungskanäle und damit eine erhebliche Verbesserung der
Dichtspeisung des Gußgefüges bewirkt Auch bei der folgenden überwiegend horizontal gerichteten Erstarrung
ist der Einfluß der Konvektionsströmungen vorhanden, der in Verbindung mit dem hier herrschenden
maximalen Speiserdruck zu einem dichten Gußgefüge führt. In der sich anschließenden letzten Erstarrungsperiode
werden nun durch den Übergang in die vorwiegend vertikal steigende Erstarrungsrichtung die Konvektionsströmungen
abgebaut, was eine Verzögerung des Wärmeflusses durch die Verbindungsrohre in die
weitgehend erstarrten Gußteile bewirkt und so einen raschen Abschluß der Erstarrung und eine leichtere
Trennung der Gießformen von den Verbindungsrohren ermöglicht. Hierdurch unterscheidet sich die Erfindung
besonders vorteilhaft vom bekannten Niederdruckgießverfahren, welches durch die allein vorherrschende
Basisspeisung die Erstarrung verzögert und damit die Produktivität schmälert.
Von weiterem Vorteil ist, daß weder für die Füllung der Gießformen noch für den Speiserdruck während
der Erstarrung ein besonderer Gasdruck mit dem entsprechenden regeltechnischen Aufwand erforderlich
ist. Ein Steigrohrproblem tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls nicht auf, so daß die Verarbeitung
aller bekannten Gußwerkstoffe möglich wird.
Im Hinblick auf den erreichbaren Mechanisierungsgrad und die erzielbare Produktivität kommt dem
neuen Verfahren eine besondere Bedeutung zu. So kann gleichzeitig eine ganze Reihe von Formen, die
parallel zur Drehachse des Vorratsbehälters angeschlossen sind, auf dem Weg einer Umdrehung abgegossen
werden und erstarren, wobei ein Minimum an sogenanntem Kreislaufmaterial für die Anschnitt- und
Speisersysteme anfällt, und infolgedessen die weitere Gußteilbearbeitung spürbar entlastet wird. Infolge der
stetigen Nachfüllmöglichkeit für das Gießmetall in den Schmelzbehälter ist ein ununterbrochener Produktionsgang
gewährleistet, dessen hoher Gleichmäßigkeitsgrad sich in entsprechenden Produklionseigenschaft
niederschlägt.
Schließlich ist noch auf die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten des neuen Verfahrens hinzuweisen; es
können sowohl verlorene Formen als auch Dauerformen, wie auch Formguß- und Stranggußkokillen zum
Einsatz kommen.
Falls, wie z. B. für das Abgießen kleinerer Serien, die Charge im Vorratsbehälter oder einem herkömmlichen
Schmelzofen mit einem erfindungsgemäßen Gießaufsatz aufgeschmolzen wird, kann anschließend sofort gegossen
werden, so daß jedes ungünstige Überführen der Schmelze wie bei der herkömmlichen Arbeitsweise
entfällt.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigen
F i g. 1 und 3 einen senkrechten Schnitt durch einen kreiszylindrischen Schmelzbehälter mit radial liegenden
Rohrverbindungen, in zwei Positionen,
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Schmelzbehälter in der Position nach Fig. 1,
Fig.4 einen senkrechten Schnitt durch einen
Schmelzbehälter von quadratischem Querschnitt mit tangential liegenden Rohrverbindungen,
F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch einen Schmelzebehälter, der um einen Winkel von etwa 90°
schwenkbar ist,
F i g. 6 einen Schmelzofen horizontal gekippt mit angesetztem Gießaufsatz,
F i g. 7 einen senkrechten Schnitt durch die Einrichtung nach F i g. 6.
Im Beispiel der F i g. 1 bis 3 ist der trommeiförmige Schmelzebehälter 1, der mit geeignetem feuerfestem
Material Γ ausgekleidet ist, mit dem flüssigen Gießmetall 2 bis zum Niveau 2' gefüllt. Am Schmelzebehälter 1
sind die Rohrverbindungen 3, 4, 5 und 6 radial und in mehreren Vertikalebenen hintereinander angebracht,
die konsolenartig die Gießformen 7,8, und 9 tragen. An die Rohrverbindungen 6 ist der Zuflußkanal 10 für die
Schmelze angeschlossen.
Zdr Inbetriebnahme befindet sich die Gießanlage in der Position der F i g. 3. Die Rohrverbindungen 3 und 6
stehen an den Grenzen des Bereichs D, die Rohrverbindungen 4 und 5 mit Deckeln 11 verschlossen an den
Grenzen des Bereichs B. Mit Hilfe des mobilen (nicht dargestellt) Zuflußkanals 10 kann nun durch die Öffnungen
der Rohrverbindungen 6 der Schmelzebehälter 1 bis zum Niveau T mit Schmelze 2 gefüllt werden.
Zum Start der Gußproduktion werden die Gießformen 7 auf die freien Öffnungen der Rohrverbindungen 3 gesetzt
und dichtend verbunden. Danach wird die Drehbewegung des Schmelzebehälters 1 um seine Drehachse
12 gegen den Uhrzeigersinn in Gang gesetzt und der Zuflußkanal 10 am Ende des Bereichs D von den Rohrverbindungen
6 abgenommen. In der gleichen Zeit wandern die Formen 7 zum Gießen durch den Drehbereich
A und zum Erstarren Jurch die Bereiche B und C
und werden am Ende vom Bereich C nach jetzt abgeschlossener Erstarrung, von den Rohrverbindungen 3
entfernt Anschließend erfolgt die Nachfüllung der Schmelze mit Hilfe des Zuflußkanals 10 über die Rohrverbindungen
3 im Bereich D, an dessen Grenze wiederum neue Gießformen angeschlossen werden. Entsprechend
wird mit zeitlicher Verschiebung an den Rohrverbindungen 6,5 und 4 verfahren. Das Aufsetzen
oder Entfernen der Formen sowie das Anschließen des Zuflußkanals 10 kann bei kurzem Anhalten oder auch
bei fortlaufender Drehbewegung erfolgen.
Zur Erleichterung des Anfahrvorgangs können, wie in F i g. 3 dargestellt, Absperrvorrichtungen 13 für die
Schmelze in die Rohrverbindungen eingebaut sein. Es besteht auch die Möglichkeit, eine wesentliche
Verkürzung der Einrichtung dadurch herbeizuführen, daß die in den F i g. 1 bis 3 als mit dem Schmelzebehälter
1 fest verbunden dargestellte Rohrverbindungen 4, 5,6,7 in die Gießformen selbst einbezogen werden.
Falls zweckmäßig kann bei der Einrichtung nach den F i g. 1 bis 3 auch die generell raschere Erstarrung bevorzugt
in einer Haupteinrichtung z. B. der vertikal fallenden
ablaufen. Hierfür müßte auf die in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Rohrverbindungen 4 und 6 verzichtet
und die Mündung der Rohrverbindung 5 analog zur Verbindung 3 nach oben verlegt werden. Der Gieß-
und Erstarrungsvorgang läuft dann mit Hilfe einer geeigneten Steuerung der Drehrichtung des Schmelzebehälters
1 in einer auf- und abwärts gehenden Schwenkbewegung der Formen 7 und 9 in den Bereichen A bzw.
C wechselweise ab. Die Nachfüllung des Schmelzevorrats kann hier ununterbrochen besonders einfach durch
einen bogenförmigen Spalt oben im Behälter in den Grenzen des Bereichs D vorgenommen werden.
Im Beispiel der F i g. 4 sind an den rechteckigen Schmelzebehälter 21 die Rohrverbindungen 23, 24, 25
und 26 tangential angeschlossen. Der Zufluß der Schmelze 22 erfolgt durch den konzentrisch zur Drehachse
32 angeordneten Zuflußkanal 30. Dabei liegt das Schmelzniveau 22' unterhalb der Drehachse 32.
Der Verfahrensablauf bei diesem Beispiel ist derselbe wie beim Beispiel der F i g. 1 bis 3.
Wird für größere Formen oder Kokillen mit mechanisierter Betätigung mehr Raum beansprucht, so empfiehlt
sich eine Einrichtung nach F i g. 5. Hier wird der Schmelzebehälter 61 vollständig von der Schmelze 62
ausgefüllt, deren Nachfüllung über eine horizontal verschiebbare Rinne 64 durch den aufgesetzten Stutzen 63
vorgenommen wird, der zugleich zur Erhöhung des metaliostatischen Drucks beiträgt. Die Gießform 65 steht
unmittelbar vor der Füllung, während in der Form 66 das Gußteil erstarrt. Der Drehwinkel beträgt hierbei
etwa 90°. Diese Einrichtung wird durch eine nicht dargestellte
Steuerung der Drehrichtung auf- und abgeschwenkt, so daß der Formfüll- und Erstarrungsvorgang
bei jeder Form in einer Abwärtsbewegung und anschließendem Halt erfolgt
Die F i g. 6 und 7 zeigen schließlich eine Möglichkeit, einen herkömmlichen um die Achse 72 kippbaren
Schmelzofen 71 mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Form eines Gießaufsatzes 73 für ein Fertigungsverfahren
entsprechend der Anmeldung einzusetzen. Der Ofen muß dann zusätzlich um seine Mittelachse
74 drehbar sein.
F i g. 7 zeigt den Gießaufsatz 73 mit zwei Formen 75 und 76 bestückt Die Drehbewegung wird durch Rollen
77 ermöglicht
Nach dem Aufschmelzen des Einsatzmaterials wird der Gießaufsatz 73 dichtend mit dem Ofen 71 verbunden,
der dann durch Kippen die Gießposition gemäO
F i g. 7 erreicht, in der nun durch die Drehbewegung um die Mittelachse 74 eine Gußproduktion wechselweise
mit den beiden Formen 75 und 76 ähnlich dem Verfahren nach den F i g. 5 und 6 alblaufen kann.
60
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Gußstücken in Gießformen, die durch
einen Einguß von unten aus einem Gießgefäß mit Schmelze gefüllt und während der Erstarrung des
Gußstücks in ständiger Verbindung mit dem Schmelzevorrat gehalten werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gießform während der Erstarrung des Gußstücks langsam kontinuierlich oder schrittweise um eine außerhalb der Gießform
liegende horizontale Achse gedreht wird, wobei die Drehbewegung vom Beginn der Formfüllung bis
zum Abschluß der Erstarrung des Gußstücks einen Drehwinkel von mehr als 90 und weniger als 360°
umfaßt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahiens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen feuerfest ausgekleideten, um eine horizontale Achse
(12, 32, 74) drehbaren Schmelzebehälter (1, 21, 61), der an seinem Umfang mit einem oder mehreren
radial oder tangential verlaufenden, zu Formanschlüssen führenden Kanälen (3,4,5,6,23,24,25.26)
versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formanschlüsse als Rohrverbindungen
(3,4,5,6) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzebehälter (1) kreisförmigen
Querschnitt hat und die Rohrverbindungen (3, 4,5,6) radial angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzebehälter (21) rechteckigen
Querschnitt hat und die Rohrverbindungen (23, 24,25,26) tangential angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindungen parallel
zur Drehachse angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Schmelzebehälter (1) in Richtung
der Drehachse (12) in mehreren nebeneinanderliegenden vertikalen Ebenen Rohrverbindungen (3, 4,
5,6) mit Formanschlüssen angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzebehälter
zusätzlich beheizbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Schmelzebehälter
eine Zuführung für Schutzgas angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel eines um 90"
schwenkbaren Schmelzebehälters (61) oberhalb seiner Drehachse ein Nachfüllstutzen (63) für die
Schmelze (62) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzebehälter als Gießaufsatz (73) ausgebildet und mit einem kipp- und
drehbaren Schmelzofen (71) koppelbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Drehachse (32)
ein Zuflußkanal (30) mit in Verlängerung der Drehachse liegender Öffnung angeordnet ist.
■ · r^Rfnrmen die durch einen Einguß von un-StUCkeni:Sm
cXfäß mit Schmelze gelullt und
Erstarrung der Gußstücke in ständiger . . o_i i-,a,,^rrat erhalten werden.
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DE19712164755 DE2164755C3 (de) | 1971-12-27 | 1971-12-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Gußstücken in Gießformen |
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ID=5829329
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DE19712164755 Expired DE2164755C3 (de) | 1971-12-27 | 1971-12-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Gießen und zur Erstarrungslenkung von Gußstücken in Gießformen |
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