DE2239059B2 - Metal mold for a centrifugal casting machine - Google Patents

Metal mold for a centrifugal casting machine

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/10Accessories for centrifugal casting apparatus, e.g. moulds, linings therefor, means for feeding molten metal, cleansing moulds, removing castings
    • B22D13/101Moulds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

ken das radiale Temperaturgefälle erhöht, wachsen auch die Wärmespannung am Außenmantel, die durch axiale Wärmedehnung der inneren Wandbereiche auf die Verschlußkeile 4 wirkenden Kräfte und die Wärmeverformung der ganzen Metall-Gießform. Bei hohen Umlauf-Drehzahlen wirken erhebliche Fliehkräfte des flüssigen Metalls und der MetaUform selbst auf die Wandungen, so daß die Festigkeit der Gießform gegenüber einer nicht umlaufenden Form berücksichtigt werden muß.If the radial temperature gradient increases, the thermal stress on the outer jacket also increases forces acting on the locking wedges 4 through axial thermal expansion of the inner wall areas and the heat deformation of the whole metal mold. At high rotational speeds, there are considerable centrifugal forces in the liquid metal and the MetaUform even on the walls, so that the strength of the casting mold compared to a non-circumferential Form must be taken into account.

Die in den F i g. 2 und 3 gezeigte Gießform gemäß der Erfindung besteht aus einem äußeren Formteil 8 und einem inneren Formteil 5. Der innere Metall-Formteil 5 hat am einen Ende einen Flansch 6 und an seinem Außenumfang eine Anzahl plastisch verformbarer Abstandshalter 7, z. B. aus einer Kupferlegierung, von bestimmter Höhe und Größe, die gleichmäßig an seinem Außenmantel verteilt angeordnet sind. Der innere Formteil 5 ist zusammen mit den Abstandshaltern 7 in den äußeren Formteil 8 ao eingeschoben. Zwei napfförmige Deckel 10 mit einer Sandauskleidung an ihren Innenseiten sind an den Stirnenden des inneren Formteiles 5 durch Verschlußkeile 11 befestigt. Die Deckel 10 stützen sich nur am äußeren Formteil 8 ab. Die an den Deckeln 10 angebrachten Sand-Auskleidungen 9 liegen am inneren Formteil an.The in the F i g. The casting mold according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 consists of an outer mold part 8 and an inner molded part 5. The inner metal molded part 5 has a flange 6 and at one end on its outer circumference a number of plastically deformable spacers 7, e.g. B. made of a copper alloy, of a certain height and size, which are arranged evenly distributed on its outer shell are. The inner molded part 5 is together with the spacers 7 in the outer molded part 8 ao inserted. Two cup-shaped lids 10 with a sand lining on their insides are on the Front ends of the inner molded part 5 fastened by locking wedges 11. The cover 10 are supported only on the outer molded part 8. The sand linings 9 attached to the covers 10 are on the inside Molding on.

Bei einem Schleudergußvorgang wird der innere Formteil 5 schnell aufgeheizt. Im inneren Formteil entsteht jedoch kein hohes Temperaturgefälle, da seine Wandstärke verhältnismäßig dünn ist und er vom äußeren Metall-Formteil 8 wärmeisoliert ist. Seine Wärmedehnung wird nicht direkt auf den äußeren Metall-Formteil 8 übertragen, sondern die Abstandshalter 7 zwischen dem inneren und dea äußeren Formteil drücken sich zusammen und werden verformL Die Abstandshalter können für mehrfache Verwendung brauchbar sein. Da die axiale Dehnung des inneren Metall-Formteils 5 an seinem freien (in Fig. 2 rechten) Ende durch eine der Sand-Auskleidungen 9 aufgefangen wird, wird die auf die Verschlußkeile 11 ausgeübte Kraft beträchtlich verringert. Obwohl die Temperatur des äußeren Formteils 8 ansteigt, weil Wärme vom inneren Formteil 5 über die sich durch seine Wärmedehnung verformenden Abstandshalter 7 auf den äußeren Formteil übertragen wird, ist doch das Temperaturgefälle des äußeren Formteils 8 nur gering und die in ihm wirksame Wärmespannung klein, weil die Hitze vom flüssigen Metall nicht unmittelbar auf ihn übertragen wird. Die Wärmedehnung des inneren Formteils 5 wird in gewissem Maße durch den äußeren Formteil 8 begrenzt. Im äußeren Formteil wirkt dadurch eine zusätzliche Zugspannung, die zum Bruch des äußeren Formteils 8 führen kann. Daher sollte der Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Metall-Formteil 5 bzw. 8 so gewählt werden, daß die gesamte Beanspruchung kleiner als bei der herkömmlichen einstückigen Metall-Gießform ist. Die geeigneten Abstände können durch praktische Messung und durch theoretische Berechnung bestimmt werden, wie in folgender Tabelle angegeben:In the case of a centrifugal casting process, the inner molded part 5 is heated up quickly. In the inner molding However, there is no high temperature gradient, since its wall thickness is relatively thin and he is thermally insulated from the outer metal molding 8. Its thermal expansion is not directly applied to the exterior Metal molding 8 transferred, but the spacers 7 between the inner and the outer Molded part compress and become deformed. The spacers can be used for multiple Use to be useful. Since the axial expansion of the inner metal molded part 5 at its free (in Fig. 2 right) end is caught by one of the sand linings 9, which is on the locking wedges 11 force exerted is considerably reduced. Although the temperature of the outer molding 8 increases because heat from the inner molded part 5 is deformed by its thermal expansion Spacer 7 is transferred to the outer molded part, but the temperature gradient of the outer Molded part 8 only low and the thermal stress effective in it small because the heat from the liquid Metal is not transferred directly to it. The thermal expansion of the inner molded part 5 is shown in Limited to a certain extent by the outer molded part 8. As a result, an additional one acts in the outer molded part Tensile stress, which can lead to the breakage of the outer molded part 8. Hence the distance should between the inner and the outer metal molded part 5 and 8 are chosen so that the entire Stress is less than with the conventional one-piece metal casting mold. The appropriate ones Distances can be determined by practical measurement and by theoretical calculation, as indicated in the following table:

Beispiel A
(mm)
Example A.
(mm)
Beispiel B
(mm)
Example B.
(mm)
Beispiel C
(mm)
Example C
(mm)
Außendurchmesser des äußeren Formteils Outside diameter of the outer molded part 19501950 17001700 13801380 Innendurchmesser des äußeren Formteils Inner diameter of the outer molded part 15801580 12801280 10501050 Außendurchmesser des inneren Formteils Outside diameter of the inner molding 15781578 1278,41278.4 1048.61048.6 Innendurchmesser des inneren Formteils Inner diameter of the inner molding 13001300 900900 800800 Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des
äußeren Formteils und dem Außendurchmesser des
inneren Formteils
Difference between the inside diameter of the
outer molding and the outer diameter of the
inner molding
nicht weniger
als 2
not less
as 2
nicht weniger
als 1,6
not less
than 1.6
nicht weniger
als 1,4
not less
than 1.4

Im Gießbetrieb treten bei Verwendung der erfin- mindestens 100 mm und Durchmessern von minde-When using the inventions, at least 100 mm and diameters of at least

dungsgemäßen Gießform auch beim Gießen großer stens 800 mm von sehr guter Qualität und ohneproper mold even when casting large at least 800 mm of very good quality and without

Gußstücke nur geringe Vibration der Gießform und Rißbildungen selbst nach mehr als 50 GießabläufenCastings only low vibration of the casting mold and cracking even after more than 50 casting runs

nach dem Gießen nur geringe Wärmeverformungen 50 in der gleichen Form hergestellt werden,
auf. Es konnten Großrohre mit Wandstärken von
only slight heat deformations 50 are produced in the same mold after casting,
on. Large pipes with wall thicknesses of

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

um die Schraubenfedern aufnehmen zu können, wasto be able to accommodate the coil springs, what . Patentansprüche: zwangläufig zu einer gewissen Labilität bzw. zu Vi-. Patent claims: inevitably to a certain instability or to Vi brationen bei hochtourig umlaufenden GießformenBrations in high-speed rotating molds , 1. Doppelwandige Metall-Kokille für Schleu- führen kann. Ferner stellen die Kühlanlagen einen i dergießmaschinen, bei welcher ein innerer Me- 5 erheblichen technischen Aufwand dar., 1. Double-walled metal mold for sluice can lead. The cooling systems also provide a i die casting machines, in which an internal measuring 5 represents considerable technical effort. tall-Formteil in einem äußeren Metall-Formteil Bei einer anderen doppelwandigen Schleudergieß-tall molded part in an outer metal molded part In another double-walled centrifugal casting durch mehrere verformbare Abstandshalter unter form (CH-PS 114 221) ist der zylindrische Zwischen-Ausbildung eines zylindrischen Zwischenraumes raum zwischen der InnenkokUle und der Außengehalten ist und bei der die Stirnenden von Ring- kokille mit einem bei Betriebstemperaturen flüssigen deckein abgeschlossen sind, die an ihrer Innen- ι«· Material, z. B. Blei, von hoher thermischer Leitfähigseite eine Sand-Auskleidung aufweisen, da- keit gefüllt Dadurch soll eine Entlastung der stabUen durch gekennzeichnet, daß die Ab- Außenkokille bei gleichzeitiger guter Wärmeleitung Standshalter (7) zwischen dem inneren und dem von der InnenkokUle nach außen erreicht werden, äußeren Formteil (5 bzw. 8) aus plastisch ver- Derartige Gießformen sind jedoch für Betriebsformbarem Metall bestehen. 15 temperaturen von mehr als 400° C ungeeignet.through several deformable spacers under form (CH-PS 114 221) is the cylindrical intermediate training a cylindrical space between the inner shell and the outer holding is and in which the front ends of the ring mold with a liquid at operating temperatures deckein are completed, which at their inner ι «· material, z. B. lead, of high thermal conductivity have a sand lining so that it is filled. This is intended to relieve the rods characterized in that the outer mold with good heat conduction at the same time Stand holder (7) between the inner and that of the inner shell to the outside can be reached, outer molded part (5 or 8) made from plastic Made of metal. 15 unsuitable temperatures of more than 400 ° C. 2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metall-Gießzeichnet, daß sich die Stirnenden der inneren Me- form der genannten Art zu schaffen, bei der ein vertalMiießfonn (5) an die Sand-Auskleidung (9) der gleichsweise geringes Temperaturgefälle und entDeckel anlegen sprechend kleinere Wärmespannungen innerhalb der2. Chill mold according to claim 1, characterized in that the object of the invention is to provide a metal casting, that the front ends of the inner measurement form of the type mentioned are created, in which a vertical flow form (5) to the sand lining (9) the equally low temperature gradient and EntDeckel apply correspondingly smaller thermal stresses within the so Formteile auftreten können, so daß die mechanischen Beanspruchungen der rotierenden Formteile herabgesetzt sind.so moldings can occur, so that the mechanical Stresses on the rotating moldings are reduced. Bei der erfindungsgemäßen Lösung stellt der ungefüllte zylindrische Zwischenraum zwischen dem 35 inneren und dem äußeren Kokillenteil einen Isolierraum dar, durch den das Temperaturgefälle des in-In the solution according to the invention, the unfilled cylindrical space between the 35 inner and outer mold part represent an insulating space through which the temperature gradient of the internal Die Erfindung betrifft eine doppelwandige Metall- nere? Kukillenteiles in radialer Richtung wesentlich Kokille für Schleudergießmaschinen mit den Merk- herabgesetzt wird. Dieser Zwischenraum hat darmalen des Gattungsbeiriffes von Anspruch 1. uber hinaus noch emenAusgleichseffekt der radialen Bisher konnten durch Schleudergießen nur säulen- 3° Wärme-und Fl.ehkraftdehnung des mnerenKokillenförmige Gußstücke von kleinem Durchmesser und te!le*' ^ durc u h dl^ bei Betnebstemperaturen^pla-Hohlzylinder mit relativ dünner Wandstärke herge- stische Eigenschaft der gleichmäßig an der Außenstellt werden. Da in diesen Fällen der Wärmeinhalt fläche des mneren Kokillenteiles angeordneten Abder Gußstücke kleiner als die Wärme-Aufnahme- Standshalter erreicht wird Diese plastisch verformiähigkeit bzw. -Ableitung der Kokille ist, steigt die 35 baren Abstandshalter absorbieren die radiale Warme-Kokillentemperatur nicht über die Temperatur der dehnung des inneren Kokillen- bzw Formteiles und Gußstücke. Daher konnten einstückige Kokillen zur stellen durch ihre Verbreiterung bei der Deformation Herstellung dünnwandiger oder kleiner Gußstücke einen innigen Kontakt mit dem äußeren Formteil her. problemlos eingesetzt werden. Für den Betrieb von Schleudergießmaschinen ist ein Bei der Herstellung dickwandiger Rotationskörper *° derartig inniger Kontakt zwischen dem äußeren und oder von Großrohren nach dem Schleudergießver- dem inneren Formteil insofern von Bedeutung, als fahren kann es auf Grund des großen Wärmeinhaltes dadurch beide Formteile als quasi einheitliche Kordes flüssigen Metalls, der dadurch bedingten Deh- per umlaufen und Vibrationen oder andere Gefahrnungsspannungen und der hohen Fliehkräfte zu Ko- düngen verhindert werden. Die Isolationswirkung des killenbrüchen und/oder zu Vibrationen und Erschüt- +5 zylindrischen Zwischenraumes ist somit hauptsächlich terungen der Schleudergießmaschine kommen. Um auf die kurze Zeitspanne unmittelbar nach dem Giedie durch die hohen Temperaturen ausgelösten ßen der Schmelze beschränkt.The invention relates to a double-walled metal interior ? Mold part in the radial direction substantially mold for centrifugal casting machines with the Merk- is reduced. This gap has darmalen of Gattungsbeiriffes still emenAusgleichseffekt of claim 1. Moreover, the radial So far could only columnar 3 ° heat and Fl.ehkraftdehnung of mnerenKokillenförmige castings of small diameter and te by centrifugal casting! le * '^ durc u h dl ^ at operating temperatures ^ pla hollow cylinder with relatively thin wall thickness, a her- tical property that is uniformly placed on the outside. Since in these cases the heat retention area of the inner mold part arranged Abder castings is smaller than the heat-absorbing stand holder expansion of the inner mold or molded part and castings. Therefore, one-piece molds for making thin-walled or small castings by their widening during the deformation could produce intimate contact with the outer molded part. can be used without any problems. For the operation of centrifugal casting is a In the manufacture of thick-walled rotational body * ° such intimate contact between the outer and or of large-diameter pipes according to the Schleudergießver- de m inner mold part of significance insofar as it can drive due to the large heat content by both mold parts as quasi Uniform cord of liquid metal, the resulting stretchers, and vibrations or other dangerous voltages and the high centrifugal forces to fertilize are prevented. The insulating effect of the groove fractures and / or vibrations and shocks +5 cylindrical space is therefore mainly caused by the centrifugal casting machine. To be limited to the short period of time immediately after the casting due to the high temperatures triggered by the melt. Wärmedehnungen der Kokille in kontrollierbaren Im folgenden wird eine bekannte, einstückigeThermal expansion of the mold in controllable The following is a known, one-piece Grenzen zu halten, wurden doppelwandige Gießfor- Schleudergieß-Kokille und eine erfindungsgemäße men bzw. Kokillen entwickelt. Bei einer derartigen 5<> Kokillenausführung an Hand der Zeichnung im einbekannten Schleudergießmaschine (DT-AS 1108 862) zelnen beschrieben. Es zeigtTo keep limits, double-walled casting mold centrifugal casting mold and one according to the invention men or molds developed. With such a 5 <> Mold design on the basis of the drawing in the known centrifugal casting machine (DT-AS 1108 862) individually described. It shows besteht die umlaufende Formvorrichtung aus einer F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine bekanntethe revolving molding device consists of a fig. 1 is a longitudinal section through a known Innenkokille und einem äußeren Verstärkungsmantel, einstückige Metall-Kokille für Schleudergießen,
der den Träger für die Kokille bildet und auf Rollen F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Kokille geläuft. Zwischen der rohrförmigen Innenkokille und 55 maß der Erfindung,
Inner mold and an outer reinforcement jacket, one-piece metal mold for centrifugal casting,
which forms the carrier for the mold and on rollers F i g. 2 runs a longitudinal section through the mold. Between the tubular inner mold and 55 measured the invention,
dem Verstärkungsmantel sind elastisch deformier- F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch diethe reinforcement jacket are elastically deformed. 3 shows an enlarged partial section through the bare, als Torus-Schraubenfedern ausgebüdete Ab- in F i g. 2 gezeigte Metall-Kokille,
standshalter unter gegenseitigen axialen Abständen Die in F i g. 1 dargestellte bekannte Gießform 1
bare, designed as toroidal coil springs, in FIG. 2 shown metal mold,
spacers at mutual axial distances The in F i g. Known casting mold 1 shown in FIG
vorgesehen. Zur Verringerung von thermischen De- besitzt an ihrem Innenmantel einen Schutzüberzug formationen der Innenkokille wird der die Abstands- 6° und an ihren Enden ein Paar napfförmige Deckel 3, halter aufnehmende zylindrische Zwischenraum zwi- deren jeder eine an ihm angebrachte Sand-Auskleischen der InnenkokUle und dem Verstärkungsmantel dung 2 trägt und an der Form durch Verschlußmit einem Kühlmittel beaufschlagt. Diese Kühlung keile 4 befestigt ist. Die Innentemperatur der Metallführt jedoch zu einem außerordentlich hohen Wärme- Form kann nach dem Vergießen je nach der Art und gefälle innerhalb der InnenkokUle und zu großen 65 der Dicke des Schutzüberzuges über 400° C ansteigen, thermischen inneren Spannungen des Kokillenmate- Die Wandstärke der Metall-Form ist gewöhnlich entrials. Darüber hinaus muß der zylindrische Zwischen- sprechend dem Wärmeinhalt der zu gießenden Geraum einen erheblichen radialen Abstand aufweisen, genstände ausgelegt. Da sich bei größeren Wandstär-intended. To reduce thermal degradation, it has a protective coating on its inner jacket Formations of the inner mold is the spacing 6 ° and at their ends a pair of cup-shaped covers 3, Holder-receiving cylindrical interspace between each of which has a sand lining attached to it the inner shell and the reinforcement jacket 2 carries and on the mold by closure with acted upon by a coolant. This cooling wedges 4 is attached. The internal temperature of the metal leads however, to an extraordinarily high heat-form after potting, depending on the type and shape gradient within the inner shell and too large 65 of the thickness of the protective coating rise above 400 ° C, thermal internal stresses of the mold mate- The wall thickness of the metal mold is usually entrials. In addition, the cylindrical intermediate must correspond to the heat content of the space to be cast have a significant radial distance, designed objects. Since with greater wall thickness
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Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee