DE2250780A1 - METHOD AND DEVICE FOR LOW PRESSURE CASTING - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR LOW PRESSURE CASTINGInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Niederdruckgießen, bei dem schmelzflüssiges Metall aus einem geschlossenen, erhitzten Behälter durch auf die Oberfläche des Metalls in dem Behälter einwirkenden Gasdruck durch ein Steigrohr, dessen eines Ende bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter einer Gießform in Berührung steht, in die Form gefördert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for low-pressure casting, in the case of the molten metal from a closed, heated one Container by gas pressure acting on the surface of the metal in the container through a riser pipe, one of which End reaches below the surface of the liquid metal and the other end with the pouring funnel of a casting mold is in contact, is conveyed into the mold, and a device for carrying out this process.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Beim Niederdruckgießen wird schmelzflüssiges Metall aus einem Ofen aufwärts durch ein bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls im Ofen reichendes Steigrohr in eine Gießform gedrückt. Bas geschieht in der Weise, daß auf die Oberfläche des flüssigen Metalls im Ofen Gasdruck ausgeübt wird, so daß das tflüssigeMetall durch das Steigrohr in die Form steigt, wo es dann erstarrt. Daraufhin wird der Gasdruck vermindert oder ganz aufgehoben, so daß das überschüssige flüssige Metall durchIn low pressure casting, molten metal is moved from a furnace up through one to below the surface of the liquid Metal riser pipe reaching in the furnace is pressed into a casting mold. Bas happens in such a way that on the surface of the liquid Gas pressure is exerted on the metal in the furnace, so that the liquid metal rises through the riser into the mold, where it then solidifies. The gas pressure is then reduced or completely lifted so that the excess liquid metal through
S
das Steirohr in den Ofen zurückfließen kann. Anschließend ν
die Form geöffnet und das Gußstück entnommen.S.
the styrian pipe can flow back into the oven. Then ν opened the mold and removed the casting.
Gewisse beim Niederdruckgießen auftretende Schwierigkeiten sind auf das Entstehen von Oxiden im Metall durch Einwirkung von Druckluft, auf Wirbelbildung während des Eingießens des flüssigen Metalls in den Tiegel und durch Luftzutritt beim Entnehmen des Gußstückes aus deform zurückzuführen. Alle diese Paktoren beeinflussen die Metallschmelze ungünstig, die Struktur des Metalls im Tiegel wird verändert und im fertigen Gußstück sind unerwünschte, schädliche Metalloxide enthalten.Certain difficulties encountered in low-pressure casting are due to the formation of oxides in the metal due to the action of compressed air, for vortex formation during the pouring of the liquid metal into the crucible and due to the admission of air when removing the Casting traced back from deform. All of these factors influence the metal melt is unfavorable, the structure of the metal in the crucible is changed and are in the finished casting contain unwanted, harmful metal oxides.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,diese beim derzeitigen Niederdruckgießen auftretenden Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß die Bildung von Metalloxiden innerhalb des Steigrohres vermieden und damit die nachteilige Beeinflussung des fertigen Gußstückes durch Oxide auf einen Kleinstwert vermindert wird. The invention is based on the task at the present To resolve low pressure casting difficulties that the formation of metal oxides within the riser avoided and thus the detrimental effect on the finished casting is reduced to a minimum value by oxides.
Dabei soll auch die Eignung der NiederdruckgießverfahrenThe suitability of the low-pressure casting process should also be considered
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für Leichtmetall und deren Legierungen, wie- z.B. Magnesium und Magnesium-Legierungen, verbessert; werden.for light metals and their alloys, such as magnesium and Magnesium Alloys, Improved; will.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt gemäß der Erfindung darin, daß' bei einem Niederdruckgießverfahren der- eingangs, genannten Gattung ein inertes Gas durch das besagte andere Ende des Steigrohres in das Steigrohr eingeleitet und durch dieses. Gas die im Formhöhlraum eingeschlossene Luft beim Pullen der Form durch Entlüftungsöffnungen in der Form in dem Maße herausgedrückt wird,, wie das flüssige Metall in dem Steigrohr steigt j während, wenn das Metall in dem Steigrohr bei Aufhebung des auf die Metalloberfläche wirkenden Gasdruckes in den Behälter zurückfließt, das. besagte inerte Gas den Raum oberhalb des: Metalls According to the invention, this object is achieved in that, in a low-pressure casting process of the type mentioned at the beginning, an inert gas is introduced through the said other end of the riser pipe into the riser pipe and through it. Gas, the air trapped in the mold cavity when pulling the mold is forced out through vent openings in the mold to the extent that the liquid metal in the riser pipe rises while when the metal in the riser pipe enters the container when the gas pressure acting on the metal surface is released flowing back, the said inert gas the space above the : metal
gefüllt
im Steigrohr/hält und so ein Eindringen von Luft an den Berührungsflächen
zwischen dem besagten anderen Ende des Steigrohres
und dem Fülltrichter im wesentlichen vermeidet.filled
in the riser pipe / and thus essentially prevents air from penetrating the contact surfaces between the said other end of the riser pipe and the filling funnel.
Die Erfindung liegt ferner in einer Vorrichtung zur Durchführung 'des genannten VerfahrensÄ die gekennzeichnet ist. etu-pch die Bereinigung folgender Elemente: Ein Qfen für schmelzflü^siges Metall, eine über dem Ofen angeordnete Gießform, ein in. Qgr Feirm. angeordneter Gießtrichter, ein Steigrohr,, dessen eines EnJe bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls; im. Öfen reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter flüsßigkeit^di-cht a gerichtet ist, eine Einrichtung, mit der Gasdr-Ußk suf die fläche des flüssigen Metalls im Ofen ausgeübte und dadurch das Metall durch das Steigrohr und den Gleßtrichter in die Form gedrückt werden kann und eine Einrichtung zum Einführen eines inerten Gases durch das andere Ende des S-teigröhr.es.The invention also resides in apparatus for carrying out 'the said method which is characterized Ä. etu-pch the adjustment of the following elements: a Qfen for molten metal, a casting mold arranged above the furnace, an in. Qgr Feirm. arranged pouring funnel, a riser pipe, one of which extends below the surface of the liquid metal; in the. Furnace and the other end of which is directed to the pouring funnel liquid ^ di-cht a, a device with which Gasdr-Ußk suf exerted the surface of the liquid metal in the furnace and thereby the metal is pressed through the riser pipe and the glass funnel into the mold may and means for introducing an inert gas through the other end of the S-teigröhr.es.
Zum besseren Verständnis der Erfindung7 wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, die als Beispiel und in sehematischer Darstellung einen Axialschnitt durch den oberen Teil einer erfindungsgemäßen Aus führ ungs form einer Vorrichtung zum Niederdruckgießen zeigt.For a better understanding of the invention 7 , reference is made to the accompanying drawing, which shows, as an example and in a schematic representation, an axial section through the upper part of an embodiment according to the invention of a device for low-pressure casting.
Wie die Zeichnung erkennen laßt, besteht die Gießform aus zwei Hälften; die obere Hälfte 2 ist an einer beweglichen Kopfplatte und die untere Hälfte j5 an einer ortsfesten Bodenplatte 4 befestigt; die beiden Formhälften 2 und J5 bilden miteinander den Formhohlraum 5. Die Ausbildung der Form gestattet.die Anbringung von Entluftungsöffnungen 6 in den Berührungsflächen der Hälften 2 und J.As the drawing reveals, the mold consists of two Halves; the upper half 2 is attached to a movable head plate and the lower half j5 to a stationary base plate 4; the two mold halves 2 and J5 together form the mold cavity 5. The formation of the mold allows it to be attached of vents 6 in the contact surfaces of the Halves 2 and J.
Aus einem Ofen 9 mit einem Deckel 10 wird schmelzflüssiges Metall 8 durch ein Steigrohr 11 in den Hohlraum 5 mittels Gasdruckes eingeführt, wobei das Gas durch eine mit einem Ventil I^ versehene Einlaßleitung 12 zugeführt wird und auf die Oberfläche 14 des schmelzflüssigen Metalls im Ofen 9 drückt. Das untere Ende des Steigrohres 11 ragt unter die Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls im Ofen 9, während das obere Ende des Steigrohres 11 mit einer eine öffnung aufweisenden Steigrohrkappe 15 versehen ist, die im Betrieb flüssigkeitsdicht koaxial mit dem Gießtrichter 7 ausgerichtet wird.A furnace 9 with a lid 10 becomes molten Metal 8 through a riser pipe 11 in the cavity 5 by means Gas pressure introduced, the gas being supplied through an inlet line 12 provided with a valve I ^ and on the surface 14 of the molten metal in the furnace 9 presses. The lower end of the riser pipe 11 protrudes below the surface of the molten metal in the furnace 9, while the upper end of the riser pipe 11 with a riser pipe cap having an opening 15 is provided, which is aligned in a liquid-tight manner coaxially with the pouring funnel 7 during operation.
Zwischen dem Deckel 10 des Ofens 9 und einem Flansch 17 an der Steigrohrkappe 15 ist eine nachgiebige Dichtung In ""FOrJH einer Balgeneinheit aus hitzebeständigem Material angeordnet. DieBetween the lid 10 of the oven 9 and a flange 17 on the Riser cap 15 is a compliant seal In "" FOrJH one Bellows unit made of heat-resistant material arranged. the
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Balgeneinheit ist konzentrisch zu dem Steigrohr 11 angeordnet und kann unter Abdichtung des Inneren des Ofens 9 und des äußeren oberen Teils des Steigrohres 11 gegen die Außenluft mittels einer Keil-Verstellvorrichtung 18 zusammengedrückt oder gestreckt werden. Eine Streckung des Balgens erzeugt Druck auf ■ den Plansch I7. Dadurch hebt sich das Steigrohr 11 und wird mit der Oberseite der Steigrohrkappe 1-5- gegen den Gießtrichter 7 gedrückt, so daß zwischen der Steigrohrkappe I5 und dem Gießtrichter eine flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht.The bellows unit is arranged concentrically to the riser pipe 11 and can seal the interior of the furnace 9 and the outer upper part of the riser pipe 11 from the outside air compressed by means of a wedge adjusting device 18 or be stretched. Stretching the bellows creates pressure on ■ the splash I7. As a result, the riser 11 rises and becomes with the top of the riser cap 1-5- against the pouring funnel 7 pressed so that between the riser cap I5 and the pouring funnel a liquid-tight connection is created.
Anstelle des Balgens und der Keil-Verstellvorrichfcung können auch andere Elemente zur Verbindung des Steigrohres 11 mit dem Gießtrichter 7 verwendet werden·Instead of the bellows and the wedge adjustment device you can other elements can also be used to connect the riser pipe 11 to the pouring funnel 7
In die Steigrohrkappe 15 ist eine Einlaßleitung 19 eingesetzt, durch die inertes Gas, das schwerer ist als Luft, in das Steigrohr 11 eingeführt werden kann. In der Öffnung 20 in der Kappe ist eine Düse 21 angeordnet, die sich axial bis unter die Mündung der Einlaßleitung 19 in das Steigrohr hinein erstreckt. Die Einlaßleitung 19 wird durch ein Ventil 22 gesteuert.In the riser cap 15, an inlet line 19 is inserted, through the inert gas, which is heavier than air, into the riser 11 can be introduced. In the opening 20 in the cap, a nozzle 21 is arranged, which extends axially to below the mouth the inlet conduit 19 extends into the riser pipe. The inlet pipe 19 is controlled by a valve 22.
Im Betrieb wird inertes Gas, das schwerer ist als Luft, kontinuierlich mit niedrigem Druσk durch die Einlaßleitung I9 eingeführt, so daß es den Raum innerhalb des Steigrohres 11 oberhalb der Oberfläche 14 des schmelzflüssigen Metalls 8 ausfüllt. Die eingeführte Gasmenge reicht aus,um die durch die Formentlüftungsöffnungen 6 entweichende Verlustmenge auszugleichen, sie ist aber nicht so groß, daß sie innerhalb des Steigrohres 11 Turbulenz erzeugen könnte. Wenn dem Ofen 9 über das Ventil 13 und dieIn operation, inert gas, which is heavier than air, becomes continuous introduced with low pressure through the inlet line I9, so that there is the space inside the riser pipe 11 above the surface 14 of the molten metal 8 fills. The amount of gas introduced is sufficient to pass through the mold vents 6 to compensate for escaping loss, but it is not so great that it creates turbulence within the riser pipe 11 could generate. When the oven 9 via the valve 13 and the
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Einlaßleitung 12 Druckluft zugeführt wird, wird das schmelzr flüssige Metall 8 durch das Steigrohr 11 aufwärts gedrückt, so daß es das inerte Gas vor sich her in den Pormhohlraum 5 schiebt und die in der Form befindliche Luft durch die Ent-r luftungsöffnungen 6 nach außen spült. Wenn das Metall im Steigrohr 11 aufsteigt und durch die Düse 21 hindurchgeht, entsteht in dem zwischen der Innenwand der Steigrohrkappe und der Außenwand der Düse 2*1 gebildeten Hohlraum 2J ein Staudruck, der dazu benutzt werden kann, den Zufluß inerten Gases zu drosseln oder zu unterbrechen und dabei gleichzeitig ein Gaskissen im Hohlraum 23 aufrechtzuerhalten.Inlet line 12 is supplied with compressed air, the melt is liquid metal 8 pushed up through the riser pipe 11, so that it the inert gas in front of it in the Pormhohlraum 5 pushes and flushes the air in the mold through the ventilation openings 6 to the outside. When the metal in the riser 11 rises and passes through the nozzle 21, arises in the between the inner wall of the riser cap and the outer wall of the nozzle 2 * 1 formed cavity 2J a back pressure, which can be used to throttle or interrupt the flow of inert gas and at the same time to maintain a gas cushion in the cavity 23.
Wenn das Metall im Pormhohlraum 5 erstarrt, wird die Druckluftzufuhr zum Ofen unterbrochen und das überschüssige flüssige Metall fließt unter der Wirkung der Schwerkraft durch das Steigrohr 11 in den Ofen zurück. Wenn das"flüssige .Metall das untere Ende der Düse 22 freigibt, wird der auf das inerte Gas ausgeübte Staudruck aufgehoben, und der Zufluß an inertem Gas wird sofort wieder in Gang gesetzt, damit vor allem keine Luft in das Steigrohr eindringen kann. Auf diese Weise wird die Bildung von Oxiden auf der bloßliegenden Oberfläche des Metalls im Steigrohr verhütet, da ja das Steigrohr mit dem Gas gefüllt ist.When the metal solidifies in the Pormhohlraum 5, the supply of compressed air to the furnace is interrupted and the excess liquid metal flows under the action of gravity through the riser 11 back into the furnace. When the "liquid metal" releases the lower end of the nozzle 22, the dynamic pressure exerted on the inert gas is released and the flow of inert gas is immediately restarted, so that above all no air can penetrate into the riser pipe This prevents the formation of oxides on the exposed surface of the metal in the riser pipe, since the riser pipe is filled with the gas.
Zur Entnahme des Gußstückes wird die obere Formhälfte 2 angehoben, so daß Luft in den Gießtrichter 7 eindringen kann. Das Eindringen von Luft in das Steigrohr wird Jedoch durch das inerte Gas verhütet, das das Steigrohr oberhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls vollständig füllt. Nach derTo remove the casting, the upper mold half 2 is raised so that air can penetrate into the pouring funnel 7. However, the ingress of air into the riser is prevented by the inert gas which completely fills the riser above the surface of the liquid metal. After
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Entnahme des. Gußstückes aus der. Form wird die obere Formhälffee 2 : ■ wieder aufgesetzt, und.der Gießyqrgang kann von neuem beginnen. 'Removal of the casting from the. Mold is the upper Formhälffee 2: Applied ■ again und.der Gießyqrgang can begin again. '
Die Vorrichtung kann mit-einem .Steuersystem ausgestattet werden, '. das die. Zufuhr an inertem Gas an den im Ofen herrschenden DruckThe device can be equipped with a "control system". that the. Supply of inert gas to the pressure prevailing in the furnace
V ,anpaßt. Wenn "äef Öfen 9 unter Druck gesetzt wird, gibt das .Steuer-*.,V, adapts. When "äef ovens 9 are pressurized, the" tax *.,
·: -ventil 13 an das Steuerventil 22 ein Signal, mit. der'Zuführung ·.."· ■ inerten Gases durch die Einlaßleitung 19* zum Ausspülen <äes Form- . hohlraumes5zu beginnen. Wenn der fiQhlraum, 5 mit flüssigem Metall gefüllt, ist, tritt eine Schaltpause ein, damit genügfnd Zeit zum Erstarren des Gußstückes feieibt. Während, dieser Zeit, ist das Ven-·: Valve 13 to the control valve 22 with a signal. der'Zufführung · .. "· ■ inert gas through the inlet line 19 * for rinsing <äes form-. cavity 5 to begin. If the cavity, 5 with molten metal is filled, a switching pause occurs so that there is enough time to The casting does not solidify. During, this time, the Ven-
..-■■"feil 13 gesehlossen und der Ofen an die Aüßenlüft angesehlosseri, so daß das überschüssige flüssige Metall unter der Wirkung der..- ■■ "feil 13 closed and the furnace attached to the outside air, so that the excess liquid metal under the action of the
• Schwerkraft aus dem steigrohr 11 in den Ofen zurücklaufen kann, : wobei inzwischen weiterhin inertes Gas zur Füllung jäes über dem Me tall iin Rohr freiwerderien Raumes eingeführt wird» Nach, einer .. weiteren.Schaltpause wird die Kopfplatte 1 angehoben, so daß )-' Can • gravity from the riser 11 to run back in the oven: wherein now further introduced inert gas for filling jäes above the me tal iin pipe free will rien space "After, a .. weiteren.Schaltpause is lifted the top plate 1, so that) - '
;. die obere Formhälfte 2 und das Gußstück entnommen werden können. An diesem Punkt des Ärbeitskreislaufs wird von der Kopfplatte 1. ein Signal an Bas Steuerventil 22 gegeben, auf Grund dessen es■;.",. ■ die Zufuhr inerten Gases absperrt« Normalerweise kann das Ventil ;. the upper mold half 2 and the casting can be removed. At this point in the working cycle, the top plate 1. sends a signal to Bas control valve 22, on the basis of which it shuts off the supply of inert gas. Normally the valve can
.22 nur auf Grund eines vom .Steuerventil 13 erhaltenen weiteren.22 only on the basis of another received from the control valve 13
, signals wieder'geöffnet^ werdenν Um ^edoch der Sachlage ,beim Beginn eines, Gießzyklus .Rechnung tragen zu können, ist einUmgelsungs-.■ schalter 22a vorgesehen, mittels dessen das Ventil 11 unabhängig vom Steuerventil 13 geöffnet Werden kann, wenn das Steigrohr 12 nicht mit inertem Gas gefüllt ist..Nach dem Anfahren wird das ' . Ventil 22 aber nur durch das Ventil 13 gesteuert. Die Steuersignale können elektrische oder hydraulische Signale sein. * . ""■'Signals re'open ^ to ^ but the situation, at the beginning being able to take account of a casting cycle is an encompassing one switch 22a is provided, by means of which the valve 11 is independent Can be opened by the control valve 13 when the riser pipe 12 is not filled with inert gas. After start-up, the ' . However, valve 22 is only controlled by valve 13. The control signals can be electrical or hydraulic signals. *. "" ■
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Claims (2)
Oberfläche des flüssigen Metalls reicht und dessen anderes
Ende mit dem Gießtrichter einer Gießform in Berührung steht^ in die Form gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein
inertes Gas durch das besagte andere Ende des Steigrohres (11·) in das Steigrohr (11) eingeleitet und durch dieses Gas die1. A process for low-pressure casting, in which molten metal is removed from a closed, heated container by gas pressure acting on the surface of the metal in the container through a riser pipe, one end of which extends below the
Surface of the liquid metal is enough and its other
End is in contact with the sprue of a casting mold ^ is conveyed into the mold, characterized in that a
inert gas through said other end of the riser pipe (11 ·) introduced into the riser pipe (11) and through this gas the
unter die Oberfläche (14) des flüssigen Metalls (8) im Ofen (9) reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter (7)2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by the combination of the following elements: a furnace for molten metal (8), a casting mold (2,5) arranged above the furnace (9), a mold in the form £, jS) arranged pouring funnel (7), a riser pipe (11), one end of which to
extends under the surface (14) of the liquid metal (8) in the furnace (9) and the other end with the pouring funnel (7)
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