DE2309016A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermeisolation eines trichters an gusstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeisolation eines Trichters an Gußstücken Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmeisolation eines Trichters an Gußstücken in Gießformen unter Anwendung eines Trichtereinsatzes.
• Bisherige übliche Speiser in Gießformen nutzen nur einen Anteil von 30 bis 40 % des Speiservolumens zur Speisung des Gußstückes. Durch Anwendung wärmeisolierter Trichtereinsätze läßt sich das Nutzungsvolumen vergrößern. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, durch Anwendung dickwandiger exothermer Trichtereinsätze bis zu 70 % des Speiservolumens zu nutzen.
• Dickwandige exotherme Trichtereinsätze sind aber in der Anwendung vergleichsweise teuer. Sie.haben auch den Nachteil, daß sie für viele Stahllegierungen zufolge der auftretenden exothermen Reaktionen, deren Produkte von der Gießschmelze aufgenommen werden, nicht anwendbar sind.
• Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Trichtereinsatz auf eine für die Gießschmelze unschädliche Weise zu erhitzen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Wärmeisolation eines Trichters an Gußstücken in Gießformen unter Anwendung eines Trichtereinsatzes erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Außenumfang des Trichtereinsatzes mit einem durch die Gießschmelze ausfüllbaren Raum umgeben und dieser Raum mit der Gießschmelze ausgefüllt wird. Durch diese Maßgabe ergibt sich, daß der Trichtereinsatz durch die Gießschmelze nicht nur von innen, sondern auch von außen erhitzt wird. Wenn auch ein Teil der Gießschmelze zur Erhitzung des Trichters von außen für die Speisung des Gußstückes verloren geht, so bringt dieser an sich geringe Teil der Gießschmelze eine solch hohe Aufheizungs des Trichtereinsatzes zusätzlich von außen, daß dadurch die innerhalb des Trichtereinsatzes vorhandene Gießschmelze sehr lange heiß bleibt und volumenmäßig in einem höheren Grade zur Speisung genutzt wird als durch den Verlust des Anteils, der den Trichter von außen erhitzt. Wenn bei bisherigen üblichen Trichtereinsätzen ohnehin nur etwa die Hälfte des Speiservolumens zur Speisung genutzt wird, dann ist es schadlos, wenn ein Anteil von beispielsweise 15 bis 20 % zur Erhitzung des Trichtereinsatzes von außen verwendet wird und die verbleibenden 85 bis 80 % der Schmelze innerhalb des Trichters mit einem Anteil von 70 bis 80 % genutzt werden.
• Die erfindungsgemäße Lösung hat auch den Vorteil, daß die Erstarrung, die vom Rand ausgeht, sich durch den hocherhitzten, insbesondere aus einem wärmeisolierenden Stoff befindlichen Trlchtereinstz in der GieBschmelze eine lange Zeit nicht durchsetzen kann, weil der Trichtereinsatz eine Sperre darstellt.
• Bevor von der Innenwandung des Trichtereinsatzes aus die Erstarrung einsetzt, vergeht eine lange Zeit.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die um den Trichtereinsatz angeordnete Gießschmelze zufolge der ringförmigen Ausbildung frUh erstarrt, sich dabei zusammenzieht und dadurch ein Spalt zwischen Außenumfang dieses Ringes aus erstarrtem Metall und der Formwandung gebildet wird, der eine weitere Isolation gibt. Da der Spalt infolge der Ringform des Gußsttlckes außerhalb des Gießtrichters besonders ausgeprägt und vergleichsweise früh vorhanden ist, ist er zu einer Zeit als Isolationsspalte nutzbar, solange die Schmelze innerhalb des Gießtrichters noch vergleichsweise heiß ist.
• In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die an die Außenumfangsfläche des Trichtereinsatzes zu leitende Gießschmelze über einen Uberlauf im Trichtereinsatz geleitet<tird.Hier ergibt sich, daß das Füllen des Trichtereinsatzes und daß Ausfüllen des Gießraumes am Außenumfang des Trichtereinsatzes durch einen einzigen Gießvorgang erfolgt. Dies ist nicht lediglich vorteilhaft im Hinblick auf die Arbeitserleichterung, weil kein zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich ist, sondern insbesondere auch dadurch, daß der erste Teil des in die Gießform fließenden Metalls, der ohnehin durch die Erkaltung in der Gießform in seiner Temperatur schon abgeschwächt ist, zur Erhitzung des Trichtereinsatzes von außen dient, während das nachfolgende heiße Material innerhalb des Trichtereinsatzes bleibt. Das hat auch den Vorteil, daß die mit der ersten Schmelze mitgeführten Unreinigungen, Schlacken und auch GuBhäute, die die vorzeitige Erstarrung einleiten, aus dem Raum innerhalb des Trichtereinsatzes abgeleitet und, da sie ohnehin für die Speisung von minderer Qualität ist, zur Erhitzung des Trichtereinsatzes von außen verwendet wird.
• In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Trichtereinsatz mit einer durch die Gießschmelze verbrennbaren oder vergasbaren Umhüllung umgeben und diese Umhüllung durch die Gießschmelze ersetzt wird. Dieser Vorschlag bedeutet, daß die Erstellung des den Trichtereinsatz umgebende Raum für die Gießschmelze formtechnisch keine Sonderarbeiten verursacht, so daß ein schnelles Arbeiten möglich ist.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Trichtereinsatz an überwiegender Außenumfangsfläche mit einer Umhüllung aus Schaumkunststoff umgeben ist. Die Ausdrucksweise " "an überwiegender Außenumfangsfläche" wird gewählt, weil es in den meisten Fällen vorteilhaft ist, den Trichtereinsatz an einigen Stellen an der Formwandung anliegen zu lassen, damit bei der Verbrennung die Verbrennungsgase des Trichtereinsatzes durch die Gießform abgeführt werden können. Das empfiehlt sich selbst dann, sofern der Trichtereinsatz aus einem keramischen Körper besteht. Zugleich soll vorteilhaft der Trichtereinsatz an seinem unteren Rand mit dem Formstoff für die Gießform in Verbindung sein oder an seinem unteren Rand mit einem Abscfilagkern vorhanden sein.
• Anstelle des Schaumkunststoffes kann auch eine Umhüllung aus Wellpappe vorhanden sein mit der Maßgabe, daß an dem Trichtereinsatz die wellenförmige Lage der Wellpappe anliegt, während außen die glatte Papier- oder Papplage vorhanden ist. Es ist auch eine Umhüllung aus einer Luftkissenfolie aus thermoplastischem Kunststoff möglich in der Weise, daß die dem Trichtereinsatz zugekehrte Folienlage mit Luftgefüllten Noppen oder dergleichen Vorsprüngen versehen ist, während die andere, außenliegende Folienlage glatt ist.
• Solche Luftkissenfolien sind zum Verpacken von Gegenständen an sich bekannt.
• Der Überlauf kann aus in der Seitenwandung des Trichters vorhandenen Öffnungen bestehen. Es ist jedoch auch möglich, insbesondere bei oben geschlossenen Trichtereinsätzen, ein oder mehrerer Überläufe am Kopfende des Trichters vorzusehen.
• Besonders vorteilhaft ist eine Trichtergestaltung mit den Merkmalen, daß zwei Trichtereinsätze unter Zwischenschaltung eines Luftspaltes vorhanden sind, wobei der innere Trichtereinsatz einen Durchlaß für die Gießschmelze in den Luftspalt aufweist und der äußere Trichtereinsatz auf überwiegende Außenumfangsfläche mit einer Umhüllung aus Schaumkunststoff Luftkissenfolie oder Pappe umgeben ist. Bei dieser Maßnahme ist vorteilhaft, daß zwischen den dem Gußstück zugekehrten Enden des inneren und des äußeren Trichtereinsatzes ein Abschlagkern gelagert ist.
• Der Trichtereinsatz kann aus vielfachen, in der Gießereiindustrie für Trichtereinsätze gebräuchlichen Stoffen bestehen, so beispielsweise auch aus keramischen Stoffen. Es ist jedoch vorteilhaft, daß der Trichtereinsatz aus einem wärmeisolierenden Material besteht. Besonders vorteilhaft wird als yärmeisolierendes Material ein durch Kunstharz gebundener Sand mit Einlagerungen von Asbestfasern vorgesehen.
• Es kann auch Asbestpapier Anwendung finden.
• Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es zeigen: Fig. 1 die Gießform mit erfindungsgemäßem Trichtereinsatz im vertikalen Schnitt Fig. 2 den Trichtereinsatz nach Fig. 1 in etwas größerer Darstellung Fig. 3 einen weiteren Trichtereinsatz im dekalen Schnitt, Fig. 4 den Trichtereinsatz nach Fig. 3 entsprechend der dortigen Linie VI-VI im Schnitt Fig. 5 den Trichtereinsatz nach Fig. 4 in der Ansicht von oben Fig. 6 eine Gießform mit einem oben offenen Trichtereinsatz im vertikalen Schnitt Fig. 7 eine weitere Gießform mit erfindungsgemäßem Trichtereinsatz im vertikalen Schnitt Fig. 8 Trichtereinsatz nach Fig. 7 in einzelner Darstellung und im vertikalen Schnitt.
• Die Gießform 10 besteht aus dem Unterkasen 11 und dem Oberkasten 12. Vorhanden ist der in der Zeichnung mit Gießschmelze ausgefüllte Gießlauf 13 und der Hohlraum 14 für das Gußstück und der Trichtereinsatz 15, Dieser ist an seiner Außenumfangsfläche von einem die Gießschmelze ausgefüllten Raum 16 umgeben, wobei die Gießschmelze 16 nicht nur an der Seitenumfangsfläche des Trichtereinsatzes 15, sondern auch außen am Kopfende 18 des Trichtereinsatzes vorhanden ist. Nach der D kstellung in Fig. 1 ist der Trichtereinsatze 15 nach oben abgestützt durch Unterbrechungen des den Trichtereinsatz umgebenden, durch die Gießschmelze auszufüllenden Raumes in Gestalt von Vorsprüngen 18 und 19 aus dem Formstoff, der die Gießform bildet. AW Formstoff für die Gießform können alle in der Gießerei üblichen Stoffe Anwendung finden, so ein Quarzsand, der durch Bentonit gebunden ist, aber auch ein Sand, der durch Kunsthazzgebundenen ist. Anstelle von Sand können auch Formstoffgemische aus Schamotte oder dergleichen in der Gießereiindustrie üblichen Formstoffen Anwendung finden.
• Fig. 2 zeigt den Trichtereinsatz 15, der vor seinem Einbau in den Formoberkasten 12 mit einer Umhüllung aus Schaumkunststoff 20 umgeben ist. Der Trichtereinsatz hat an seinem oberen Kopfende eine Überlauföffnung 21, die, wie sich aus Fig. 2 ergibt, bei beim Einbauvon der Schaumkunststoffumhüllung oben abgedeckt ist.
• Sobald die Gießschmelze von unten innerhalb des Trichters 15 hochsteigt, gelangt sie durch die Überlauföffnung 21 und sie vergast den Schaumkunststoffmantel 20 und umgibt somit den Trichtereinsatz 15 von außen. Dadurch findet eineEthitzung des Trichtereinsatzes von außen statt, so daß der Trichtereinsatz selbst sehr lange heiß bleibt und dadurch die Wärmeabfuhr der innerhalb des Trichtereinstes vorhandenen Gießschmelze nach außen verhindert wird. Zunächst erstarrt die außerhalb des Gießtrichters befindliche Schmelze. Die Erstarrung kann sich aber nicht nach innen fortsetzen. Es beginnt somit sehr spät die Erstarrung der innerhalb des Trichtereinsatzes befindlichen Schmelze von der Innenumfangsfläche des Trichtereinsatzes aus.
• Dadurch bleibt die innerhalb des Trichtereinsatzes vorhandene Schmelze sehr lange flüssig. Als Folge ergibt sich eine hohe Ausbeute des innerhalb des Trichtereinsatzes vorhandenen Speisevolumens.
• Fig 3 zeigt einen Trichtereinsatz 15, der an seinem Kopfende 17 mit einem einstückigen Kern 22 versehen ist, der durch die Gießschmelze hoch erhitzt wird und dadurch Gießschmelze sehr lange heiß und offen hält. Solche Kerne sind an sich in der Praxis bekannt, wenn auch nicht in der in der Zeichnung in Fig. 3 dargestellten besonderen ringförmigen, vorne schneidenartigen Ausbildung.
• An dem Kopfende ist außen eine Ringscheibe 23 aus Schaumkunststoff vorhanden mit der mittleren Öffnung 24. An dieser lagert sich der Formstoff 18 an. Um ein Durchfallen des Formstoffes 18 durch die Öffnung 21 zu verhindern, ist diese mit einer dünnen Kunststoffolie abgedeckt. Die Öffnung 21 hat hier den Zweck, ein Entlüften des Trichtereinsatzes zu ermöglichen. Sofern die in Fig. 3 darstellte Ausbildungsform gewählt wird, vergast der Schaumkunststoffring 23 und bildet einen Isolationsraum. Sofern die Öffnung 24 in der Ringscheibe 23 aus Schaumkunststoff nicht vorhanden ist, dann ist die Öffnung 21 eine Überlauföffnung für die Schmelze, die den Schaumkunststoff 23 vergast und ersetzt und den Trichter von außen erhitzt.
• In der Seitenwandung des Trichtereinsatzes 15 sind Uberlauföffnungen 25, 25a, 25b usw. vorhanden. Diese befinden sich vorteilhaft unterhalb der Spitze des Kerns 22, damit die mit der ersten Schmelze mitgeführten Verunreinigungen sich nicht an der Spitze des Kerns anlagern können, weiterhin die auch mit der ersten Schmelze mitgeführte Gießhaut durch die Kanäle 25 abgeleitet wird. Zumindest wird durch die Ableitung aber diese Gießhaut aufgebrochen.
• Der Trichter ist außen umgeben von einer Wellpappe 26 mit der Maßgabe, daß die wellenförmige Lage der Wellpappe an der Trichteraußenwand anliegt, während die Außenlage glatt ist. An dem unteren Ende des Trichters ist ein Abschlagkern 27 vorhanden, der eine nach oben vorstehende Wand 28 hat, der den Trichtereinsatz 15 außen umgreift.
• Fig. 6 zeigt einen oben offenen Trichtereinsatz 15, dessen Außenumfang mit Wellpappe 26 umgeben ist. Auch dieser Trichtereinsatz hat die in der Seitenwandung vorhandenen Überläufe 25, 25a, 25b. An dem unteren Ende des Trichtereinsatzes 15 ist ein nach außen vorstehender einstückiger Flansch 29 vorhanden. Dieser könnte auch durch den Abschlagkern 27, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ersetzt werden.
• Fig. 7 zeigt einen doppelwandigen Trichter mit der Maßgabe, daß der vorerwähnte Innentrichter 15 vorhanden ist, der in einem Abstand zu einem äußeren Trichter 30 vorhanden ist.
• Der Trichter 15 hat an seinem Kopfende eine Uberlauföffnung 21, damit die in dem Trichter 15 hochsteigende Schmelze durch die Öffnung 21 in den Raum zwischen den beiden Trichtern 15 und 30 gelangen kann. Der Außentrichter 30 hat, wie zu Fig. 1 und 2 beschrieben, eine teilweise Ummantelung aus Schaumkunststoff 20 oder Wellpappe 26, wobei insbesondere das Kopfende des Außentrichters 30 an seinem oberen Ende mit Schaumkunststoff 20 bekleidet ist.
• Fig. 8 zeigt eine Außenummantelung des äußeren sichters 30 aus Schaumkunststoff 20. Es sei bemerkt, daß an örtlichen Stellen das Kopfstück des Innentrichters 15 an dem Kopfstück des Außentrichters 30 anliegen kann, um bei der späteren Verbrennung des Innentrichters 15 eine Gasabfuhr zu erreichen.
• Dies ist nicht notwendig, sofern der Innentrichter 15 aus einem keramischen Material, beispielsweise aus gebranntem Ton besteht. Dann darf dieser allseitig von der Gießschmelze umgeben sein.
• Der Abschlagkern 27 mit den vorstehenden Rand 28 ist nach Fig. 7 so angeordnet, daß der vorstehende Rand zwischen dem Innentrichter 15 und dem Außentrichter 30 befestigt ist.
• Im Hinblick darauf, daß nach der erfindungsgemäßen Lösung der Trichter 15 auch außen von der Gießschmelze umgeben ist, kann dieser vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sein.
• So ist es auch möglich, diesen Trichter aus einer vergleichsweise dünnwandigen Asbestpappe herzustellen.
• In Fig. 3 ist noch ein Beutel 34 aus einer Aluminiumfolie vorhanden, in dem ein unter dem Einfluß der Gießschmelze exothermes Gemisch vorhanden ist.

Claims (11)

A n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Wärmeisolation eines Trichters aus Gußstücken in Gießformen unter Anwendung eines Trichtereinsatzes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Außenumfang des Trichtereinsatzes mit einem durch die Gießschmelze ausfüllbaren Raum umgeben und dieser Raum mit der Gießschmelze ausgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an die Außenumfangsfläche des Trichtereinsatzes zu leitende Gießschmelze durch einen Überlauf im Trichtereinsatz geleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Trichtereinsatz mit einer durch die Gießschmelze verbrennbaren oder vergasbaren Umhüllung umgeben und diese Umhüllung durch die Gießschmelze ersetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Trichtereinsatz (15) an überwiegender Außenumfangsfläche mit einer Umhüllung aus Schaumkunststoff (20) umgeben ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Trichtereinsatz (15) an überwiegender Umfangsflãche mit einer Umhüllung aus Wellpappe (26) umgeben ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überlauf aus in der Seitenwandung des Trichters vorhandenen Öffnungen (25) besteht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überlauf aus einer oder mehreren am Kopfende des Trichters vorhandenen Öffnungen (21) besteht.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Trichtereinsätze (15, 30) unter Zwischenschaltung eines Luftspaltes vorhanden sind, wobei der innere Trichtereinsatz (15) einen Durchlaß (21) für die Gießschmelze in den Luftspalt aufweist und der äußere Trichtereinsatz (30) auf Uberwiegender Außenumfangsfläche mit einer Umhüllung aus Schauskunststoff (20) oder Pappe (26) umgeben ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den dem Gußstück zugekehrten Enden inneren und des äußeren Trichtereinsatzes ein Abschlagkern (27) gelagert ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Trichtereinsatz (15) aus einem durch Kunstharz gebundenem Sand mit Einlagerungen von Asbestfasern besteht.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Trichtereinsatz (15) aus einer vergleichsweise dünnwandigen Asbestpappe besteht. L e e r s e i t e