DE2350505C3 - Einrichtung für den Niederdruck-Kokillenguß von NE-Legierungen - Google Patents

Description

zeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die das Elek troventil (26) gleichzeitig mit der Halbkokille off nen, wobei die fortschreitende Ausdehnung des ii dem Behälter gespeicherten verdichteten neutralei Gases einen durch diese Gleichzeitigkeit verursach baren Gasschlag verhindert.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Außenwand des Pufferbehäl ters (24) mit Hilfe von Gasbrennern (27) erwärm wird, um das Material im bestehenden flüssigen Zu stand zu halten.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für dei Niederdruck-Kokillenguß von NE-Legierungen, bei dei die Kokille höher liegt als der Schmelzofen, mit einen die Kokille und den Schmelzofen verbindenden Gieß rohr und Mitteln für die Speisung von neutralem Gas ir die Kokille.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DT-OS 20 3⁷ 652 bekannt, bei der zur einwandfreien Trennung zwischen dem in der Gießform erstarrenden Metall und der in den Schmelztiegel zurückfließenden Metallschmelze ohne deren nachteilige Abkühlung, das Gießrohr ein Stickstoffzuführungsrohr trägt, das in eine die Gießform bildende Kokille in der Nähe des Formhohlraumes mündet, so daß der Stickstoff in einen länglichen Hohlraum ausströmt, von dem Anschnitte für das geschmolzene Metall in Richtung des Formhohlraumes ausgehen und im Kokillenhohlraum, in den das dünnwandige Gießrohr mündet, Brenner angeordnet sind, die die Kanaltemperatur über der Schmelztemperatur des einzuführenden Metalls halten sollen.

Außerdem ist aus der DT-OS ·20 50 750 eine Einrichtung zum Herstellen von Kolben nach dem Niederdruckgießverfahren bekannt, mit der gleichzeitig eine Anzahl von Brennkraftmaschinen-Kolben gegossen werden können. Die Einrichtung ist mit einem Niederdruck-Warmhalteofen versehen, der über ein Steigrohr mit einem feststehenden Kokillenteil mit Mehrfachmatrizen verbunden ist. Kokille und Steigrohr werden mittels außen angebrachter Brenner so erwärmt, daß das flüssige Metall nicht erstarrt und nach dem Gießvorgang in den Ofen zurückfließt.

Die DT-AS 14 83 542 betrifft ein Gießrohr für eine Niederdruckgießeinrichtung mit verschwenkbar aufsetzbarer Gießform, bei der Verschiebungen zwischen Form und Zuführungsleitung ausgeglichen werden sollen, um Undichtigkeiten zu vermeiden, die infolge der hohen Gießtemperaturen durch Wärmeausdehnung und Verziehen des Materials dadurch auftreten können, daß sich die Teile seitlich horizontal, aber auch winklig, d. h. im Winkel zur Gießrohrachse, verschieben. Das im Deckelflansch eines druckdichten Ofens verschiebbar angeordnete Gießrohr ist unter Zwischenfügung eines flanschförmigen Zwischenstückes mit einem Mundstück versehen, das eine kalottenförmige Dichtfläche aufweist, die an einer entsprechend ausgeführten Anlagefläche der unteren, fest angeordneten Formhälfte anliegt. Das der Beschickung dienende Mundstück hat im oberen kartenförmigen Teil eine in Achsrichtung des Gießrohres verlaufende düsenartige Öffnung, die die Bohrung der Gießrohrstücke mit einem Durchgang in der fest angeordneten Formhälfte verbindet. — Mittel zur Zuführung von neutralem Gas sowie Brenner zum

Warmhalten des in den Ofen zurückfließenden Metalls sind nicht vorgesehen.

Bei den zuerst beschriebenen beiden Einrichtungen führt die Erwärmung des Rohres und das Flüssighalten des Metalls an dem mit der Kokille verbundenen s äußersten Ende zu Schwierigkeiten. In diesem Bereich ist das Anbringen von Heizbrennern schwierig, weiterhin ist die Zuführung des Metalls über aufgeteilte Zuleitungen zur Versorgung der Gußteüe wenig robust und die Wärmeverluste in der Kokille, wo im allgemeinen die Abkühlung erfolgt, sind besonders groß. Der Erfolg des Gießvorganges ist abhängig von der Verhinderung einer Oxydation und vorzeitiger Erstarrung in diesem Bereich, die eine Verstopfung des Gießrohres oder eine schnelle Verschmutzung dieses Rohres verursachen, wodurch Fehler in den Teilen beim nachfolgenden Gießen durch Bildung von Oxydschichten entstehen können.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für den Niederdruck-Kokillenguß von NE-Legierungen zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile bekannter Einrichtungen, das Gießen fehlerfreier Teile ermöglicht und die Oxydbildung beim Einströmen des Metalls in die Kokille verhindert.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein sich an einen Gießrohransatz anschließender Sammelkanal mit einer Kappe versehen ist, die eine seitliche, in den Einguß der Kokille mündende öffnung aufweist, wobei der Gießrohransatz über die 3c Kappe mit einem Hohlraum der Kokille in Verbindung steht und der Hohlraum mit einer Heizgaszuführleitung verbunden ist.

Dieser Hohlraum ist in vorteilhafter Weise als Abzugsrohr nach oben verlängert und — falls erforderlich — zur Isolierung gegenüber der Kokille mit einer keramischen Büchse ausgekleidet.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Heizgaszuführleitung an einem Ende von einer Kappe begrenzt, deren Boden für das neutrale Gas durchlässig, aber für das flüssige Metall undurchlässig ist. Das wird durch mindestens einen aufgewickelten Bandeisenstreifen erreicht, dessen Spannung den Zwischenraum zwischen jeder Wicklung des Bandes bestimmt.

Die erfindungsgemäßen Kappen, die am Ende des Gießrohres ir, die Kokille eingefügt und direkt vom Heizgas umströmt sind, werden somit in einem abgeschlossenen Raum erwärmt, wodurch eine gute Wärmeaufteilung sichergestellt ist. Diese einzigartige Umhüllung durch Verbrennungsgas, in Abwesenheit von Luft, verhindert deren Durchtritt in das Rohr durch die gasdurchlässigen rotglühenden Wände, was der Nachteil von Zusatzbrennern ist. Jegliche Luftzufuhr wird außerdem durch eine Spülung mit neutralem Gas unterdrückt, sobald das Metall im obersten Teil des Gießrohres schrumpft, der den gasdurchlässigen Boden der Kappe darstellt.

Das Schrumpfen des Metalls bewirkt automatisch eine Auffüllung mit neutralem Gas, das durch den Boden und die Eingußöffnungen der Kokille beim nachfolgenden Einspritzen strömt.

Weitere Ausgestaltung des eigentlichen Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet ohne Verunreinigungen und die Beschickung der Gießformen erfolgt sauber, wobei fehlerfreie Teile hergestellt werden. Der Durchsatz von neutralem Gas kann leicht durch Veränderung der Spannung des filtrierenden Bandeisenstreifens verändert werden, indem die Mittelnabe gedreht wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. E₃ zeigt

F i g. 1 einen Aufriß eines Endes des Gießrohransaizes gemäß der Erfindung

F i g. IA in einem Aufriß Einzelheiten des Gießrohransatzes, der mittels eines Sammelrohres mit dem unteren Teil der Kokille verbunden ist, in kleinerem Maßstab.

F i g. 2 ein der F i g. 1 entsprechendes Ende eines Gießrohransatzes, ausgerüstet mit einem durchlässigen Boden und mit einer Beschickungseinrichtung für neutrales Gas,

F i g. 3 eine andere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In F i g. 1 ist eine auf eine feste Platte 2 einer Kokillengießeinrichtung montierte Einspritzkokille 1 in geöffneter Stellung gezeigt. Ein von einem nicht dargestellten Schmelzofen kommender Gießrohransatz 3 ist durch einen Sammelkanal 3i der in einer Kappe 4 mündet, die \n einem Hohlraum am unteren Teil der Kokille liegt, mit jeder Eingußöffnung 5 verbunden, die mit einer seiltichen Öffnung 6 der Kappe 4 zusammentrifft.

Ein das Heizgas zuführendes Rohr 7, im allgemeinen eine Flamme eines Gasbrenners, mündet in einen Raum 8 zwischen der Kappe 4 und der Hohlraumanordnung in der Kokille 1, wobei sich dieser Raum oberhalb der Kappe 4 in Form eines Abzugsrohres für die Gasflamme fortsetzt. Dieses Abzugsrohr kann zusätzlich mit einer keramischen Büchse 10 ausgekleidet sein, die den Wärmeaustausch zwischen der Flamme und der Kokille 1 verhindert.

In Fig. 2, in der die Anordnung im geschlossenen Zustand dargestellt ist, nimmt die in Form einer offenen Manschette ausgebildete Kappe 4 an ihrem oberen Ende einen durchlässigen Boden auf. der aus einer Ringanordnung mit einer Mittelnabe 12 besteht, in der eine Aufwickelachse angebracht wird, um die ein Bandeisenstreifen 14 gewickelt wird, der von einer Deckelnabe 15 gehalten und in der Muffe 11 eingepaßt ist. Das neutrale Gas, im allgemeinen stickstoffhaltiges Gas, wird durch die öffnung 16 in den Hohlraum 17 der Kappe 4 geführt. Es besteht ausreichend Überdruck, um dieses Gas durch die Wicklungen des Bandeisenstreifens, die Kappe 4, den Sammelkanal 3i und den Gießrohransatz 3 während des Austretens des Metalls in den Ofen nach der Einspritzung zu führen. Nach dem öffnen der Form und dem Herausnehmen des Gußstückes entweicht das neutrale Gas durch die Eingußöffnung 5, wodurch das Eintreten von Luft in den Gießrohransatz verhindert, nach Schließen der Kokille die Luft aus der Form ausgeblasen und vor der nachfolgenden Einspritzung der Kontakt zwischen Metall und Luft auf ein Minimum reduziert wird.

Beispielsweise kann der filternde Verschluß aus 3 m aufgewickeltem Bandeisen bestehen, wobei zwischen den Wicklungen ein Spiel in der Größenordnung von 0,1 bis 0,05 mm vorhanden ist, wodurch eine Durchtrittsfläche für das Gas von 150 bis 300 mm² entsteht.

In diesem Falle sind die Abzugsohre 9 der Heizflammen an anderen Stellen der Heizgaszuführleitung 7 angebracht. Dies ist an Hand der F i g. 3 für eine andere Beschickungsart mit neutralem Gas gezeigt, das nicht

direkt durch ein Rohr der Kokille zugeführt wird, wie beim vorhergehenden Fall, aber das direkt durch eine Dichtung 18 mit einer internen Heizgaszuführung 19 in der festen Platte 2 verbunden ist. Das Anziehen der Schraube 20 ermöglicht das dichte Aufliegen der Düse 23 auf der Dichtung 18. Diese Lösung vermeidet zusätzliche Verbindungen und die damit verbundene Gefahr für Schaden und macht die Zugänge der Kokille frei. Die F i g. 3 zeigt gleichfalls ein anderes Ausführungsbeispiel für den gasdurchlässigen Boden der Kappe 4, bestehend aus zwei aufgewickelten Bandeisenstreifen 14, welche, wie vorstehend beschrieben, um eine Aufwickelachse 13 gewickelt und direkt in einem Flansch auf die Kappe 4 monitert und mittels eines federnden Ringes 21 gehalten sind. Ein einen Schlitz aufweisender Spannring 22, der zwischen zwei Bandeisenstreifen 14 liegt, verhindert ihre axiale Verschiebung und ihre Verspannung, wodurch in einfacher Weise ein Halt in einer Ebene gewährleistet ist, und zwar in Verbindung mit der Einspannung des äußeren Durchmessers in dem Flansch mittels des federnden Ringes 21.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ersetzt man den Einlaß des Reinigungsgases in der Kappe durch Zwischenfügen eines Filters; eine Beschickung, die mit Hilfe eines an dem Gießrohr unterhalb und in der Nähe des Gießsystems angeschlossenen Pufferbehälters, verwirklicht wird.

F i g. 4 ist ein Schnitt durch einen Gießrohransatz, der an einer Beschickungsvorrichtung für neutrales Gas montiert ist.

Bei der F i g. 4 ist die Halbkokille 1 Bestandteil der festen Platte 2 der Einspritzeinrichtung. Der Gießrohransatz 3, der vom Schmelzofen kommt, ist mittels des Sammelkanals 3i, der in eine in einem Hohlraum im unteren Teil der Kokille gelegene Kappe 4 mündet, mit jedem Einguß 5, der mit einer seitlichen öffnung 6 der Kappe 4 zusammentrifft, verbunden.

Der Behälter für das neutrale Gas, der die Form einer zylindrischen Säule hat und vertikal angeordnet ist, ist mit seinem Sockel mit dem Gießrohransatz 3 verbunden, und zwar an der Stelle, an der er mit dem Sammelkanal 3i in Verbindung steht.

Der Pufferbehälter 24 enthält in seinem oberen Teil in einer höheren Ebene als die Halbkokille 1 einen Rohransatz als Beschickungsanordnung für das neutrale Gas, verbunden mit einem Elektroventil 26. Die Wände des Pufferbehälters 24 werden mit Hilfe von Gasbrennern 27 erwärmt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung nach dem Ausführungsbeispiel arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise:

Während des Betriebes der Anlage, vor dem ersten Gießen, öffnet das Elektroventil 26 die Gasbeschikkung. Das neutrale Gas, im allgemeinen stickstoffhaltig, füllt den Pufferbehälter 24, durchdringt den Gießrohransatz 3 zum Sammelkanal 3i, kommt in die Kappe 4 und entweicht durch die seitliche öffnung 6 und Einguß 5 durch die Halbkokille 1, wobei dank des Druckes in der Größenordnung von 20 g/cm², die Luft, die die Anordnung ständig umgibt, ausgeblasen wird. Das Ausblasen kommt dadurch zustande, daß beim Schließen der Halbkokille 1 der Ofen unter Druck gesetzt wird und gleichzeitig das Elektroventil 26 die Beschickung

ίο mit neutralem Gas beendet. Infolge des Druckes im Ofen wird ein Wert zwischen 100 und 150 g/cm² erreicht und das flüssige Metall steigt in den Gießrohransatz 3, dann durch den Sammelkanal 3i und folgt dem gleichen Verlauf wie das neutrale Gas, indem es in die Halbkokille 1 dringt und dem neutralen Gas folgt, welches durch die angebrachten öffnungen entweicht. Das flüssige Metall dringt gleichzeitig in den Behälter 24, wobei das neutrale Gas, dank des Schließens des Elektroventils 26, verdichtet wird.

Die Metallsäule, die den Druck des Ofens im Pufferbehälter 24 ausgleicht, darf auf keinen Fall das Elektroventil 26 erreichen und beschädigen, was deshalb ein Grund für die Höhe dieses Behälters 24 sowie für die Lage des Elektroventils 26 ist. Außerdem erwärmt man, um das im Pufferbehälter 24 verbleibende Metall flüssig zu halten, die Wände des Behälters mit Hilfe von Gasbrennern 27.

Der Gießvorgang wird beendet, indem der Druck des Ofens nachläßt. Das flüssige Metall fällt durch die Schwerkraft in den Gießrohransatz, wodurch auch die Kappe 4, der Sammelkanal 3i sowie der Pufferbehälter 24 leergemacht werden, was die weitere Druckminderung des neutralen Gases zur Folge hat, das im letztgenannten Behälter verdichtet war. Diese fortschreitende Druckminderung ermöglicht die Verhinderung eines Stoßes, der beim gleichzeitigen Öffnen des für die Beschickung mit Gas vorgesehenen Elektroventils 26 und der Halbkokille 1 entstehen kann. Gleichzeitig wird die Reinigung der Wände sichergestellt, bevor das neutrale Gas erneut durch das Elektroventil 26 die Gießanordnung füllt und das Gas durch den Einguß 5 entweicht, wobei die Zufuhr von Umgebungsluft in die Rohranordnung verhindert und die Gießform der Halbkokille 1 nach Schließen derselben im Hinblick auf die nachfolgende Einspritzung gereinigt wird. Dieses Verfahren verringert den Kontakt des Metalls mit der Umgebungsluft auf ein Minimum.

Zur Information sei noch erwähnt, daß beim Ausführungsbeispiel das Volumen des Behälters 24 etwa 1600 cm³ beträgt, um die erwähnten Verdichtungen in der Größenordnung von 20 g/cm² für das neutrale Gas und 100 bis 150 g/cm² für die Druckerhöhung des Ofens erreichen zu können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche: 23

1. Einrichtung für den Niederdruck-Kokillenguß von NE-Legierungen, bei der die Kokille höher liegt als der Schmelzofen, mit einem die Kokille und den Schmelzofen verbindenden Gießrohr und Mitteln für die Speisung von neutralem Gas in die Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einen Gießrohransatz (3) anschließender Sammelkanal (31) mit einer Kappe (4) versehen ist, die eine seitliche, in den Einguß (5) der Kokille (1) mündende Öffnung (6) aufweist, wobei der Gießrohransatz (3) über die Kappe (4) mit einem Hohlraum (8) der Kokille (1) in Verbindung steht und der Hohlraum (8) mit einer Heizgaszuführleitung verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgaszuführeitung (7, i9, 24) in einen Raum zwischen der Kappt: (4) und dem Hohlraum (8) in der Kokille (1) mündet und daß der Raum als Abzugsrohr (9) verlängert und mit einer keramischen Büchse (10) ausgekleidet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (4) die Form einer offenen Muffe (11) hat, die an ihrem oberen Ende einen _z$ durchlässigen, aus einer Ringanordnung mit einer Mittelnabe (12) bestehenden Boden aufweist, in der eine Aufwickelachse (13) vorgesehen ist, um die ein von einer Deckelnabe (15) gehaltener und in einem Ring eingesteckter Bandeisenstreifen (14) aufgewikkelt ist, wobei das neutrale Gas durch die Wicklungen des Bandeisenstreifens (14) in die Kappe (4). den Sammelkanal (3i) und den Gießrohransatz (3) dringt und während des Schrumpfens des Metalls im Ofen nach dem Einspritzen und nach dem Offnen der Form durch die Gießöffnungen entweicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwickeln durch Drehen der den Bandeisenstreifen (14) aufwickelnden Aufwickelachse (13) einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Doppelwicklung des Bandeisenstreifens (14) vorgesehen ist. die von einem einen Schütz aufweisenden Spannring (22) zwischen den beiden Wicklungen gehalten und die unmittelbar in die Kappe (4) eingelassen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht direkt mit einem Rohransatz an die Kokille (1) angeschlossene Zuführeinrichtung für neutrales Gas über eine Dichtung (18) mit einer inneren Zuführeinrichtung in einer festen Platte (2) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralgaseinspeisung zum Durchblasen der Kokille (1) mit Hilfe eines Pufferbehälters (24) erfolgt, der an dem Gießrohransatz (3) stromabwärts und in der Nähe der Kappe (4) der Kokille (1) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Speisung von Neutralgas ein Elektroventil (26) enthalten, und daß der Pufferbehälter (24) eine Säulenform aufweist, vertikal angeordnet ist und daß das Elektroventil (26) an seinem oberen Teil in einer solchen Höhe angeschlossen ist, daß die den Ofendruck ausgleichende Säule flüssigen Metalls das Elektroventil (26) nicht erreicht.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

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