DE2402024A1 - METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING CAST PIECES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING CAST PIECESInfo
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Description
Brown Insulating Systems Inc., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Ohio, 11941 Abbey Road, North Royalton, Ohio 44133, Vereinigte Staaten von AmerikaBrown Insulating Systems Inc., incorporated under the laws of the State of Ohio, 11941 Abbey Road, North Royalton, Ohio 44133, United States of America
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gußwerkstücken Method and device for the production of cast workpieces
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Gießen von Metall, und zwar insbesondere mit Verbesserungen an Herstellungsverfahren für metallische Gußwerkstücke in Sandformen o.dgl. sowie an Vorrichtungen zur Ausführung dieser Verfahren, wobei ein Metallstück dafür geschmolzen gehalten wird, daß zur Kompensation von Schrumpfungen des metallischen Gußstückes während der Abkühlung Metall in die Form nachfließen kann.The invention is concerned with the casting of metal, and in particular with improvements in manufacturing processes for metallic cast workpieces in sand molds or the like. as well as devices for carrying out these processes, wherein a metal piece is kept molten to compensate for shrinkage of the metallic Cast metal can flow into the mold while cooling.
Während die Erfindung auf den Metallguß in seinen verschiedenartigen Arten sowie verschiedenen Gußformtypen anwendbar ist, wird sie hier nur in Verbindung mit dem Gießen von Eisen oder Stahl in Sandformen beschrieben, ein Feld, auf dem die Erfindung besonders vorteilhaft ist.While the invention applied to metal casting in its various Types as well as different types of molds is applicable, it is only used here in connection with the Casting iron or steel in sand molds is described, a field in which the invention is particularly advantageous.
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Nachdem geschmolzenes Metall in die Formkammer einer Form oder Kokille gegossen wurde, treten drei Arten der Schrumpfung beim Abkühlen des Metalls auf: Schrumpfung während der flüssigen Phase, Schrumpfung beim Erhärten und Schrumpfung der festen Phase; wenn diese Schrumpfungen nicht berücksichtigt werden, kann jede der genannten Schrumpfungen zu einem schadhaften Gußstück führen. Die Schrumpfung der flüssigen Phase tritt auf, wenn sich das Metall von der Eingießtemperatür auf die Temperatur abkühlt, bei der es zu erhärten beginnt. Die Erhärtunqsschrumpfung tritt während des Phasenübergangs vom flüssigen in den festen Zustand auf. Die Feststoffschrumpfung schließlich tritt nach dem Verfestigen des gegossenen Metalls während des Abkühlens des Gußstückes auf. Die Erfindung beschäftigt sich nicht mit der Feststoffschrumpfung, da sie durch die Abmessungen der Schablone ausgeglichen werden kann, die bei der Herstellung der Formkammer verwendet wird.After molten metal has been poured into the mold chamber of a mold, three types of shrinkage occur when the metal cools to: shrinkage during the liquid phase, shrinkage when hardening and shrinkage the solid phase; If these shrinkages are not taken into account, any of the shrinkages mentioned can be used lead to a defective casting. The shrinkage of the liquid phase occurs when the metal is cools from the pouring temperature to the temperature, at which it begins to harden. The hardening shrinkage occurs during the phase transition from liquid to solid state. The solid shrinkage finally occurs after the solidification of the cast metal during the cooling of the casting. The invention is not concerned with the shrinkage of solids, as it is due to the Dimensions of the template can be compensated, which is used in the manufacture of the molding chamber.
Es ist bekannt, flüssiges Metall in Vorratstrichtern, auch "Steiger" genannt, zur Zugabe flüssigen Metalls in einen Guß bereitzuhalten, nachdem der Einguß abgeschlossen ist, um das Schrumpfen des Metalls des Gusses beim Abkühlen auszugleichen. Eine Anforderung, die der Steiger zu erfüllen hat, besteht darin, daß er ein Vorratsbehälter für solches Metall bildet, das langer flüssig bleibt, als der Abschnitt des Gusses, der aus dem Steiger versorgt werden soll, üblicherweise erfüllt der Steiger seine Funktion, nämlich die Zugabe flüssigen Metalls in die Formkammer, nicht zufriedenstellens, weil die Wandung des Steigers ein Teil der Form ist und aus Formsand besteht, welcher in einem metallischen Formkasten o.dgl. enthalten ist. Die Sandform zieht Wärme aus dem flüssigen Metall in dem Steiger ab, wodurch das Metall, das mit dem Sand in Berührung steht, verhältnismäßig schnell verfestigt. Dadurch kann eine tiefe, trichterförmige Einsenkung in dem verfestigten Steigermetall erzeugt werden, oder es kann sich oben eine Kruste an der Oberfläche des mit der LuftIt is known to store liquid metal in storage hoppers, also called "risers", for adding liquid metal to a Keep the casting ready after the casting is complete to prevent the metal from shrinking as the casting cools balance. One requirement that the riser has to meet is that it has a storage container for forms such metal that remains liquid longer than the portion of the cast that is supplied from the riser should, usually the riser fulfills its function, namely the addition of liquid metal into the molding chamber, unsatisfactory because the wall of the riser is part of the mold and consists of molding sand, which in a metallic molding box or the like. is included. The sand mold draws heat from the liquid metal in the riser, causing the metal to come into contact with the sand stands, solidifies relatively quickly. This can create a deep, funnel-shaped depression in the Solidified riser metal may be generated, or a crust may build up on the surface of the air
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in Berührung stehenden Steigermetall ausbilden, wobei häufig eine oder mehrere dicke Rippen, unterbrochen von darunter befindlichen Lunkern auftreten können. Diese Zustände können sich sehr leicht in das Metall des Gußstückes selbst hinein erstrecken und Fehlstellen oder Lunkern in dem Gußstück erzeugen.in contact with the riser metal, often one or more thick ribs, interrupted by voids underneath can occur. These conditions can very easily affect the metal of the casting even extend into it and create voids or voids in the casting.
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, diese Neigung zur raschen Verfestigung des Metalls im Steiger un den Übergang von Defekten aus dem Steiger in den Guß selbst auszuschalten. Dadzu wurden Steiger benutzt, die ein sehr großes Metallvolumen enthalten; weiter wurde versciedene Materialien auf die Metalloberfläche in dem Steiger aufgebracht, sobald das Metall eingegossen war, um die Abkühlungsgeschwindigkeit zu erniedrigen; und es wurden Steiger mit hinreichender Metallänge über dem Guß verwendet, um die Defekte aufzunehmen und so zu verhindern, daß sie sich in dem Guß selbst ausbreiten.Numerous attempts have been made to counteract this tendency to rapidly solidify the metal in the riser Eliminate the transition of defects from the riser to the casting itself. Steiger were used for this, the one contain very large volume of metal; Various materials were also applied to the metal surface in the Steiger applied once the metal was poured in to slow the cooling rate; and it risers with sufficient metal length were used over the casting to absorb the defects and thus prevent them, that they spread in the pour itself.
Die genannten Maßnahmen sind jedoch nur Versuche insofern geblieben, als sie das Vordringen der Defekte in den Guß selbst nicht erfolgreich verhindern konnten. Weiter war die in dem oder den Steigern verbliebene Metallmenge nach der Verfestigung relativ groß, manchmal 60-150 Gew.% des Metalls in dem Guß selbst.However, the measures mentioned are only attempts insofar as they prevent the defects from penetrating into the casting could not successfully prevent it themselves. The amount of metal remaining in the riser or risers was also lower of solidification is relatively large, sometimes 60-150% by weight of the metal in the casting itself.
Die Erfindung überwindet die vorstehend genannten Nachteile und schlägt dazu ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Gußkörpers in einer Form vor, wobei die Formkammer den gewünschten Gußkörper in seiner Form bestimmt und ein Steiger einen Teil des Gußmetalls aufnehmen kann, und wobei weiter das flüssige Metall in die Form solange eingegossen wird, bis die Formkammer gefüllt und eine gewünschte Höhe an geschmolzenem Metall in dem Speicher erreicht ist, wobei ferner das Metall in dem Steiger in direkter Verbindung mit dem Metall in der Formkammer derart steht, daß WärmeThe invention overcomes the above-mentioned disadvantages and proposes a method for producing a metal cast body in a mold, the mold chamber determining the shape of the desired cast body and a riser can accommodate part of the cast metal, and the liquid metal continues to be poured into the mold as long as until the mold chamber is filled and a desired level of molten metal in the reservoir is reached, wherein furthermore, the metal in the riser is in direct communication with the metal in the mold chamber such that heat
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direkt zwischen dem Steiger und der Formkammer durch das Metall fließen kann, daß Metall in dem Steiger in einer Zone niedriger Wärmeübertragung gehalten wird, wobei in dieser Zone die Geschwindigkeit der seitlich nach außen und nach oben gerichteten Wärmeableitung aus dem flüssigen Metall in dem Steiger so niedrig ist, daß der Hauptteil der Wärme aus dem Metall in dem Steiger durch das Kontaktgebiet des Metalls in dem Steiger mit dem Metall in der Formkammer geleitet wird, wodurch die Verfestigung des Metalls in dem Steiger progressiv von dem Übergangsgebiet aus stattfindet und die Verfestigungsgeschwindigkeit des Metalls in der Formkammer und des Metalls in dem Steiger so sind, daß das Metall in dem Steiger über eine längere Zeitspanne hin flüssig bleibt, als das Metall in der Formkammer und das Metall in dem Steiger nach der Verfestigung eine im wesentlichen ebene Oberseite besitzt, die im wesentlichen keine öffnungen oder Lunkern aufweist.that metal in the riser can flow through the metal directly between the riser and the mold chamber is kept in a zone of low heat transfer, in this zone the speed of the lateral outward and upward heat dissipation from the liquid metal in the riser is so low that Most of the heat from the metal in the riser is carried through the contact area of the metal in the riser the metal in the mold chamber is passed, thereby progressively increasing the solidification of the metal in the riser the transition area takes place and the solidification rate of the metal in the mold chamber and the Metal in the riser are such that the metal in the riser remains liquid for a longer period of time, as the metal in the mold chamber and the metal in the riser after solidification is substantially flat Has upper side which has essentially no openings or voids.
Die Erfindung schlägt weiterhin eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens vor, die eine Form mit einer Formkammer und einen Steiger umfaßt, wobei die Oberseite, die Seitenwände und der Bodenabschnitt des Steigers eine Auskleidung aus wärmeisolierendem, feuerfestem Material besitzt, wobei die Auskleidung eine Öffnung freiläßt, die direkt in die Formkammer mündet und eine Querschnittsfläche besitzt, die ein kleinerer Teil der Querschnittsfläche des Steigers ist, wobei ferner die Auskleidung aus einem wärmeisolierenden Material gebildet ist, das der Verbrennung oder der Zersetzung während seiher Berührung mit dem heißen Metall widersteht, ferner der Erosion durch das flüssige Gußmetall widersteht,mit dem es in Berührung kommt, das ferner dem Druck des flüssigen Gußmetalls widersteht und das eine dicke und einen so niedrigen Wärmeleitungskoeffizienten hat, daßThe invention also proposes a device for carrying out the method mentioned, which has a form comprising a molding chamber and a riser, the top, side walls and bottom portion of the Steigers has a lining made of heat-insulating, refractory material, the lining having an opening leaves free, which opens directly into the molding chamber and has a cross-sectional area that is a smaller part the cross-sectional area of the riser, the liner further being formed from a heat insulating material that resists combustion or decomposition while in contact with the hot metal, also resists erosion by the liquid cast metal with which it comes in contact, which also resists pressure of the liquid cast metal withstands and that has a thick and such a low coefficient of thermal conductivity that
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der hauptsächlichste Teil der übertragenen Wärme aus dem flüssigen Metall in dem Steiger direkt in das Metall in der Formkammer durch die Öffnung abgeleitet wird.most of the heat transferred from the liquid metal in the riser directly into the metal in the molding chamber is derived through the opening.
Die genannten sowie weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Im einzelnen zeigen:The mentioned and other features of the invention emerge from the following description, in which an exemplary embodiment is described with reference to the accompanying drawings. Show in detail:
Fig. 1 eine Gußform mit einer aus Formsand gebildeten Form, die eine Formkemmer zur Aufnahme des herzustellenden Gußwerkstückes, sowie Öffnungen zum Eingießen und einen die Erfindung verkörpernden Steiger aufweist;Fig. 1 shows a mold with a mold formed from molding sand, which has a mold core for receiving the to be produced cast workpiece, as well as openings for pouring and one embodying the invention Has riser;
Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf den Steiger von der Linie 2-2 aus Fig. 1 ausgehend;FIG. 2 is a top plan view of the riser from line 2-2 in FIG. 1; FIG.
Fig. 3 einen im wesentlichen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt, jedoch in größerem Maßstab, aus welchem der Steiger unmittelbar nachdem das flüssige Metall in die Form eingegossen wurde und den Steiger auf einen vorbestimmten Anfangspegel gefüllt hatte, hervorgeht, und woraus weiter ein Isolierdeckel auf der Oberseite des Steigers erkennbar ist;3 shows a cross section essentially corresponding to FIG. 1, but on a larger scale which the riser immediately after the molten metal has been poured into the mold and had filled the riser to a predetermined starting level, and from what further an insulating cover can be seen on the top of the riser;
Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung, wobei in dem Steiger der verfestigte, übrigbleibende Teil des Metalls in dem Steiger nach abgeschlossener Verfestigung des Metalls in dem Gußteil und dem Steiger enthalten ist;4 shows a representation similar to FIG. 3, with the solidified remaining in the riser Part of the metal in the riser after the metal in the casting is complete and the riser is included;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines modifizierten und in manchen Fällen bevorzugten Bauteils zur Bildung des wärmeisolierenden Bodenabschnittes des Steigers;5 shows a perspective illustration of a modified and in some cases preferred component to form the thermally insulating floor section of the riser;
Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 aus Fig.5;Fig. 6 is a cross-section along the line 6-6 of Fig. 5;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines abgeänderten und in mancher Hinsicht bevorzugten Isolierdeckels für den Steiaer; undFigure 7 is a perspective view of a modified and in some respects preferred Insulating cover for the Steiaer; and
Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8-8 aus Fig.7.FIG. 8 shows a cross section along the line 8-8 from FIG.
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Ein Formkasten 1 bestehend aus einer Oberform 2 und einer Unterform 3 enthält eine Form 4, die in konventioneller Weise aus Sand gebildet ist. Die Form 4 besitzt eine Formkammer 6, die mit flüssigem Metall 7 (Fig.3) durch einen Einfülltrichter 8 und einen Ansatz zur Bildung des gewünschten Formteiles gefüllt werden kann.A molding box 1 consisting of an upper mold 2 and a lower mold 3 contains a mold 4, which in conventional Way is formed from sand. The mold 4 has a mold chamber 6 which is filled with liquid metal 7 (Fig.3) can be filled through a funnel 8 and an approach to form the desired molded part can.
Erfindungsgemäß ist die Form 4 mit einem Steiger ausgerüstet, der allgemein mit 10 bezeichnet ist und einen Steigerraum 11 aufweist, der über der Formkammer 6 an einer solchen Stelle angeordnet ist, daß dann, wenn flüssiges Metall durch den Trichter und den Ansatz zum Ausfüllen der Formkammer 6 eingegossen wird, das flüssige Metall 7 in den Steigerraum 11 wie Fig. 3 zeigt, ansteigt und einen "Kopf" aus flüssigem Metall 7' in erhöhter Stellung bildet, aus welchem flüssiges Metall in die Form— kammer 6 zum Ausgleich von Metallschrumpfungen in der Formkammer beim Abkühlen und Verfestiger, eingegeben werden kann.According to the invention, the mold 4 is equipped with a riser, which is generally designated 10 and a Has riser space 11, which is arranged above the molding chamber 6 at such a point that when liquid metal is poured through the funnel and the approach for filling the mold chamber 6, the liquid Metal 7 in the riser space 11 as FIG. 3 shows, and a "head" of liquid metal 7 'in an elevated position forms, from which liquid metal in the mold chamber 6 to compensate for metal shrinkage in the Mold chamber during cooling and solidification, can be entered can.
Der Steigerraum 11 in der dargestellten Ausführungsform besitzt, wie Fig. 2 zeigt, kreisförmigen Querschnitt und ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise so dimensioniert, daß sein Durchmesser ungefähr aleich der Tiefe des flüssigen Metalls in dem Steigerraum unmittelbar nach Abschluß des Eingießens ist.The riser space 11 in the illustrated embodiment has, as Fig. 2 shows, circular cross-section and is preferably, but not necessarily, dimensioned so that its diameter is approximately equal to the depth of the liquid metal in the riser space immediately after pouring is complete.
Der Steigerraum 11 ist umgeben und wird definiert durch eine zylindrische Manschette 12, die aus Isoliermaterial von im wesentlichen gleichförmiger Wandstärke gebildet wird. Der Boden des Steigerraumes wird von einem mit Öffnung versehenen Bauteil aus Isoliermaterial gebildet, beispielsweise durch die Ringscheibe 13, die durch Stifte 14 gehalten wird,The riser space 11 is surrounded and is defined by a cylindrical sleeve 12, which is made of insulating material is formed by substantially uniform wall thickness. The floor of the riser room is provided with an opening Component formed from insulating material, for example by the washer 13, which is held by pins 14,
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welche in die Kanten der Scheibe und in den Sand der Form ragen; natürlich kann die Ringscheibe 13 auch durch andere geeignete Mittel an der vorgesehenen Stelle gehalten werden. Die Scheibe besitzt eine Öffnung 15, die eine Fläche von vorzugsweise zwischen 5% und 2 5% der Querschnittsfläche des Steigers überdeckt.which protrude into the edges of the disc and into the sand of the mold; of course, the annular disk 13 can also be held in the intended location by other suitable means. The disc has an opening 15 which covers an area of preferably between 5% and 2 5% of the cross-sectional area of the riser.
In der bevorzugten Ausführung sform bestehen die Manschette 12 und die Scheibe 13 aus feuerfestem, wärmeisolierendem Material mit niedriger, thermischer Leitfähigkeit und hoher Wärmeisolierfähigkeit, und besitzt eine niedrige Dichte zum Zwecke guter Wärmeisolierung und einfacher Bearbeitung. Das Material, aus dem diese Teile bestehen, kann der Erosion und dem Druck durch das flüssige Metall widerstehen, das die Manschette während und nach dem Eingießen kontaktiert, so daß die wärmeisolierenden Eigenschaften des Materials durch den Druck nicht wesentlich verlorengehen. Bevorzugte Isoliermischungen sind etwa die folgenden: eine wässrige Aufschlemmung aus einer Misrhuna von etwa 40 Gew.% trockenem Formsand, 40 Gew.% Kieselerdemehl und 20 Gew.% Asbest in der Form langer Fasern wie etwa amositartiger Asbest (engl.: amosite type asbestos), zusammen mit 6% des Gesamtgewichtes der vorstehend genannten Bestandteile an bekanntem wärmeabbindendem Phenolharz und konventionellem Harz-Katalisator als Bindemittel.In the preferred embodiment, the cuff is made 12 and the disc 13 made of refractory, heat-insulating material with low, thermal conductivity and high Thermal insulation ability, and has a low density for Purposes of good thermal insulation and easy processing. The material from which these parts are made can be susceptible to erosion and withstand the pressure from the liquid metal contacting the sleeve during and after pouring, so that the heat-insulating properties of the material are not significantly lost by the pressure. Preferred insulation mixtures are approximately as follows: an aqueous slurry from a misrhuna of about 40% by weight of dry molding sand, 40% by weight of silica flour and 20% by weight of asbestos in the form of long fibers such as amosite-like ones Asbestos (amosite type asbestos), together with 6% of the total weight of the above-mentioned components on known thermosetting phenolic resin and conventional resin catalyst as a binder.
Die Manschtte 12 und die Scheibe 13 können durch Vakuumabscheidung des Materials aus der Schlemme gebildet werden, wobei das feste Material in der Schlemme auf einen Schirm abgeschieden wird, der die Form des gewünschten Teiles hat, wobei die Manschette aus einem Material gebildet wird, das auf einen Schirm aus einer Schlemme abgeschieden wird, wobei der Außendurchmesser und die Form gleich dem Innendurchmesser und der Form der gewünschten Manschette sind. Nach der Abscheidung des Materials wirdThe sleeve 12 and the disc 13 can be formed by vacuum deposition of the material from the slurry are formed, with the solid material in the slurry on a Screen is deposited, which has the shape of the desired part, the sleeve formed from a material that is deposited on a screen from a slurry, with the outer diameter and shape are equal to the inside diameter and shape of the desired sleeve. After the deposition of the material will be
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das Teil zuerste luftgetrocknet, damit es genügend anfängliche Festigkeit erhält und behandelt werden kann; dann wird das Teil von dem Schirm, auf welchem es gebildet wurde, entfernt und schließlich im Ofen bei einer Temperatur von etwa 2500F (etwa 1200C) über eine Zeitspanne von vier Stunden getrocknet, um das Harz des Bindemittels abbinden zu lassen.air dry the part first so that it has sufficient initial strength and can be treated; then the part is removed from the screen on which it was formed and finally oven dried at a temperature of about 250 ° F (about 120 ° C) for a period of four hours to allow the resin of the binder to set.
Die auf die genannte Weise mit dem angegebenen Bestandteilen fertiggestellten Teile haben einen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten von etwa 0,8 &tu. pro Stunde pro Quadratfuß pro Zolldicke pro Grad Fahrenheit, besitzen eine spezifische Wärme von etwa 0,5 und ein Gewicht vo etwa 45 Ib pro Kubikfuß. Andere Zusammensetzungen können natürlich auch verwendet werden, wobei der Vorzug solchen Stoffen gegeben wird, deren thermischer Leitfähigkeitskoeffizient nicht größer als etwa 1 B.t.u. pro Stunde pro Quadratfuß pro Zolldicke pro Grad Fahrenheit ist, wobei vorteilhafterweise die Wichte 55 Ib pro Kubikfuß nicht überschreiten sollte. Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, sind die Werte dieser Konstanten deshalb erwünscht, damit die Wärmeleitung aus dem flüssigen Metall durch das Material der Auskleidung 12, das Bodenteil 13 und den Deckel 17 so stark begrenzt ist, daß die I Verfestigungsgeschwindigkeit und Abkühlung des Metalls in dem Steiger sehr viel kleiner ist, als diejenige des Metalls in der Formkammer 6 der Form.The parts finished in this way with the specified components have a thermal one Conductivity coefficients of about 0.8 & tu. per hour per square foot per inch thickness per degree Fahrenheit, have a specific heat of about 0.5 and weight vo about 45 pounds per cubic foot. Other compositions can of course also be used, with preference is given to substances whose thermal conductivity coefficient is not greater than about 1 B.t.u. per hour per square foot per inch thickness per degree Fahrenheit, advantageously being 55 lb. per cubic foot should not exceed. As will be explained in more detail below, the values of these constants are therefore Desired so that the heat conduction from the liquid metal through the material of the lining 12, the bottom part 13 and the lid 17 is so limited that the I solidification rate and cooling of the metal in which riser is much smaller than that of the metal in the mold chamber 6 of the mold.
Im Gebrauch wird zunächst die Sandform in üblicher Weise gefertigt, wobei die Scheibe 13 vorstehende Stifte 14 emthält,1 die an der richtigen Stelle in der Oberform lokalisiert sind; dann wird die Form auf bekannte Weise mit einer Kammer 16 in der Oberform gebildet, die an die Außenfläche der Manschette 12 paßt. Die Manschette 12 wird dann eingesetzt, wird vorzugsweise durch Reibschluß an Ort und Stelle gehalten, wobei ihre Bodenkante mit derIn use, the sand mold is first made in the usual way, the disc 13 containing protruding pins 14, 1 which are located in the correct place in the upper mold; then the mold is formed in a known manner with a chamber 16 in the top mold which fits the outer surface of the sleeve 12. The cuff 12 is then inserted, preferably held in place by frictional engagement with its bottom edge with the
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Oberseite des Bodenteiles 13 dicht abschließt.Top of the bottom part 13 seals off tightly.
Das flüssige Gußmetall wird dann durch den Trichter 8 und den Ansatz 9 in die Formkammer in genügender Menge eingegossen, so daß das Metall durch die Öffnung 15 in den Steigerraum 11 bis zur richtigen Höhe ansteigt.The liquid cast metal is then passed through the funnel 8 and the approach 9 poured into the mold chamber in sufficient quantity so that the metal through the opening 15 in the riser space 11 rises to the correct height.
Ein Deckel 17, der vorzugsweise aus einer Scheibe besteht und aus dem gleichen hitzebeständigen Isoliermaterial wie die Manschette 12 gefertigt ist, verschließt die Oberseite 18 der Manschette 12 und damit die Oberseite des Steigerraumes 11 entweder vor oder kurz nach dem Gießen der Form. Der Deckel 17 ist deshalb wichtig, weil er die nach Obenaufgrund von Konvextion und Strahlung abgegebene Wäree aus dem geschmolzenen Metall verringert. Vorzugsweise wird die Höhe, bis zu der das geschmolzene Metall in der Form eingegossen wird, hinreichend niedrig unter dem Deckel, so daß keine Berührung zwischen dem Metall und dem Deckel stattfindet und damit keine direkte Wärmeübertragung aus dem flüssigen Metall in den Deckel erfolgen kann.A cover 17, which preferably consists of a disk and is made of the same heat-resistant insulating material as the sleeve 12, closes the top 18 of the sleeve 12 and thus the top of the riser space 11 either before or shortly after the mold is poured. The lid 17 is important because it reduces the heat given off upward from the molten metal due to convextion and radiation. Preferably, the height to which the molten metal is poured into the mold is sufficiently low under the lid so that there is no contact between the metal and the lid and thus no direct heat transfer from the liquid metal into the lid can take place.
Die Wärmeisolationseigenschaften und die Dicke der auskleidenden Manschette 12, des Bodenteiles 13 und des Deckels 17 sind so, daß die Kombination dieser Teile ein Abkühlen und Verfestigen des Metalls in dem Steigerraum 11 in großem Umfang verzögert, jedenfalls verglichen mit der Verfestigungs-und Abkühlungsgeschwindigkeit des Metalls in der Formkammer 6. Der Metallkopf in dem Steigerraum wird durch die Auskleidung 12, des Bodenteils 13 und den Deckel 17 so wirksam isoliert, daß bei Weitem die größte Wärmeableitung aus dem geschmolzenen Metall in dem Steigerraum 11 durch Leitung durch das in der Öffnung 15 befindliche Metall in das in der Formkammer 6 befindliche Metall stattfindet, weil die Wärmeübertragung aus dem Metall in dem Steigeraum 11 durch die Manschette 12, ScheibeThe thermal insulation properties and the thickness of the lining Cuff 12, the bottom part 13 and the lid 17 are such that the combination of these parts a cooling and solidification of the metal in the riser space 11 is delayed to a large extent, at least compared with the rate of solidification and cooling of the metal in the molding chamber 6. The metal head in the riser room is so effectively isolated by the lining 12, the bottom part 13 and the cover 17 that by far the largest Heat dissipation from the molten metal in the riser space 11 by conduction through that located in the opening 15 Metal in the metal located in the mold chamber 6 takes place because the heat transfer from the metal in the riser space 11 through the sleeve 12, washer
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und den Deckel 17 nur mit einem kleinen Bruchteil derjenigen Rate stattfindet, bei der die Wärme aus dem geschmolzenem Metall in dem Steigeraum 11 durch das Metall in der Öffnung 15 in das Metall in der Formkaramer 6 stattfindet.and the lid 17 takes place only at a small fraction of the rate at which the heat from the molten metal in the riser space 11 through the metal in the opening 15 into the metal in the Formkaramer 6 takes place.
Diese Art des Abkühlens des Steigemetalls ist in erster Linie dem Umstand zuzuschreiben, daß das Metall in dem Hauptteil des Gusses in der Formkammer 6 mit einer großen Fläche an Formsand in Kontakt steht, der die Wärme aus dem vergossenen Metall in der Formkammer 6 mit einer Geschwindigkeit ableitet, die sehr viel größer ist als die Geschwindigkeit der Wärmeleitung aus dem Metall in de· Steigerraum 11 durch die isolierten Wände des Steigerraums, Bei dem üblichen, Steiger erfordernden Gießen i»fe die Fläche des Gußteiles, die mit der Sandform in Berührung steht, mindestens mehrere Male größer als die Fläche des Steigermetalls, das in Berührung mit dem Isoliermeteria1 steht, welches den Steiger auskleidet und bedeckt. Der Sand in der Sandform hat eine Dichte, die zwei bis drei Mal so groß wie die des bevorzugten Isoliermaterials ist und hat einen Wärmeleitungskoeffizienten von etwa dem Achtfachen desjenigen des bevorzugten Isoliermaterials. Weiter ist das Gewicht des Sandes in der Form üblicherweise wenig größer als das Gewicht des Gußteiles, das in der Formkammer geformt wurde. Somit bildet die Sandform, die beim Vergießen auf Raumtemperatur sich befindet, eine Wärmesenke, die Wärme aus dem flüssigen Metall in der Form, sehr viel schneller abzieht als der Wärmeabfluß aus dem Metall in dem Steigerraum durch das Isoliermaterial.This type of cooling of the climbing metal is primarily due to the fact that the metal in the The main part of the casting in the molding chamber 6 is in contact with a large area of molding sand which exudes the heat the poured metal in the molding chamber 6 at a speed which is much greater than the speed of heat conduction from the metal in the Steigerraum 11 through the insulated walls of the Steigerraum, With the usual pouring, which requires increasing amounts of water, they are used Area of the casting that is in contact with the sand mold, at least several times larger than the area of the Steiger metal that comes into contact with the insulating meteria1 stands, which lines and covers the riser. The sand in the sand mold has a density that is two to three Times that of the preferred insulation material and has a coefficient of thermal conductivity of about that Eight times that of the preferred insulating material. Furthermore, the weight of the sand in the mold is usually little greater than the weight of the casting formed in the mold chamber. Thus, the sand mold that was used in Potting is located at room temperature, a heat sink that draws heat from the liquid metal in the mold, withdraws much faster than the heat dissipation from the metal in the riser space through the insulating material.
Das Gewicht des Isoliermaterials in der Manschette 12, der Scheibe 13 und dem Deckel 17 ist sehr klein verglichen mit dem Gewicht des in dem Steigerraum enthaltenen flüssigen Stahls, weil der Stahl etwa 450 Ib pro Kubikfuß Wichte hat,The weight of the insulating material in the sleeve 12, the disc 13 and the cover 17 is very small compared to the weight of the liquid steel contained in the riser room, because the steel has about 450 lb per cubic foot of weight,
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verglichen mit 45 Ib pro Kubikfuß für das Isoliermaterial. Somit ist die merkbare Wärmeabsorption durch das Isoliermaterial sehr niedrig. Verbunden mit der ausgezeichneten Isolationsleistung des Isoliermaterials führt dieser Umstand dazu, daß die inneren Flächen der Manschette 12, der Scheibe 13 und des Deckels 17 sehr schnell die Temperatur des flüssigen Metalls in dem Steiger annehmen, wonach nur ein sehr langsamer Wärmeabfluß aus dem Metall in das Isoliermaterial stattfindet.compared to 45 pounds per cubic foot for the insulation material. Thus, the noticeable heat absorption by the insulating material is very low. Combined with the excellent insulating performance of the insulating material, this fact leads to the fact that the inner surfaces of the sleeve 12, the disc 13 and the cover 17 very quickly assume the temperature of the liquid metal in the riser, after which only a very slow heat dissipation from the metal into the Insulating material takes place.
Andererseits ist der Wärmeleitungskoeffizient für Legierungsstähle 250 oder größer verglichen mit 0,8 für das erfindungsgemäße Isoliermaterial. Daher wird der Stahl in dem Hals 15, der den Hauptteil des Metalls in dem Steigerraum mit dem Hauptteil des Metalls in der Formkammer verbindet, einen ausgezeichneten Wärmeleitungsweg darstellen, so daß das Metall in dem Hals und in dem Steigerraum zunehmend von unten durch Abfluß von Wärme in das Metall in der Formkammer und dann in die Sandform abgekühlt wird.On the other hand, the coefficient of thermal conductivity is for alloy steels 250 or greater compared to 0.8 for the inventive insulating material. Hence the Steel in the neck 15, the main part of the metal in the riser space with the main part of the metal in the mold chamber connects, provide an excellent heat conduction path so that the metal in the neck and in the Riser room increasingly from below by draining heat into the metal in the mold chamber and then into the sand mold is cooled.
Im folgenden wird ein Vergleichsbeispiel für den Wärmeabflußweg aus dem Metall in dem Steigerrsum in das Metall in der Formkammer mit dem Wärmeflußweq aus dem Steigermetall durch die Isoliermanschette und den Deckel mitgeteilt: The following is a comparative example of the heat dissipation path from the metal in the riser to the metal communicated in the molding chamber with the heat flow from the riser metal through the insulating sleeve and the cover:
Man nehme an, daß eine Manschette 12 eine Höhe von 10 Zoll (25,4 cm) und einen Innendurchmesser von 8 Zoll (20,32 cm) besitzt, eine Scheibe 13 eine Öffnung 15 mit einer lichten Weite von 2 Zoll (5,08 cm) besitzt, und das ein Deckel das obere Ende der Manschette abdeckt, und daß die Manschette, die Scheibe und der Deckel sämtlich ein Zoll (2,54 cm) stark sind und aus dem bevorzugten Isoliermaterial bestehen. Die Innenfläche der Manschette wird dann etwaAssume that a cuff 12 has a height of 10 inches (25.4 cm) and an inside diameter of 8 inches (20.32 cm) has, a disc 13 has an opening 15 with a clearance of 2 inches (5.08 cm), and that has a lid covers the top of the sleeve, and that the sleeve, washer, and lid are all an inch (2.54 cm) thick and made of the preferred insulation material. The inner surface of the cuff is then approximately
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2 50 Quadratzoll (16,1 dm ) betragen und, wenn die Man-2
2 50 square inches (16.1 dm) and, if the man-
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schette bis zu einer Höhe von 8 Zoll (20,32 cm) ausgefüllt ist, die Berührungsfläche zwischen Manschette und Metall wird etwa 200 Quadratzoll (12,9 dm ^) betragen.cuff filled to a height of 8 inches (20.32 cm) The area of contact between the collar and the metal will be approximately 200 square inches (12.9 dm ^).
Die Bodenfläche des Deckels wird etwa 50 Guadratzoll (3,23The bottom surface of the lid will be about 50 guadrian inches (3.23
2
dm ) und die Fläche der .Bodenscheibe 13 ohne die Fläche2
dm) and the area of the .Bodenscheibe 13 without the area
2 der Öffnung 15 wird etwa 47 Quadratzoll (3,04 dm ) groß sein; die Gesamtfläche an Isoliermaterial, durch die Wärme aus dem Steigermetall abgeleitet werden kann, beträgt dann2 of opening 15 will be approximately 47 square inches (3.04 dm) be; the total area of insulating material through which heat can be dissipated from the riser metal is then
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347 Quadratzoll (22,38 dm ), wobei die tatsächlich mit2
347 square inches (22.38 dm), which is actually with
dem heißen Steigermetall in Berührung stehende Fläche etwa 247 Quadratzoll (15,93 dm2) beträgt.The area in contact with the hot riser metal is approximately 247 square inches (15.93 dm 2 ).
Die Fläche der Öffnung 15 ist um geringes größer als 3The area of the opening 15 is slightly larger than 3
Quadratzoll (19,4 cm ), so daß die Fläche des Isoliermaterials, die den Steiger umgibt, mehr als 100 mal größer als die Querschnittsfläche des Halses ist, der eine Verbindung zwischen dem größeren Teil des Metalles in dem Steigerraum und dem Hauptteil des Metalles in der Formkammer herstellt. Jedoch ist der Wärmeleitungskoeffizient für Legierungsstahl etwa 250 oder mehr, verclichen mit 0,8 für das bevorzugte Isoliermaterial. Somit besitzt mit der bevorzugten Form des Isoliermaterials das in der Öffnung 15 befindliche Metall nahezu das Vierfache der Wärmeleitungskapazität bei einer gegebenen Temperaturdifferenz als die gesamte Innenfläche des isolierten Steigerraumes. Man bemerke, daß diese Zahlen nicht den Umstand berücksichtigen, daß in dem Beispiel das Steigermetall nicht in Berührung mit der Unterseite des Deckels oder den oberen 50 Quadratzoll der Innenfläche der Manschette steht, daß weiter der Umstand nicht berücksichtigt ist, daß nahezu überhaupt kein Temperaturgradient zwischen der oberen und der unteren Seite der Scheibe 13 besteht; wenn diese Umstände noch berücksichtigt werden würden, würde die Wärme— leitungskapazität des Metalls in der Öffnung 15 ein größeres Vielfaches der Wärmeleitungskapazität der Steigerwandungen sein als oben angegeben.Square inches (19.4 cm), so the area of insulating material surrounding the riser is more than 100 times larger than is the cross-sectional area of the neck that connects between the major part of the metal in the riser space and the major part of the metal in the mold chamber manufactures. However, the coefficient of thermal conductivity is for alloy steel about 250 or more, compared to 0.8 for the preferred insulating material. Thus owns with the preferred form of the insulating material, the metal located in the opening 15 is almost four times the heat conduction capacity at a given temperature difference than the entire inner surface of the isolated riser room. Note that these figures do not take into account the fact that in the example the riser metal is not in contact with the bottom of the lid or the top Fifty square inches of the inner surface of the cuff further ignores the fact that nearly there is no temperature gradient at all between the upper and lower sides of the disc 13; when these circumstances would still be taken into account, the heat conduction capacity of the metal in the opening 15 would be greater Be a multiple of the heat conduction capacity of the riser walls than specified above.
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Wie bereits bemerkt, ist die Wärmeleitung aus dem Metall in das Isoliermaterial deshalb so gering, weil die mit dem flüssigen Metall in Berührung stehende Isoliermaterialoberfläche zugleich eine Temperatur annimmt, die sehr nahe oder gleich der des berührten Metalls ist, wohingeaen das Metall in der Formkammer sich sehr viel schneller abkühlt, wegen des Wärmesenken-Effektes der Sandform. Ob- gleich es nicht möglich war, die auftretenden Temperaturen zu messen, scheint es somit doch wahrscheinlich, daß das Temperaturdifferential zwischen dem Metall in dem Steigerraum und dem Metall in der Formkammer sehr bald wesentlich größer wird als das Temperaturdifferential zwischen dem Metall in dem Steigerraum und den isolierten Wänden des Steigerraums. Eine zurückhaltende Schätzung besteht daher darin, daß etwa 10 % des Wärmeverlustes durch das Steigermetall während des Abkühlens durch die isolierten Wände der Steigerkammer auftreten, während 90% oder mehr an Wärme in das Metall der Formkammer abgeleitet wird, obgleich die Öffnungsfläche 15 klein ist verglichen mit der Fläche der Isolation. Auf jeden Fall scheint die Verfestigung' des Metalls in dem Steiger zunehmend von der verbindenden Öffnung 15 aus zu gehen, ohne daß daß eine wesentliche Verfestigung von den Seitenwandungen des Steigerraumes aus nach innen zu auftritt, so daß somit die Ausbildung von Lunkern vermieden wird. Der Deckel verhindert schnelles Abkühlen der Oberfläche des Steigermaterials und verhindert die Ausbildung einer Haut aus festem Metall auf der Oberfläche, die zur Bildung von Einsenkungen, Brücken, unter der Haut, o.dgl. führen könnte. Somit werden die normalerweise in Steigern auftretenden Fehler wesentlich ausgeschaltet.As already noted, the heat conduction from the metal into the insulating material is so low because the with the surface of the insulating material in contact with the liquid metal also assumes a temperature which is very close or equal to that of the metal being touched, whereas the metal in the mold chamber cools down much faster, because of the heat sink effect of the sand mold. Although it was not possible to measure the temperatures occurring, so it seems likely that that Temperature differential between the metal in the riser space and the metal in the molding chamber very soon becomes significant becomes greater than the temperature differential between the metal in the riser room and the insulated walls of the riser room. A conservative estimate is therefore that about 10% of the heat loss through the Riser metal occur during cooling through the insulated walls of the riser chamber during 90% or more of heat is dissipated into the metal of the mold chamber, although the opening area 15 is small compared to the area of the isolation. In any event, the solidification of the metal in the riser appears to be progressively less connecting opening 15 to go out without a substantial solidification of the side walls of the Riser space occurs from inwards, so that the formation of voids is avoided. The lid prevents rapid cooling of the surface of the riser material and prevents the formation of a skin solid metal on the surface, which leads to the formation of depressions, bridges, under the skin, or the like. to lead could. In this way, the errors that normally occur in risers are essentially eliminated.
Da die Öffnung 15 eine kleinere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche der Manschette besitzt, und vorzugsweise eine Querschnittsfläche aufweist, die nicht größer als ein Viertel der Querschnittsfläche der Man-Since the opening 15 has a smaller cross-sectional area than has the cross-sectional area of the sleeve, and preferably has a cross-sectional area that is not larger than a quarter of the cross-sectional area of the
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schette ist, ist die Geschwindigkeit der Wärmeableitung aus dem Steigermetall in das Gußteil kleiner als im Falle einer größeren öffnung oder wenn die Scheibe fehlen würde. Dadurch wird die Bevorratung von flüssigem Metall in dem Steiger sichergestellt, so daß dann, wenn der Hauptteil des Metalls in der Gußform 6 sich abkühlt und schrumpft, reichlich Vorrat an geschmolzenem Metall in dem Steigerraum 11 vorhanden ist, der über eine wesentlich längere Zeit flüssig bleibt als das Metall in der Gußform, so daß Metall in die Formkammer je nach dem durch die Schrumpfung erforderlichen Mengen nachgeliefert werden kann.cuff, the speed of heat dissipation from the riser metal into the casting is lower than in the In the event of a larger opening or if the disc is missing. This will increase the supply of liquid Metal is ensured in the riser so that when most of the metal in the mold 6 cools and shrinks, there is an abundant supply of molten metal in the riser space 11, which is over a substantial amount longer time remains liquid than the metal in the mold, so that metal in the mold chamber depending on the way through the shrinkage required quantities must be delivered can.
Ein weiterer Vorteil der gelochten Scheibe besteht in ihrem offensichtlichen Einfluß auf das Metall in der Formkammer unmittelbar neben dem Steiger. Das Vorhandensein der isolierenden Scheibe verhindert direkte Wärmeübertragung in den Sand der Form in dem Gebiet, das die Öffnung 15 unmittelbar umgibt. Die Scheibe verhindert wesentlich die Wärmeableitung aus dem Metall in der Öffnung radial nach außen in den Sand und vergrößert die Form eines Wärmepols 19 in dem Metall des Gusses innerhalb der Formkammer unmittelbar neben der Öffnung 15 und vergrößert die Zeitspanne, während der das Metall in diesem "Härmepol" flüssig oder jedenfalls fließfähig bleibt. Dadurch kann der Guß während des Schrumpfes besser nachsinken, als das sonst der Fall wäre, wodurch insgesamt die Wirkung des Steigers verbessert wird. Obwohl es nicht möglich war, die genannten Effekte direkt zu beobachten, stehen die mit der Erfindung erzielbaren Ergebnisse im Einklang mit den erwähnten Abläufen.Another advantage of the perforated disc is its obvious impact on the metal in the Mold chamber right next to the riser. The presence of the insulating disc prevents direct heat transfer into the sand of the mold in the area immediately surrounding the opening 15. The disc prevents significantly the heat dissipation from the metal in the opening radially outward into the sand and enlarges the shape of a Thermal pole 19 in the metal of the casting within the mold chamber immediately adjacent to the opening 15 and enlarged the period of time during which the metal remains liquid or at least flowable in this "pole of heat". Through this the casting can sink better during the shrinkage than would otherwise be the case, whereby the overall effect is achieved of the riser is improved. Although it was not possible to observe the mentioned effects directly, the results that can be achieved with the invention are consistent with the processes mentioned.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen abgeänderte und in manchen Fällen bevorzugte Formen des Bodenteiles und des Deckels. Die Figuren 5 und 6 erläutern ein Bodenteil 13a mit einerFigures 5 to 8 show modified and in some cases preferred shapes of the bottom part and the lid. Figures 5 and 6 explain a bottom part 13a with a
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Öffnung 15a, welches mit dem vorstehend beschriebenen Teil 13 identisch ist mit der Ausnahme, daß die Oberseite 20 mit Nuten 21 versehen ist, und daß der Durchmesser der Oberseite 20 vorzugsweise geringfügig größer ist als der Durchmesser der Unterseite 22. Somit gewinnt der Durchmesser eine trapezförmige Form (Fig.6). Im praktischen Einsatz wird die Scheibe in die Oberform mit der Fläche 20 nach oben eingesetzt und steht im Kontakt mit dem Sand der Form. Wenn das Metall eingegossen wird, wird die ebene Bodenfläche 22 mit dem Hauptteil des Gusses in der Gußkammer 6 in Berührung kommen. Die Trapezform oder Kegelstumpfform des Teiles 13a ist insofern günstiger, als der Sand der Form das Teil besser in der Oberform halten kann, als in dem Fall, wenn eine Scheibe 13 mit streng zylindrischen Außenwänden verwendet wird, so daß die Verwendung von Stiften gemäß Fig. 2 entfallen kann. Weiter bieten die Nuten 21 Kanäle für das Entweichen von Gas, beispielsweise Luft zwischen der Oberseite ?0 des Teiles 13a und der unteren Stirnseite der Manschette 12 darin, wenn das Metall in die Form eingegossen wird. Diese Nuten erstrecken sich wie dargestellt parallel zueinander, jedoch kann auch irgend ein anderes unter bestimmten Umständen günstigeres Muster verwendet werden, solange wenigstens einige Nuten sich von der Innenöffnunq 15a der Scheibe 13a zur Außenperipherie der Scheibe erstrecken. In bequemer Weise können die Nuten bei Herstellung der Scheiben ausgebildet werden und in einem typischen Beispiel für eine Srheibe sind die Nuten etwa um einen Zoll (2,54 cm) Mittenabstand auseinander angeordnet und besitzen eine Tiefe von etwa-1/16 Zoll (1,59 mm) und eine Breite von etwa 1/8 Zoll (3,18 mm).Opening 15a, which is identical to the part 13 described above, with the exception that the top 20 is provided with grooves 21, and that the diameter of the top 20 is preferably slightly larger is than the diameter of the bottom 22. Thus, the diameter acquires a trapezoidal shape (Fig.6). In the practical Insert, the disc is inserted into the upper mold with the surface 20 facing up and is in contact with the sand of the mold. When the metal is poured in, the flat bottom surface 22 becomes the main part of the pour come into contact in the casting chamber 6. The trapezoidal shape or truncated cone shape of part 13a is more favorable as the sand of the mold can hold the part in the upper mold better than in the case when a disc 13 with strict cylindrical outer walls is used, so that the use of pins according to FIG. 2 can be omitted. Further the grooves 21 provide channels for gas, for example air, to escape between the top face of the part 13a and the lower face of the collar 12 therein when the metal is poured into the mold. These grooves extend parallel to one another as shown, but any other may under certain circumstances A more favorable pattern can be used as long as at least some grooves extend from the inner opening 15a of the Disc 13a extend to the outer periphery of the disc. In a convenient manner, the grooves can be used in the production of the Washers are formed and in a typical example of a washer, the grooves are about an inch (2.54 cm) center-to-center spaced and approximately -1 / 16 inch (1.59 mm) deep and one About 1/8 inch (3.18 mm) wide.
Die Figuren 7 und 8 zeigen einen Deckel 17a mit Nuten 2 in seiner Oberfläche 24. Im Betrieb wird der Deckel 17a auf das obere Ende der Manschette 12 in gleicher Weise wie der Deckel 17 aus den Fig. 3 und 4 aufgesetzt, wobeiFigures 7 and 8 show a cover 17a with grooves 2 in its surface 24. In operation, the cover 17a placed on the upper end of the cuff 12 in the same way as the cover 17 from FIGS. 3 and 4, wherein
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OR!G!!^AL INSPECTEDOR! G !! ^ AL INSPECTED
-46--46-
2 4 O 2 Γ: 2 42 4 O 2 Γ: 2 4
die genutete Fläche 24 des Deckels nach unten weist, so daß die qenutete Fläche mit der oberen Stirnseite der Manschette 12 in Berührung steht. Wie oben erstrecken sich die Nuten 23 parallel zueinander und können etwa einen Abstand von 1 Zoll bei einer Breite von 1/8 Zoll und einer Tiefe von etwa 1/16 Zoll haben. Diese Abmessungen sind jedoch nicht kritisch. Es kann auch hier wieder ein anderes, beliebiges Muster verwendet werden, solange mindestens einige der Nuten sich aus dem Inneren der Innenwand der Manschette 12 zu einer Stelle erstrecken, die vorzugsweise in der Nähe der Peripherie des Deckels 17a liegt und mindestens über die Außenperipherie der Manschette 12 hinausführen. Diese Nuten, wie die Nuten 21, bilden einen schnellen und leichten Abzugweg für Luft und andere Gase aus dem Steiger, die von dem ansteigenden Metall während des Gießens vorhergeschoben werden.the grooved surface 24 of the cover points downwards, so that the grooved surface with the upper end face the cuff 12 is in contact. As above, the grooves 23 extend parallel to one another and can about 1 inch apart by 1/8 inch wide and about 1/16 inch deep. These However, dimensions are not critical. Any other, arbitrary pattern can also be used here as long as at least some of the grooves come from the inside of the inner wall of the sleeve 12 to one Extend point, which is preferably in the vicinity of the periphery of the lid 17a and at least over lead out the outer periphery of the cuff 12. These grooves, like the grooves 21, form a quick one and easy vent path for air and other gases from the riser, released by the rising metal during the Casting are advanced.
Der Fachmann kann durch bekannte Verfahren die ungefähre Größe der Schrumpfung bestimmen, die in dem Metall der Hauptformkammer 6 auftreten wird, sowie die ungefähre benötigte Metallmenge, die von dem Steiqerraum 11 in die Formkammer 6 nachgeliefert werden muß. Gewöhnlich ist Vorsorqe für eine Schrumpfung von etwa 5% getroffen; jedoch werden häufig wegen den Schwierigkeiten bekannter Verfahren Metallmenqen in den Steigern verwendet, die 60 £ bis 150% der Netallmenge in der Formkammer selbst beträgt. Erfindungsgemäß kann die dem Steiger anfänglich zugeführte Metallmenge sehr viel kleiner bleiben als bislang. Wenn ein Sicherheitsfaktor von vier benutzt wird, enthalten die Steiger ein Metallgewicht, das etwa gleich 20% des Gußgewichtes in der Formkammer ist, was eine Ver-Those skilled in the art can, by known methods, determine the approximate amount of shrinkage that will occur in the metal Main mold chamber 6 will occur, as well as the approximate amount of metal required, which is from the Steiqerraum 11 in the Mold chamber 6 must be delivered. Usually provision is made for a shrinkage of about 5%; however, amounts of metal are often used in the risers because of the difficulties of known processes £ 60 to 150% of the amount of metal in the molding chamber itself. According to the invention, the climber can initially The amount of metal supplied remains much smaller than before. If a safety factor of four is used, the risers contain a metal weight that is approximately equal to 20% of the casting weight in the mold chamber, which
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ORIGINAL INSPEOfEDORIGINAL INSPEOfED
ringerung um 2/3 der kleinsten Steigermetallmenqe bedeutet, die bislang für notwendig gehalten wurde: das in dem Steiqer verbleibende Metallvolumen nach abgeschlossener Verfestigung des Metalls in der Formkammer und dem Steigerraum wird außerdem nur ein kleinerer Anteil des Volumens sein, das bislang in den verlorenen Köpfen zurückgeblieben ist.Reduction by 2/3 of the smallest amount of increase metal that was previously considered necessary: that Metal volume remaining in the Steiqer after the metal has solidified in the molding chamber and the riser room will also only be a smaller proportion of the volume that was previously lost in the Heads is left behind.
Im Ergebnis wird jedenfalls sehr viel weniger Metall für den Steiger benötigt, so daß sehr viel weniger Metall von dem Gußteil abgeschnitten werden muß. Weiter verringert der Hals in dem verfestigten Steigermetall, der durch die Form des Bodenteils 13 und seine Öffnung 15 gebildet wurde, den Querschnitt des Metalls, der zur Entfernung des Steigermetalls abgeschnitten werden muß.As a result, in any case, much less metal is required for the riser, so that much less metal must be cut off from the casting. Further, the throat diminishes in the solidified riser metal carried by the Shape of the bottom part 13 and its opening 15 was formed, the cross section of the metal, which is used to remove the riser metal must be cut off.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, daß nach dem erfindungsgemäßen Abkühlungsverfahren in den Gußteilen die Bestandteile des gegossenen Metalls, die beim Abkühlen des Gusses sich ausscheiden, sich in der Nähe der Oberfläche des Steigers konzentrieren, wohingegen bislang die ausgeschiedenen Konstituenten oft in dem Hauptteil des Gußstückes in der Nähe der Verbindung zu dem Steicrer angetroffen wurden.Another important advantage arises from the fact that after the cooling process according to the invention in the Castings the constituents of the cast metal that precipitate when the casting cools, are in the vicinity of the Concentrate surface of the riser, whereas so far the eliminated constituents are often in the main part of the Cast in the vicinity of the connection to the Steicrer were found.
Aus den genannten Gründen ermöglicht die Erfindung die Herstellung ausgezeichneter Gußstücke mit einer Reduzierung um 2/3 oder mehr an Steigermetall, das von dem Gußteil nach seinem Herausnehmen aus der Form, abgetrennt werden muß, verglichen mit der bislang üblichen Praxis, was selbstverständlich zu einer wesentlichen Reduzierung der Herstellungskosten führt.For the above reasons, the invention enables excellent castings to be made with a reduction 2/3 or more of the Steiger metal separated from the casting after it has been removed from the mold must, compared with the previous practice, which of course leads to a substantial reduction in manufacturing costs leads.
Im allgemeinen sind die Verhältnisse des Raumes in dem Steiger vorzugsweise so, daß der Metallkern, der anfänglich in dem Steiger vorhanden ist, eine Oberfläche besitzt, die so klein wie praktisch möglich ist bezüglichIn general, the proportions of space in the riser are preferably such that the metal core initially present in the riser has a surface area which is as small as practical with respect to
des Volumens dieses Metalls. In dieser Hinsicht lassen sich besondere Vorteile erzielen, wenn der Steigerraum einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und mit Metall bis zu einer Höhe von ungefähr gleicher Größe wie der Durchmesser des Querschnittes angefüllt wird, obwohl ein Steiger, dessen Innenraum im wesentlichen guadratischen Querschnitt hat, andererseits auch wieder Vorteile bringt. Weiter beschränkt der gelochte Bodenabschnitt 13 das Abfließen von Wärme nach unten aus dem Metall in dem Steiger wegen der relativ kleinen Querschnittsfläche der Öffnung und unterstützt das Flüssighalten des Metalls in dem Steiger über eine außerordentlich lange Zeitspanne hinweg, verglichen gegenüber bekannten Praktiken, während gleichzeitig das flüssige Metall in die Formkammer 6 nach, fließen kann, und wobei das Steigermetall mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Oberfläche erhärtet, die frei von Lunkern, Rippen u.dgl. ist, und wobei natürlich insgesamt nur eine sehr geringe verfestiqte Steigermetallmenge am Ende von dem Gußteil entfernt werden muß.the volume of this metal. In this regard, leave Particular advantages can be achieved if the riser space has a circular cross-section and is made of metal is filled to a height of approximately the same size as the diameter of the cross-section, although a Steiger, whose interior has an essentially square cross-section, on the other hand also brings advantages. Further, the perforated bottom portion 13 restricts the downward flow of heat out of the metal in the riser because of the relatively small cross-sectional area of the opening and helps to keep the metal in the liquid Increased over an extraordinarily long period of time compared to known practices during at the same time the liquid metal can flow into the mold chamber 6, and the riser metal with an im hardens a substantially uniform surface that is free of voids, ribs and the like, and of course as a whole only a very small amount of solidified increase metal must be removed from the casting at the end.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem einzigen Steiger an der Oberseite einer Formkammer beschrieben; es ist dem Fachmann jedoch deutlich, daß auch mehrere Steiger in Verbindung mit Gußteilen verschiedener Formen und Größen verwendet werden können, ohne daß dadurch von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. Weiter kann der Steiger auch in der Weise mit wärmeisolierendem Material ausgekleidet werden, daß der gelochte Bodenabschnitt ein integraler Bestandteil der Seitenwände der Auskleidung bildet, anstatt, wie oben beschrieben, ein eigenes Bodenteil dafür vorzusehen.The invention has been described above in connection with a single riser at the top of a molding chamber; However, it is clear to the person skilled in the art that several risers in connection with cast parts of different Shapes and sizes can be used without deviating from the concept of the invention. Further the riser can also be lined with heat-insulating material in such a way that the perforated bottom section forms an integral part of the side walls of the liner rather than one as described above to provide a separate floor part for it.
Die Erfindung ist von bedeutendem wirtschaftlichen Vorteil bei der Überwindung der Probleme, die vorstehend im Zusammenhang mit der Herstellung von qualitativ hochwertigen Gußstücken erwähnt wurden, wobei vor allem dieThe invention is of significant economic advantage in overcoming the problems previously related to the manufacture of high quality Castings were mentioned, especially the
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Metallmengen in den Steigern wesentlich reduziert werden können, so daß die Kosten für das Abschneiden, Behandeln, Bevorraten und Wiedereinschmelzen verfestigten Steigermetalls weniger Kosten verschlingt.Metal quantities in the risers can be reduced significantly, so that the costs for cutting, treating, Stocking up and remelting solidified Steiger metal is less costly.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1461842A (en) | 1977-01-19 |
| CA1011083A (en) | 1977-05-31 |
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