DE2402893B2

DE2402893B2 - PROCESS FOR CASTING METALS WITH HIGH MELTING POINT IN MULTIPARTIC CASTING FORMS

Info

Publication number: DE2402893B2
Application number: DE19742402893
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Chaville Lefebvre (Frankreich)
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1973-02-13
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1976-07-29
Also published as: FR2217096B1; JPS541454Y2; IT1004901B; GB1454635A; CA1019133A; ES422963A1; CS199559B2; US3905415A; SU559626A3; FR2217096A1; JPS49122117U; DE2402893A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt in mehrteiligen Gießformen, bei dem die Innenwand der Gießform nut einer die Schlichte enthaltenden Kartonauskleidung versehen wird.The invention relates to a method for casting metals with a high melting point in multi-part Casting molds in which the inner wall of the casting mold has a cardboard lining containing the size is provided.

Die Auskleidung der Innenwand der Gießform dient dabei zum Schutz der im allgemeinen sehr teuren Gießform gegen einen raschen Verschleiß beim Einfüllen des heißen, geschmolzenen Gießmetalls. Die Auskleidung bewirkt einerseits einen mechanischen Schutz der Gießform, verhindert also eine rasche und übermäßige Erosion der Innenwände der Gießform, sie senkt andererseits aber auch die Temperaturbelastung der Gießform auf ein erträgliches Maß.The lining of the inner wall of the casting mold serves to protect the generally very expensive Casting mold against rapid wear when pouring the hot, molten casting metal. the Lining causes on the one hand a mechanical protection of the casting mold, so prevents a rapid and excessive erosion of the inner walls of the casting mold, but on the other hand it also lowers the temperature load the mold to a tolerable level.

Nach dem Stand der Technik ist es hierzu beispielsweise aus der DT-AS 11 67 489 bekannt, zum Schutz von Gießformen, insbesondere Kokillen, eine Auskleidung vorzusehen, welche als Streifen gestaltet ist mit darin parallel zu den Längskanten des Streifens eingebetteten, elastischen Spreizelementen. Der Streifen ist zick-zack-artig gelegt und mit den Faltkanten etwa achsparallel verlaufend in die Gießform eingesetzt. Die einzelnen Lagen dieses Streifens bestehen vorzugsweise aus Papier. Pappe oder Wellpappe und sind beispielsweise mit Nafiumsilikat als Schlichte getränkt. Durch die in diese Auskleidungs-Streifen eingelegten elastischen Spreizelemente wird die Auskleidung jedoch »ehr starr und kann sich z. B. einer gewölbten Innenfläche einer Gießform nicht oder nur sehr schlecht anpassen. Diese Auskleidung dient demgemäß auch nicht zum formgetreuen Auslegen einer Gießform, sondern hat vorzugsweise den Zweck, den Boden bzw. die Wände einer einfach geformten Kokille vor dem auftreffenden Gießstrahl des geschmolzenen Metalls zu schützen. Keineswegs läßt sich diese Auskleidung dazu verwenden, die Innenwände einer komplizierten Gießform zu schützen, da eine unerträgliche Verformung des zu erzeugenden Gießlings zu befürchten wäre.
Eän weiteres Verfahren zur Auskleidung einer Gießform ist in der US-PS 29 73 563 beschrieben. Dabei wird als Auskleidung eire Schicht aus Glasfasermatten verwendet, die mit feuerfestem Material, wie z. B. einer Aufschlämmung von Zirkonpulver in Wasserglas oderAccording to the prior art, it is known, for example, from DT-AS 11 67 489 to provide a lining to protect casting molds, in particular chill molds, which is designed as a strip with elastic expansion elements embedded therein parallel to the longitudinal edges of the strip. The strip is laid in a zigzag fashion and inserted into the mold with the folded edges running approximately axially parallel. The individual layers of this strip are preferably made of paper. Cardboard or corrugated cardboard and are impregnated, for example, with nafium silicate as a size. Due to the elastic expansion elements inserted into these lining strips, the lining becomes more rigid and can, for example, become more rigid. B. a curved inner surface of a casting mold not or only very poorly. Accordingly, this lining also does not serve for the true-to-shape design of a casting mold, but preferably has the purpose of protecting the bottom or the walls of a simply shaped mold from the impacting pouring stream of the molten metal. In no way can this lining be used to protect the inner walls of a complicated casting mold, since an unbearable deformation of the casting to be produced would be to be feared.
Another method for lining a casting mold is described in US Pat. No. 2,973,563. A layer of glass fiber mats is used as a lining, which is covered with refractory material, such as. B. a slurry of zirconium powder in water glass or

ίο Phenolharz imprägniert sind. Auch diese Auskleidung ist nicht an die Innenwand der Gießform angepaßt.ίο are impregnated with phenolic resin. This lining too is not adapted to the inner wall of the mold.

Zwar kann prinzipiell in einigen Fällen eine Auskleidung mit verhältnismäßig starren, federverstärkten Kartonteilen oder getränkten Glasfasermatten auchIn principle, in some cases, a lining with relatively rigid, spring-reinforced Cardboard parts or soaked fiberglass mats too

>5 dann erfolgen, wenn die Form kompliziert ist, indem mehrere kleine Teilstücke der Auskleidung passend geformt an die entsprechenden Wandteile der Gießform angebracht werden. Ein solches Verfahren ist jedoch, wie leicht einzusehen ist, außerordentlich> 5 then be done when the shape is complicated by several small pieces of the liner molded to match the corresponding wall parts of the mold be attached. However, as can be readily seen, such a process is extraordinary

M) zeitraubend und aufwendig. Gerade komplizierte Gießformen sind aber in der Herstellung sehr teuer und man ist besireb«. sie in schnellem Wechsel nach Durchführung des Gießvorgangs und nach dem Herausnehmen des Gießlings wieder verwenden /uM) time consuming and expensive. Complicated However, casting molds are very expensive to manufacture and you are comfortable. " they follow in quick succession Carry out the casting process and use it again after removing the casting / u

*5 können.* 5 can.

Demgemäß besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die eine Schlichte entha'tende Auskleidung einer Gießform mit komplizierter. nicht in einer Ebene abrollbarer Form schnell und wirtschaftlich ausgewechselt werden kann.Accordingly, the object on which the invention is based is to provide a method as described in the opening paragraph to create the type mentioned, in which the one plain Containing lining of a casting mold with complicated. Can not be exchanged quickly and economically in a unrollable form.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Innenwand der Gießformteüe mit einer Kartonauskleidung aus vorgefertigten, der Gestalt der Innenwand angepaßten Kartonformstücken so belegt wird, daß auch der Rand der Veibindungsflächen. mit denen die Gießformteile aneinanderstoßen, bedeck; wird, daß dani die Gießformteile so zusammengesetzt werden, daß die zwischen den Verbindungsflächen gelegenen Ränder der Kartonformstücke eingeklemmt werden und daß danach das Metall in die Gießform eingefüllt wird.According to the invention, this object is achieved in that the inner wall of the Gießformteüe with a Cardboard lining made of prefabricated cardboard fittings adapted to the shape of the inner wall that also the edge of the connecting surfaces. with which the mold parts abut one another, cover; is that dani the mold parts put together that the edges of the cardboard fittings located between the connecting surfaces are clamped and that the metal is then poured into the mold.

D'e passenden Karton-Formstücke können auf einfache Weise und mit äußerst geringen Kosten nach dem bekannten Verfahren der Papier- und Pappeherstellung in geeigneter Weise hergestellt und geformt werden. Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß für jedes der Gießformteüe ein besonderes Karton-Formstück so vorgefertigt vorliegt, daß die gesamte Innenfläche des betreffenden Gießformteils einschließlich des Randes der Verbindungsflächen, mit denen die Gießformteüe aneinanderstoßen, von dem Kartonform· teil formgetreu bedeckt wird.
Durch Zusammenfügen der einzelnen Teile der Gießformen werden die einzelnen Karton-Formstücke an ihren Rändern zwischen den Stoßflächen der Gießformen eingeklemmt und bedürfen keiner weiteren Befestigung. Nach dem Zusammenfügen steht die Gießform unmittelbar für den Guß zur Verfügung.The matching cardboard shaped pieces can be manufactured and shaped in a suitable manner in a simple manner and at extremely low costs according to the known method of paper and cardboard manufacture. It is therefore provided according to the invention that a special cardboard molding is prefabricated for each of the mold parts so that the entire inner surface of the mold part in question, including the edge of the connecting surfaces with which the mold parts abut, is covered by the carton mold part true to shape.
By joining the individual parts of the casting molds, the individual cardboard shaped pieces are clamped at their edges between the abutting surfaces of the casting molds and do not require any further fastening. After joining, the mold is immediately available for casting.

Nach dem Erkalten des eingegossenen Metalls wird die Gießform wieder in ihre Einzelteile zerlegt und die verbliebenen Reste der Kartonauskleidung werden aus den Gießformteilen herausgenommen. Danach steht die Gießform sofort wieder einer weiteren Verwendung zur Verfügung.After the cast metal has cooled down, the casting mold is broken down into its individual parts and the Remnants of the cardboard lining are removed from the mold parts. Then there is the The casting mold is immediately available for further use.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also erreicht, daß die Gießformen wirksam geschützt werden, zugleich aber sehr schnell wieder verwendetThe method according to the invention thus ensures that the casting molds are effectively protected , but at the same time used again very quickly

werden können. Das Einbringen der vorgeformten Karton-Formstücke ist außerordentlich einfach und erfordert keinerlei Fachkenntnisse. Die anfallenden Lohnkosten bei der Auskleidung der Gießformen sind also denkbar gering und die Kosten der vorgefertigten Kartonformstücke können im Vergleich zu den durch die Zeitersparnis erzielten Kosteneinsparungen vernachlässigt werden.can be. The introduction of the preformed cardboard fittings is extremely simple and does not require any specialist knowledge. The labor costs incurred when lining the casting molds are So very low and the cost of the prefabricated cardboard fittings can be compared to the by the time savings achieved cost savings are neglected.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch. tJaß die Karton-Formstücke zur örtlichen Verstärkung der Kühlung mit öffnungen versehen werden. Am Ort dieser öffnungen gelangt das geschmolzene Metall beim Guß in direktem Kontakt pii! der Gießform und wird dabei rasch abgekühlt Somit läßt sich auf einfache Weise eine lokal begrenzte Härtung eines Bereiches des Gußstücks L-rzielen.A preferred development of the method is characterized by this. tJass the cardboard fittings be provided with openings for local reinforcement of the cooling. This arrives at the location of these openings molten metal in direct contact during casting pii! the mold and is thereby rapidly cooled a locally limited hardening of a region of the casting L-r can be achieved in a simple manner.

In gleicher Weise kann vorteilhaftem eise vorgesehen sein, daß die Karton-Formstucke zur ortlichen Verminderung der Kühlung Stellen mn größerer Wandstarke aufweisen, um so im Gießling an lokal begrenzten Stellen eine sehr langsame Abkühlung zu trzielen.In the same way, provision can advantageously be made be that the cardboard fittings to the local Reduction of the cooling points mn have greater wall thickness, so in the casting locally limited places to cool down very slowly target.

Da die Karronstücke während des GuB\ organgs sich mit betrachtlicher Gasentwicklung zersetzen, kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß die Gießformteile an den Stellen, an denen die Karton-Formstücke eine erhöhte Wandstärke aufweisen mit Entluftungsoffnvngen und Filtern versehen werden, damit die an diesen Stellen verstärkt auftretende Gasentwicklung nicht /u Gußblasen im Gießling führt.Since the Karron pieces decompose during the casting process with considerable gas development, it can advantageously be provided that the casting mold parts are provided with ventilation openings and filters at the points where the cardboard shaped pieces have an increased wall thickness, so that those that occur more at these points Gas development does not / u leads to blow molding in the casting.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfuhrungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert: es zeigtThe invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing explained in more detail: it shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gießform für Noekenw eilen, undFig. 1 is a longitudinal section through a casting mold for Noekenw rush, and

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie U-Il in Fi g. 1.FIG. 2 shows a section along the line U-II in FIG. 1.

In der Zeichnung ist ein oberes metallisches Gießformteil 1 und ein unteres metallisches Gießformteil 2 einer Gießform für Nockenwellen aus Stahl oder Eisen dargestellt. Die beiden Gießformteile werden an den Verbindungsflächen 3 zusammengefügt und sind so geformt, daß sie einen Hohlraum in Gestalt einer Nockenwelle umschließen.In the drawing is an upper metallic mold part 1 and a lower metallic mold part 2 a casting mold for camshafts made of steel or iron is shown. The two mold parts are on the connecting surfaces 3 joined together and are shaped so that they have a cavity in the form of a Enclose the camshaft.

Erfindungsgemäß wird nun die üblicherweise auf der Innenseite der Gießformteile aufgebrachte Schlichte durch vorfabrizierte Karton-Formstücke 4 ersetzt, die genau alle Erhöhungen und Vertiefungen in den Gießformteilen 1,2 bedecken. Dafür eignet sich z. B. der bekannte graue Karton mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm. Der Karton kann insgesamt mit einem feuerfesten Material versehen sein, das z. B. durch Imprägnierung, Aufspritzen oder Tränken aufgebracht wird. Als feuerfestes Material eignet sich z. B. dasjenige, aus dem üblicherweise die Schlichte hergestellt wird.According to the invention, the size usually applied to the inside of the casting mold parts is now used replaced by prefabricated cardboard fittings 4, which exactly all the bumps and depressions in the Cover mold parts 1,2. For this z. B. the well-known gray cardboard with a thickness of 0.2 to 0.5 mm. The cardboard can be provided as a whole with a refractory material which, for. B. by Impregnation, spraying or soaking is applied. The refractory material is suitable for. B. the one from which the size is usually made.

Der Karton kann durch die üblichen Verfahren der Papierindustrie in die richtige Form gebracnt werden, so daß zwei Karton-Formstücke 4 entstehen, die genau den inneren Formen der Gießform nachgebildet sind und einen zusätzlichen Rand 5 aufweisen, der sich über die Verbindungsflächen 3 erstreckt.The paperboard can be baked into the correct shape using the usual methods of the paper industry, see above that two cardboard shaped pieces 4 are created, which are exactly modeled on the inner shapes of the casting mold and have an additional edge 5 which extends over the connecting surfaces 3.

Das Einsetzen der Karton-Formstücke 4 in die Gießformteile 1, 2 geht äußerst schnell, wodurch die Ruhezeiten der Gießform verringert werden, und demzufolge die erforderliche Anzahl an Gießformen für eine bestimmte Produktionsmenge sehr klein ist. Durch das Schließen der Gießformen werden die beiden in die Gießformteile 1,2 eingelegten Karton-Formstücke 4 an ihren Rändern 5 zwischen den Verbindungsflachen 3 festgehalten, wodurch ihre Lage fixiert und die Abdichtung der Gießform sichergestellt wird.The insertion of the cardboard shaped pieces 4 in the mold parts 1, 2 is extremely quick, whereby the Downtime of the mold can be reduced, and consequently the required number of molds for a certain production volume is very small. By closing the molds, the two are in the Moldings 1, 2 inserted cardboard fittings 4 at their edges 5 between the connecting surfaces 3 held, whereby their position is fixed and the sealing of the mold is ensured.

Beim Eingießen des flüssigen Metalls, das einen hohen Schmelzpunkt aufweisen kann, und beispielsweise Stahl 5 oder Roheisen sein kann, verbrennt der Karton, während das in ihm enthaltene feuerfeste Material durch die Hitze des flüssigen Metalls augenblicklich fritiert und dadurch die Reste des verbrannten Kartons zusammenhalt, so daß s;e nicht durch den MetallflußWhen pouring the liquid metal, which can have a high melting point, and for example steel 5 or can be pig iron, the carton burns, while the refractory material contained in it instantly due to the heat of the molten metal deep-fried and thereby hold the remains of the burned cardboard together so that it does not get through the metal flow

ίο mitgenommen werden können und den Gießling verunreinigen.ίο can be taken and the casting contaminate.

Das Isolationsvermogen des Kartons verlangsamt in erheblichem Maße den Wärmeaustausch zwischen dem Gußteil und der Gießform, so daß aufgrund der verlangsamten Abkühlung die Qualität des Gußteils verbessert wird, während gleichzeitig die Lebensdauer der Gießform durch die verringerte Temperaturbelastung ihrer Oberfläche ansteigt. Auch Diffusionsvorgänge an der Oberfläche des Gußteiis werden verhindert, da keine direkte Berührung auftritt. Ein weiterer Vorteil besteht dann, daß das abgekühlte Gußteil sich besonders leicht aus der Gießform herausnehmen läßt.The insulation capacity of the cardboard box slows down in Considerable extent to the heat exchange between the casting and the casting mold, so that due to the Slowed cooling improves the quality of the casting while increasing the service life the mold increases due to the reduced temperature load on its surface. Diffusion processes too on the surface of the casting are prevented because no direct contact occurs. Another advantage there is then that the cooled casting can be particularly easily removed from the mold.

Wenn erforderlich, kann an bestimmten Stellen die Isolationswirkung verringert oder ganz beseitigt werden. um so eine örtliche Aushärtung des Gußteils zu erzielen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Aushärtungseffekt z. B. an den Nocken 6 der Nockenwelle dadurch erzielt, daß der Karton an diesen SieMen mit einer Öffnung versehen ist, so daß das Metall in direktem Kontakt mit der Innenwand des Gießformteils steht. Um den Härtungseffekt zu beeinflussen und die Lebensdauer der Gießform zu erhöhen, wird zugleich an geeigneter Stelle in der Nähe dieser öffnung eine Kühlvorrichtung vorgesehen. Nach erfolgter Abkühlung weist das Gußteil an den Stellen der Nocken 6 eine erheblich größere Oberflächenhärte auf, während der Rest, insbesondere der .ixiale Teil und die Bereiche 8 der Nockenwelle gleichmäßig getempert sind.If necessary, the Isolation effect can be reduced or eliminated entirely. so as to local hardening of the casting achieve. In the illustrated embodiment, this curing effect is z. B. to the cam 6 of the Camshaft achieved in that the cardboard on these SieMen is provided with an opening so that the metal in direct contact with the inner wall of the mold part stands. In order to influence the hardening effect and to increase the service life of the casting mold, at the same time in a suitable place near this opening a cooling device is provided. After cooling down, the cast part shows the cams 6 has a considerably greater surface hardness, while the rest, in particular the .ixiale part and the areas 8 the camshaft are evenly tempered.

Umgekehrt ist es auch möglich, das Gußteil mit besonders weichen Stellen zu versehen, wie z. B. die Stelle 9. an der die Verzahnung des Antriebsritzels der Nockenwelle angreift. Zu diesem Zweck wird die Wandstärke der Karton-Formteile durch eine zusätzliche Kartonschicht IO bis auf einen Wert von 1 mm oder mehr verstärkt, so daß das Gußteil gegen die abgekühlten Zonen 7 stärker isoliert wird. Bei dieser Verstärkung der Isolierung tritt jedoch eine stärkere Gasentwicklung auf, wodurch Gußblasen entstehen können. Um dies zu verhindern, werden in den Gießformteilen die Filter 11 und die Entlüftungsöffnungen 12 auf bekannte Art und Weise angeordnet um die Gasabfuhr zu ermöglichen.Conversely, it is also possible to provide the casting with particularly soft spots, such as. B. the Position 9. at which the toothing of the drive pinion of the camshaft engages. For this purpose, the Wall thickness of the cardboard molded parts by an additional cardboard layer OK up to a value of 1 mm or reinforced more, so that the casting against the cooled zones 7 is more insulated. At this Reinforcement of the insulation, however, leads to greater gas development, which leads to the formation of blowholes can. In order to prevent this, the filters 11 and the ventilation openings are in the mold parts 12 arranged in a known manner in order to enable the gas discharge.

Die örtliche Verstärkung der Wandstärke der Karton-Formteile ist besonders interessant beim Gießen von Scheiben bzw. Rädern aus Roheisen, wobei die graue Struktur erhalten bleibt. So lassen sich besonders gut z. B. Riefenscheiben gießen, die aus einer massiven Nabe und einem massiven Schdbenkranz bestehen, welche durch schmale Speichen verbunden sind.The local reinforcement of the wall thickness of the cardboard molded parts is particularly interesting when casting discs or wheels from pig iron, whereby the gray structure is retained. So can be particularly good z. B. cast grooved disks, which consist of a massive hub and a massive Schdbenkranz, which are connected by narrow spokes.

f>o Die durchgeführten Versuche mit verschiedenen Gußarten, unter ihnen der Guß von Nockenwellen und anderen Teilen, haben gezeigt, daß mit einer Kartonstärke in der Größenordnung von 1 mm das Gießen von schmalen Erhöhungen einer Dicke von 5 mm möglich ist unter Beibehaltung der Struktur des Graugusses über die gesamte Ausdehnung der Erhöhung, ohne daß diese Werte eine Grenze darstellen. In der Tat ist eine weitere Verringerung der Dicke der Erhöhune durch einef> o The experiments carried out with different Types of casting, among them the casting of camshafts and other parts, have shown that with a cardboard thickness on the order of 1 mm, it is possible to cast narrow bumps with a thickness of 5 mm while maintaining the structure of the gray cast iron over the entire extent of the elevation without affecting it Values represent a limit. In fact, a further decrease in the thickness of the ridge is due to one

Erhöhung der Kartonstärke und umgekehrt möglich.It is possible to increase the cardboard thickness and vice versa.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von allen möglichen Gußstücken und ist insbesondere zur Herstellung von Gußstücken mit Bereichen unterschiedlicher Oberflächenhärte geeignet, wie es bei Nockenwellen erforderlich ist. Eine wirksame Kontrolle der zu härtenden Zonen ist hierdurch leichter möglich als mit den klassischen Gießtechniken, mit! Sand und Abkühleinrichtungen. Des weiteren eig sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut: Herstellung von Gußstücken mit schmalen Erhöhung wie z. B. Traghebel oder Lenkgehäuse für Kraftfahrzi ge-The inventive method is suitable for the production of all possible castings and is particularly suitable for the production of castings with areas of different surface hardness, as is required for camshafts. This makes effective control of the zones to be hardened easier possible than with the classic casting techniques, with! Sand and cooling facilities. Furthermore, own the method according to the invention works particularly well: production of castings with a narrow elevation such as B. Carrying lever or steering housing for motor vehicles

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for casting metals with a high melting point in multi-part casting molds, in which liie inner wall of the casting mold is provided with a cardboard lining containing the size, characterized in that the inner wall of the mold part is lined with cardboard is covered from prefabricated cardboard pieces adapted to the shape of the inner wall, that also the edge of the connecting surfaces with which the mold parts abut one another is covered is that then the Gießformteüe are assembled so that the between the connecting surfaces located edges of the cardboard fittings are clamped and that then the metal in the mold is filled.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the cardboard fittings are provided with openings for local reinforcement of the cooling will.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the cardboard molded pieces have points with greater wall thickness to reduce the local cooling.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Gießformteüe on the steep, on which the cardboard fittings have an increased wall thickness with vents and with Filters are provided.