DE2458402B2 - Keramische fuellroehre an niederdruckgiessmaschinen zum giessen von homogenen gusstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer keramiichen Füllröhre für die Herstellung von Niederdruckabgüssen mit einem durchgehenden oder nicht durchgehenden Loch.

Die bisher bekannten keramischen Füllröhren der Niederdruckgießmaschinen dienen dazu, in die Niederdruckgießform eine genügende Menge von Schmelze zu leiten, damit nach ihrer Erstarrung ein hochwertiges Gußstück entsteht. Die Metallschmelze muß während des Gießzyklus den ganzen Hohlraum der Form derart ausfüllen, daß die Mündung der Füllröhre am Unterteil der Gießform angeschlossen ist und in den eigentlichen Körper des Abgusses nicht mehr hineinreicht. Zur Erzielung eines homogenen Abgusses sind ein vollkommenes Fließvermögen und eine einheitliche Dichte der Schmelze nötig. Es ist erforderlich, die Schmelze zu überhitzen und den Überdruck des Gasmediums auf den Druck der Schmelze zu erhöhen. Das bedeutet, daß beim Abgießen die gleichmäßige Fülllung des Hohlraums der Form verlangt wird. Beim Vergießen der Form fließ, das Metall vom Eingußloch, wo es an die Wand der Form stößt, bis in d.e entfernteste Stelle der Form. Dadurch wird ein Gegendruck gegen den Druck ausgebildet, der die Schmelze zwingt, in den Hohlraun, der Form einzuströmen. Unter gewöhnlichen bedingungen des Niederdruckgießens inn tue Sc.me.ze in die Form nicht gleichmäßig ein. Zuerst und mn größter Heftigkeit strömt sie in die nächsten Bereiche der Form bei der Mündung der Füüröhre In die entferntesten Bereiche kommt sie erst am Ende. d. h. mit ern.edrigter Energie und einer verminderten Temperatur, die durch die Kühlwirkung der Form verursacht wurde.

Ein- der wichtigsten Anforderungen an die Fullrohre ist die maxiamle Beseitigung der Turbulenzströmung der Schmelze, die das Zerspritzen des Metalls und em Abreiben der Wände (Erosion) der Form bewirkt Ls wird deshalb verlangt, daß beim Füllen der Niedcrdruckform mit Schmelze eine Laminarströmung entsteht bei der die höchste Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte des Stroms der Schmelze auftritt, von wo aus sie zum Rand hin unter Einwirkung der Viskosität sinkt. Die'Grenze zwischen beiden Strömungsarten wird durch das Reynolds-Verhältnis ausgedrückt. Wenn man nach diesem Verhältnis den optimalen Querschnitt der Einflußkanäle ausrechnet, ergeben sich praktisch nicht realisierte Abmessungen für das Niederdruckgießen der Schmelze (der Durchmesser des Einstromungskanals etwa 2 mm).

Außer den Querschnitten der Einstromungskanale hat die Änderung der Richtung des Flusses der Schmelze auf die Turbulenz Einfluß. Zu dieser Richtungsänderung kommt es bestimmt, wenn die bisher bekannte Herstellungsart der hohlen Abgüsse durch den Niederdruckguß angewendet wird. Für jede Ausbildung einer öffnung bzw. Bohrung oder eines Lochs im Abguß ist es nötig, in die Form einen Kern einzulegen, der die imaginären Strömungsfasern des Mctallflusses teilt und die Gefahr der Turbulenzbildung erhöht.

Andere bekannte Füllröhren für steigendes Gießen durch Niederdruckgießen arbeiten bei Herstellung von Abgüssen mit einem Loch nicht nur mit Metallkernen, sondern auch mit Sandkernen oder mit Kernen, die mittels der Methode der heißen oder kalten Kernbuchse hergestellt wurden. Ein solches Verfahren bedeutet bei Berührung der heißen Schmelze mit dem Material des Kerns eine bedeutende Entwicklung von Gasen, die einen Widerstand bei dem ungeordneten Entweichen aus der Form leisten, erhöhte Anforderungen an das Entlüftungssystem der Kokille stellen, durch ihr langsames Entweichen einen Widerstand gegen den Fluß des Metalls bewirken und im Metall gegebenenfalls sogar eingeschlossen bleiben können, und das Ergebnis ist eine inhomogene Struktur des Abgußmaterials.

Die bisher bekannten Füllröhren für den steigenden Niederdruckguß von homogenen Abgüssen ermöglichten es bisher nicht, einige Aluminiumlegierungen und insbesondere Magnesiumlegierungen einwandfrei abzugießen, da diese eine starke Schaumbildung zeigen. Die entstandenen größeren oder kleineren Blasen setzen sich hauptsächlich an der Oberfläche von Abgüssen ab und verursachen eine starke Ausschußproduktionsrate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Mangel zu beseitigen, d.h. eine keramische Füllröhre der erläuterten Art so zu modifizieren, daß die Herstellung von homogenen Abgüssen auch im Fall von Aluminium- und Magnesiumlegierungen ermög-

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licht wird.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, isi eine keramische Fiillröhre an Niederdruckgießmaschinen zum steigenden Gießen von homogenen Abgüssen in Kokillen, die selbsttragend aus einem physikochemisch homogenen Material auf Basis feuerbeständiger Oxide, vorzugsweise des Zirkonsilikats, Korunds, Spinells. Mullits, Zirkonoxids ->der deren Kombinationen, durch Schmelzen oder Auftragen des keramischen Materials mittels eines Plasmabrenners in |₀ Form dieser Röhre ausgebildet ist. mit dem Kennzeichen, daß auf der eigentlichen Fiillröhre in ihrer Fortsetzung ein austauschbarer Eingußkopf aus einem wärme- und erosionsbeständigen keramischen Material angebracht ist, der wenigstens durch einen Teil des Hohlraums der Form durchgeht und dessen Wände mit Regelkanälen für den Eintritt der Schmelze in die Kokille versehen sind.

Es ist vorteilhaft, wenn diese Rcgelkanäle für den Eintritt der Schmelze in die Kokille von einer mndlichen Form sind, deren Durchmesser 10 bis 600%, vorzugsweise 20 bis 80%, der Wanddickc des austauschbaren Eingußkopfes beträgt.

Die Regelkanälc können mit Vorteil auch einen rechtwinkeligen oder schrägwinkeligen Querschnitt haben, wobei das Verhältnis der Länge der Längsachse zur Länge der Querachse des Kanals von 0.1 bis 90% des Innenumfangs des austauschbaren Eingußkopfcs ausmacht. Die Regelungskanäle für den Fintritt der Schmelze in die Kokille können auch einen ovalen Querschnitt haben, wobei dann das Verhältnis der Länge der Hauptachse zur Länge der Nebenachse 0,1 bis 90 beträgt. Die Regelkanäle für den Eintritt der Schmelze in die Kokille können mit Vorteil, z. B. mit Rücksicht auf die Form des Abgusses, in der Wand des austauschbaren Eingußkopfcs in Gruppen verteilt werden.

Ein Vorteil der keramischen Füliröhrc gemäß der Erfindung besteht vor allem darin, daß es möglich ist, die hohlen keramischen Abgüsse mit einem durchgehenden Loch derart herzustellen, daß die Füllröhre nicht nur die Zuführung der optimalen Menge der Schmelze in die Form sichert, sondern auch die Funktion des Kerns des Abgusses erfüllt.

Ein weiterer Vorteil beruht darin, ciaß die Füllung der Kokille mit der Schmelze nach Geseiz.cn verlaufen kann, die den theoretischen Gleichungen von Reynolds und Bernoulli sehr nahe stehen. Das ermöglicht ein System von geeignet gewählten Öffnungen, die mit einem treffend gewählten Durchmesser und Querschnitt durch den Körper des Eingußkopfes durchgeführt sind.

Beim Gießen von hohlen Abgüssen nach der Erfindung besteht keine Gefahr der Bildung von Gasen aus dem Material des Eingußkopfes bei Berührung mit einer beliebigen Schmelze, und weiter besteht auch keine Gefahr der Verunreinigung der Oberfläche von Abgüssen infolge des Schäumens einer Leichtnictallschmelze beim Abgießen. Das Entweichen von Dämpfen oder Gasen aus der verschmolzenen Legierung und der Luft aus der Kokille ist steuerbar und läßt sich mittels der einfließenden Schmelze in der Richtung zu den Trennungsebenen oder Entlüf.'ungskanälen der Kokille richten. Das Ergebnis ist ein hochwertiger Abguß.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel einer keramischen Füllröhre an Niederdruckgießmaschinen zum Niederdruckgießen von Abgüssen mit einem durchgehenden Loch an Hand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Schnitt durch die Röhre, den Kopf und die Kokille dargestellt ist.

Die keramische Füllröhre nach der Erfindung ist aus der eigentlichen Füllröhre 1 gebildet, auf der koaxial ein austauschbarer Einlauf- oder Eingußkopf 2 angebracht ist. Der Körper der Füllröhre 1 reicht mh seinem oberen Teil bis an den unteren Teil 3 der Kokille 3. 4. Der Eingußkopf 2. der in einer ringförmigen, quadratischen, rechteckigen oder einer allgemein aerodynamischen Form ausgeführt werden kann, erstreckt sich durch den unteren Teil 3 und den oberen Teil 4 der Kokille 3, 4. An den Körper des Füllkopfes wird der Eingußkopf 2 durch einen Anpreßmechanismus 5 gedrückt. Die Schmelze fließt in den Hohlraum der Form durch ein System von Regelkanälen 6, das zusammen mit dem Kopf 2 an jeder Stelle zwischen dem unteren und oberen Hohlraum des Abgusses angebracht werden kann.

Die keramische Fiillröhre gemäß der Erfindung ermöglich eine leichte Herstellung von Abgüssen mit einem durchgehenden Loch oder mit einem bloß vorgcgossencn Loch, was vor allem beim Niederdruckgießen der Zylinder von Kraftwagenmotoren, von Zylinderköpfen. Gefäßen, Rohren, geschäumten Teilen von Dekorationsplastiken, entlasteten Teilen vom Bauplattcntyp u. ä. zur Gellung kommt. Ein Vorteil ist auch die Tatsache, daß der Eingußkopf. der gleichzeitig die Funktion des Kerns erfüllt, aus einem Abguß mit einem durchgehenden Loch mittels einer Presse gepreßt und nach Abbeizen der Rest der erstarrten Schmelze wieder verwendet werden kann.

Die geteilte keramische Fiillröhre kann auch aus einem kcramisch-fascrarügcn Material hergestellt werden, das mittels einer Technologie des Plasmaaufiragens durch einen Brenner erzeugt wurde, wobei die Faserkomponente des Materials aus einer Beimischung zum Grundtragmaterial oder aus einer Flüssigkeit gebildet sein kann, die einer Regenerierung der Faserkomponente infolge der Bildung ihres Plasma/usiands fähig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   l! Keramische Füllröhre an Niederdruckgießmaschinen zum steigenden Gießen von homogenen Abgüssen in Kokillen, die selbsttragend aus einem physikochemisch homogenen Material auf Basis feuerbeständiger Oxide, vorzugsweise des Zirkonsilikats, Korunds, Spinells, Mullits, Zirkonoxids oder deren Kombinationen, durch Schmelzen oder Auftragen des keramischen Materials mittels eines Plasmabrenners in Form dieser Röhre ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der eigentlichen Füllröhre (1) in ihrer Fortsetzung ein austauschbarer Eingußkopf (2) aus einem wärme- und erosionsbeständigen keramischen Material angebracht ist, der wenigstens durch einen Teil des Hohlraums der Form durchgeht und dessen Wände mit Regelkanälen (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3,4) versehen sind.
2. 2. Keramische Füllröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanäle (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3, 4) eine rundliche Form aufweisen, deren Durchmesser 10 bis 600%, vorzugsweise 20 bis 80%. der Wanddicke des austauschbaren Eingußkopfes (2) beträgt.
3. 3. Keramische Füllröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanäle (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3. 4) einen rechtwinkeligen oder schrägwinkeligen Querschnitt aufweisen, wobei das Verhältnis der Länge der Längsachse zur Länge der Querachse des Kanals (6) von 0,1 bis 90% des lnnenumfangs des austauschbaren Eingußkopfes (2) ausmacht.
4. 4. Keramische Füllröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanäle (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3. 4) einen ovalen Querschnitt haben, wobei das Verhältnis der Länge der Hauptachse zur Länge der .Ncbenachse des Kanals (6) 0,1 bis 90 beträgt.
5. 5. Keramische Füllröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanäle (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3,4) in der Wand des austauschbaren Eingußkopfes (2) in Gruppen verteilt sind.