DE2458402C3 - Keramische Füllröhre an NiederdruckgieBmaschinen zum Gießen von homogenen Gußstücken - Google Patents

Description

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

Die bisher bekannten keramischen Füllröhren der Niedcrdruckgießmaschincn 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 Füllröhrc 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 erfordcrlidi, 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 fließt das Metall vom Eingußloch, wo es an die Wand der Form stößt, bis in die entfernteste Stelle der Form Dadurch wird ein Gegendruck gegen den Druck ausgebildet der die Schmelze zwingt, in den Hohlraum der Form einzuströmen. Unter gewöhnlichen Bedinsuneer» des Niederdruckgießens tritt die Schmelze in die Form nicht gleichmäßig ein. Zuerst und mit größler Heftigkeit strömt sie in die nächsten Bereiche der Fornfbei der Mündung der Füllröhre. In die entferntesten Bereiche kommt sie erst am Ende. d. h. mit erniedrigter Energie und einer verminderten Temperatur, die durch die Kühlwirkung der Form verursacht wurde.

Eine der wichtigsten Anforderungen an die Fullröhre ist die maxiamle Beseitigung der Turbulenzströmung der Schmelze die aas Zerspritzen des Metalls und ein Abreiben der Wände (Erosion) der Form bewirkt. Es wird deshalb verlangt, daß beim Füllen der Niederdruckform 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 ausgedrücxt. Wenn man nach diesem Verhältnis den optimalen Querschnitt der Einflubkanäle ausrechnet, ergeben sich praktisch nicht realisierte Abmessungen für das Niederdruckgießen der Schmelze (der Durchmesser des Linströmungskanals 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 Metallflusscs 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 gegebenenlalls 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 Aluminiuinlegierungen und insbesondere Magnesiumlegicrungen 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 Ausschußproduktionsratc.

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

licht wird.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, isl eine keramische Füllröhre an Niederdruckgießmasehinen zum steigenden Gießen von homogenen Abgüssen in Kokillen, die selbsttragend aus einem physikochcmisch homogenen Material auf Basis feuerbeständiger Oxide, vorzugsweise des Zirkonsilikais. Korunds. Spinells, Mullits, Zirkonoxids oder de-en Kombinationen, durch Schmelzen oder Auftragen des keramischen Materials mittels eines Plasmabrenners in Form dieser Röhre ausgebildet ist, mit dem Kennzeichen, daß auf der eigentlichen Füllröhre 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 Regelkanäle für den Eintritt der Schmelze in die Kokille von einer rundlichen Form sind, deren Durchmesser 10 bis 600%. vorzugsweise 20 bis 80%, der Wanddicke des austauschbaren Eingußkopfcs beträgt.

Die Regelkanäle 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 Eingußkopfes ausmacht. Die Regclungskanäle für den Eintritt 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 Regclkanäle 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 Eingußkopfes in Gruppen verteilt werden.

Ein Vorteil der keramischen Füllröhre 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, daß die Füllung der Kokille mit der Schmelze nach Gesetzen 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 F.ingußkopfes bei Berührung mit einer beliebigen Schmelze, und weiter besteht auch keine Gefahr der Verunreinigung der Oberfläche von Abgüssen infolge des Schäumens einer Leichtmetallschmelze beim Abgießeii. 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 Entlüftungskanälen der Kokille richten. Das Ergebnis ist ein hochwertiger Abguß.

ίο Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel einer keramischen Füllröhre an Nicderdruckgießmaschincn 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 mit 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 du^rch 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 gedruckt. Die Schmelze fließt in den Hohlraum der Form durch ein System von Regeikanälen 6, das zusammen mit dein Kopf 2 an jeder Stelle zwischen dem unteren und oberen Hohlraum des Abgusses angebracht werden kann.

Die keramische Füllröhre gemäß der Erfindung ermöglich eine leichte Herstellung von Abgüssen mit einem durchgehenden Loch oder mit einem bloß vorgegossenen Loch, was vor allem beim Niederdruckgießen der Zylinder von Kraflwagenniotoren, von Zylinderköpfen, Gefäßen, Rohren, geschäumten Teilen von Dekorationsplastiken, entlasteten Teilen vom Bauplattentyp u. ä. zur Geltung 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 Füllröhre kann auch aus einem keramisch-faserartigen Material hergestellt werden, das mittels einer Technologie des Plasmaauftragens 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 Plasmazustands fähig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. 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. Keramische Füllröhrc nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanäle (6) finden Eintritt der Schmelze in die Kokille (3, 4) eine rundliche Form aufweisen, deren Durchmesser 10 bis b00%. vorzugsweise 20 bis 80%. der Wanddicke des austauschbaren Eingußkopfes (2) beträgt.

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 schrägwinkcligen Querschnitt aufweisen, wobei das Verhältnis der Länge der Längsachse zur Länge der Querachse des Kanals (6) von 0,1 bis 90% des Innenumfan^s des austauschbaren Eingußkopfes (2) ausmacht.

4. Keramische Füllröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rcgelküiäle (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 Nebcnaehse des Kanals (6) 0,1 bis 90 beträgt.

5. Keramische Füllröhrc nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkanälc (6) für den Eintritt der Schmelze in die Kokille (3,4) in der Wand des austauschbaren EinguSkopfcs (2) in Gruppen verteilt sind.