DE2558449B2 - Verfahren zur Vereinigung des Hauptzulaufs einer Sandform mit dem metallischen Ende eines Zuführungsrohrs und Dichtungsausbildung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vereinigung des Hauptzulaufs einer Sandform mit dem oberen metallischen zugeordneten Ende eines aus einer Niederdruckgießpfanne kommenden Zuführungsrohres.

Bei einem ähnlichen vorbekannten Verfahren (GB-PS 33 066) sind zwar gewisse Verfahrensschritte schon angewendet worden, allerdings wird dort Aluminium, d. h. ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt in metallische Formen und nicht in eine Sandform vergossen. Zwischen Zuführung und metallischer Form ist dort eine übliche Asbestdichtung angeordnet.

Probleme ergeben sich dagegen beim Vergießen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt, die, um Kosten zu sparen bei relativ niedriger Temperatur vergossen werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochschmelzende Metalle bei relativ niedriger Temperatur und ohne den Aufwand eines beträchtlichen verlorenen Angusses und ohne eine Absperrvorrichtung, die dann erforderlich ist, wenn wenigstens ein Teil des flüssigen Metalls rückgewonnen werden soll, zu vergießen ist.

Diese Aufgabe wird überraschend einfach dadurch gelöst, daß eine pastenförmige feuerfeste und in der Wärme aushärtende Beschichtung auf die Basisfläche des Hauptzulaufs, die mit dem oberen Ende des Zuführungsrohres zusammenwirken soll, gepreßt wird und dann Fläche und oberes Ende unter Quetschen der pastenförmigen Beschichtung gegeneinander gepreßt werden.

Zweckmäßig kann auf die Basisfläche eine Ringdichtung aufgebracht werden, die aus Mittellage aus einem hochtemperaturbeständigen Material besteht, das auf seinen beiden Flächen mit dieser Beschichtung überdeckt ist.

Die Dichtungsausbildung kennzeichnet sich vorzugsweise durch eine Kernschicht oder Mittellage aus einem hochtemperaturbeständigen Material, das auf seinen beiden Flächen mit einer feuerfesten in der Wärme aushärtenden Beschichtung versehen ist

Es wird so erreicht, daß Metalle mit hohem Schmelzpunkt sich in eine Sandform bei relativ niedriger Temperatur vergießen lassen.

Die um den Obergang verquetschte Paste füllt so den verfügbaren Raum völlig aus, und zwar unabhängig vom Zustand der beiden zu vereinigenden Flächen und unabhängig von etwaigen Ausrichtungsfehlern. Die verquetschte Beschichtung trocknet sehr schnell und härtet unter der Wirkung der vom Zuführungsrohr freigesetzten Wärme aus. Am Formeintritt erhält man so leicht und schnell eine ausgezeichnete Dichtung, die beim Vergießen von Gußeisen, und zwar bei Temperaturen in der Größenordnung von 1300 bis 1400⁰C, völlig dicht bleibt

Aufgrund des Unterschiedes der glatten Fläche des Metalls des Zuführungsrohres und der Granulatfläche des Sandes der Grundfläche des Hauptzulaufs haftet die gehärtete Dichtung wesentlich besser an der Form.

Beim Zurückziehen der Form wird gleichzeitig die gesamte Dichtung abgezogen; das Zuführungsrohr ist sofort sauber und kann eine in der gleichen Weise vorbereitete Form aufnehmen. Dies führt zu höheren Gießgeschwindigkeiten.

Da der Hauptzulauf selbst als Speiser dient, wird der verlorene Anguß vermieden, auf die spezielle Absperrvorrichtung kann verzichtet werden, da die Anschnitte, sobald sie erstarrt sind, selber als Verschluß wirken und den Formhohlraum abtrennen, was aufgrund der sehr geringen Querschnitte der Anschnitte bereits erfolgt, wenn das im Hauptzulauf enthaltene Metall praktisch noch vollständig flüssig ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Diese zeigt in

F i g. 1 einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine verwendbare Gießanlage;
F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer bei der Gießanlage verwendbaren Dichtung nach der Erfindung;

F i g. 3 einen Schnitt durch die Dichtung gemäß Fig. 2;
F i g. 4 einen schematischen Schnitt längs der Ebene

so 5-5 in Fig.5 einer anderen Form, die sich in der Gießanlage gemäß F i g. 1 verwenden läßt, und
F i g. 5 einen Schnitt längs der Ebene 6-6 in F i g. 4.
Nach F i g. 1 umfaßt die Gießanlage eine Kammer, die eine Niederdruckgießpfanne 1 für flüssiges Metall 2 bildet, sowie ein Traggestell 3 für eine Form, bspw. eine Sandform 4. Die Gießanlage wird zum Niederdruckgießen einer Schmelze, beispielsweise einer Graugußschmelze oder einer Kugelgraphitgußeisenschmelze, in die Form 4 benutzt.

Zur stationären Pfanne 1 gehört ein oberer Deckel 5, der dichtend auf den Seitenwänden der Pfanne sitzt und mit Hilfe geeigneter, nicht dargestellter Mittel verriegelt ist. Eine im Deckel 5 ausgebildete Öffnung 7 durchsetzt eine Gießhülse 6. Die Gießhülse 6 umfaßt einen rohrförmigen unteren Abschnitt 8, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der öffnung 7 entspricht, sowie einen oberen Abschnitt 9, der allgemein kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich

mit seiner größeren Grundfläche 10 dichtend am Umfang der Öffnung 7 abstützt. In einer in der Grundfläche 10 der Gießhülse ausgebildeten Nut sitzt eine von einer Asbestschnur gebildete Dichtvorrichtung 11. Durch die Gießhülse 1 geht ein Zuführungsrohr 12 aus feuerfestem Material hindurch, das in die Schmelze bis dicht über dem Boden der Pfanne 1 eintaucht Der obere Abschnitt des Zuführungsrohres 12 mündet in der Mitte der Gießhülse 6 in Höhe von deren Oberseite.

Die Pfanne 1 ist über eine Leitung 14 mit einer Druckgasquelle 13 verbunden. Die Verbindung zwischen Pfanne 1 und Druckgasquelle 13 oder der Atmosphäre wird von einer geeigneten Vorrichtung 15 außerhalb der Pfanne hergestellt bzw. unterbrochen. Mittels eines Manometers 16 kann der während des Gießens im Inneren der Pfanne herrschende Druck überwacht werden.

Zum Traggestell 3 gehören stangenförmige Beine 17, die an ihren unteren Enden Räder 18 tragen, die auf zwei Schienen 19 laufen.

An ihren oberen Enden sind die Beine 17 mit einem oberen Boden 20 verbunden, der einen nach unten gerichteten Zylinder 21 trägt; dessen Kolbenstange 22 trägt eine an seinem unteren Ende gelenkig angebrachte Druckplatte 23.

Ferner weist jedes der Beine 17 eine Schulter 24 auf, gegen die sich eine Schraubenfeder 25 abstützt. Eine waagerechte Tragplatte 26 kann in senkrechter Richtung entlang einem oberhalb der Schultern 24 befindlichen Abschnitt der Beine 17 verschoben werden. Die Tragplatte 26 sitzt dauernd auf den oberen Enden der Schraubenfedern 25 auf und wird von diesen nach oben gedrückt Wenn auf die Tragplatte 26 keine nach unten gerichtete Kraft wirkt, nimmt diese eine Lage oberhalb der Oberseite der Gießhülse 6 ein. In der Tragplatte 26 ist eine kreisförmige Öffnung 27 ausgebildet deren Durchmesser so groß ist, daß die Gießhülse 6 hindurchpaßt Die Form 4 ist eine massive Sandform aus zwei Formhälften, deren Trennebene senkrecht verläuft und in der Zeichnungsebene von F i g. 1 liegt Diese Form weist keinen Steiger auf und umfaßt einen Hauptzulauf 28 sowie vier Formhohlräume 29, von denen jeder über einen Nebenzulauf 30 mit dem Hauptzulauf verbunden ist

Der Hauptzulauf 28 ist lotrecht und hat einen kreisförmigen Querschnitt, der ungefähr dem des Zuführungsrohres 12 gleicht Der Hauptzulauf ist an seinem unteren Ende offen und weist dort eine Ausnehmung 28a auf, die sich kegelstumpfförmig erweitert und in ihrer Form dem kegelstumpfförmigen Abschnitt der Gießhülse 6 entspricht. Der Hauptzulauf endet in einem gewissen Abstand von der Oberseite der Form.

Jeweils zwei der vier Nebenzuläufe 30 verlaufen parallel zueinander und sind vom Hauptzulauf 28 ausgehend in gleicher Weise nach unten geneigt. Die Nebenzuläufe haben einen zylindrischen oder rechtwinkligen Querschnitt dessen Querschnittsfläche wesentlich kleiner als die des Hauptzulaufs ist. Die Festlegung dieser Querschnittsflächen wird noch erläutert

Ein Dichtungselement 31 ist vergrößert in den F i g. 2 und 3 dargestellt Dieses Dichtungselement umfaßt eine Mittellage 32 in Form eines flachen Ringes, die vorzugsweise aus Asbestgewebe oder Asbestpappe besteht und in der Mitte eine Öffnung 33 hat, deren Durchmesser ungefähr gleich dem des Hauptzulaufs 28 ist. Diese Mittellage 32 ist auf beiden Seiten mit einer pastenartigen Beschichtung 34 aus feuerfestem und wärmehärtendem Material beschichtet Diese in der Wärme aushärtende Beschichtung besteht aus einem Gemisch aus einer feuerfesten Paste, beispielsweise aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, Asbest oder Zirkonoxid, und aus einem Bindemittel, wie beispielsweise Natronsilikat Kaliumsilikat oder Bentonit. Das Gemisch kann beispielsweise aus 95% Aluminiumoxid und 5% Natronsilikat bestehen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anlage erläutert Zunächst ist das Traggestell 3 entfernt von der Pfanne 1 angeordnet Das Dichtungselement 31 wird auf den Boden der Ausnphmung 28a der Form 4 gesetzt und haftet dort aufgrund der Zusammensetzung der in der Wärme aushärtenden Beschichtung 34, die dem Überzug eine gewisse Plastizität verleiht. Die Form 4 wird auf die Tragplatte 26 gesetzt und über deren Öffnung 27 mittig ausgerichtet, wonach das Traggestell 3 auf den Schienen 19 so über die Pfanne 1 mit flüssiger Schmelze gefahren wird, daß sich die Gießhülse 6 gegenüber der Ausnehmung 28a der Form befindet Dann wird der Zylinder 21 ausgefahren, so daß er mittels der Druckplatte 23 die Form 4 und deren Tragplatte 26 entgegen der Kraft der Feder 25 nach unten verschiebt. Dadurch wird das Dichtungselement 31 zwischen dem Boden der Ausnehmung 28a und der Gießhülse 6 eingeklemmt. Dabei wird das Dichtungselement 31 aufgrund seiner Plastizität zusammengedrückt und gequetscht, so daß die pastenartige in der Wärme aushärtende Beschichtung 34 einen Ring um die Verbindungsstelle zwischen Zuführungsrohr 12 und Hauptzulauf 28 bildet. Aufgrund der von der Gießhülse 6 gelieferten Wärme trocknet und härtet das zusammengequetschte Dichtungselement Die Gießhülse 6 hat ständig eine verhältnismäßig hohe Temperatur, da ihr durch Leitung über das Zuführungsrohr 12 sowie bei jedem Gießvorgang von der durchfließenden Schmelze Wärme zugeführt wird. Diese zwei Phasen, nämlich das Zusammendrücken und das Härten des Dichtungselements, dauern nur sehr kurze Zeit; sie erfordern lediglich einige Sekunden.

Dann wird die Pfanne 1 durch Betätigen der Vorrichtung 15 in Verbindung mit der Druckgasquelle

•»5 13 gebracht. Der auf die freie Oberfläche der Schmelze wirkende Druck bewirkt, daß sie im Zuführungsrohr 12 hochsteigt. Mittlerweise sorgt das gehärtete Dichtungselement 31 für vollständige Dichtheit Die Schmelze füllt den Hauptzulauf 28 der Form, die Nebenzuläufe 30 sowie die Formhohlräume 29. Je nach dem Abmessungen und Formen der Gußstücke bestimmt sich die Zeitdauer, während der der Druck aufrechtgehalten wird. Während dieser Zeit hat der Hauptzulauf 28 die Funktion eine Speisers, der die Formhohlräume mit zusätzlicher Schmelze versorgt, die die Schwindung ausgleichen soll. Nachdem die Schmelze in den Nebenzuläufen 30 erstarrt ist wird der Gasdruck in der Pfanne 1 mittels der Vorrichtung 15 auf atmosphärischen Druck reduziert, so daß dann die im Hauptzulauf 28 und im Zuführungsrohr 12 befindliche Schmelze wieder in die Pfanne 1 absinkt und diese beiden Kanäle entleert werden.

Danach wird der Zylinder 21 abgeschaltet so daß die Tragplatte 26 zusammen mit der Form von den Federn

b5 25 von der Gießhülse 6 abgehoben wird, wonach dann das gesamte Traggestell 3 auf den Schienen 19 horizontal von der Pfanne 1 weggefahren wird.
Die Gießhülse 6 ist kompakt und hat eine glatte

Oberfläche und besteht beispielsweise aus Mullit und Stahl, wogegen die Sandform eine körnige Struktur hat. Daher haftet das Dichtungselement 3t stärker an der Form als an der Gießhülse, was es ermöglicht, beim Trennen dieser zwei Teile die Form zusammen mit dem daran haftenden, gehärteten Dichtungselement abzuheben. Die Gießhülse ist daher unmittelbar bereit, für einen neuen Gießvorgang eine neue Form aufzunehmen.

Alternativ reicht es auch, vor dem Aufsetzen der Form auf die Pfanne 1 den Boden der Ausnehmung 28a

mit einem Überzug 34 zu bestreichen, wobei dann auf die Mittellage 32 aus Asbest verzichtet wird.

Beispielsweise für das Gießen eines Zylinderkopfes aus Grauguß oder Gußeisen mit Kugelgraphit eignet sich die in den F i g. 4 und 5 schematisch dargestellte Form 4b. Die Trennebene P dieser Form verläuft waagerecht; in der Trennebene liegen die Nebenzuläufe 30b, die von einem einzigen Hauptzulauf 28/) ausgehen und auf derselben Seite des Formhohlraumes 29i> an dessen Basis münden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vereinigung des Hauptzulaufs einer Sandform mit dem oberen metallischen zugeordneten Ende eines aus einer Niederdruckgießpfanne kommenden Zuführungsrohres, dadurch gekennzeichnet, daß eine pastenförmige feuerfeste und in der Wärme aushärtende Beschichtung auf die Basisfläche des Hauptzulaufs, die mit dem oberen Ende des Zuführungsrohres zusammen wirken soll, gepreßt wird und daß dann Fläche und oberes Ende unter Quetschen der pastenförmigen Beschichtung gegeneinander gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf diese Basisfläche eine Ringdichtung aufgebracht wird, die aus einer Mittellage aus einem hochtemperaturbeständigen Material besteht, das auf seinen beiden Flächen mit dieser Beschichtung überdeckt ist.

3. Dichtungsausbildung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Kernschicht oder Mittellage (32) bestehend aus einem hochtemperaturbeständigen Material, das auf seinen beiden Flächen mit einer feuerfesten und in der Wärme aushärtenden Beschichtung (34) versehen ist.

4. Dichtungsausbildung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beschichtung (34) aus einem Gemisch einer feuerfesten Paste und einem Bindemittel besteht.