DE2634719A1

DE2634719A1 - Giessform

Info

Publication number: DE2634719A1
Application number: DE19762634719
Authority: DE
Inventors: Adolf Hetke; Prem P Mohla; Robert J Warrick
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1976-08-02
Publication date: 1977-03-03
Also published as: ES461978A1; DE2634719C2; FR2321357A1; US4037643A; JPS5252112A; ES450884A1; GB1559584A; JPS5721004B2; MX143469A; CA1080480A; IT1066363B; FR2321357B1

Description

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, OTTOPLATZ 2, 5 KÖLN-DEUTZ

Gießform.

Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Vergießen von eine Kugelgraphitbildung in Gußeisen auslösenden und fördernden Materialien, insbesondere auf der Basis von Magnesium-Silizium.

Solche eine Kugelgraphitbildung in einer sich normal unter Bildung von Flockengraphit verfestigenden Gußeisenschmelze auslösende und förndernde Materialien werden bis jetzt in entsprechenden Teilmengen der Schmelze hinzugefügt, während

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sich die Schmelze noch in der Gießpfanne befindet oder während die Schmelze bereits vergossen wird, wobei dann diese Hinzufügung an einer Stelle erfolgt, die bezüglich der zum Vergießen der Gußeisenschmelze maßgeblichen Gießform stromaufwärts gelegen ist. Oder es werden solche, dann in der Regel körnige oder pulverförmige Materialien in der Gießform selbst als sog. Impfstoffe der Gußeisenschmelze eingeimpft, was den besonderen Vorteil einer ziemlich hohen prozentualen Ausbeute an Kugelgraphit bringt.

Bezüglich dieses Impfens gehen besonders für den Umgang mit elementaren Zuschlagstoffen neuere Vorschläge auch dahin, auf eine vorausgehende Zerkleinerung zu verzichten und stattdessen die Elemente in ihrer als Gußstücke angelieferten Form für diese Veredelung einer Gußeisenschmelze zu benutzen. Nachteilig dabei ist, daß mangels einer speziellen Anpassung dieser also mehr handelsüblichen Gußstückformen an die jeweiligen Gießvoraussetzungen in der Gußeisenschmelze eine ziemlich ungleichmäßige Verteilung des oder der betreffenden Impfstoffe stattfindet, so daß nur selten ein Qualitätsguß mit gleichen chemischen und metallurgischen Eigenschaften in den verschiedenen Querschnitten des fertigen Gußstückes erhalten wird. Auch sind damit für die betreffende Aufbereitung einer Gußeisenschmelze bereits dadurch gewisse Grenzen gesetzt, daß solche Impfstoffe kaum mit einer Dicke von mehr als etwa J>o mm benutzt werden können, da sonst hauptsächlich wegen innerer Oxydeinschlüsse eine ungleichförmige Aufbereitung stattfindet, die mithin ebenfalls eine entsprechend schlechtere Gußqualität ergibt.

Mithin liegt für dieses Impfen die Vorstellung vor, daß ein optimaler Qualitätsguß nur dann erhalten wird, wenn für die Zeitdauer des Vergießens der betreffenden Gußeisenschmelze eine völlig gleichbleibende und gleichmäßige Aufbereitung der

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die Kugelgraphitbildung auslösenden und fördernden Materialien, also der eigentlichen Impfstoffe, stattfindet. Solche dabei besonders schwierig einzuhaltende Anforderungen gelten auch dort, wo gleichzeitig mehrere Elemente als solche Impfstoffe aufbereitet werden, denn es ist kaum möglich, ein so homogenes Pulvergemisch bereitzustellen, daß alle darin enthaltenen Einzelelemente eine völlig oder zumindest weitgehend gleichmäßige Durchsetzung der Gußeisenschmelze aufgrund einer gleichen Auflösungsrate ergeben. Im Hinblick darauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einer Gießform der eingangs genannten Art verbesserte Voraussetzungen für eine derartige Aufbereitung solcher die Kugelgraphitbildung in einer Gußeisenschmelze auslösender und fördernder Materialien zu schaffen, wobei auch die Überlegung im Vordergrund steht, einen einfacheren und praxisgerechteren Umgang mit solchen Impfstoffen auch für weniger geschultes Arbeitspersonal zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Gießform, die ein im wesentlichen pfannenförmiges Formkasten-Unterteil mit einem in der Breite und in der Länge gegenüber der Höhe wesentlich größeren Formraum zwischen den einen flachen Boden umgebenden aufrechten Seitenwänden aufweist sowie ein auf diesen Seitenwänden aufliegendes und den Formraum abdeckendes Oberteil, an welchem übereinem ebenfalls flachen Boden zu einem Gitterraster angeordnete und in den Formraum über nicht mehr als etwa 8O$6 von dessen Tiefe vorstehende Rippen ausgebildet sind, wobei der Modul des Gitterrasters im wesentlichen gleich der Tiefe des Formraumes ist und wobei wenigstens eines der Formkastenteile eine Gießöffnung für eine aus den Materialien gewonnene Schmelze aufweist.

Vorgeschlagen wird damit also eine Art Kokillenguß, mit dem eine an der einen Oberfläche mit Kerben entsprechend dem Gitterraster der an dem Formkasten-Oberteil ausgebildeten Rippen

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versehene Platte erhalten wird, deren Dicke der Tiefe des Formraumes der Gießform entspricht. Das Vergießen zu einer solchen Platte ergibt dabei eine völlige Homogenität, was eine maßgebliche Toraussetzung für eine praktisch konstante Auflösungsrate aller dafür benutzter Impfstoffe ist. Weiter schafft die Kerbung der Platte die Voraussetzung für eine einfache Portionierung, indem dafür nur eine betreffende Teilfläche von der durch die Kerbung genügend spröden Platte weggebrochen werden muß. Über die Formgebung der besonders bei größeren Plattendicken zweckmäßig auch am Bodendes Formkasten-Unterteils ausgebildeten Rippen hat man es dabei im übrigen noch in der Hand, jedem einzelnen von solchen Kerben umgrenzten Teilstück eine solche Form zu geben, daß beispielsweise dieses Teilstück genügend satt in eine für seine Aufbereitung vorgesehene Aussparung in der Wand der zu einem hohlen Formraum führenden Gießrinne einer Gießform eingepaßt werden kann, mittels welcher die Gußeisenschmelze verarbeitet wird und wobei dann die mithin vorhandene Blockform dieses Teilstückes die maßgebliche Toraussetzung dafür schafft, daß der Gußeisenschmelze für die Zeitdauer des Tergießens eine praktisch unveränderliche Berührungsfläche mit dem Impfstoff dargeboten wird. Durch diese Unveränderlichkeit der zur Berührung mit der Gußeisenschmelze maßgeblichen Grenzfläche wird mithin eine entsprechend gleichförmige Auflösung gefördert, so daß damit ein entsprechend optimaler Qualitätsguß erhalten wird.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen4rfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gießform gemäß der Erfindung,

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Pig. 2 eine Draufsicht auf die Gießform gemäß Pig· 1 bei abgenommenem Oberteil,

Pig. 3 einen Längsschnitt durch eine Gießform, die zur Aufbereitung einer Gußeisenschmelze unter Verwendung der Gußstücke ausgebildet ist, die mittels der erfindungsgemäßen Gießform nach den Pig. 1 und 2 erhalten werden, und

Pig. 4 eine Draufsicht auf die Gießform gemäß Pig. 3 bei abgenommenem Oberteil.

Die in den Pig. 1 und 2 gezeigte Gießform 12 umfaßt ein im wesentlichen kannenförmiges Unterteil 10 und eine dieses abdeckendes, flaches Oberteil 11, die beide aus Metall bestehen und eine solche Wandstärke haben, daß eine geregelte Wäremabfuhr zu Kühlzwecken möglich ist. Das Unterteil 10 begrenzt mit seinem flachen Boden 13 und seinen aufrechten Seitenwänden 14» die zum erleichterten Ausformen eine Schräge zwischen 3 und 8° haben können, einen hohlen Pormraum, der nach oben von dem zu dem Boden 13 im wesentlichen parallelen Boden 15 des Oberteils 11 begrenzt wird. Über den Boden 15 des Oberteils 11 stehen zu einem G-itterraster angeordnete Rippen 16 vor, die leicht angeschrägte und in einer jeweiligen Spitze 16a endende Seitenflächen 16b haben. Die Spitzen 16a der Rippen 16 stehen etwa zur Hälfte in den Pormraum des Unterteils 10 vor, wodurch die Rippen eine sich über dem Boden 15 erhebende G-esamthöhe 18 erhalten, die auf ;jeden Pail ein leichtes Abbrechen von entsprechenden Teilstücken von dem mithin plattenförmigen Gußstück 20 erlauben, das mit dieser Gießform in einer Dicke 17 gegossen wird und an dessen einer Oberfläche mithin durch diese Rippen 16 erzeugte Kerben ausgebildet sind. Diese dem Gitterraster der Rippen 16 entsprechende Kerben, welche besonders deutlich in Pig. 2 gezeigt sind, schwächen mit hin das Gußstück 20 in solcher Art und Weise, daß davon die vorzugsweise quadra-

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tischen und mithin den eigentlichen Modul dieses Gußstückes ergebenden Teilstücke ohne größere Schwierigkeiten abgebrochen werden können, wobei die Größe des Moduls unter dem Gesichtspunkt gewählt ist, daß damit die kleinsteMenge der für eine bestimmte Kugelgraphitausbildung in einem Gußstück bestimmter Größe benötigten Materialien bereitgestellt werden kann. Mithin ergeben zwei solcher Moduln eine Verdoppelung dieser Mindestmenge, so daß damit ein entsprechend einfaches Arbeiten im umgang mit diesen Materialien sichergestellt ist. Die Gießform 12 umfaßt im übrigen noch eine in dem Unterteil 10 ausgebildete Füllöffnung 21 für eine aus soüien Materialien gewonnene Schmelze, die mithin in der abgeschlossenen Gießform erstarren kann, wodurch ein Einziehen von Sauerstoff verhindert und somit auch das Entstehen innerer Oxydeinschlüsse zumindest weitgehend unterbunden wird. Zu den Abmessungen sei hier noch festgehalten, daß die Rippen 16 einen Abstand 19 zwischen ihren Spitzen 16a von etwa 50 mm haben können, wenn die mit der Plattenstärke 17 übereinstimmende Tiefe des in dem unterteil 10 ausgebildeten Formraumes zwischen etwa 12,7 und 101,6 mm ist, wobei gleichzeitig über diesen oberen Grenzwert ausgewiesen wird, daß damit die bis jetzt für elementare Impfstoffe üblichen Dicken von maximal etwa 3o mm doch ganz erheblich überschritten werden,, Da im übrigen der Formraum eine Breite von etwa 2,75 m und eine Länge von etwa 5,5 m haben kann, ist darüber erkennbar, daß mit einem einzigen Guß doch eine ziemlich große Anzahl solcher Moduln gegossen werden kann, die dabei alle gleiche Eigenschaften haben. Für die größeren Plattendicken wird es dabei noch zweckmäßig sein, auch an dem Boden 13 des Unterteils 10 gleichartige Rippen vorzusehen, um so ein entsprechend erleichtertes Abbrechen zu ergeben.

Die zur Füllung der Gießform 12 vorgesehene Schmelze ist insbesondere eine solche auf der Basis von Magnesium und Silizium, wobei der Magnesiumgehalt zwischen 5 und 15% betragen

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kann und der Gehalt an Verunreinigungen weniger als 0,20% ist. Die Schmelze kann aber auch aus anderen Elementen, wie Cer, Yttrium,andere seltene Erden, Kalzium und deren Legierungen, aufgebaut werden, deren Auswahl und Konzentration allerdings unter dem Gesichtspunkt zu erfolgen hat, daß damit im Verein mit aufgeschmolzenem Eisen eine wenigstens binäre Legierung bereitgestellt werden kann, die sich für die angesprochene Aufbereitung einer sich normal unter Bildung von Flockengraphit verfestigenden Gußeisenschmelze für eine stattdessen erwünschte Kugelgraphitbildung zu einem Anteil von 80% undmehr eignet. Wie in diesem Zusammenhang in den Fig, 3 und 4 gezeigt ist, kann für ein solches Aufbereitungsverfahren eine zweiteilige Gießform 112 mit einem Oberteil 110 und einem Unterteil 111 verwendet werden, in welcher eine mit einem Fülltrichter 113 und einer Gießmulde 114 verbundene Gießrinne 115 ausgebildet ist, welche in einem hohlen Formraum A-2 endet. Die Gießrinne 115 hätte dabei dann wenigstens eine auf die Modulgröße der Platte 20 angepaßte Aussparung B, in welcher ein solcher, hier mit 0 bezeichneter Modul eingesetzt wäre, so daß also die Gußeisenschmelze mit der Oberfläche 125 dieses Moduls C zwangsläufig in Berührung tritt, bevor sie den Formraum A-2 erreicht.

Es sei hier noch der Hinweis aufgenommen, daß die Aussparung B zweckmäßig eine gegenüber dem Modul C etwas größere Tiefe hat, so daß die Gußeisenschmelze für die Berührung mit der Oberfläche 125 in der Gießrinne 115 eine zwangsweise Umleitung erfährt. Weiterhin sollten die Seitenwände 116 und der Boden 117 der Aussparung B im Verhältnis zu den zugeordneten Wänden 123 und 124 des Moduls C so bemessen sein, daß dieser ziemlich satt in die Aussparung B eingesetzt werden kann und mithin nur die Oberfläche 125 die maßgebliche Berührungsfläche mit der Gußeisenschmelze ist, nicht dagegen auch eine Berührung beispielsweise mit den Seitenwänden 123 möglich ist. Mithin ist sichergestellt, daß für die Zeitdauer des Vergießens der zur

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Füllung des Formraumes A-2 maßgeblichen Menge der Gußeisenschmelze eine konstante Berührungsfläche 125 mit dem Modul C dargeboten wird, wodurch eine entsprechend gleichbleibende und gleichmäßige Auflösungsrate dieses für die Kugelgraphitbildung maßgeblichen Impfstoffes gewährleistet ist. Im ü) rigen ist aus der hier gezeigten Anordnung noch verständlich, daß eine leichte Abschrägung der Seitenwände 123, die durch eine entsprechende Schräge der Rippen 16 erhalten wird, auch jede Tendenz zu einem Auftreiben des blockförmigen Moduls C unterbunden wird, so daß auch hierdurch die Konstanthaltung der Auflösungsrate unterstützt wird. Um auch hier einige Maße zu benennen, kann eine zweckmäßige Schräge der Wände 116 und 123 bzw. 16b bei einem Winkel zwischen 3 und 8° gegen die Vertikale 118 liegen, in deren Erstreckungsrichtung die Gießrinne 115 eine Höhe 120 von nur etwa 6,35 mm bei einer bis zu dem Boden 117 der Aussparung B reichenden Gesamthöhe 121 von nicht mehr als dem Zehnfachen dieses Wertes zu haben braucht, um eine Kugelgraphitausbildung mit einem Anteil von wenigstens 8O?6 in völlig gleichmäßiger Verteilung in dem Gußstück zu erhalten, das in dem Formraum A-2 ausgebildet wird. Aus diesen Zahlenangaben ist mithin gleichzeitig erkennbar, daß durch die hier vorgeschlagene Blockform der für die Kugelgraphitbildung maßgeblichen Impfstoffe eine volumenmäßige Verringerung der Gießrinne 115 um bis zu 25% und mithin eine optimalere Ausnutzung der Gießform 112 möglich ist, weil dadurch im Vergleich beispielsweise zu einer Pulverform solcher Impfstoffe ein verbesserter Wirkungsgrad fürdie Auflösungsrate erhalten wird. Forlglich kann damit auch eine verbesserte Ausbeute an Qualitätsguß erreicht werden.

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Claims

( 1,. Gießform zum Vergießen voneine Kugelgraphitbildung in Gußeisen auslösenden und fördernden Materialien, insbesondere auf der Basis von Magnesium und Silizium, geke nnzeichnet, durch ein im wesentlichen pfannenförmiges Formkasten-Unterteil (10) mit einem in der Breite und in der Länge gegenüber der Höhe wesentlich größeren Formraum zwischen den einen flachen Boden (13) umgebenden aufrechten Seitenwänden (14) und ein dieses Unterteil (10) abdeckendes Formkasten-Oberteil (11), an welchem zu einem Gitterraster angeordnete und über einen ebenfalls flachen Boden (15) in den Formraum über nicht mehr als etwa 80% von dessen Tiefe vorstehende Rippen (16) ausgebildet sind, wobei der Modul des Gitterrasters im wesentlichen gleich der Tiefe des Formraumes ist und wobei wenigstens eines der Formkastenteile (10, 11) eine Gießöffnung (21) für eine aus den Materialien gewonnene Schmelze aufweist.
2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch am Boden (13) des Unterteils (10) in den Formraum vorstehende Rippen im gleichen Gitterraster ausgebildet sind.
3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rippe (16) mit schrägen Seitenwänden (16b) versehen ist.
4. Gießform nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Seitenwände (16b) jeder Rippe (16) in einer gemeinsamen Spitze (16a) enden.
5· Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Formraum des Unterteils (10) eine Tiefe zwischen etwa 12,7 und 101,6 mm hat.

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6. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwände (16b) der Rippen (16) einen Neigungswinkel gegen die Vertikale von etwa 3 bis 15°, insbesondere von etwa 3 bis 8°, haben.
7. Gußstück, hergestellt mit einer Gießform nach den Ansprüchen 1 bis 6, bestehend aus einem oder mehreren der Elemente aus der Gruppe Magnesium, Kalzium, Ger, Yttrium und seltene Erden in der Legierung mit Eisen und Silizium, wobei der Anteil an Verunreinigungen weniger als 0,2% beträgt und das für die Kugelgraphitbildung maßgebliche Element, insbesondere Magnesium, in einer Menge zwischen 5 und 15% anwesend ist.
8. Gußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es frei von inneren Oxydeinschlüssen ist.
9. Gußstück nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß es aus 20 bis 50% Silizium mit darin aufgelöstem Eisen, 5 bis 15% Magnesium, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 0,3 bis 2,0% Kalzium und 0,3 bis 1,5% Cer besteht.
10. Gußstück nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß es aus 40 bis 80% Silizium, 5 bis 15% Magnesium, 0,3 bis 5% Kalzium und 0,3 bis 1,5% Cer, Resteisen, besteht.

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