DE2638100A1

DE2638100A1 - METAL CASTING METHOD AND DEVICE

Info

Publication number: DE2638100A1
Application number: DE19762638100
Authority: DE
Inventors: Donald G Brunner
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-24
Publication date: 1977-03-10
Also published as: GB1546499A; AU502980B2; MX143801A; FR2321966B3; SE7609247L; AU1716076A; FR2321966A1; IT1066397B; JPS5227020A; ES450937A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von geschmolzenem Metall, wobei eine bleibende bzw, permanente Kammer für die Aufnahme von Sand vorgesehen ist und der Sand eine zerstörbare Kern-Sandform trägt.The invention relates to a method and an apparatus for pouring molten metal, one permanent or, permanent chamber is provided for receiving sand and the sand carries a destructible core sand mold.

Es ist bekannt, niedrig schmelzende Legierungen in Eisenformen nach einem Verfahren zu gießen, das "Verfahren mit bleibender Form bzw. Kokillengießverfahren¹¹ bezeichnet
wird. Höher schmelzende Legierungen werden in Sandformen
oder Keramikformen gegossen, die höhere Temperaturen aushalten können. Ein solches Gießverfahren ist in der US-Patentanmeldung 748 o14 vom 1o. 6. 1974 mit dem Titel
"Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Metall" beschrieben .It is known to cast low-melting alloys in iron molds by a process referred to as "permanent mold process ¹¹ "
will. Higher melting alloys are made in sand molds
or cast ceramic molds that can withstand higher temperatures. Such a casting method is in US patent application 748 014 of 10. 6. Entitled 1974
"Method and apparatus for casting metal" described.

Eines der Probleme, die beim Gießen von Metall auftreten, insbesondere bei großen Produktionsmengen, besteht darin,One of the problems encountered when casting metal, especially in large production volumes, is

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den Guß soweit abzukühlen, daß ein Entfernen aus der Form möglich wird. Wenn die Temperatur der Form zu hoch gehalten wird, kann sich eine Verbindung bzw. ein Anhaften des Gusses ergeben. Läßt man die Form über einen übermäßig langen Zeitraum abkühlen, wird dadurch die Produktionsgeschwindigkeit stark verringert. to cool the casting to the point where it can be removed from the mold. If the temperature of the mold is kept too high a connection or adhesion of the cast can result. If you let the shape over you excessively cool down for a long period of time, the production speed will be greatly reduced.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen eines Metallgegenstandes zu schaffen, bei denen die für das Abkühlen des Gusses erforderliche Zeit auf ein Minimum reduziert ist, wobei die Freigabe bzw. das Entfernen des Gußstückes aus der Hauptanordnung nach dem Gießen erleichtert ist.The object of the invention is therefore to provide a method and a device for casting a To create metal objects in which the time required for the cast to cool is reduced to a minimum which facilitates the release or removal of the casting from the main assembly after casting is.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemaße Verfahren und die erfindungsgemaße Vorrichtung zum Herstellen eines Metallgußkörpers dadurch gelöst, daß eine Anordnung, die von einem Formeinsatz gebildet wird, der aus einer Formmaske bzw. aus einer Mantel-Sandkern-Anordnung besteht, verwendet wird, wobei diese Anordnung eine Eingießmulde für die Aufnahme des geschmolzenen Metalls hat. In eine Hauptformkammer aus Metall wird eine erste Sandmenge eingebracht, um eine Einsetzbasis für die Formmaske zu schaffen, die auch als Mantel-Kern-Anordnung bzw. als Sandform-Anordnung oder kurz als Formanordnung bezeichnet wird. Wenn diese Anordnung in geeigneter Weise in den Sand eingesetzt ist, wird zusätzlicher Sand in die Hauptformkammer eingefüllt, so daß die Formmaske mit Ausnahme der Eingießmulde vollständig davon umgeben wird. Anschließend wird über dem Sand, dort, wo sich kein Formmaskenteil befindet, ein relativ schweres Abdeckelement aufgebracht. Die Hauptformkammer wird gerüttelt, um den Sand zu fluidisieren, damit er die Formmaske fest umgibt. Dann wird das geschmolzene Metall durch die Eingießmulde zur Bildung des Metallgußstückes eingegossen. Darauf werden alle vorhandenen ElementeThis object is achieved by the method according to the invention and the inventive device for producing a metal casting achieved in that an arrangement that is formed by a mold insert, which consists of a mold mask or a jacket-sand core arrangement, is used, this arrangement having a pouring trough for receiving the molten metal. In a Main metal mold chamber, a first amount of sand is introduced to create an insertion base for the mold mask, also as a sheath-core arrangement or as a sand mold arrangement or is referred to as a mold assembly for short. When this arrangement is properly inserted into the sand additional sand is poured into the main molding chamber, so that the molding mask is completely surrounded by it, with the exception of the pouring trough. Then over the Sand, where there is no molded mask part, a relatively heavy cover element is applied. The main molding chamber is vibrated to fluidize the sand so that it tightly surrounds the molded mask. Then the melted Metal poured through the pouring trough to form the metal casting. All of the existing elements are displayed on it

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gekühlt, das Abdeckelement entfernt und die Hauptformkammer gekippt, um das Gußstück aus Metall, die Formmaske und den ganzen Sand zu entfernen.cooled, the cover removed and the main mold chamber tilted to remove the metal casting, molding mask, and all of the sand.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt perspektivisch auseinandergezogen eine Formmaske bzw. eine Kern-Mantel-Anordnung, die erfindungsgemäß verwendet werden kann.1 shows, in perspective, an exploded view of a preformed mask or a core-shell arrangement which, according to the invention can be used.

Fig. 2 zeigt die Formmaske von Fig. 1 zusammengefügt.FIG. 2 shows the form mask from FIG. 1 assembled.

Fig. 3 zeigt schematisch die Vielzahl von ArbeitsStationen und Arbeitsstufen der Gießvorrichtung bzw. des Gießverfahrens .Fig. 3 shows schematically the plurality of work stations and work stages of the casting device or the casting process .

Fig. 4 zeigt die Anordnung einer der Hauptformen aus Metall auf dem Weg von einer Arbeitsstation zur anderen mit Hilfe einer Hebe- bzw. Transportkette.Figure 4 shows the arrangement of one of the main metal molds moving from one workstation to another with the help of a lifting or transport chain.

Fig. 5. bis 9 zeigen eine Reihe von Arbeits schritten, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.Fig. 5. to 9 show a series of work steps that when carrying out the method according to the invention be used.

In Fig. 1 und 2 ist die Formmaske bzw. die Mantel-Kern-Anordnung 1o zur Herstellung von zwei Gußstücken für Scheibenbremsen gezeigt. Die dargestellte Formmaske dient nur zur Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Erfindungsgemäß können eine Vielzahl von anderen Gegenständen gegossen werden.In Fig. 1 and 2, the molded mask or the sheath-core arrangement 1o for the production of two castings for Disc brakes shown. The illustrated form mask is only used to describe an exemplary embodiment of the invention. A variety of other articles can be cast in accordance with the present invention.

Die Formmaske 1o hat einen Oberkastenabdeckkern 12, einen Oberkastengußfugenkern 14, einen Platten- oder Teilerkern 16, einen Unterkstengußfugenkern 18 und einen Unterkastenabdeckkern 2o. Die Kernelemente bilden die Außen- undThe molded mask 1o has an upper case cover core 12, a Upper box casting joint core 14, a plate or dividing core 16, a lower box casting joint core 18 and a lower box cover core 2o. The core elements form the exterior and

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Innenflächen von zwei Gußstücken, wenn sie, wie in Fig. gezeigt ist, zusammengesetzt sind.Inner surfaces of two castings when put together as shown in Figure.

Die Elemente 12 und 2o können als Mantel angesehen werden, während die anderen Elemente 14, 16 und 18 als der Innenkern der Anordnung 1o angesehen werden können.The elements 12 and 2o can be viewed as a jacket, while the other elements 14, 16 and 18 as the Inner core of the arrangement 1o can be viewed.

Das Gußstück wird dadurch hergestellt, daß geschmolzenes Metall durch eine Eingießmulde 33 gegossen wird. Anschliessend läßt man die Metallschmelze abkühlen. Nach dem Abkühlen wird die Formmaskenanordnung von dem fertigen Gußstück entfernt. Fig. 3 zeigt eine Reihe von Arbeitsstufen, wie sie zur Herstellung von Metallgußstücken bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.The casting is made by pouring molten metal through a pouring trough 33. Afterward the molten metal is allowed to cool. After cooling, the molded mask assembly is removed from the finished casting. Fig. 3 shows a number of working stages as they are used for the production of metal castings during implementation of the method according to the invention can be used.

Bei den in Fig. 3 gezeigten verschiedenen Arbeitsstufen zur Herstellung von Metallgußstücken wird eine Sandform, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, verwendet. Die Sandformen, welche die Formmasken bilden, können als Formeinsatzstücke angesehen werden, die nach der Herstellung eines jeden Gußstückes zerstört werden. Solche Einsatzstücke sind in der eingangs genannten Patentanmeldung näher erläutert, so daß derartige Sandformeinsatzstücke hier für sich nicht beansprucht werden.In the various stages of work shown in FIG a sand mold as shown in FIGS. 1 and 2 is used to produce metal castings. The sand molds that make up the molding masks can be viewed as mold inserts that are post-made of every casting are destroyed. Such inserts are detailed in the patent application mentioned at the beginning explained, so that such sand mold inserts are not claimed here for themselves.

Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Vorrichtung hat eine Vielzahl von Stationen, an denen verschiedene Arbeitsgänge ausgeführt werden. Die Anordnung umfaßt eine Vielzahl von Hauptformen oder Hauptkammern 24 aus Metall, die von einer Station zur anderen durch ein Fördersystem transportiert werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.The device shown in Figures 3 and 4 has a plurality of stations at which various operations are carried out. The assembly comprises a plurality of main molds or main chambers 24 made of metal which are transported from one station to another by a conveyor system as shown in FIG.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist die Hauptform 24 aus Metall, die am Boden konusförmig ausgebildet sein kann, mittels Schwenkzapfen 25 an einem Rahmen 27 angelenkt. Der Rahmen 27 wird von einer Station zur anderen StationAs can be seen from FIG. 4, the main mold 24 made of metal, which may be conical at the bottom, is articulated to a frame 27 by means of pivot pins 25. The frame 27 moves from one station to the other

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durch einen Kettenförderer 49 bewegt, wenn die verschiedenen Arbeitsgänge an den einzelnen Stationen abgeschlossen sind. Weiterhin ist ein geeignetes Gewicht 29, dessen Zweck später erläutert wird, so angeordnet, daß es nach oben und unten bewegt werden kann, um den lockeren Sand in der Me- · tallform 24 zu verdichten.moved by a chain conveyor 49 when the various operations at each station are completed are. Furthermore, a suitable weight 29, the purpose of which will be explained later, is arranged so that it is upward and can be moved at the bottom in order to compact the loose sand in the metal mold 24.

Ausgehend von einer leeren Metallform in der Station 26, wobei der vorher in der Form befindliche Sand sowie das darin befindliche Gußstück ausgekippt sind, wird die Form oder Kammer 24 aus Metall zur nächsten Station 28 bewegt, v/o der Sand für eine Basis in die Kammer 24 gefüllt wird. Der Sand 35 für die Basis (Fig. 5) wird soweit eingefüllt, daß er die Kammer zum Teil füllt, damit die Form in der gezeigten eingesetzten Stellung aufgenommen werden kann. Die Formmaske 1ο wird in den die Basis bildenden Sand 35 in der Station 3o eingesetzt.Starting from an empty metal mold in station 26, with the sand previously in the mold and the casting therein tipped out, the mold becomes or Moving metal chamber 24 to next station 28, v / o filling chamber 24 with sand for a base. The sand 35 for the base (Fig. 5) is filled so far that it fills the chamber in part, so that the mold in the shown inserted position can be added. The molded mask 1ο is inserted into the sand 35 that forms the base used in station 3o.

Nachdem die Formmaske 1o auf dem die Basis bildenden Sand 35 angeordnet ist, wird die Metallform 24 zur nächsten Station 32 bewegt, wo zusätzlicher Sand 31 in die Form 24 bis zur Oberseite gefüllt wird, so daß die Formmaske 1ö mit Ausnahme der Einfüllmulde 33 umschlossen ist, die sich über die Oberseite des Sandes hinaus erstreckt.After the molding mask 1o on the sand forming the base 35, the metal mold 24 is moved to the next station 32 where additional sand 31 is poured into the mold 24 is filled to the top, so that the form mask 1ö with the exception of the filler trough 33 is enclosed, which is extends beyond the top of the sand.

Nach dem Füllen der Form oder Kammer 24 mit Sand wird die Metallform 24 zur nächsten Station 34 bewegt. In dieser Station wird das schwere Gewicht 29 auf den Sand über der Formmaske aufgebracht, wobei das Gewicht die Kernanordnung jedoch nicht direkt berührt. Diese Maßnahme wird in der Station 34 vorgenommen. Das Gewicht verhindert, daß der ferrostatische Druck die Kernanordnung teilt, wenn das geschmolzene Metall eingegossen wird. Wenn das Gewicht 29 an Ort und Stelle gebracht ist, wird die Form 24 in der Station 38 gerüttelt, um den die Kernanordnung umgebenden Sand (Fig. 7) zu fluidisieren. Im fluidisierten ZustandAfter filling the mold or chamber 24 with sand, the metal mold 24 is moved to the next station 34. In At this station the heavy weight 29 is placed on the sand above the molded mask, the weight being the However, the core arrangement is not directly affected. This measure is taken in station 34. The weight prevents that the ferrostatic pressure divides the core assembly as the molten metal is poured in. When the weight 29 is in place, the mold 24 in station 38 is jolted around the surrounding core assembly Fluidize sand (Fig. 7). In the fluidized state

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strömt der Sand dicht um die Formmaske Io infolge des Drucks des Gewichtes 29. Das Gewicht 29 bildet auch die Abstützung der Formmaske während des Eingießens der Metallschmelze und der darauffolgenden Metallverfestigung beim Abkühlen des Gußstückes.the sand flows tightly around the preformed mask Io as a result of the Pressure of the weight 29. The weight 29 also forms the support of the molded mask during the pouring of the molten metal and the subsequent metal solidification as the casting cools.

Nach dem Rütteln in der Station 38 wird die Form 24 mitAfter shaking in the station 38, the mold 24 is with

dem Sand und dem Gewicht 29 zur Station 39 (Fig. 8) bewegt.the sand and weight 29 to station 39 (Fig. 8).

Hier wird die Metallschmelze 4o in die Formmaske 1o gegossen. Here the molten metal 4o is poured into the molded mask 1o.

Nach dem Eingießen der Metallschmelze läßt man die Metallschmelze abkühlen, wenn die Metallform 24 von der Gießstation 39 zu der Station 42 für das Abheben des Gewichtes bewegt wird. Die Zeit, die auf dem Weg zwischen den Stationen und 42 vergeht, ist relativ lang bemessen, damit sich das eingegossene Metall und die zugeordneten Teile der Form ausreichend abkühlen können.After the molten metal has been poured in, the molten metal is allowed to cool when the metal mold 24 is removed from the casting station 39 is moved to the station 42 for lifting the weight. The time it takes on the way between stations and 42 passes, is dimensioned relatively long to allow the cast metal and associated parts of the mold be able to cool down sufficiently.

In der Station 42 wird das Gewicht 29 von dem Sand abgehoben. Nach dem Abheben des Gewichtes wird die Kammer 24 mit dem Sand, der Form und dem Gußstück zu einer Entleerungsstation 44 bewegt. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird in der Station 44 der gesamte Inhalt der Kammer 24 einschließlich der Formmaske 1o, des hergestellten Metallgußstückes und des Sandes aus der Kammer 24 geleert. Die leere Kammer wird in die vertikale Stellung zurückgeführt und ist für den erneuten Beginn des Prozesses bereit.In the station 42 the weight 29 is lifted from the sand. After lifting the weight, the chamber 24 with the Sand moving the mold and casting to a discharge station 44. As shown in Fig. 9, in the station 44 the entire contents of the chamber 24 including the molding mask 1o, the produced metal casting and the Sand emptied from the chamber 24. The empty chamber is returned to the vertical position and is for the renewed Ready to start the process.

Da die Gußstücke etwas Sand an der Oberfläche nach dem Auskippen aufweisen, werden sie auf einen Rütteltisch 41 gelegt, wo sie zum Entfernen des Sandes einem Rütteln ausgesetzt werden.Since the castings have some sand on the surface after they have been dumped, they are placed on a vibrating table 41 placed where they are shaken to remove the sand.

Dadurch, daß zusätzlich zu dem Sandeinsatz Sand verwendet wird, ist es bei der beschriebenen Anordnung möglich, einThe fact that sand is used in addition to the sand insert, it is possible in the described arrangement, a

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besseres Abkühlen des Gußstückes zu erreichen. Da der zusätzliche Sand relativ locker ist, wenn das Gewicht entfernt ist, besteht keine Neigung des hergestellten Teils, an der Metallform anzuhaften. Wegen der günstigen Abkühlung durch den lockeren Sand, der etwas von der erzeugten Wärme absorbiert, sind die Abmessungen der Metallform bezüglich des Sandeinsatzes nicht entscheidend. to achieve better cooling of the casting. Because the extra sand is relatively loose when the weight removed, there is no tendency for the manufactured part to adhere to the metal mold. Because of the cheap Cooling down by the loose sand, which absorbs some of the heat generated, are the dimensions the metal shape with regard to the use of sand is not decisive.

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Claims

PATENT CLAIMS

1. Apparatus for casting a metal part, characterized by a plurality of Stations with a swiveling metal kairaaer (24), which is sequentially movable through the plurality of stations, the one station (28) initially Filling of sand, in which a first quantity of sand (35) into the chamber (24) to form a Insert base for a sand mold assembly (1o) is filled, a station (3o) for introducing the mold assembly, in which the mold assembly (1o) is placed in the chamber (24) on the first quantity of sand (35) is, a second station (32) for filling sand, in which additional sand (31) in the Chamber (24) is introduced so that the mold assembly (1o) is complete with the exception of a pouring trough (33) is surrounded, a casting station (39) for introducing molten metal (4o) into the mold assembly (1o) through the pouring trough (33), a cooling station for cooling the cast metal to form the Metal part, an emptying station (44), in which from the chamber (24) with the help of gravity the cast metal part, the sand mold assembly (1o) and the sand are removed, and a conveyor (49) to move the plurality of metal chambers (24) from one station to another until the Operations at all stations have been completed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a weight station (34) in which a relatively heavy cover (29) is placed on top of the assembly (1o) not ingested sand is arranged.

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3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a vibrating station (28) in which the sand in the chamber (24) is fluidized, so that it firmly encloses the mold assembly (1o).

4. A method for casting a metal part, characterized in that a sand mold assembly with a pouring trough for receiving the molten metal is provided that a pivotable Metal chamber is provided that a first amount of sand is placed in the chamber to a Insert base for the assembly to create that assembly on the first amount of sand in the chamber is positioned that the chamber is supplied with additional sand so that the assembly except for the Pouring trough is completely enclosed that molten metal into the arrangement through the pouring trough that the assembly is allowed to cool, that the cover is removed, that the chamber is moved under the influence of gravity to the cast metal part, the sand mold assembly and the to remove all the sand, and that the chamber goes through the various stages of work one after the other.

5. The method according to claim 4, characterized in that an additional working step is provided in which a relatively heavy cover on the sand-free assembly is arranged.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that an additional A working step is provided in which the chamber is vibrated to fluidize the sand, so that it encloses the arrangement tightly or firmly.

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