DE2704115A1

DE2704115A1 - Niederdruck-giessvorrichtung

Info

Publication number: DE2704115A1
Application number: DE19772704115
Authority: DE
Inventors: Jean Charbonnier
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-02-01
Publication date: 1977-08-04
Also published as: CA1100280A; NL7701117A; NL183016B; US4252173A; CH609895A5; JPS52113325A; FR2340156A2; DK41777A; GB1574627A; JPS5551666B2; FR2340156B2; SU716515A4; JPS55112160A; IT1079152B; LU76681A1; DK154543B; DE2704115B2; IE45265B1; IE45265L; BE851010R

Description

Niederdruck-Gießvorrichtung (Zusatzanmeldung zum Patent 2 520 783)

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gießvorrichtung mit einer Gießform, die am unteren Ende mit einer Kompressions-Entspannungs-Kammer in Verbindung steht, welche ihrerseits über ein Tauchrohr mit einem in einem dichten Einschluß angeordneten Tiegel verbunden ist und eine erste und eine zweite, an ihrem unteren Ende miteinander in Verbindung stehende Teilkammern aufweist, von-denen die zweite in ihrem oberen Teil mit einem Auslaßstutzen versehen ist, der an eine Quelle für unter Druck stehendes, gegenüber dem im Tiegel enthaltenen Gießmaterial indifferentes Gas angeschlossen ist, wobei zwischen dieser und dem Auslaßstutzen ein Absperrschieber und ein Gasdurchflußregler zwischengeschaltet sind und der dichte Einschluß mit einem Druckzufuhrstutzen versehen ist, der unter Zwischenschaltung eines Absperrschiebers an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, und mit einer selbsttätigen Speise- und Dosiervorrichtung für indifferentes Gas und Druckluft, die zwischen den Auslaßstutzen und den Druckzufuhrstutzen zwischengeschaltet ist, nach Patent 2 520 783.

Wenn die Gießform mit Metall gefüllt ist und das Gußstück erstarrt ist, gestattet bei der Niederdruck-Gießvorrichtung gemäß dem Patent 2 520 783 das Einleiten indifferenten Gases, das von der zweiten Teilkammer der Kompressions-Entspannungs-Kammer in die erste Teil-

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kammer gelangt, unmittelbar vor dem erneuten Setzen des dichten Einschlusses unter Atmosphärendruck die Trennung zwischen dem Gußstück und dem flüssigen Metall der ersten Teilkammer und gestattet die Schaffung einer indifferenten Atmosphäre im Beschickungssystem.

Die Niederdruck-Gießvorrichtung eignet sich vor allem für Legie-

rungen mit Aluminium und Magnesium.

Als indifferentes Gas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet, es kann aber auch Argon und ganz allgemein jedes Gas verwendet werden, das nicht mit Aluminium oder Magnesium reagiert. Während der Herausnahme des Gußstückes (offene Gießform) und des Schließens der Gießform ist ein schwaches Durchströmen mit indifferentem Gas zweckmäßig, um zu vermeiden, daß Luft in das Tauchrohr und die Kompressions-Entspannungs-Kammer gelangt.

Auch kann es vorteilhaft sein, indifferentes Gas durch das Tauchrohr hindurch in das Bad zu leiten, um das Metall beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gießvorgängen zu entgasen.

An entsprechende Kanäle bzw. Anschlüsse sind selbsttätig arbeitende Speise- und Dosiervorrichtungen für indifferentes Gas und Druckluft angeschlossen.

Schließlich ermöglicht eine Ausgleichsvorrichtung einen Ausgleich zwischen dem Druck des indifferenten Gases und der Druckluft.

In einem in der FR-PS 2 147 827 beschriebenen Verfahren wird das flüssige Metall in eine gekühlte Gießform geleitet, deren Form der äußeren Form des herzustellenden Gußstückes entspricht. Die Abkühlung der Gießform und die Dauer ihrer Beaufschlagung mit Druck, d.h. die Verweildauer des flüssigen Metalls in der Gießform zum Zwecke des Gießens werden derart gesteuert, daß nur eine hautförmige Schicht erwünschter Dicke erstarrt.

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Bei Gußstücken mit großen Abmessungen und geringer Wandstärke, beispielsweise Elementen von Radiatoren, Gehäusen, Hauben usw., bilden sich bisweilen in dem Augenblick, in dem sich die Gießform leert, lokale Stauchungen bzw. Verformungen, die auf den Druckabfall im Inneren des Gußstückes zurückzuführen sind, dessen noch warme Seitenwand relativ plastisch geblieben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Niederdruck-Gießvorrichtung gemäß Patent 2 520 783 derart weiterzubilden, daß auch Gußstücke mit großen Abmessungen und kleiner Wanddicke in einwandfreier Qualität hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die selbsttätige Speise- und Dosiervorrichtung ein Unterschieds-Regelmsnometer enthält, das den Druck P1 des indifferenten Druckes für die Kompressions-Entspannungs-Kammer mit dam Druck P2 des Druckgases in dem Einschluß vergleicht und den Absperrschieber für das indifferente Gas derart betätigt,. daß ständig gilt a <P₁ - P- <b, wobei a und b verbestimmte Druckwerte sind.

Die Erfindung ermöglicht somit, den Druck des indifferenten Gases, das der Kcinpressions-Sntspannungs-Kammar zugeführt wird, ständig um einen konstanten Wert heber zu halten als der im dichten Einschluß herrschende Druck. Der konstante Unterschied zwischen beiden Drucken ist regelbar und nicht mehr Null, wie bei der Vorrichtung gemäß Patent 2 520 783.

Mit der Erfindung können die oben anhand der FR-PS 2 147 827 geschilderten Phänomene einfach dadurch vermieden werden, daß der im Gußstück herrschende Druck derart vergrößert wird, daß er über dem im dichten Einschluß herrschenden Druck liegt. Die Werte a und b, die den Unterschied zwischen dem Druck des indifferenten Gasss und dem Druck im Einschluß begrenzen, können entsprechend eingestellt werden.

Mit Vorteil ist der Absperrschieber für das indifferente Gas gebildet durch ein an die Quelle für indifferentes Gas angeschlossenes Zweiwegeventil, dem ein Dreiwegeventil, von dem ein Weg mit

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der Atmosphäre verbunden ist, nachgeschaltet ist, auf das wiederum ein an die Kompressions-Entspannungs-Kanuner angeschlossenes Zweiwegeventil folgt, wobei zwischen dem Dreiwegeventil und dem Ko.mpre S s ions-Entspannungs-Kammer-seit igen Zweiwegeventil der Durchflußregler angeordnet ist und die Messung des Druckes P-. zwischen dem Dreiwegeventil und dem Durchflußregler erfolgt.

Vorteilhafterweise enthält der Durchflußregler zwei parallele Zweige, in deren einem ein Ventil für einen erhöhten Durchsatz des indifferenten Gases und in deren anderem ein Regler für geringen Durchsatz des indifferenten Gases angeordnet sind.

Die letztgenannte Ausführungsform der Vorrichtung ermöglicht, in der Kompressions-Entspannungs-Kanuner zwei stark unterschiedliche Gasdurchflüsse einzustellen:

a) einen großen und regelbaren Durchfluß am Ende des Gusses, um ein rasches Ausfließen des in der Kammer, dem Tauchrohr sowie ggf. der Gießform flüssig gebliebenen Metalls «zu begünstigen und ggf. das indifferente Gas in das Metall ein- bzw. durch das Metall hindurchzuleiten,

b) einen kleinen und einstellbaren Durchfluß während der Herausnahme des Gußstückes und des Schließens der Gießform, damit Luft weder in die Kammer noch in das Tauchrohr eindringen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels der Niederdruck-Gießvorrichtung mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Gemäß der Zeichnung enthält die Niederdruck-Gießvorrichtung einen dichten Einschluß 2, in dem ein mit flüssigem Metall gefüllter Tiegel 4 angeordnet ist, ein Tauchrohr 8, eine erste Teilkammer einer Kompressions-Entspannungs-Kammer, die mit einer nicht darge-

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stellten Gießform verbunden ist, eine zweite Teilkammer 18/ die J über eine Leitung 15 mit einer Quelle indifferenten Gases ver- »<j bunden ist. Der Einschluß 2 ist weiter über eine Leitung 1? mit j einer Druckluftquelle verbunden.

Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung zwei voneinander unabhängige Leitungen: .

a) Eine Zufuhrleitung für Druckluft, die mit zwei Magnetventilen ausgerüstet ist: das Magnetventil 26 verbindet den dichten Einschluß 2 mit einer Druckluftquelle, deren Druck ausreicht, damit alle Teile der Gießform in einwandfreier Weise beschickt werden. Das Magnetventil 25 verbindet den Einschluß 2 mit der Atmosphäre.

b) Eine Zufuhrleitung für indifferentes Gas, beispielsweise Stickstoff.

Diese Leitung enthält von der Quelle für unter einem mittleren Druck (beispielsweise einige bar) stehendes Gas ein Magnetventil 23 mit zwei Wegen und ein Magnetventil 24 mit drei Wegen, deren dritter Weg mit der Atmosphäre verbunden .ist. Anschließend teilt sich die Leitung in zwei Zweige: einer der Zweige (mit großem Durchfluflquerschnitt) enthält ein Magnetventil 22 mit zwei Wegen, der andere Zweig enthält einen Durchflußregler 28, der durch eine einstellbare Drosselung einen einstellbaren Durchfluß ermöglicht, der mittels eines Durchflußmessers 29 gemessen wird. Strömungsabwärts der Verbindung der beiden Zweige befindet sich ein Magnetventil 21_# hinter dem die Leitung über die Leitung 15 mit der zweiten Teilkammer 18 verbunden ist.

Ein Unterschieds-Regelmanometer27 vergleicht ständig den Druck P₁ des indifferenten Gases strömungsoberhalb der beiden Zweige mit dem Druck P₂ im dichten Einschluß 2 und regelt durch Beeinflussung der Magnetventile 23 und 24 den Druckunterschied zwischen zwei Werten a und b mit positivem Vorzeichen, so daß ständig glitt

P₁ - P₂ <ξ b

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Dieses Manometer 27 kann in einfacher Weise durch ein U-förmiges Rohr gebildet sein, das mit Quecksilber gefüllt ist und drei Elektroden enthält, von denen eine mit dem Quecksilber verbunden ist und die beiden anderen in den Schenkeln des D auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, oder kann durch jedwelches anderes System gebildet sein, das folgende Signale abgibt:

Ein öffnungssigr.al für das Magnetventil 23, wenn P₁ - P₂ <a,

ein Schließsignal für das Magnetventil 23, wenn P₁ - P₂ >a,

ein Signal zur Verbindung des-Leitungssystems mit der Atmosphäre unter Verwendung des Magnetventils 24, wenn Ρ·| - P₂ 2»b.

Auf diese Art wird der Druck P-j zwischen P₂ + a und P₂ + b geregelt.

Der Funktionsablauf eines Gießzyklus kann mit Hilfe der folgenden Tabelle beschrieben werden: . . .

Phase :	' Position * des Magnetventils	Bemerkungen:
Anfänglich (Gießform unmittelbar vor dem Gießen geschlos sen) Phase 1: Injektion Phase 2: Erstarrung	Bezugszeichen: 21 22 25 26 :
OFOF FOFO FOFF	Ein geringer Durchfluß des indifferenten Gases durchströmt die Kammer und die Gießform. Der dichte Einschluß ist mit der Atmosphäre ver bunden. Beendigung der Durch strömung mit indiffe rentem Gas. Der dichte Einschluß ist. unter Druck gesetzt. Die Gieß form füllt sich. Der Druck der Druckluft im dichten Einschluß wird aufrechterhalten. Das Gußstück erstarrt.

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Phase :	Position * des Magnetven tils	Bemerkungen:
Phase 3: Entleerung Phase 4: Entweichung Phase 5: Öffnung der Gieß form, Heraus nahme des Guß stückes	Bezugszeichen: 21 22 25 26
O O F F OFOF OFOF	Der Druck der Druckluft im dichten Einschluß wird aufrecht erhalten. In die Kammer wird ein hoher Durchfluß von Stick-¹ stoff eingeleitet. Der dichte Einschluß wird mit atmosphärischem Druck beauf schlagt. Mit einer einstell baren Verzögerung auf die Öffnung des Magnetventils 25 er zeugt das Schließen des Magnet ventils 22 eine geringe Durch strömung der Kammer mit Stick stoff. Die Gießform ist offen. Eine geringe Durchströmuny mit Stickstoff dauert in der Kam mer an.

* 0 ■ offen

F ■ geschlossen

Wenn der minimale Unterschied a zwischen P

und P2 auf einen Wert

g eingestellt wird, wobei h - Höhe des Metalls im Tiegel 4, ο = Dichte des flüssigen Metalls, g = Erdbeschleunigung, ist es möglich, eine Variante durchzuführen, bei der anfänglich die Stellungen der Magnetventile folgende sind:

21	22	25	26
0	0	0	F

Auf diese Weise erhält man einen starken Gasdurchfluß, der das flüssige Metall durchperlt und durch das Magnetventil 25 abgeführt wird und zum Entgasen des Metalls dienen kann.

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^Ansorüche:

iO

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Niederdruck-Gießvorrichtung mit einer Gießform, die am unteren Ende mit einer Kompressions-Entspannungs-Kammer in Verbindung steht, welche ihrerseits über ein Tauchrohr mit einem in einem dichten Einschluß angeordneten Tiegel verbunden ist und eine erste und eine zweite, an ihrem unteren Ende miteinander in Verbindung stehende Teilkammern aufweist, von denen die zweite in ihrem oberen Teil mit einem Aunlaßstutzen versehen ist, der an eine Quelle für unter Druck stehendes, gegenüber dem im Tiegel enthaltenen Gießmaterial indifferentes Gas angeschlossen ist, wobei zwischen dieser und dem Auslaßstutzen ein Absperrschieber und ein Gasdurchflußregler zwischengeschaltet sind, und wobei der dichte Einschluß mit einem Druckzuführstutzen versehen ist, der unter Zwischenschaltung eines Absperrschiebers an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, und mit einer selbsttätigen Speise- und Dosiervorrichtung für indifferentes Gas und Druckluft, die zwischen den Auslaßstutzen und den Druckauführstutzen zwischengeschaltet ist nach Patent 25 20 78 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Speise- und Dosiervorrichtung (21 bis 29) ein Unterschieds-Regelmanometer (27) enthält, das den Druck (P^) des indifferenten Gases für die Kompressions-EntSpannungskammer (16,18) mit dem Druck (P2) des Druckgases in dem dichten Einschluß (2) vergleicht und den Absperrschieber (21, 23, 24) für das indifferente Gas derart betätigt, daß ständig gilt: a^"P₁ - P₂ ^b, wobei a und b vorbestimmte Druckwerte sind.

2. Niederdruck-Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber für das indifferente Gas gebildet ist durch ein an die Quelle für indifferentes Gas angeschlossenes Zweiwegeventil (23), dem ein Dreiwegeventil (24),

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von dem ein Weg mit der Atmosphäre verbunden ist, nachgeschaltet ist; auf das ein an die Kompressions-Entspannungs-Kammer (16,18) angeschlossenes Zweiwegeventil (21) folgt, wobei zwischen dem Dreiwegeventil (24) und dem Kompressions-Entspannungs-Kammerseitigen Zweiwegeventil (21) der Durchflußregler (22,28) angeordnet ist und die Messung des Druckes (P^) zwischen dem Dreiwegeventil (24) und dem Durchflußregler erfolgt.

3. Niederdruck-Gießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchflußregler zwei parallele Zweige enthält, in deren einem ein Ventil (22) für einen erhöhten Durchsatz des indifferenten Gases und in deren anderem ein Regler (28) für geringen Durchsatz des indifferenten Gases angeordnet sind.

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