DE2704115C3

DE2704115C3 - Niederdruck-Gießvorrichtung

Info

Publication number: DE2704115C3
Application number: DE2704115A
Authority: DE
Inventors: Jean Herblay Charbonnier (Frankreich)
Original assignee: Societe de Vente de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-02-01
Publication date: 1978-08-10
Also published as: CA1100280A; NL7701117A; DE2704115A1; NL183016B; US4252173A; CH609895A5; JPS52113325A; FR2340156A2; DK41777A; GB1574627A; JPS5551666B2; FR2340156B2; SU716515A4; JPS55112160A; IT1079152B; LU76681A1; DK154543B; DE2704115B2; IE45265B1; IE45265L

Description

M)

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gießvorrichtung mit einer Gießform, die am unteren Ende mit einer Koinprcssions-Entspannungs-Kammcr 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 rwischengeschaltet 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 25 20 783.

Wenn die Gießform mit Metall gefüllt ist und das Gußstück erstarrt ist, gestattet bei der Niederdruck-Gießvorrichtung gemäß dem Patent 25 20 783 das Einleiten indifferenten Gases, das von der zweiten Teilkammer der Kompressions-Entspannungs-Kammer in die erste Teilkammer 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 Legierungen 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 21 47 827 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.

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-Gießvorriehtung gemäß Patent 25 20 783 derart weiterzubilden, daß auch Gußstücke mit großen Abmessungen und kleiner Wanddieke in einwandfreier Qualität hergestellt werden können.

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

Die Erfindung ermöglicht somit, den Druck des indifferenten Gases, das der Kompressions-Entspannungs-Kammer zugeführt wird, ständig um einen konstanten Wert höher 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 25 20 783.

Mit der Erfindung können die oben anhand der FR-PS 2147 827 geschilderten Phänomene einfach dadurch vermieden werden, daß der im Gudstück 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 Gases 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 der Atmosphäre verbunden ist, nachgeschaltet ist, auf das wiederum ein an die Kompressions-Entspannungs-Kammer angeschlossenes Zweiwegeventil folgt, wobei zwischen dem Dreiwegeventil und dem kompressions-entspannungskammerseitigen 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-Kammer zwei stark unterschiedliche GasdurchflUsse einzustellen:

a) einen großen und regelbaren Durchfluß am Ende des Gusses, um ein rasches Ausfließen des in der Kammer, dem Tauchrohr sowie gegebenenfalls der Gießform flüssig gebliebenen Metalls zu begünstigen und gegebenenfalls 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 16 einer Kompressions-Entspannungs-Kammer, die mit einer nicht dargestellten Gießform verbunden ist, eine zweite Teilkammer 18, die über eine Leitung 15 mit einer Quelle indifferenten Gases verbunden ist. Der Einschluß 2 ist weiter über eine Leitung 17 mit einer Druckluftquelle verbunden.

in 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 Drucktuftquelle, 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 Q,die für unter einem mittleren Druck (beispielsweise sinige 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 Durchflußquerschnitt) 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-Regelmanometer 27 vergleicht ständig den Druck P\ des indifferenten Gases sirömungsoberhaib der beiden Zweige mit dem Druck Pj im dichten Einschluß 2 und regelt durch Beeinflussung der Magnetventile 23 und 24 den Druckunterschied zwhächen zwei Werten a und b mit positivem Vorzeichen, so daß ständig gilt:

a<P\-P₂<b

Dieses Manometer 27 kann in einfacher Weise durch ein U-förmiges Rohr gebildet sein, das mit Quecksilber

so gefüllt ist und drei Elektroden enthält, von denen eine mit dem Quecksilber verbunden ist und die beiden anderen in den Schenkeln des U auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, oder kann durch jedwelches andere System gebildet fein, das folgende Signale abgibt:

Ein Öffnungssignai für das Magnetventil 2?, wenn P

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

ein Signal zur Verbindung des Leitungssystems mit der Atmosphäre unter Verwendung des Magnetventils 24, wenn Pi — P₂ > b.

Auf diese Art wird der Druck P\ zwischen P₂ + α und Pi + b geregelt.

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

Phase:

Position des Magnet- Bemerkungen: ventils*)

Bezugszeichen:

21 22 25 26

Anfänglich (Gießform unmittelbar vor dem Gießen geschlossen)	O	F	O	F
Phase 1: Injektion	F	O	F	O
Phase 2: Erstarrung	F	O	F	F
Phase 3: Entleerung	O	O	F	F
Phase 4: Entweichiing	O	F	O	F
Phase 5: Öffnung der Gießform, Herausnahme des Gußstückes	O	F	O	F
') O = offen F-" = geschlossen

Ein geringer Durchfluß des indifferenten Gases durchströmt die Kammer und die Gießform. Der dichte Einschluß ist mit der Atmosphäre verbunden

Beendigung der Durchströmung mit indifferentem Gas. Der dichte Einschluß ist unter Druck gesetzt. Die Gießform füllt sich

Der Druck der Druckluft im dichten Einschluß wird aufrechterhalten. Das Gußstück erstarrt

Der Druck der Druckluft im dichten Einschluß wird aufrechterhalten. In die Kammer wird ein hoher Durchfluß vui'i SiickSiüff Oii'igcicüci

Der dichte Einschluß wird mit atmosphärischem Druck beaufschlagt. Mit einer einstellbaren Verzögerung auf die Öffnung des Magnetventils 25 erzeugt das Schließen des Magnetventils 22 eine geringe Durchströmung der Kammer mit Stickstoff

Die Gießform ist offen. Fine geringe Durchströmung mit Stickstoff dauert in der Kammer an

Wenn der minimale Unterschied a zwischen /Ί und l'> auf einen Wert a > hug eingestellt wird, wobei h= Höhe des Metalls im Tiegel 4. η = 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
O	O	O	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.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Teilkam- to mern 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 GasdurchfluBregler 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 Druckzuführstutzen zwischengeschaltet ist nach Patent2520783, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Speise- und Dosiervorrichtung (21 bis 29) ein Unterschieds-Regelmanometer (27) enthält, das den Druck (P_x) des inciifferenten Gases

• für die Kompressions-Entspannungskammer (16,18) mit dem Druck (Pz) des Druckgases in dem dichten J0 Einschluß (2) vergleicht und den Absperrschieber (21, 23, 24) für das indifferente Gas derart betätigt, daß ständig gilt: a<P\ — Pt<b, wobei a und b vorbestimmte Dmckwerteoind.

2. Niederdruck-Gießvorrichtung nach Anspruch 1, J5 dadurch gekennzeichnet, daß der ,<■ bsperrschieber für das indifferente Gas gebildet ist durch ein an die Quelle für indifferentes Gas angeschlossenes Zweiwegeventil (23), dem eine Dreiwegeventil (24), 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 (Pi) 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. v>