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Eingießsystem
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Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf Schwerkraftformen, d.h.
Gießformen, in die das schmelzflüssige Metall aufgrund der Schwerkraft einfließt,
und insbesondere auf ein Eingießsystem, das Bestandteil der Gießform ist, wobei
das Eingießsystem die gesamte Baugruppe aus Eingießtrichtern, Einläufen, Zuläufen,
Ausläufen, Abflüssen und Speisern umfaßt, die zum Gießen und zur erstellung eines
Gußstücks notwendig sind.
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Ein Eingießsystem steuert und führt den Strom schmelzflüssigen Metalls,
damit Turbulenzen und Einschlüsse vermieden werden und damit der gesamte Formhohlraum
ausreichend gefüllt wird. Nachdem der Formhohlraum gefüllt worden ist, hat das Eingießsystem
im Bedarfsfall bei richtiger Auslegung noch die Aufgabe, die Speisung zu unterstützen,
d.h. für den richtigen Erstarrungsablauf im Gußstück zu sorgen. Zweck der
Speisung
ist es, die Kontraktion des schmelzflüssigen Metalls, die bei den meisten Metallen
und Legierungen während der Erstarrung erfolgt, auszugleichen. Damit der Erstarrungsablauf
in einem Gußstück günstig verläuft, muß die Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls
im Formhohlraum derart verlaufen, daß aus dem Eingießsystem für den gerade in der
Erstarrung befindlichen Teil des Gußstücks immer Metall nachgespeist werden kann.
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Die gegenwärtig benutzten Eingießsysteme führen in der Regel zu einwandfreien
Gußstücken. Sie haben jedoch häufig Nachteile, insbesondere wirtschaftliche Nachteile,
zu denen unter anderem die folgenden gehören: 1) ein verhältnismäßig hoher Anteil
des Metalls verbleibt im Eingießsystem; 2) das Volumen der Gießform ist verhältnismäßig
groß,da sie auch das Eingießsystem aufnehmen muß; 3) es sind umfangreiche Putzarbeiten
zur Trennung des Eingießsystems vom Gußstück erforderlich; und 4) während des Abkühlens
und der Kontraktion des Gußstücks entstehen Hindernisse, die zusätzlich zu den Verformungen
und Spannungen, die durch die Form des Gußstücks selber hervorgerufen werden, die
Entstehung weiterer Verformungen und innerer Spannungen im Gußstück fördern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Eingießsystem
für Schwerkraftformen zu schaffen, das nicht die Nachteile der herkömmlichen Eingießsysteme
hat und dennoch bessere Voraussetzungen für die Herstellung eines einwandfreien
Gußstücks schafft.
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Das erfindungsgemäße Eingießsystem ist in den Patentansprüche gekennzeichnet.
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Das erfindungsgemäße Eingießsystem zeichnet sich insbesondere
aus
durch: 1) eLne Beruhigungsplatte (skin-strainer), die im Inneren.der Gießform festgehalten
ist und die Strömung des schmelzflüssigen Metalls zum Formhohlraum steuert; 2) einen
Kanal, der einen Strömungsweg durch die Gießform zur Beruhigungsplatte bildet; 3)
Haltemittel, die die Beruhigungsplatte an der Oberfläche des Formhohlraums halten;
und 4) einen über der Gießform angeordneten Verteiler für die Schmelze, dessen Benutzung
von der Gußstückkonfiguration abhängt.
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Die Beruhigungsplatte ist an beliebiger Stelle der Formhohlraumoberfläche
angeordnet; vorzugsweise an solchen Stellen, die sonst einen Speiser oder Steiger
erfordern würden. Die Beruhigungsplatte steht mit der Formoberseite durch den Kanal
in Verbindung, der hier entweder als direkter Einguß oder als Einguß-Speiser bezeichnet
wird. Der direkte Einguß bzw.
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Einguß-Speiser ist durch zumindest eine in der Beruhigungsplatte ausgebildete
Öffnung mit dem Formhohlraum verbunden.
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Die Beruhigungsplatte kann am Boden, der Seite, oder im oberen Bereich
der Formhohlraumoberfläche angeordnet sein. Die günstigste Stelle ist jedoch in
der Regel der obere Bereich der Formhohlraumoberfläche, da dies die Stelle ist,
die den kürzesten und einfachsten Einguß-Speiser ermöglicht. Zum Füllen der Gießform
wird das schmelz flüssige Metall direkt in den Einguß-Speiser in solcher Menge gegossen,
daß der Einguß-Speiser größtenteils schnell gefüllt und dadurch blockiert wird.
Danach wird weiteres schmelz flüssiges Metall in solcher Menge zugeführt, daß der
Einguß-Speiser gefüllt und blockiert bleibt, während der Formhohlraum durch die
Beruhigungsplatte hindurch gefüllt wird.
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m Gußstücke hoher Qualität herzustellen, können mehrere Füll-und
Speiseflächen
notwendig sein; dementsprechend viele Beruhigungsplatten und zugeordnete Einguß-Speiser
werden dann benötigt. In diesen Fällen ist oben auf der Gießform ein Schmelzenverteiler
angeordnet, damit nicht für jeden Einguß-Speiser eine Gießkelle benötigt wird. Der
Schmelzenverteiler ermöglicht es, aus einer Gießkelle oder dergleichen in die Verteilerstelle
zu gießen, von der der Schmelzenverteiler die Schmelze in der durch jeden Einguß-Speiser
mit Beruhigungsplatte benötigten Menge gleichzeitig zu den verschiedenen Einguß-Speisern
weiterleitet.
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Der Schmelzenverteiler ermöglicht auch das Gießen einer Gießform mit
mehreren Formhohlräumen, die gleichen Gußstücken oder verschiedenen Gußstücken entsprechen.
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Obwohl zahlreiche Gießereiaufgaben beim Gießen von Gußstücken allein
mit dem erfindungsgemäßen Eingießsystem gelöst werden können, wird es andere Fälle
geben, in denen das erfindungsgemäße Eingießsystem günstig mit herkömmlichen Eingießsystemen
und Gießverfahren kombiniert werden kann.
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Häufig dürfte es möglich sein, die Form des Gußstücks ohne Beeinträchtigung
seiner Aufgabe so zu verändern, daß dadurch die Anwendung des erfindungsgemäßen
Eingießsystems und die Ausnutzung seiner zahlreichen Vorteile möglich wird.
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Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Eingießsystems werden
im folgenden aufgeführt: 1) es ermöglicht eine Steuerung des Stroms des in eine
Schwerkraftform gegossenen Metalls bzw. einer Legierung, d.h.
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der Strom kann in jedem gewünschten Ausmaß gedrosselt werden; 2)
es ermöglicht, Turbulenzen im Formhohlraum, die sehr häufig zu Gußfehlern führen,
stark einzuschränken oder sogar zu verhindern;
3) es ermöglicht,
das Eintreten jeglicher schädlichen Schmelzeneinschlüsse in den Formhohlraum stark
zu beschränken oder sogar zu verhindern; 4) es sorgt für den gewünschten Erstarrungsablauf
des Gußstücks, d.h. Erstarrung in den richtigen Richtungen und Bereichen; 5) das
erfindungsgemäße Eingießsystem hat minimalen Raum und ermöglicht dadurch das Gießen
von mehr Gießformen mit einer Charge; 6) es vermindert die durch das Eingießsystem
verursachten Putzarbeiten oder macht diese sogar überflüssig; 7) es verringert die
Formherstellungskosten, da das erfindungsgemäße Eingießsystem kompakter ist und
kleinere Gießformen sowie mehr Gießformen auf gleicher Grundfläche ermöglicht; 8)
es ermöglicht eine Verringerung der inneren Spannungen und Verformungen, die die
Erstarrung und Abkühlung des Gußstücks begleiten, da die Verbindungen zwischen dem
Gußstück und dem Eingießsystem auf ein Minimum beschränkt sind; und 9) es ermöglicht
im Bedarfsfall eine ausreichende Entlüftung des Formhohlraums um den Auslauf herum,
was bisweilen schwierig zu erreichen ist.
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Das erfindungsgemäße Eingießsystem ist anwendbar bei beliebigen Gießformen,
in die mit Schwerkraft gegossen wird, so beispielsweise bei Gießformen aus Sand,
Graphit, Metall oder einer Kombination aus verschiedenen Materialien usw. zum Gießen
eines beliebigen Metalls oder einer beliebigen Legierung, das bzw. die zu den allgemeinen
Eigenschaften der zur Herstellung der Beruhigungsplatte verfügbaren Materialien
paßt. Zu diesen Eigenschaften gehören beispielsweise die Hitzebeständigkeit, die
Lösbarkeit im gegossenen Metall und die mechanische Festigkeit. Ferner ist das erfindungsgemäße
Eingießsystem zum Gießen von Gußstücken unterschiedlichster Größe und Form geeignet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Schwerkraftform mit einem Eingießsystem gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 eine Seitenansicht einer Schwerkraftform
mit einem Eingießsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Figur
3 eine Seitenansicht einer Schwerkraftform mit einem Eingießsystem gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung; Figur 4 eine Seitenansicht einer Schwerkraftform
mit einem Eingießsystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei
zusätzliche Möglichkeiten zur Belüftung und zur Arretierung der Beruhigungsplatte
dargestellt sind; Figur 5 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
die insbesondere weitere Möglichkeiten der Entlüftung und Arretierung der Beruhigungsplatte
zeigt; und Figur 6 eine Draufsicht auf die Beruhigungsplatte der Ausführungsform
gemäß Figur 5.
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Bevor die Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlicher erläutern
wird, werden zum besseren Verständnis einige Definitionen angegeben. Der im folgenden
verwendete Ausdruck Metall soll sowohl reines Metall als auch eine Legierung bezeichnen.
Als Schwerkraftform wird jede Gießform bezeichnet, die mit schmelzflüssigem Metall
unter Schwerkrafteinwirkung gefüllt wird. Der Formhohlraum ist derjenige Teil der
Gießform, der dem herzustellenden Gußstück entspricht, wie es durch ein Muster,
ein Modell oder eine Gußstückzeichnung vorgegeben ist. Die Formhohlraumoberfläche
ist die innere Oberfläche der Gießform, die der Oberfläche des mit der Gießform
herzustellenden Gußstücks entspricht. Mit Putzen, auch als Gußstückfertigbearbeitung
oder nur Fertigbearbeitung benannt, wird die Arbeit bezeichnet, bei der das vollständige
Eingießsystem und Gußgrate entfernt werden, nachdem das Gußstück gegossen und aus
der Gießform gelöst worden ist, und bei der alle notwendigen Nachbearbeitungen vorgenommen
werden, um dem Guß stück die Form und die Abmessungen entsprechend der Gußstückzeichnung,
dem Modell oder dem Muster zu geben.
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Bisweilen wird aus Herstellungsgründen die Gußstückoberfläche in der
Gießerei modifiziert, wobei diese Modifikation entweder vom Gußstückabnehmer akzeptiert
wird oder beim Putzen von der Gießerei korrigiert wird. In beiden Fällen wird die
modifizierte Gußstückoberfläche im Rahmen der Erfindung als die Oberfläche des Gußstücks
betrachtet.
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Ein direkter Einguß ist ein Kanal in der Gießform, der gleichzeitig
die Aufgabe eines Eingießtrichters, eines Zulaufs und eines Auslaufs erfüllt. Ein
solcher direkter Einguß ist in der Regel unzweckmäßig, wenn ein qualitativ hochwertiges
Gußstück hergestellt werden soll; in vielen Fällen wird er jedoch möglich, wenn
eine erfindungsgemäße Beruhigungsplatte benutzt wird. Ein Einguß-Speiser ist ein
Kanal, der gleichzeitig die Aufgaben eines Eingießtrichters,eines Zulaufs, eines
Auslaufs
und eines Speisers erfüllt. Ein solcher Einguß-Speiser ist in praktisch allen Fällen
zur Herstellung eines Gußstücks hoher Qualität nicht geeignet; wenn ein solcher
Einguß-Speiser jedoch gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer Beruhigungsplatte
zur Anwendung kommt, ergibt sich der Vorteil der billigen Herstellung eines qualitativ
hochwertigen Gußstücks.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder
entsprechende Teile und Elemente. Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 eingegangen,
in der eine Beruhigungsplatte 1 dargestellt ist, die in gewisser Weise als Sperre
wirkt und entlang einer Formhohlraumoberfläche 2 das innere Ende eines Kanals 2
bildet. In Figur 1 sind ferner erkennbar ein Formoberteil 4 und ein Formunterteil
5, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel beide aus Teilchenmaterial, beispielsweise
Formsand, bestehen, ein Formhohlraum 6, eine Formoberseite 7 und Öffnungen 8 in
der Beruhigungsplatte. Die in Figur 1 dargestellte Beruhigungsplatte hat mehrere
Öffnungen 8, deren Gesamtfläche so bemessen ist, daß für ausreichende Füllung und
im Bedarfsfall für ausreichende Speisung des Gußstücks gesorgt ist. Bei der Ausführungsform
gemäß Figur 1 erstreckt sich die Beruhigungsplatte 1, die beispielsweise aus metallischem
Material besteht, von der Formhohlraumoberfläche schalenförmig nach außen, so daß
sich eine Verankerung für die Beruhigungsplatte 1 im hitzebeständigen Teilchenmaterial
des Formoberteils 4 ergibt. Im schalenförmigen Abschnitt sind bedarfsweise Löcher
9 ausgebildet, die die Verankerung verbessern. Ferner muß irgendeine Art von Entlüftungskanal
zur Ableitung sämtlicher Gase aus dem Formhohlraum während des Füllens des Formhohlraums
beim Giessen vorgesehen sein, wenn ein solcher Entlüftungskanal nicht zwangsläufig
durch die Gießform oder die Formgebung des Gußstücks entsteht. Bei der Ausführungsform
gemäß Figur 1 ist zu diesem Zweck ein Luftkanal 10 vorgesehen.
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In Figur 2 ist eine Beruhigungsplatte dargestellt, die aus zumindest
zwei verschiedenen Teilen besteht, nämlich einem Teil 11, das mechanische Festigkeit
hat und beispielsweise aus Metall besteht, und einem Teil 12, das höheren Widerstand
als das Teil 11 gegen die Auswirkungen des direkten Kontaktes mit dem schmelzflüssigen
Material hat, d.h. höhere Wärmebeständigkeit, geringere Löslichkeit und dergleichen.
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Das Teil 12 kann aus einem beliebigen hitzebeständigen Material wie
keramischem Material oder Kernsand bestehen. Das Teil 11 steht allerdings dann mit
dem schmelzflüssigen Metall in Berührung, wenn der Formhohlraum gefüllt ist. Zu
diesem Zeitpunkt wird jedoch keine mechanische Festigkeit mehr benötigt, da dann
auf beiden Seiten der Beruhigungsplatte gleicher metallstatischer Druck wirkt. In
gewissen Fällen kann ein drittes Teil, beispielsweise in Form eines isolierenden
Überzugs auf dem Teil 11, notwendig sein. Ein solcher Überzug kann beispielsweise
von der Art sein, wie er in herkömmlicher Weise zum Schutz des Formhohlraums bei
Dauerformen benutzt wird. In gewissen Fällen kann ein solcher isolierender Überzug,
der auf der gesamten Oberfläche des Teils 11 aufgebracht ist, das Teil 12 überflüssig
machen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist ferner eine andere Art der
Abstützung der Beruhigungsplatte 1 dargestellt, die direkt vom Formunterteil 15
der Gießform getragen wird. Ferner ist eine andere Entlüftung des Formhohlraums
dargestellt, und zwar durch einen Luftkanal 10, der in der Formtrennfläche 13 verläuft.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind das Formoberteil 14 und das Formunterteil
15 aus einem beliebigen Material hergestellt, das ausreichend hitzebeständig im
Hinblick auf die Temperatur des schmelz flüssigen Metalls ist, das in die Gießform
gegossen wird. Bei diesem Material kann es sich um keramisches Material, Formsand,
bestimmte Metalle oder dergleichen handeln.
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Die Beruhigungsplatte wird in der Regel, jedoch nicht unbedingt, im
oberen Bereich der Formhohlraumoberfläche angeordnet. Diese Stelle wird in der Regel
gewählt, um den Abstand zwischen der Gießkelle oder Gießpfanne und dem Formhohlraum
so kurz wie möglich zu machen und um späteres Nachspeisen des Gußstücks zu ermöglichen.
Das Metall wird daher vorzugsweise so dicht wie möglich an den Zentralbereich des
Formhohlraums gebracht und nicht wie bei herkömmlichen Eingießsystemen in die Nähe
von Formhohlraumrändern, so daß optimale Füllung und Speisung erreicht wird.
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Die Beruhigungsplatten können in Verbindung mit jeder Art von Schwerkraftform
benutzt werden, sei sie im wesentlichen aus Sand, aus Graphit, aus Gips, aus Metall
oder dergleichen.
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Ferner kann es sich bei der Gießform um eine Schwerkraftform handeln,
die aus verschiedenen Materialien besteht, beispielsweise eine Metallform in Verbindung
mit gebundenen Sandkernen.
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Ferner können die Beruhigungsplatten zum Gießen jedes Metalls benutzt
werden, das hinsichtlich Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Löslichkcit, Widerstand
und anderer allgemeiner Eigenschaften mit dem für die Beruhigungsplatten verfügbaren
Material verträglich ist. Welch Material auch immer verwendet wird und wie seine
Dicke auch immer sein mag, die Festigkeit der Beruhigungsplatte bei der Gießtemperatur
des Metalls muß ihrer Größe, Form und Abstützung bzw. Verankerung entsprechen und
muß ausreichend sein, um den Aufprall und den Druck auszuhalten, die beim Eingießen
in die Gießform auftreten.
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Die Beruhigungsplatte 1 muß grundsätzlich sauber sein und sauber gehalten
werden. Die Beruhigungsplatte kann einen Schutzüberzug aufweisen, dessen Material
jedoch die Qualität des zu gießenden Metalls nicht beeinträchtigen darf.
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Die Hitzebeständigkeit einer Beruhigungsplatte und auch ihre Widerstandsfähigkeit
gegen Auswirkungen des Kontaktes mit dem
schmelz flüssigen Metall
können erhöht werden, indem die Beruhigungsplatte mit einem Material geschützt wird,
das hitzebeständiger ist und größeren Kontaktwiderstand hat als das Material der
Beruhigungsplatte selber, wie dies in Figur 2 gezeigt ist, oder indem beispielsweise
ein Stahlteil in gebundenes Kernsandmaterial eingebettet wird.
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Es ist zu beachten, daß der auf eine Beruhigungsplatte wirkende Aufprall
und Druck nur während einer kurzen Zeitdauer andauern, nämlich während der Gießzeit,
die in der Regel nur einige Sekunden dauert. Es ist unbeachtlich, wenn die Beruhigungsplatte
eine Temperatur erreicht, bei der sie ihre Festigkeit verliert und zusammenfallen
würde, nachdem die Gießform bereits gefüllt ist. Allerdings muß die Beruhigungsplatte
ihre ursprüngliche Form und Lage beibehalten und als getrenntes Material bestehen
bleiben, damit das Gußstück und der Anguß leicht getrennt werden können. In diesem
Zusammenhang ist zu beachten, daß die Beruhigungsplatte vorzugsweise an einer Stelle
angeordnet wird, die nach dem Füllen der Gießform Speisung erfordert, d.h. an einer
Stelle, an der sich normalerweise ein herkömmlicher Speiser befinden würde.
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Die Beruhigungsplatte liegt in bzw. an der Gußstückoberfläche, wie
dies vorzugsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, wo die Beruhigungsplatte
in die Gießform eingebettet ist. Andererseits kann die Beruhigungsplatte 1 auch
in den Formhohlraum eingebettet sein, wenn davon ausgegangen werden kann, daß die
Beruhigungsplatte das Gußstück in keiner Weise beschädigt oder dadurch Nachteile
hervorruft, daß es eine Vertiefung in der Gußstückoberfläche hervorruft. In gewissen
Anwendungsfällen kann somit die Beruhigungsplatte 1 dauernd im Gußstück verbleiben.
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Je nach Art des Gußstücks, der Form und den Besonderheiten der Beruhigungsplatte
ist es in der Regel einfach, die Beruhigungsplatte
an der gewünschten
Stelle zu halten und zu sichern. Die Positionierung kann beispielsweise in der Weise
erfolgen, daß die Gießform eine der Dicke und Kontur der Beruhigungsplatte entsprechende
Ausnehmung aufweist, wie dies in Figur 2 gezeigt ist.
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Damit das Metall ruhig, gleichmäßig und ungestört ohne Turbulenzen
durch die Beruhigungsplatte und in den Formhohlraum fließt, ist es wesentlich, daß
der Formhohlraum ausreichend entlüftet ist, damit im Inneren eingeschlossene Luft
oder Gase keinen Gegendruck erzeugen, und zwar insbesondere im Bereich der Beruhigungsplatte.
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Im folgenden wird wieder auf die Figuren eingegangen. Bei der Ausführungsform
gemäß Figur 3 ist die Beruhigungsplatte 1 ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß
Figur 1 verankert, wobei jedoch bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 die Beruhigungsplatte
1 entlang einer Formabwandlung 16 der Gußteiloberfläche angeordnet ist, die in diesem
Fall von der für die Herstellung des Gußstücks verantwortlichen Gießerei für notwendig
gehalten wird.
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Die Ausführungsform gemäß Figur 4 zeigt einige weitere wichtige Merkmale
des erfindungsgemäßen Eingießsystems. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist
die Beruhigungsplatte 1 wiederum aus zwei Materialien hergestellt. Sie besteht aus
einem Teil 17 und einem Teil 18, wobei das Teil 17 der Verankerungsteil der Beruhigungsplatte
ist und das Teil 18 die erforderliche Hitze- und Kontaktbeständigkeit gegenüber
dem schmelzflüssigen Metall hat. Beispielsweise kann das Teil 17 aus Metall und
das Teil 18 aus Keramik bestehen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist ferner
die Formhohlraumoberfläche 3, entlang der die Beruhigungsplatte angeordnet ist,
zylindrisch, d.h. nicht eben. Das Formteil 19 kann das Formunterteil oder ein Kern
sein, der die innere Oberfläche des
Gußstücks bestimmt. Ferner
ist ein Beruhigungsplattenhalter 20 vorgesehen, in dem die Beruhigungsplatte verankert
ist und der aus hitzebeständigem Material besteht. Der Beruhigungsplattenhalter
20 ist ein lösbarer Teil der Gießform, in den die Beruhigungsplatte eingebettet
ist. Wenn das Gewicht des Beruhigungsplattenhalters nicht ausreicht, um bei gefüllter
Gießform dem metallstatischen Druck standzuhalten, muß der Beruhigungsplattenhalter
mit einem zusätzlichen, nicht dargestellten Gewicht belastet werden. Die Luftkanäle
10 sind in der seitlichen Außenfläche des Beruhigungsplattenhalters ausgebildet.
Während des Gießens hat das Teil 17 der Beruhigungsplatte praktisch keinen direkten
Kontakt mit dem schmelzflüssigen Metall. Lediglich gegen Ende des Füllens des Formhohlraums
hat das Teil 17 Kontakt mit dem schmelzflüssigen Metall, wenn der an der Formhohlraumoberfläche
3 angeordnete Bereich des Teils 17 in Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall
tritt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 kann das Formoberteil 21 der Gießform
aus Metall oder einem beliebigen hitzebeständigen Material wie Keramik, gebundenem
Sand, Gips und dergleichen bestehen. Das Formteil 19 kann aus dem gleichen Material
bestehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 besteht die Beruhigungsplatte
1 aus hitzebeständigem Material wie beispielsweise Keramik. Die Beruhigungsplatte
1 ist mittels einer Kernstütze 22 abgestützt, gesichert und zentriert, die ihrerseits
am Formunterteil mittels eines Positionierzapfens 23 in ihrer Lage gesichert ist.
Die Verwendung der Kernstütze 22 in der Gießform muß selbstverständlich im Hinblick
auf das zu fertigende Gußstück zulässig sein. Bei der Beruhigungsplatte gemäß Figur
5 besteht die Verbindung zwischen dem Kanal 2 und dem Formhohlraum 6 aus Ausnehmungen
am Rand der Beruhigungsplatte, die Löcher zwischen der Beruhigungsplatte und der
Wand des Kanals 2 bilden. Wie beim Gießen üblich, besteht die Kernstütze 22 in der
Regel ebenfalls aus Metall.
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Die Gesamtfläche der Öffnungen der Beruhigungsplatte, d.h.
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die Summe der Flächen der einzelnen Löcher und Ausnehmungen, durch
die das Metall fließt, wird je nach dem Anwendungsfall ausgewählt und bestimmt.
Die Größe, Form, Verteilung und Anzahl der Löcher oder die Anzahl, Breite und Länge
der Ausnehmungen am Rand der Beruhigungsplatte oder eine Kombination von Löchern
und Ausnehmungen werden so gewählt, daß die Gießform mit minimaler Turbulenz ausreichend
gefüllt wird, daß Fremdkörper ausreichend herausgefiltert werden, daß die Metallströmung
ausreichend beruhigt wird und daß ausreichende Speisung nach dem Füllen des Formhohlraums
sichergestellt ist. In der Regel haben die Löcher in der Beruhigungsplatte gleiche
Größe und gleichmäßige Verteilung, damit ein möglichst gleichmäßiger Metall strom
über die gesamte Gießfläche erreicht wird; bisweilen ist es jedoch je nach der Form
des Gußstücks notwendig, die Öffnungen in der Beruhigungsplatte ungleichmäßig zu
verteilen, um zu starke Metallstrahlen zu vermeiden.
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Eine nichtmetallische Beruhigungsplatte, die aus einem verhältnismäßig
eher brechenden und hitzebeständigeren Material als metallisches Material, beispielsweise
Stahl, besteht, wobei das hitzebeständige Material gebundener Kernsand oder keramisches
Material oder dergleichen ist, kann dadurch verstärkt werden, daß in das nichtmetallische
Material metallisches Material, beispielsweise Streckmetall oder dergleichen, eingebettet
wird.
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Wie die Figuren 2 und 4 zeigen, kann alternativ das Teil 12 oder 18
der Beruhigungsplatte aus keramischem Material oder Kernsand eine Art Plattierung
auf dellr anderen Teil 11 bzw.
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17 der Beruhigungsplatte bilden. Das Teil 12 bzw. 18 schützt und isoliert
dann den Teil 11 bzw. 17 während der kurzen Zeit des Gießens.
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Die Öffnungen können jede beliebige Form haben; beispielsweise können
die Öffnungen rund, quadratisch, schiefwinkelig oder - im Falle einer Ausnehmung
- fadenförmig sein. Ferner können die Öffnungen kegelig oder über ihre gesamte Länge
durch die Berührungsplatte parallelwandig sein.
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Das erfindungsgemäße Eingießsystem, das einen Einguß-Speiser und an
dessen innerem Ende eine Beruhigungsplatte umfaßt, wobei die Beruhigungsplatte eine
angemessene Dicke und entsprechend dimensionierte Öffnungen aufweist, ermöglicht
nicht nur richtiges Füllen des Formhohlraumes, sondern sorgt auch für richtige Speisung
des Gußstücks durch die Beruhigungsplatte hindurch. Da die Beruhigungsplatte ein
kleines Element ist, das in das fließende Metall eingetaucht ist, erreicht es schnell
die Temperatur der Schmelze, was dazu führt, daß nach dem Füllen der Gießform und
vor der Erstarrung des Metalls schmelzflüssiges Metall auf beiden Seiten der Beruhigungsplatte
und in ihren Öffnungen vorliegt, selbst wenn die Öffnungen verhältnismäßig klein
sind.
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Wenn die Größe des Einguß-Speisers dem Gußstück richtig angepaßt ist,
dauert diese Kontinuität der Metallschmelze während der gesamten Erstarrung des
Gußstücks an. Dies heißt mit anderen Worten, daß gesagt werden kann, daß der Verlauf
der Isothermen während des Erstarrungsvorgangs nicht wesentlich davon abhängt, ob
zwischen dem Einguß-Speiser und dem Gußstück eine Beruhigungsplatte vorhanden ist
oder nicht.
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Um die Metallmasse des Eingießsystems weiter zu verringern, können
in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Eingießsystem exotherme oder isolierende
Muffen oder exothermes Pulver oder isolierende Überzüge zur Verringerung des Volumens
des Speisers benutzt werden.
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Der Einguß-Speiser muß während des Gießens so schnell wie
möglich
vorgefüllt werden und voll sein, damit sichergestellt ist, daß das Gießen durch
die Beruhigungsplatte hindurch gleichmäßig erfolgt, daß keine Luft in die Gießform
eingesaugt wird und daß die Filtrierwirkung möglichst groß ist.
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Bei jeder Art von Eingießsystemmüssen die Kosten für die Trennung
des Eingie3systems vom Gußstück berücksichtigt und möglichst niedrig gehalten werden,\da
die Putzarbeiten in der Gießereiindustrie in der Regel kostspielig sind. Das erfindungsgemäße
Eingießsystem mit seiner speziellen Beruhigungsplatte verringert die Putzkosten
erheblich, da keine herkömmlichen Einläufe, Zuläufe und Ausläufe entfernt werden
müssen und da die Abtrennung des Einguß-Speisers stark erleichtert ist, da das Metall
des Einguß-Speisers mit dem Gußstück lediglich durch die Öffnungen in der Beruhigungsplatte
hindurch verbunden ist. Wenn das in die Gießform gegossene Metall nach dem Erkalten
zu fest ist und dem Abschlagen des Einguß-Speisers starken Widerstand entgegensetzt,
kann die Trennung erfolgen, während das Gußstück zwar schon fest, jedoch noch warm
und nicht zu widerstandsfähig ist, indem eine entsprechend konstruierte Abziehvorrichtung
für den Einguß-Speiser benutzt wird, mit deren Hilfe eine zur Formhohlraumoberfläche
senkrechte Zugkraft aufgebracht wird, um den Einguß-Speiser vom Gußstück zu trennen.
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Die Beruhigungsplatten können auf herkömmliche Weise hergestellt werden.
Wenn sie aus duktilem Material bestehen, das in der Regel metallisch ist, wird zunächst
ein Rohling gestanzt, der dann gepreßt und durch Bohren oder Stanzen oder durch
Stoßen mit den Öffnungen versehen wird. Alternativ können die Beruhigungsplatten
aus vorgelochtem, gestrecktem Metallgewebe oder dergleichen hergestellt werden.
Wenn die Beruhigungsplatten aus steifem metallischen Material hergestellt werden,
können sie gegossen werden, aus vorbearbeitetem Material durch maschinelle Bearbeitung
hergestellt werden, indem
Gießverfahren und maschinelle Bearbeitungsverfahren
angewendet werden, oder nach einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren hergestellt
werden.
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Wenn die Beruhigungsplatten aus hoch hitzebeständigem metallischem
Material hergestellt werden, können Verfahren der Pulvermetallurgie angewendet werden.
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Wenn steife nichtmetallische Materialien, wie beispielsweise Kernsandmaterialien,
keramische Materialien oder nichtmetallische hitzebeständige Materialien benutzt
werden, kann zur Herstellung der Beruhigungsplatten aus diesen Materialien eine
beliebige der bekannten Techniken angewendet werden.
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Insbesondere aus den Figuren 1, 3, 4 und 5 ist erkennbar, daß die
erfindungsgemäße Beruhigungsplatte 1 unabhängig von der Formtrennfläche, d.h. der
Trennfläche, an der die verschiedenen Formteile aneinanderstoßen, entlang der Oberfläche
des Formhohlraums angeordnet werden kann. Obwohl die erfindungsgemäße Beruhigungsplatte
den Aufprall und den Druck des herabfallenden schmelz flüssigen Metalls zur Gießform
überträgt, kann somit die Beruhigungsplatte an praktisch beliebiger Stelle der Oberfläche
des Formhohlraums angeordnet werden, ohne daß in herkömmlicher Weise irgendein komplizierter
zusätzlicher Auslauf benötigt wird, so daß die damit verbundenen Schwierigkeiten
bei der Konstruktion und Herstellung der Gießform und beim Füllen und Speisen des
Gußstücks wegfallen.
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Das erfindungsgemäße Eingießsystem ist allgemein anwendbar beim Schwerkraftgießen
in Gießformen und basiert auf einer getrennten, vorgefertigten Beruhigungsplatte,
die der Gußstückoberfläche folgend an dieser zwischen einem einen Strömungsweg bildenden
Kanal und dem Formhohlraum angeordnet ist.
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Die Beruhigungsplatte ist so ausgebildet und mit Hilfe von Verankerungs-
und Stützmitteln in der Gießform so abgestützt, daß sie den Aufprall des fallenden
schmelzflüssigen Metalls und den folgenden metallstatischen Druck aushalten und
aufnehmen kann, während der Formhohlraum durch zumindest eine Öffnung in der Beruhigungsplatte
gefüllt wird, wobei die Beruhigungsplatte ihre ursprüngliche Lage und Form beibehält.
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Die Beruhigungsplatte besteht je nach den Bedingungen des Gießens
aus einem oder mehreren Teilen und ist so ausgebildet, daß sie die Speisung des
Gußstücks nach dem Füllen des Formhohlraums und vor der Erstarrung des Gußstücks
ermöglicht.
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Je nach dem zu gießenden Gußstück kann das Eingießsystem einen oben
angeordneten Schmelzenverteiler und eine Entlüftung für den Formhohlraum sowie Mittel
zum Abziehen des Einguß-Speisers umfassen.
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Die vorstehend offenbarte Lehre läßt zahlreiche zusätzliche Abwandlungen
und Änderungen zu. Es versteht sich daher, daß die Erfindung auch auf andere Weise
als auf vorstehend beschriebel-erealisiert werden kann.
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