DE2939974A1

DE2939974A1 - Verfahren zum giessen von metall in eine selbsttragende, gasdurchlaessige sandorm und sandform sowie giessvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2939974A1
Application number: DE19792939974
Authority: DE
Inventors: George D Chandley; Richard L Sharkey
Original assignee: Hitchiner Manufacturing Co Inc
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1980-04-10
Also published as: CA1146717A; YU42313B; SE444124B; GB2035165B; FI66551B; DE2939974C2; IN155806B; BR7906311A; FR2452986A1; AU527558B2; CA1153865A; FI66551C; SE7907847L; FR2437901B1; IT1119201B; YU238779A; AU5133779A; GB2035165A; FR2452986B1; IT7968900A0

Description

HITCHINER MANUFACTURING CO., INC. Milford, New Hampshire V.St.A.

Verfahren zum Gießen von Metall in eine selbsttragende, gasdurchlässige Sandform und Sandform sowie Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Metall in eine selbsttragende, gasdurchlässige Sandform und eine Sandform sowie eine Gießvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Obwohl die in den US-PS 3 863 706 und 3 900 064 offenbarten Techniken mehrere Jahre erfolgreich industriell angewandt wurden, ergab sich die Existenz gewisser Probleme bei ihrer Anwendung mit gasdurchlässigen Formen der bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörnerart im Gegensatz zu der hochtemperaturbeständigen Keramikart, mit der sie ursprünglich angewendet werden sollten.

Diese Probleme treten auf, da die bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörner-Schalenformen, wie etwa die des Croning-Typs, in denen Sandkörner oder gleichartige

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Teilchen untereinander mit einem geringen Anteil eines anorganischen Materials oder eines organischen, thermisch oder chemisch härtenden Kunstharzes oder eines gleichwertigen Materials verbunden werden, obwohl sie mit viel weniger Aufwand als keramische Formen herzustellen sind, zwei Hauptnachteile im Vergleich mit keramischen Formen aufweisen, indem sie verhältnismäßig weiche innere Formhohlraumoberflachen aufweisen und auch bei hohen Temperaturen schnell versagen, da sich ihre Niedrigtemperatur-Abbindematerialien bei niedrigen Temperaturen zersetzen, so daß die Form bei Temperaturen unter der der Gießmetallschmelze, insbesondere im Fall von Ferrometallen, schnell zerfällt.

Soweit der erste Nachteil betroffen ist, durchdringt unter dem hohen Vakuum, das bei den Techniken nach den genannten Patentschriften benötigt wird, um die Metallschmelze den einzelnen langen vertikalen,zentralen Steiger hinauf anzuheben _f aus dem sie in die vielfachen Formhohlräume durch unter Vertikalabständen angeordnete Anschnittkanäle fließt, die Metallschmelze häufig die welche Formoberfläche einer bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörnerform in einem Ausmaß, daß die Gußqualität unannehmbar verringert ist.

Soweit der zweite Nachteil betroffen ist, so ist, da die effektive Lebensdauer vor dem Ausfall einer bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörnerform in Gegenwart von Eisenmetallschmelzen nach Sekunden gemessen wird, die zur Erstarrung der Gußstücke in den Formen nach diesen Patentschriften erforderliche Zeit häufig von solcher Bauer,

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daß die bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerform zerfällt, bevor die Metallschmelze in den Formhohlräumen ausreichend erstarrt ist.

Wegen dieser Probleme können unter vielen Umständen, insbesondere beim Gießen von Teilen aus Eisenmetallen, bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerformen bei Anwendung der Techniken nach den genannten Patentschriften nicht verwendet werden, so daß stattdessen die weitaus aufwendigerenjkeramischen Schalenformen eingesetzt werden müssen, um annehmbare Gußstücke zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, neue starre, selbsttragende, gasdurchlässige, bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerformen und Verfahren sowie Vorrichtungen zur Verwendung im Zusammenhang mit diesen zu entwickeln, die mit relativ kurzen Zeitzyklen und bei relativ geringem Vakuum einsatzfähig sind, um das Gießen von Metall in solche Formen zu ermöglichen, wobei gleichzeitig angestrebt wird, daß die gegossenen Metallteile oder Gruppen von Teilen voneinander automatisch trennbar sind, daß die Formen verhältnismäßig einfach und unaufwendig sind und wirtschaftlichere Gießverfahren und -vorrichtungen im Zusammenhang damit ermöglichen und daß auch die Halterung der Formen zwecks Vereinfachung ihrer Verwendung zum Metallgießen vereinfacht ist.

Gegenstand der Erfindung, womit die genannte Aufgabe verfahrensmäßig gelöst wird, ist ein Verfahren zum Gießen von Metall in eine starre, selbsttragende, gasdurchlässige,

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bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerform mit sich zwischen vertikal beabstandeten Ober- und Unterseiten erstreckenden Seitenflächen und wenigstens einem unter Abständen dazu gebildeten Formhohlraum mit einem von diesem ausgehenden Steigerkanal, dessen unteres offenes Ende an der Unterseite der Form endet, mit dem Kennzeichen, daß man axif die Oberseite der Form einen Unterdruck einwirken läßt, das untere offene Ende des Steigerkanals unterhalb einer darunter liegenden Metallschmelzenoberfläche eintaucht, während man die Oberseite und wenigstens einen Teil der Seitenflächen der Form darüber hält, und so den Formhohlraum mit Metallschmelze füllt, und die Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche löst, bevor die Form infolge der Hitze der Metallschmelze zerfällt.

Es wurde nämlich gefunden, daß bei Verwendung einer starren, selbsttragenden, bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörnerform mit einem oder mehreren Formhohlräumen mit unüblich engen Steigerkanälen oder deren Teilen, d. h. mit einer Maximalweite oder einem Maximaldurchmesser von weniger als 19,1 mm und vorzugsweise weniger als 12,7 mm, nachdem die Formhohlräume durch Einwirkung von Unterdruck auf die Form mit Metallschmelze gefüllt sind, die dünnen Bereiche von Metallschmelze in den relativ engen Steigerkanalteilen, da die Formen unerhitzt und auf der umgebenden Raumtemperatur sind, schnell erstarren, dies jedoch nur für eine kurze Zeitdauer, bevor sie aufgrund der von der darunter befindlichen Metallschmelze im Behälter erneut schmelzen«

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Es wurde gefunden, daß es diese kurze Dauer der Steigerkanalerstarrung ermöglicht, die Form schnell vertikal nach oben aus der Berührung mit der darunter, liegenden Metallschmelzenoberfläche zu bewegen, auch wenn die Metallschmelze in den Formhohlräumen noch nicht völlig erstarrt ist, bevor das erstarrte Metall in den engen Steigerkaftlteilen wieder schmilzt und ein Ablaufen der Metallschmelze von den Formhohlräumen in den Behälter ermöglicht. Insbesondere im Fall von Metallen mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. bei Temperaturen von 1093 ⁰C oder höher gegossenen Eisenmetallen, wurdä gefunden, daß durch schnelles Lösen der Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche nach dem anfänglichen Auftreten der Erstarrung des Metalls in den engen Steigerkanalteilen ein weiterer Wärmeübergang in die Form verhindert wird und die Formzerfallszeit ausreichend verlängert wird, damit die Gußteile in den Formhohlräumen erstarren. Diese Arbeitsweise ermöglicht auch eine ungewöhnlich kurze Gießzykluszeit,.wodurch die Produktionskosten gesenkt werden.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die zu dessen Durchführung geeigneten Formen und Gießvorrichtungen sind in den Ansprüchen 2 bis 23 gekennzeichnet.

Bei Formen mit verhältnismäßig kleinen Hohlräumen, wie etwa solchen mit inneren Dicken von weniger als 12,7 mm, wurde gefunden, daß die Füllung und Erstarrung der Metallschmelze sowohl im Formhohlraum als auch in dem angrenzenden engen Steigerkanal oder Teil desselben rasch genug

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erfolgen, daß sich die Form vor ihrem Zerfall vom Metallschmelzenbehälter abheben läßt. Bei größeren Formhohlräumen können, wenigstens im Fall von Metallen, die bei der Erstarrung nicht wesentlich schrumpfen, mehr als ein einzelner enger Steigerkanal zur schnelleren Füllung des Formhohlraums verwendet werden, so daß die Form ebenfalls vor ihrem Zerfall angehoben werden kann.

Beim Gießen von Metallen, die bei der Erstarrung merklich schrumpfen, und bei großen Formhohlräumen, wie z. B. solchen, die Innendicken und mehr als 12,7 mm aufweisen, die sich nicht durch die engen Steigerkanalteile gemäß der Erfindung füllen lassen, bevor der Formzerfall auftritt, kann ein verlorener Kopf zwischen einem oder mehreren vertikalen Steigerkanälen und einem Formhohlraum verwendet werden, so daß wenigstens ein Teil des Metalls im verlorenen Kopf und im Formhohlraum im geschmolzenen Zustand zum Fließen in den Formhohlraum bleibt, nachdem die Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche gelöst ist.

von Formen mit
Bei der Verwendung/mehrfachen Formhohlräumen im Rahmen der

Erfindung wird, da die unteren offenen Enden der Steigerkanäle gegenseitige Abstände aufweisen, automatisch eine Mehrzahl von unverbundenen Metaiigußteilen oder Gruppen von Teilen erhalten.

Bei der üblichen, starren, selbsttragenden, bei niedriger Temperatur abgebundenen Sandkörnerform aus Materialien, wie sie bei den erfindungsgemäSen Verfahren verwendet werden,

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wurde festgestellt, daß die maximal zulässigen Eintauchzeiten, d. h. die maximale Zeitdauer, während der die Form in Berührung mit der darunter liegenden Metallschmelzenoberfläche sein kann, bevor das in den engen Teilen der Steigerkanäle erstarrte Metall wieder aufschmilzt oder die Form zu zerfallen beginnt, weitgehend durch die Temperatur bestimmt werden, auf der die darunterliegende Metallschmelze gehalten werden muß.

Im Fall von Eisenmetallen, wie z. B. Gußeisen und Stahl, die bei Temperaturen oberhalb von 1093 ⁰C gegossen werden, ist die Zeit verhältnismäßig kurz, und das Maximum beträgt etwa 30 s, so daß Eintauchzeiten von nicht mehr als etwa 5 bis 15s als zweckmäßig gefunden wurden. Auch sollten, um eine Formhohlraum-Oberflächendurchdringung zu verhindern, Unterdrücke von nur etwa -1,0 bis -3,0 psig (13,7 bis 11,7 psia) verwendet werden, um die Eisenmetallschmelze in die Formhohlräume auf ein Niveau von nicht mehr als etwa 152,4 bis 203 ,2 mm über der Metallschmelzenoberfläche im Schmelzenbehälter zu heben. Im Fall von Metallen mit niedrigeren Schmelzpunkten, wie z.B. Kupfer und Aluminium sowie deren Legierungen, können längere Zeiten und qrößerelFormhohlraumhöhen verwendet werden.

Die neue starre, selbsttragende, gasdurchlässige, bei niedrigerer Temperatur abgebundene Sandkörnerform gemäß der Erfindung hat sich zwischen vertikal beabstandeten oberen und unteren Flächen erstreckende Seitenflächen. Ein oder mehrere Formhohlräume, von denen jeder zum Formguß

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eines oder mehrerer Teile bestimmt ist, können sicfi^lur oder durch die Formteilungsebene erstrecken und sind unter Abstand zwischen den Ober- und Unterseiten der Form, wobei diese Formhohlräume in einer allgemein horizontalen Ebene angeordnet und vorzugsweise sowohl längen- als auch breitenmäßig dazu verteilt sind. Jeder Formhohlraum hat wenigstens einen zugehörigen Steigerkanal oder Steigerkanalteil mit einer Maximalweite bzw. einem Maximaldurchmesser von weniger als 19,1 mm und vorzugsweise höchstens 12,7 mm, wobei das untere offene Ende jedes Steigerkanals einen vertikalen Teil aufweist, der an der Unterseite der Form endet. Bei Formen mit vielfachen Formhohlräumen sind die vertikalen Teile der Steigerkanäle allgemein senkrecht zur Teilungsebene, und ihre offenen Enden weisen gegenseitige« Abstände auf und sind in einer horizontalen Ebene verteilt.

Für Güsse mit einer Wanddicke von unter etwa 12,7 mm können die engen Steigerkanalteile an den Formhohlraum angrenzend sein, wobei ein erweiterter zentraler vertikaler Steigerkanal vorgesehen ist. Für dickere Güsse mit größeren Wanddicken können mehr alsj%in enger Steigerkanalteil verwendet werden, wenn die Schrumpfung kein Problem ist; sonst kann ein verlorener Kopf zwischen einem oder mehreren Steigerkanälen mit einem engen vertikalen Teil und einem oder mehreren Tei!hohlräumen vorgesehen werden*

Zur Verwendung der starren, selbsttragenden, gasdurchlässigen Form gemäß der Erfindung ist für die diese enthaltende Gießvorrichtung und das diese verwendende Gießverfahren zusätzlich zu einem Behälter zur Aufnahme von Metallschmelze

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eine Kammer vorgesehen, die eine Bodenöffnung mit einer Umfangsaußenwand zum Abdichten gegen eine horizontale obere ümfangsflache der Form bei weiter nach unten erstreckten Seiten- und Bodenflächen der Form aufweist. Außerdem sind Antriebsmittel zum Halten der Kammer zwecks Relativbewegung zum und vom Behälter zur Senkung der

unteren offenen Enden der Steigerkanäle unter die Schmelzenoberfläche im Behälter vorgesehen. Schließlich sind Vakuumanlegeorgane zum Anlegen eines Unterdrucks an die Oberseite der Form innerhalb der Kammer vorgesehen, vorzugsweise um sowohl die einzige Halterung für die Form gegen die Kammer zu sichern und gleichzeitig die Formhohlräume nach dem Absenken der Kammer unter Eintauchen der unteren offenen Enden der Steigerkanäle unter die darunter liegende Metallschmelzenoberfläche zu füllen. In dieser Hinsicht ist die Erfindung auch auf andere Arten von gasdurchlässigen Formen einschließlich keramischer Formen anwendbar.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Gußteilen hoher Qualität, insbesondere aus Eisenmetallen, unter Anwendung erheblich vereinfachter und hochgradig wirtschaftlicher Techniken, so daß eine wesentliche Senkung der Produktionskosten erhältlich ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Form und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren;

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Fig. 2 eine Einzelheit-Seitenschnittansicht des Kairanerteils der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Aufsicht der Form nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Einzelheit-Seitenteilschnittansicht der Form nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Einzelheit-Seitenteilschnittansicht der an der Kammer der Vorrichtung montierten Form nach den Fig. 3 und 4, wobei die Unterseite der Form unter die darunterliegende Metallschmelzenoberfläche im Behälter eingetaucht ist;

Fig. 6 eine Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäß gegossenen Metallteils;

Fig. 7 eine Einzelheit-Seitenteilscbnittansicht einer

Fig
gegenuDer Ί abgeänderten Form;

Fig. 8 eine Einzelheit-Teilschnittaufsicht der Form nach Fig. 7 nach der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine Einzelheit-Seitenteilschnittansicht einer anderen Abwandlung der Form nach Fig. 1; und

Fig.10 eine Einzelheit-Seitenteilschnittansicht noch einer einer anderen Abwandlung der Form nach Fig.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung allgemein eine Basis 12 mit einem darauf montierten Pfosten 14, an dem zur vertikalen Gleitbewegung mittels einer Antriebs-Kolben- und -Zylindereinheit 16 ein horizontal gerichteter Arm 18 montiert ist. Eine im folgenden noch näher beschriebene Kammer 20 ist an einem Tragorgan 19,

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das sich vom freien Ende des Arms 18 nach unten erstreckt, über einem Behälter 22 zur Aufnahme von Metallschmelze montiert.

Gemäß Fig. 3 und 4 ist die starre, selbsttragende, gasdurchlässige, bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerform 30 gemäß der Erfindung, die gewöhnlich als Croning-Schalenform bezeichnet wird, mittels auf dem Fachgebiet bekannter Techniken und Einrichtungen aus Sandkörnern oder gleichwertigen Teilchen und einem anorganischen oder organischen, thermisch oder chemisch abbindenden Kunststoff- oder gleichwertigem Niedrigtemperatur-Abbindematerial bei einem geringeren Prozentsatz, üblicherweise etwa 5 %, des Niedrigtemperatur-Abbindematerials durch Verteilen der Mischung aus dem losen Sand und dem Bindematerial über erhitzten Metallhalbmodellen auf einer Metallbasisplatte, die die Teilungs- oder Trennebene bildet, hergestellt, worauf sie zu einer starren, selbsttragenden Formhalbschale erhärtet, die dann von den Metallhalbmodellen und der Basisplatte zur Verwendung abgenommen wird.

Wie Fig. 4 zeigt, ist die Form 30 aus zwei solchen Halbschalen, der oberen' und der unteren, aufgebaut, die dann klebend aneinander längs einer horizontalen Formteilungsebene 29 befestigt werden, um eine zusammenhängende, verbrauchbare, starre, selbsttragende Form 30 zu erhalten.

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Die Form 30 weist peripher erstreckte Seitenflächen 32 vertikal zwischen vertikal beabstandeter Oberseite 31 und Unterseite 33 auf, die allgemein parallel zur Formteilungsebene 29 sind. Die Ober- und Unterseiten 31 und 33 sind unregelmäßig und habenjeine rauhe Außenfläche, da sie mit allgemein gleichmäßiger Dicke auf der unregelmäßigen Kontur des erhitzten Modells gebildet wurden.

Um für die Halterung der Form 30 und für die Einwirkung eines verringerten Drucks auf ihre Oberseite 31 zu sorgen, ist die Oberseite 31 an ihrem Außenrand, etwa durch Pressen in noch plastischem Zustand, zur Bildung eines zusanunenhängenden peripheren horizontalen flachen Abdichtoberflächenteils 38 ausgebildet, der sich zum Abdichten gegen die Kammer 20 eignet, wie noch näher erläutert wird.

Eine Mehrzahl von einteiligen Formhohlräumeir ist im Abstand zwischen den Ober- und Unterseiten und sich durch die Formteilungsebene 29 erstreckend, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, vorgesehen, von denen zwei in Fig. 4 gezeigt sind. Es können so auch Mehrfachteil-Hohlräume vorgesehen werden, wie im folgenden noch näher erläutert wird. In der industriellen Praxis würde die Zahl solcher Formhohlräume allgemein !Wischen 6 und 2O fallen, während in Fig. 3 17 gezeigt sind. Solche einteiligen oder mehrteiligen Formhohlräume sind in dem horizontalen Bereich innerhalb des Umfangs der Form 30 verteilt, wobei sich eine Mehrzahl davon über die Länge und Breite der Form 30 zwischen deren Ober- und Unterseite 31 bzw. 33 erstreckt. Die Formhohlräume 34 weisen gegenseitig horizontale Abstände allgemein

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in einer horizontalen Ebene auf und erstrecken sich durch die Teilungsebene 29. Jeder Formhohlraum, wie in Verbindung mit Formhohlräumen 34 gezeigt ist, hat einen eigenen vertikalen Steigerkanal 35, der allgemein senkrecht zur Teilungsebene 29 von deren Unterseite ausgeht, wobei die unteren offenen Enden dieser vertikalen Steigerkanäle 35 sowohl in Breiten- als auch in Längsrichtung gegenseitige Abstände aufweisen und in einer allgemein horizontalen, zur Teilungsebene 29 parallelen Ebene an der Unterseite 33 der Form 30 enden.

Wie oben erläutert, muß wenigstens ein Teil jedes der Steigerkanäle 35 relativ eng in wenigstens einer Dimension, und zwar höchstens 19,1 mm und vorzugsweise höchstens 12,7 mm sein, um erfindungsgemäß zu wirken. Zweckmäßig sind diese engen Steigerkanäle oder Steigerkanalteile vertikal und von kreisförmigem Querschnitt, obwohl auch andere Formen verwendet werden können.

Gemäß Fig. 1, 2 und 5 liefert die Kammer 20 die einzige Halterung zum Halten der Form 30 gegenjSie Kammer und zum Anlegen von Unterdruck mittels einer Vakuumpumpe durch ein geeignetes Ventil 26 und eine Leitung 28 an die Formoberseite 31. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Oberwand 44 +) mit dem unteren Ende des Tragorgans 19 verbunden und mit einer Einlaßöffnung 58 versehen, mit der die Vakuumleitung zum Anlegen eines Unterdrucks an das Innere der Kammer 20 und die Oberseite 31 der Form 30 bei Bedarf verbunden ist.

+) der Kammer ,

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Außerdem hat die Kammer 20 eine Bodenöffnung, die durch ihre nach unten - gerichtete ümfangsaußenwand 40 definiert ist, die sich vom Außenumfang ihrer Oberwand 44 nach unten erstreckt, um das Innere der Kammer 20 zu begrenzen. Wie am besten in den Fig. 2, 4 und 5 zu sehen ist, kann die Außenwand 40 um ihr unteres Ende mit einer horizontalen Abdichtfläche 42 zum Abdichten gegen die horizontale obere Abdichtfläche 38 der Form 30 um deren Umfang herum und allgemein in gleicher Erstreckung mit der horizontalen, die Formhohlräume enthaltenden Zone der Form 30 versehen sein, wobei ein Teil der Umfangsseitenflache 32 und die Bodenfläche 33 der Form 30 jenseits der Kammer 20 nach unten vorragen.

Ira Betrieb wird bei gemäß der Darstellung in Fig. 1 angehobener Kammer 2O die Form 3O von Hand oder automatisch in eine Lage gebracht, in der ihre Umfangsdichtflache 38 an der Abdichtfläche 42 der Kammer 20 anliegt. Dann wird das Ventil 26 betätigt, um so die einzige Kraft zum Halten der Form 30 in der Arbeitsstellung gegen die Kammer 20 zu liefern und über die ganze Oberseite 31 der Form 30 einen Unterdruck, vorzugsweise nur von etwa -1,0 bis -3,0 psig (13,7 bis 11,7 psia), durch die Kammereinlaßöffnung 58 zum Inneren der Kammer 20 und zur Oberseite 31 der Form 30 innerhalb des Umfangs der Abdichtfläche* - 38 und in gleicher Erstreckung mit der die Formhohlräume enthaltenden Formzone einwirken zu lassen.

Die Kolben- und Zylinderantriebseinheit 16 wird dann betätigt, um die unter sich die Form 30 tragende Kammer 20 nach unten in Richtung zum Behälter 22 zu bewegen und die Unterseite 33 der Form 30 bis in eine Lage abzusenken,

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in der die unteren offenen Enden sämtlicher vertikaler Steigerkanäle 35 unterhalb der Oberfläche 60 der Metallschmelze im Behälter 22 sind.

Der an die Oberseite 31 der Form 30 angelegte Unterdruck bewirkt ein Ansteigen der Metallschmelze in die Steigerkanäle und die gleichzeitige Füllung aller Formhohlräume.

Gemäß den Verfahren nach der Erfindung,wie oben näher erläutert, wird die Kolben- und Zylinderantriebseinheit kurz nach dem Eintauchen betätigt, sobald die Formhohlräume gefüllt sind und sich über wenigstens einen Teil jedes der Steigerkanäle erstreckende Metallschmelze "erstarrt ist, um die Kammer 20 und die Form 30 wieder anzuheben, woraufhin ein in den Steigerkanälen:, nahe ihren unteren Enden unter dem erstarrten Teil verbleibender Metallschmelzenanteil in den Behälter 22 zurückläuft, so daß unverbundene Metallteile, wie eines in Fig. 6 gezeigt ist, in der Form verbleiben.

Nachdem die Kammer 20 in ihre Nichtarbeitsstellung angehoben wurde, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, kann das Ventil 26 betätigt werden, um die Vakuumpumpe 24 abzuschalten und die Form 30 von der Kammer 20 zu lösen, so daß eine neue Form an ihre Stelle treten kann.

Die unverbundenen Metallteile 62 mit einem kurzen Teil aus Steigerkanalmetall 64, der, wie in Fig. 6 gezeigt ist, mit diesen verbunden ist, können dann aus der zerlegten Form in der üblichen Weise getrennt werden.

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In Fig. 7 bis 10 sind Formen mit Mehrfachte!llhohlräumen und mehrfachen vertikalen Steigerkanälen gezeigt.

So ist in Fig. 7 und 8 ein Teil einer Vielfachhohlraumform dargestellt, die, wie oben erläutert, aufgebaut ist und in Abständen zwischen ihrer Oberseite 67 und ihrer Unterseite 69 und innerhalb ihrer Umfangsseitenflache 71 eine Mehrzahl von vielteiligen Formhohlräumen aufweist, von denen einer in Fig. 7 und 8 dargestellt ist.

Jeder vielteilige Formhohlraum enthält zwei Teilhohlräume und 75 mit horizontalen Steigeranschnittkanälen 77 bzw. 79, die beide mit einem zentralen verlorenen Kopf 78 verbunden sind, der seinerseits mit einem engen vertikalen Steigerkanal verbünden ist. Die Form, die Menge und die Abmessung der Steigeranschnittkanäle 77 und 79 und des verlorenen Kopfes können veriiert werden, um zur jeweiligen Gußteilform und -abmessung zu passen. Die Querbemessung des vertikalen Steigerkanals 80 ist etwa 6,4 bis 12,7 mm im Durchmesser entsprechend der Lehre nach den erfindungsgemäßen Verfahren. Unter gewissen Umständen können auch mehr als ein solcher vertikaler Steigerkanal benötigt werden.

Formen der in Fig. 7 und 8 veranschaulichten Art sind besonders nützlich, wenn große Teile mit Formhohlraumabmessungen von beispielsweise über 12,7 mm zu gießen sind, da sonst nicht genügend Zeit verfügbar sein kann, um die Schmelze in den Formteilhohlräumen völlig erstarren zu lassen, bevor die Form zerfällt, was besonders im Fall der Eisenmetalle zu berücksichtigen ist. Auch wirkt, wenn Metalle zu gießen sind, die bei der Erstarrung wesentlich schrumpfen, der verlorene Kopf als Nachschubquelle von

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Metallschmelze während der Erstarrung des Metalls In den Teilhohlräumen.

Im Betrieb wird die Form 65, wie oben beschrieben, gefüllt und aus der Berührung mit der Metallschmelze im Behälter gelöst, sobald Metallschmelze die Formteilhohlräume 73 und 75 und den verlorenen Kopf 78 gefüllt hat und im vertikalen Steigerkanal 80 erstarrt ist. Jedoch bleibt das Metall im verlorenen Kopf 78 für eine ausreichende Zeitdauer nach der Lösung der Form 65 aus der Berührung mit der Metallschmelze im Behälter flüssig, um die Speisung der Formteilhohlräume 73 und 75 durch ihre Steigeranschnittkanäle 77 und 79 fortzusetzen und so das Schrumpfen während der Erstarrung des Metalls in den Formteilhohlräumen und 75 zu kompensieren. Diese Anordnung ermöglicht eine solche Verkürzung der Formzykluseit daß ein vorzeitiger Zerfall der Form vermieden wird, Nachdem die Erstarrung abgeschlossen ist, bleiben unverbundene Gruppen von Metallteilen einschließlich ihrer Verbindungssteigeranschnitte und Teile des verlorenen Kopfes und des vertikalen Steigerkanals in der zerlegten Form 65.

In Fig. 9 ist eine Vielfachhohlraumfonn 81 mit einer zwischen ihrer Oberseite 82 und ihrer Unerseite 83 angeordneten Mehrzahl von Formhohlräumen 84 dargestellt, von denen zwei in Fig. 9 gezeigt sind, die traubenartig um einen zentralen vertikalen Steigerkanal 85 mit engen horizontalen Anschnittkanalteilen 86 gemäß der Erfindung angebracht sind, die die Formhohlräume 84 mit dem vertikalen Steigerkanal verbinden. Diese Anordnung ist für Gußteile mit Dicken von

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höchstens 12,7 mm befriedigend, da die Erstarrung unverzüglich sowohl in den Formhohlräumen 84 als auch in den engen Anschnittkanalteilen 86 erfolgt, wobei die Metallschmelze vom vertikalen Steigerkanal 85 bei Lösung der Form 81 aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche herausläuft, so daß unverbundene Gußteile verbleiben.

In Fig. 10 ist eine Vielfachhohlraumform 90 gezeigt, die zwischen ihrer Oberseite 92 und ihrer Unterseite 94 eine Mehrzahl von Formhohlräumen 95 aufweist, deren jeder zwei vertikale Steigerkanäle 97 und 98 zur rascheren Füllung der verhältnismäßig großen Formhohlräume 95 durch enge vertikale Steigerkanäle gemäß der Erfindung ausweist, um die Formhohlräume zu füllen und die Form von der Metallschmelzenoberfläche zu lösen, sobald das Metall in den vertikalen Steigerkanälen erstarrt und bevor ein Zerfall der Form auftritt. Diese Formart ist besonders brauchbar, wenn man Metalle, bei denen eine Schrumpfungskompensation nicht erforderlich ist, in Formen mit großen Teilhohlräumen vergießt, die durch einen einzelnen engen vertikalen Steigerkanal nicht gefüllt werden können, bevor ein Zerfall der Form auftritt»

Weitere AusfUhrungsbeispiele der Verfahren, Formen und Vorrichtungen gemäß der Erfindung im Rahmen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung ergeben sich ohne weiteres für Fachleute auf dem Gebiet der Metallgießerei.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Gießen von Metall In eine starre, selbsttragende, gasdurchlässige, bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerform mit sich zwischen vertikal beabstandeten Ober- und Unerselten erstreckenden Seltenflächen und wenigstens einem unter Abständen dazu gebildeten Formhohlraum mit einem von diesem ausgehenden Stelgerkanal, dessen unteres offenes Ende an der Unterseite der Form endet, dadurch gekennzeichnet, daß man

auf die Oberseite der Form einen Unterdruck einwirken läßt,

das untere offene Ende des Steigerkanals unterhalb einer darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche eintaucht, während man die Oberseite und wenigstens einen Teil der Seitenflächen der Form darüber hält, und so den Formhohlraum mit Metallschmelze füllt, und

die Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche löst, bevor die Form infolge der Hitze der Metallschmelze zerfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigerkanal einen Teil mit einer Maximalweite von weniger als 19,1 mm aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metallschmelze durch die Querabmessung wenigstens eines Teils des Steigerkanals hindurchjerstarren läßt und

danach die Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche löst, bevor das erstarrte Metall im Steigerkanalteil durch Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche wieder schmilzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Steigerkanalteil vertikal ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigerkanalteil horizontal ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum innere Abmessungen von mehr als 12,7 mm aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallschmelze ein auf wenigstens 1093 ⁰C erhitztes Eisenmetall verwendet und die Form mit der darunterliegenden Metailschmelzenoberflache weniger als 30 s in Berührung bleibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Form aus der Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche löst, bevor das erstarrte Metall im Steigerkanalteil durch Berührung mit der darunterliegenden Metallschmelzenoberfläche wieder schmilzt,

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Form mit einem verlorenen Kopf zwischen dem Steigerkanal und dem Formhohlraum verwendet und das Metall in wenigstens einem Teil des verlorenen Kopfes und des Formhohlraums zum Fließen in den Formhohlraum nach Lösung der Form aus der Berührung mit der darunter.liegenden Metallschmelzenoberfläche im geschmolzenen Zustand hält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Form mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen verwendet, die in einer allgemein horizontalen Ebene untereinander beabstandet sind und Steigerkanäle aufweisen, die von den Hohlräumen ausgehen und deren untere offene Enden unter gegenseitigen Abständen an der Unterseite der Form enden, und

daß man die unteren offenen Enden aller Steigerkanäle gleichzeitig unter die darunterliegende Metallschmelzenoberfläche eintaucht, während man die Oberseite und wenigstens einen Teil der Seitenflächen der Form darunter hält, und so gleichzeitig die Formhohlräume mit Metallschmelze füllt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Metallschmelze aus dem unteren Teil der Steigerkanäle abfließen läßt und eine Mehrzahl von unverbundenen Metallteilen in den Formhohlräumen erzeugt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Unterdrucks auf die Oberseite der Form die einzige Halterung der Form bildet.

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13. Starre, selbsttragende, gasdurchlässige, bei niedriger Temperatur abgebundene Sandkörnerform zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit sich zwischen vertikal beabstandeten Ober- und Unterseiten erstreckenden Seitenflächen und einer Mehrzahl von dazwischen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene unter Abstand befindlichen und gegenseitige Abstände aufweisenden Formhohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhohlräume (34) Steigerkanäle (35) mit Teilen einer Maximalweite von weniger als 19,1 mm aufweisen, die von den Hohlräumen (34) ausgehen und deren untere offene Enden unter gegenseitigen Abständen in einer allgemein horizontalen Ebene an der Unterseite (33) der Form (30) enden.

14. Form nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine horizontale Teilungsebene (29) zwischen der Oberseite (31) und der Unterseite (33) aufweist und daß sich die Steigerkanäle (35) allgemein senkrecht zur Teilungsebene 429} erstrecken«

15. Form nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

die Formhohlräume (34) durch die Teilungsebene {29) hindurchreichen und längen- und breitenmäßig dazu verteilit sind.

16. Form nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die FormhohlräTsne einen verlorenen Kopf zwischen einem Steigerkanal und einem Teilhohlraum aufweisen.

03Ö01S/OÖ03

17. Form nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Formhohlraum (73, 75) eine Innenabmessung von über 12,7 mm aufweist.

18. Form nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhohlräume wenigstens zwei Teilhohlräume (73, 75) und einen zwischen den Teilhohlräumen (73, 75) und dem Steigerkanal (80) angeschlossenen verlorenen Kopf (78) aufweisen.

19. Form nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilhohlraum (73, 75) eine Innenabmessung von über 12,7 mm aufweist.

20. Form nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine horizontale Umfangsdichtflache (38) aufweist, die sich um die Oberseite (31) der Form (30) herum erstreckt.

21. Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch

eine starre, selbsttragende, gasdurchlässige Form (30) mit sich zwischen vertikal beabstandeten Ober- und Unterseiten (31, 33) erstreckenden Seitenflächen (32) und wenigstens einem unter Abständen dazu gebildeten Formhohlraum (34) mit einem von diesem ausgehenden Steigerkanal (35), dessen unteres offenes Ende an der Unterseite (33) der Form (30) endet,

einen Behälter (22) zur Aufnahme von Metallschmelze (60), eine Kammer (20) mit einer Bodenöffnung (42) mit einer Umfangsaußenwand (40) zum Abdichten lediglich gegen die Oberseite (31) der Form (30), wobei sich die Seiten- und Bodenflächen (32, 33) bis jenseits des Abdichtungsbereichs nach unten erstrecken,

030016/0903

Antriebsmittel (16) zum Halten der Kammer (2O) und des Behälters (22) zwecksRelativbewegung zum Bewegen des offenen Endes des Steigerkanals (35) unterhalb der Metallschmelzenoberfläche (60) im Behälter (22) und

Vakuumanlegeorgane (24, 26) zur Relativänderung des Drucks in der Kammer <2O) zwecks Füllens der Form <3O) nach Absenken der Kammer (20) mit dem unteren offenen Ende des Steigerkanals (35) unterhalb der Metallschmelzenoberfläche (60) im Behälter (22).

22. Gießvorrichtung nach Anspruch 21 _f dadurch gekennzeichnet, daß die Form (30) eine Mehrzahl von zu dieser in einer allgemein horizontalen Ebene beabstandeten und gegenseitige horizontale Abstände aufweisenden Formhohlräumen (34) enthält und daß die Formhohlräume {34) von /Fortnhohlraum ausgehende Stei%rkanäie {35) aufweisen, deren untere offene Enden unter gegenseitigen Abstanden an der Unterseite {33) der Form {3O) enden.

23» Gießvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22_f dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuunsanlegeorgane {24, 26) zur Relativänderung des Drucks die einzige Halterung für die Form {30) durch die Kanuner {2O) bilden.