DE3001211A1

DE3001211A1 - Giessbehaelter fuer eine warmkammer-druckgiessmaschine

Info

Publication number: DE3001211A1
Application number: DE19803001211
Authority: DE
Inventors: Werner 4150 Krefeld Krebs
Original assignee: STAHLSCHMIDT STAHLWERK
Current assignee: STAHLSCHMIDT STAHLWERK
Priority date: 1980-01-15
Filing date: 1980-01-15
Publication date: 1981-07-23
Also published as: IT8147559A0; AT378338B; IT1142254B; ATA621280A; FR2473369A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gießbehälter für eine Warmkammer-Druckgießmaschine mit einer Gießkammer und einem Gießkorben sowie einem von der Gießkammer abzweigenden Steigkanal, dessen unterer Teil in eine Schmelze eintaucht und dessen oberer Teil beheizt wird.

Bei einer Warmkammer-Druckgießmaschine ist es bekannt, in einem mit der zu vergjaßenden Schmelze gefüllten Tiegel eine senkrecht stehende, nach oben eine Öffnung aufweisende Gießkammer anzuordnen, in der ein Gießkolben axial verschiebbar gelagert ist. Das untere Ende der Gießkammer steht mit einem in einem Mundstück endenden Steigrohr in Verbindung, so daß bei Jedem Hub des Gießkolbens eine bestimmte Menge Schmelze über das Mundstück in eine Gießform gedrückt wird.

Da der Gießbehälter und der Steigkanal in den Bereichen, die aus der Schmelze herausragen, mit der äußeren Atmosphäre in Berührung stehen und demzufolge diese Bereiche als Kühlflächen wirken, kühlt die Schmelze in diesem Bereich stark ab, so daß es erforderlich ist, dem durch eine zusätzliche Wärmezufuhr entgegenzuwirken, um die Schmelze hinreichend dünnflüssig zu halten.

Wegen der Form des Gießbehälters oberhalb der Schmelze ist eine gleichmäßige Erwärmung des Gießbehälters mit seiner Düse und sich dem zwischen dem Gießbehälter und der Düse erstreckenden Zwischenstück auf beispielsweise 400 bis 75O⁰C praktisch und wirtschaftlich nur mit einer oder mehreren Gasflammen möglich. Da sich die nicht in die Schmelze eintauchende Oberfläche des Gießbehälters sowie diejenige der Düse und das Zwischenstückes nicht gleichmäßig mit

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einer "beziehungsweise mehreren Gasflammen beaufschlagen lassen, kommt es zu örtlich unterschiedlichen Erwärmungen von 750 bis 800⁰C; dies umso mehr, als die die für solche Gießbehälter zur Verwendung kommenden warmfesten Stahllegierungen, beispielsweise der Stahl gemäß Werkstoffnummer 1,2888, wegen ihrer Legierungsbestandteile eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen. Es ist jedoch notwendig, den Gießbehälter wegen seiner Beanspruchung auf Drücke, Korrosion und Warmverschleiß aus einem Werkstoff mit höheren Legierungsanteilen herzustellen, so daß die geringe Wärmeleitfähigkeit des Gießbehälterwerkstoffes in Kauf genommen werden muß. Dadurch bedingt, ist das Warmhalten des oberen Teiles des Gießbehälters sowie der Düse und des Zwischenstückes nur mittels örtlicher Wärmezufuhr möglich.

Aus der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Gießbehälter-Werkstoffes resultieren Temperaturgradientem, die zu örtlich zu erhöhten Temperaturen sowie zu inneren Spannungen und erfahrungsgemäß zu sich von innen nach außen ausbreitenden Rissen, d.h. zu einem örtlichen Festigkeitsverlust führen.

Aus der DE-OS 23 20 761 ist es bekannt, die Gießkammer und den Druckkolben mittels einer elektrischen Heizung zu erwärmen bzw. warm zu halten. Außerdem ist es auch bekannt, das Mundstück beziehungsweise die Düse des Gießbehälters elektrisch zu beheizen. Das beseitigt jedoch zumeist nicht die vorerwähnten Schwierigkeiten, zumal es bei der Beheizung des Mundstückes beziehungsweise der Düse im wesentlichen darum geht, das nur in verhältnismäßig

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erfindungsgemäße Wärmeleitschicht auch aus unterschiedlichen Werkstoffquerschnitten resultierenden Wärmespannungen durch einen Temperaturausgleich entgegen und führt zu einer "besseren Ausnutzung der Wärmeenergie; sie hilft daher auch, Energie zu sparen.

Zweckmäßigerweise ist ausschließlich der obere Teil des Gießbehälters beschichtet, da nur hier die Gefahr einer örtlich unterschiedlichen Temperatur und eines zu schnellen Abkühlens der zu vergießenden Schmelze besteht.

Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Hierbei sollte die Stärke der Beschichtung mindestens 1,5 bis 2 mm betragen, um einen ausreichenden wärmeleitenden Querschnitt zu gewährleisten.

Die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung herzustellen, ist deshalb sinnvoll, weil die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer bei 395,4 W/m°K und diejenige von legiertem Stahl bei 23,3 W/m K liegt, mithin um mehr als das Zehnfache höher als die von Eisen ist.

Zweckmäßigerweise wird -die Wärmeleitschicht durch Schweißplattieren, thermisches Spritzen oder auch galvanisch auf die Behälteroberfläche gebracht. Als Beschichtung kann auch eine Hülse dienen* In keinem Falle braucht die Beschichtung homogen beziehungsweise lückenlos zu s«in; denn ihre hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet eine gleichmäßige Behältertemperatur auch im Bereich von Unterbrechungen. Die Beschichtung ,gewährleistet zudem einen besseren Korrosionsschutz. Andererseits besteht nicht die Gefahr, daß der Beschichtungswerkstoff die Festigkeit des Behälterwerkstoffs beeinträchtigt.

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dünnem Strom durch die Düse fließende Metall hinreichend flüssig zu halten und sich dabei ein ungleichmäßiges Erwärmen des Gießbehälterkopfes nicht vermeiden läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gießbehälter zu schaffen, dessen aus der Schmelze herausragende und beheizte Oberfläche so beschaffen ist, daß sie sich im wesentlichen gleichmäßig, insbesondere mittels einer oder mehrerer Flammen erwärmen läßt, ohne daß dies auf Kosten der Werkstoffeigenschaften des Gießbehälters geht und beispielsweise die Warmfestigkeit beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Gießbehälter der einleitend genannten Art erfindungsgemäß zumindest der obere Teil des Gießbehälters insbesondere im Bereich des Steigkanals mit einem Material mit gegenüber der Wärmeleitfähigkeit des Behälterwerkstoffes höherer Wärmeleitfähigkeit beschichtet ist.

Auf diese Weise ergibt sich ein Gießbehälter, dessen beim Außenerwärmen mit einer Gasflamme oder auch mit elektrischer Energie für die Wärmeaufnahme beziehungsweise den Wärmeübergang bestimmte Oberflächen einen schnelleren Temperaturausgleich und somit einen Abbau von Temperaturspitzen bewirkt. Damit wird gleichzeitig auch die Gefahr einer ansonsten zu befürchtenden metallischen Ansatzbildung sowie von Reaktionen zwischen ausgeseigertem Metall und dem Gießbehälterwerkstoff verringert. Da sich insbesondere auch ein Ausseigern von Aluminium im Steigkanal verhindern läßt, können mit dem erfindungsgemäßen Gießbehälter auch übliche Magnesiumschmelzen, die normalerweise einen gewissen Prozentsatz Aluminium enthalten, das mit dem Gießbehälterwerkstoff reagiert, verarbeitet werden. Schließlich wirkt die

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Durch die Beschichtung lassen sich somit Wärmestaus im Bereich des Behälterkopfes, insbesondere der "besonders hoch beanspruchten Gießbehälterpartien, beispielsweise am Steigkanal vermeiden.

Zweckmäßigerweise sind auch das Zwischenstück und die Düse beschichtet, so daß für diese Bauteile ebenfalls die vorerwähnten Vorteile sich ergeben. Die Beschichtung ermöglicht in jedem Falle die Verwendung eines weniger warmfesten, das heißt billigeren Werkstoffes für den Gießbehälter oder aber im Falle einer Beibehaltung des üblichen Gießbehältermaterials eine Erhöhung der Lebensdauer. Die Besihichtung sollte jedoch bis geringfügig unter einen die Schmelze abdeckenden Deckel geführt sein, unterhalb dessen sich eine neutrale Atmosphäre beispielsweise eine Kohlendioxyd-Atmosphäre befindet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen zweiteiligen Gießbehälter, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen einteiligen Gießbehälter.

In einem mit einer Schmelze 1 teilweise gefüllten Tiegel 2 ist ein Gießbehälter 3 angeordnet. Dieser taucht mit seinem unteren Teil 4 in die Schmelze 1 ein, während er mit seinem oberen Teil 5 aus der Schmelze herausragt. Der

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Gießbehälter 3 enthält eine Gießkammer 6; in der ein Gießkolben 7 axialverschiebbar geführt ist. Vom unteren Ende des Gießbehälters 3 zweigt ein Steigkanal 8 für die Schmelze ab und geht im oberen Teil 5 des Gießbehälters 3 in einen Zwischenstückkanal 10 und dann in ein Zwischenstück 9 über. An das Zwischenstück 9 schließt sich eine Düse 11 so an, daß ihr Kanal 12 mit dem Zwischenstückkanal 10 fluchtet.

Die Düse 11 lagert mit ihremvorderen Teil 13 in einer festen Aufspannplatte 14 und mündet in den Kanal einer Form aus einer festen Formhälfte 15, einer beweglichen Formhälfte 16 mit einem Formenhohlraum 17. Der sich oberhalb der Badoberfläche 18 befindende Teil 5 des Gießbehälters 3 sowie das Zwischenstück 9 und die Düse 11 sind mit Schichten 19» 20 und 21 aus Kupfer versehen, die trotz eines ungleichmäßigen Erwärmens mittels Gasflammen zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung führen.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage des Gießkolbens 7 füllt sich die Gießkammer 6 über Füllbohrungen 22 mit einer Teilmenge der in dem Tiegel 2 befindlichen Schmelze 1. Wenn der Gießkolben 7 abwärts fährt, wird zunächst die Füllbohrung 22 durch den Gießkolben 7 geschlossen und die in dem verbleibenden Volumen der Gießkammer 6 befindliche Schmelze durch den Steigkanal 8, den Zwischenstückkanal und den Düsenkanal 12 in den Formenhohlraum 17 gedrückt. Nach dem Wiederhochfahren des Gießkolbens 7 strömt erneut Schmelze durch die Füllbohrungen 22 in die Gießkammer 6, so daß der nächste Hub des Gießkolbens 7 erfolgen kann.

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Die in Fig. Z dargestellte Ausführung unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß Gießbehälter und Gießkammer einteilig ausgebildet sind.

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Claims

Dn.-Ing. Reimar König ■ Dipi.-irg. Klaus Bergen Cecilienallee "7S 4 Düsseldorf 3O Telefon 452DO8 Patentanwälte 14.Januar 1980 33 264 K Stahlwerk Stahlschmidt GmbH & Co KG,¥iesenstrasse 30, 4000 Düsseldorf 11 "Gießbehälter für eine Warmkammer-Druckgießmaschine" Patentansprüche:

1. Gießbehälter für eine Warmkammer-Druckgießmaschine mit einer Gießkammer und einem Gießkolben sowie einem von der Gießkammer abzweigenden Steigkanal, dessen unterer Teil in eine Schmelze eintaucht und dessen oberer Teil beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der obere Teil (5) des Gießbehälters (3) mit einem Material (19, 20, 21) mit gegenüber der Wärmeleitfähigkeit des Behälterwerkstoffes höherer Wärmeleitfähigkeit beschichtet ist.

2. Gießbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Beschichtung (19,20,21) mindestens 1,5 bis 2,0 mm beträgt.

3. Gießbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung (19, 20, 21) aus Kupfer besteht.

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4. GießbehMlter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung (19, 20, 21) aus einer Kupferlegierung besteht.

5. Gießbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Schweißplattierung (19, 20, 21).

6. Gießbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine thermisch aufgespritzte Beschichtung (19, 20, 21).

7. Gießbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (19, 20, 21) aus einer Hülse besteht.

8. Gießbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beschichtung (19, 20, 21) bis geringfügig unter einen die Schmelze abdeckenden Deckel erstreckt.

9. Gießbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Zwischenstück (9) und die Düse (11) mit einer Beschichtung (20, 21) versehen sind.

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