DE3240808A1

DE3240808A1 - Verfahren zur gesteuerten gussstueckabkuehlung in sandformen, insbesondere von vakuumverdichteten sandformen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3240808A1
Application number: DE19823240808
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.-Ing. Dr. 6330 Wetzlar Berndt; Kurt Dipl.-Ing. 6336 Solms-Niederbiel Feuring
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1984-05-10

Description

Verfahren zur gesteuerten Gußstückabkühlung in
Sandformen, insbesondere von vakuumverdichteten Sandformen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Gußstückabkühlung erfolgt durch Wärmeabfuhr vom Gußstück durch den Formstoff an die Umgebung. Herkömmliche Formstoffe mit Bindemittel und einem gewissen Wasseranteil haben eine Wärmeleitfähigkeit, die in der Regel eine ausreichende Abkühlgeschwindigkeit garantiert. Bei vakuumverdichteten Sandformen besteht die Form hingegen aus trockenem Sand mit sehr schlechter Wärmeleitfähigkeit. Die Abkühlzeiten verlängern sich hier sehr stark, was entweder eine große Anzahl von teuren, doppelwandigen Formkasten erfordert oder die Taktzeiten einer mechanischen Anlage erheblich verlängert. Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage, insbesondere einer Anlage für vakuumverdichtete Formen, wird dadurch in Frage gestellt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Gußstücke durch eine anzulegende wassergekühlte Kokille zu kühlen. Das kann etwa bei Gußstücken mit einem genügend großen Steiger geschehen, der von außerhalb der Form erreichbar ist und der nach Erfüllung seiner Speiseraufgabe gefahrlos als Kühlfläche genutzt werden kann, ohne eine karbidische Erstarrung des Gusses zu provozieren.
Eine solche Möglichkeit, eine Kühlkokille anzulegen, besitzen nicht alle Guß stücke. Eine ähnliche Kühlung durch Anlegen einer wassergekühlen Kokille an größere Partien des Gußstückes bei der ein Einfluß auf das Gußgefüge nicht ganz auszuschließen ist, zeigt beispielsweise die DE-OS 26 46 oo.
Es soll ein Verfahren zur schnelleren Abkühlung, insbesondere bei vakuumverdichteten Formen geschaffen werden' bei welchem indirekt über den schlecht wärmeleitenden Sand brauchbare Ergebnisse erzielt werden. Negative Auswirkungen auf das Gefüge sollen dabei vermieden werden.
Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannte Maßnahme.
Nach dem Erstarren des Metalles wird ein Kühlmedium durch die heißeste Zone der Sandform hindurchgeleitet. Das kann durch ein Kühlschlangensystem etwa 20 mm oberhalb des Gußstückes erfolgen, durch welches als Kühlmedium vorzugsweise Wasser hindurchgeleitet wird. Ferner ist es möglich, Wasser oder ein sonstiges strömendes Medium wie kalte, wassergesättigte Luft oder ein sich entspannendes Gas wie Stickstoff oder Kohlensäure direkt in die Sandform hineinzuleiten.
Bei einem Hineinleiten von Wasser in die Sandform erfolgt eine Verdunstungskühlung. Durch eine dosierte Wasserzugabe in die etwa 400 OC heiße Sandzone verdampft das Wasser solange, bis Temperaturen von etwa 100 0C unterschritten werden. Der Wasserdampf wird bei vakuumverdichteten Formen durch die Vakuumanlage abgesaugt, wobei sich vorher Kondensat in dem kalten, hohlen Formkasten absondert. Der Verdunstungsvorgang kann durch Anlüften des Oberkastens oder durch einzuleitende Zusatzfalschluft, die gelenkt am Gußstück vorbeigeleitet wird, unterstützt werden.
Wichtig bei diesem Verfahren ist die dosierte Zugabe von Wasser.
Ein Zuviel an Wasser würde zu einer feuchten Sandschicht führen, was erhebliche Schwierigkeiten im gesamten Sand-Umlaufsystem nach sich ziehen würde. Der Sand muß stattdessen vollständig trocken aus dem Formkasten entleert und der Formstation zugeführt werden' da ein ausreichendes Verdichten durch Vakuum und Rütteln sonst nicht möglich ist.
Bei Versuchen ist eine einwandfreie Dosierung von Wasser unter Berücksichtigung der,Gußstückwärmemenge und der Gesamtformstoffmenge gelungen. Das Verhältnis Gußstück/Sand/Wassermenge in Kg besaß bei einem Teststück mit Modul 1,5 den Wert 26/45/10.
Die Wasserzugabe kann kontinuierlich in der errechneten Gesamtmenge bis zum Erreichen von Gußstücktemperaturen um 550 0C erfolgen. Eine zu frühe Wasserzugabe muß dabei vermieden werden, um explosionsartige Erscheinungen zu verhindern.
Recht gute Werte werden auch mit dem Einleiten eines gasförmigen Mediums in die Sandform erzielt, wobei ebenfalls ein Absaugen durch die Vakuumanlage erfolgen kann. Als gasförmiges Medium ist beispielsweise kalte, wassergesättigte Luft oder ein sich in der Form entspannendes Gas wie Stickstoff oder Kohlen säure geeignet.
Durch das erfindungsgemäße Kühlverfahren können die Abkühlzeiten etwa halbiert werden. Das bedeutet, daß bei gleicher Leistung eine geringere Anzahl teurer Formkasten ausreicht.
Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage wird dadurch gesteigert.
Die beigefügte Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt: Fig. - 1: Einen Querschnitt durch ein Formoberteil, Fig. 2: Den Schnitt A-A aus Fig. 1 und Fig. 3: Einen Querschnitt durch ein Formoberteil.
Ein hohler Formkasten 1 besitzt an der Innenwand Luftdüsen 2 und an der Außenwand Saugstutzen 3 zum Anschluß an eine Vakuumanlage. In der Sandform 4 liegt gemäß Fig. 1 und 2 ein Kühlrohrsystem 5 in geringem Abstand über dem Gußstück 6.
Nach dem Erstarren des Gußstückes 6 wird ein strömendes Kühlmedium durch das Kühlrohrsystem 5 geleitet, was zu einer wesentlich schnelleren Gußstückabkühlung führt als es bisher üblich war.
Das Kühlrohrsystem nach Fig. 1 und 2 kann auch so gestaltet werden, daß die Rohrschlange mit regelmäßig verteilten, feinen Bohrungen versehen ist. Durch das Eindringen des Kühlmediums in die Form erfolgt eine noch stärkere Kühlung. Das dampf-, bzw. gasförmige Kühlmedium wird nach evtl. Ausscheidung von Kondensat im hohlen Formkasten durch die Vakuumanlage abgesaugt.
Gemäß Fig. 3 werden Injektordüsen 7 nach dem Erstarren des Metalles bei kurzzeitig aufgehobenem Vakuum unter Mithilfe eines Rüttlers in die Sandform 4 eingefügt. Die Kühlung erfolgt wie zuvor beschrieben.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur gesteuerten Gußstückabkhlung in Sandformen, insbesondere in vakuumverdichteten Sandformen' dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erstarren des Metalles ein strömendes Kühlmedium durch die heißeste Zone der, Sandform (4) in der Nähe des Gußstücks (6) hindurchgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet'daß nach dem Unterschreiten der Solidustemperatur des erstarrenden Metalles eine dosierte Wassermenge in die Sandform (4) hineingeleitet wird und daß der entstehende Wasserdampf bei vakuumverdichteten Sandformen nach einem Niederschlagen von ausfallendem Kondensat in dem hohlen Formkasten (1) durch die Vakuumanlage abgesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dosiertes, gasförmiges Medium, insbesondere kalte, wassergesättigte Luft oder ein sich entspannendes Gas wie Stickstoff oder Kohlensäure in die Sandform hineingeleitet und bei vakuumverdichteten Sandformen durch die Vakuumanlage abgesaugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erstarren des Metalles der Oberkasten angelüftet wird und/oder daß außer dem Kühlmedium Zusatzfalschluft in die Form geleitet und am Gußstück vorbeigelenkt wird.
5. Vorrichtùng zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Abstand von 10 bis 50 mm vom Gußstück (6) in der Sandform verlegtes System von Kühlrohren (5).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (5) mit regelmäßig verteilten, feinen Bohrungen versehen sind.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein nach dem Erstarren des Metalles unter Mithilfe eines Rüttlers bei kurzzeitig aufgehobenem Vakuum in die Sandform (4) einzufügendes System von Inäektordüsen (7).