DE3240808A1

DE3240808A1 - Method for the controlled cooling of castings in sand moulds, particularly vacuum-compacted sand moulds, and apparatus for carrying out the method

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

Abstract

The cooling of castings in sand moulds, particularly in vacuum-compacted sand moulds (4), is accelerated by passing a coolant through the mould. The coolant is conducted through a system of cooling pipes (5) or introduced through it directly into the sand mould (4). Direct passage of the coolant into the sand mould (4) is also possible by means of a system of injector nozzles.

Description

Verfahren zur gesteuerten Gußstückabkühlung in Process for controlled casting cooling 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. Sand molds, in particular of vacuum-compacted sand molds and devices for carrying out the process The casting is cooled by dissipating heat from the casting through the molding material to the environment. Conventional molding materials with binders and a certain proportion of water have a thermal conductivity, which is usually a sufficient cooling rate is guaranteed. For vacuum-compacted sand molds the mold, however, consists of dry sand with very poor thermal conductivity. The cooling times are very much longer here, which is either a large number of expensive, double-walled molding boxes or the cycle times of a mechanical one Plant extended considerably. The profitability of a system, especially one System for vacuum-compressed molds is thereby called into question.

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.It has already been proposed to apply castings by a to cool water-cooled mold. This can be enough for castings, for example great increase happening, which is accessible from outside the form and which is after Fulfilling its feeder task can be used safely as a cooling surface without provoke a carbide solidification of the cast.

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.Such a possibility to create a cooling mold do not have all castings. A similar cooling by applying a water-cooled mold on larger parts of the casting where an influence on the cast structure is not entirely possible is to be excluded, for example, DE-OS 26 46 oo shows.

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.It is intended to provide a method for faster cooling, especially at vacuum-compressed forms are created 'in which indirectly via the bad heat conductive sand usable results can be achieved. Negative impacts on the structure should be avoided.

Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannte Maßnahme.The solution takes place according to the invention by the characterizing part of the claim 1 measure mentioned.

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.After the metal has solidified, a cooling medium is passed through the hottest Passed through the zone of the sand mold. This can be done with a cooling coil system, for example 20 mm above the casting, which is preferably used as a cooling medium Water is passed through it. It is also possible to use water or something else flowing Medium such as cold, water-saturated air or a relaxing gas such as nitrogen or to feed carbon dioxide directly into the sand mold.

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.When water is introduced into the sand mold, evaporative cooling takes place. This evaporates by adding dosed water to the sand zone, which is around 400 OC Water until temperatures of about 100 0C are undershot. The water vapor is sucked off by the vacuum system in the case of vacuum-compressed forms, whereby separates condensate beforehand in the cold, hollow molding box. The process of evaporation can be achieved by lifting the upper case or by introducing additional false air that steered past the casting is supported.

Wichtig bei diesem Verfahren ist die dosierte Zugabe von Wasser.The metered addition of water is important in this process.

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.Too much water would lead to a damp layer of sand, what would cause significant difficulties in the entire sand recirculation system. Instead, the sand must be complete dry from the molding box emptied and fed to the forming station 'as a sufficient compression by Otherwise vacuum and shaking is not possible.

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.In tests, proper dosing of water must be taken into account the, casting heat amount and the total amount of molding material succeeded. The ratio of casting / sand / amount of water in kg for a test piece with module 1.5 had the value 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.The water can be added continuously in the calculated total amount take place until casting temperatures of around 550 0C are reached. Adding water too early must be avoided in order to prevent explosive phenomena.

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.The values are also quite good when a gaseous medium is introduced achieved in the sand mold, with suction also being carried out by the vacuum system can. The gaseous medium is, for example, cold, water-saturated air or a gas that relaxes in the form, such as nitrogen or carbonic acid, is suitable.

Durch das erfindungsgemäße Kühlverfahren können die Abkühlzeiten etwa halbiert werden. Das bedeutet, daß bei gleicher Leistung eine geringere Anzahl teurer Formkasten ausreicht.With the cooling method according to the invention, the cooling times can be approximately be halved. This means that with the same performance, a smaller number is more expensive Molding box is sufficient.

Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage wird dadurch gesteigert.This increases the profitability of a system.

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.The accompanying drawing shows an embodiment of the invention It shows: FIG. 1: A cross section through an upper mold part, FIG. 2: The section A-A from Fig. 1 and Fig. 3: A cross section through an upper mold part.

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.A hollow molding box 1 has air nozzles 2 and on on the inner wall the outer wall suction nozzle 3 for connection to a vacuum system. In the sand mold 4 1 and 2 is a cooling pipe system 5 at a small distance above the casting 6th

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.After the casting 6 has solidified, a flowing cooling medium passed through the cooling pipe system 5, which leads to a significantly faster cooling of the casting leads than was previously the case.

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.The cooling pipe system according to Fig. 1 and 2 can also be designed so that the coil is provided with regularly distributed, fine bores. By the penetration of the cooling medium into the mold results in an even stronger cooling. That Steam or gaseous cooling medium is released in the hollow molding box sucked off by the vacuum system.

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.According to FIG. 3, injector nozzles 7 are after the solidification of the metal when the vacuum is briefly released into the sand mold with the aid of a vibrator 4 inserted. The cooling takes place as described above.

Claims

Claims 1. A method for controlled casting cooling in Sand molds, especially in vacuum-compacted sand molds, characterized in that that after the metal has solidified, a cooling medium flowing through the hottest Zone of the sand mold (4) in the vicinity of the casting (6) is passed through.

2. The method according to claim 1, characterized in that according to the If the solidus temperature of the solidifying metal falls below a metered amount of water is directed into the sand mold (4) and that the resulting water vapor at vacuum-compacted sand molds after precipitation of precipitating condensate in the hollow molding box (1) is sucked off by the vacuum system.

3. The method according to claim 1, characterized in that a metered, gaseous medium, especially cold, water-saturated air or a relaxing one Gas such as nitrogen or carbonic acid is fed into the sand mold and when it is vacuum-compressed Sand molds is sucked off by the vacuum system.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that after the metal has solidified, the upper box is lifted and / or that In addition to the cooling medium, additional false air is passed into the mold and directed past the casting will.

5. Vorrichtùng for performing the method according to claim 1, characterized by one laid in the sand mold at a distance of 10 to 50 mm from the casting (6) System of cooling pipes (5).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the cooling tubes (5) are provided with regularly spaced, fine bores.

7. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 3, characterized by a after the solidification of the metal with the help of a System to be inserted into the sand mold (4) when the vacuum is briefly released of ineector nozzles (7).