DE3403186A1

DE3403186A1 - Process and apparatus for the casting of hollow bodies

Info

Publication number: DE3403186A1
Application number: DE19843403186
Authority: DE
Inventors: Anthony Charles Blackburn Worswick
Original assignee: WORSWICK ALAN ENG
Current assignee: WORSWICK ALAN ENG
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1984-12-13
Also published as: GB8315615D0

Abstract

In the production of hollow bodies by slush casting, air is intentionally introduced into the interior of the cast shell, in order to facilitate the outflow of the residual molten metal. The air is supplied via an opening formed by perforation or local melting of the cast shell, or on the path via the duct connection which serves for the molten metal.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Method and apparatus for casting

Hohlkörpern Hohlkörpern Die Erfindung betrifft die Herstellung von Hohlkörpern mit einem Verfahren, das als Sturzguß bekannt ist. Hollow bodies Hollow bodies The invention relates to the production of Hollow bodies using a process known as lintel casting.

Das Sturzgießen erlaubt die Herstellung von Hohlkörpern bzw. Artikeln nach Art eines Hohlkörpers ohne das Erfordernis der Benutzung eines Kernes. Das flüssige Material wird einer Gußform zugeführt, in der es teilweise abkühlen kann, so daß sich eine feste Wand bzw. ein fester Mantel bildet. Hiervon ausgehend, wird das noch im Inneren des Gußartikels übrig gebliebene flüssige Material entfernt.Lintel casting allows the production of hollow bodies or articles in the manner of a hollow body without the need to use a core. That liquid material is fed into a mold, in which it can partially cool down, so that a solid wall or a solid shell is formed. Based on this, will the liquid material still remaining inside the cast article is removed.

Um das schmelzflüssige Material zu entfernen, ist es üblich, einen Ausgang am Boden des Gußhohlraumes vorzusehen, so daß das flüssige Material unter Schwerkrafteinfluß abfließen kann. Der gleiche Weg ist üblicherweise dazu benutzt, um das Material am Anfang des Arbeitsvorganges in den Gußhohlraum zu bringen. Dabei ist es jedoch ein erheblicher Nachteil, daß in der Praxis oft Luft od. dgl.To remove the molten material, it is common to use a Provide exit at the bottom of the casting cavity, so that the liquid material under The influence of gravity can flow away. The same route is commonly used to about the material at the beginning of the work process into the mold cavity bring to. However, it is a significant disadvantage that in practice often Air or the like

nicht in der Lage ist, in das Innere des gegossenen Artikels zu gelangen, um an die Stelle des flüssigen Mateals zu treten. Das dadurch entstehende Vakuum führt dazu, daß das flüssige Material innerhalb des Artikels gehalten wird, was zum Ergebnis hat, daß das flüssige Material sehr ungleichmäßig abfließt oder im Inneren des-Artikels zurückgehalten wird.is unable to get inside the molded article, to take the place of the liquid material. The resulting vacuum leads to the fact that the liquid material is held within the article, what has the result that the liquid material flows off very unevenly or in the Inside the article is withheld.

Es wurde gefunden, daß dieses Problem dadurch gelöst werden kann, daß man nach der Ausbildung des festen Mantels Luft oder ein anderes Gas bewußt bzw. absichtlich in den Mantel einführt, beispielsweise über den Einlaß für das flüssige Metall oder auf dem Wege über die Wandung des Mantels, so daß die innerhalb des Mantels gebliebene Flüssigkeit abfließen kann.It has been found that this problem can be solved by that after the formation of the solid mantle one becomes conscious of air or another gas or intentionally introduces it into the jacket, for example via the inlet for the liquid metal or on the way over the wall of the jacket, so that the inside The liquid remaining in the jacket can drain off.

Nach einem Gegenstand der Erfindung wird nach der Ausbildung des festen Mantels dieser bewußt durchstochen, was vorzugsweise in einem oberen Bereich geschieht, wodurch Luft oder ein anderes Gas eintreten kann, um das Metall zu ersetzen, das aus dem Mantel abfließt. Der Gußmantel kann beispielsweise dadurch aufgestochen werden, daß ein Lochwerkzeug verwendet wird oder ein lokaler Schmelzprozeß oder dadurch, daß ein kleiner Teil der Wandung des Gußwerkzeuges heiß genug gehalten wird, um lokal die Bildung des Gußmantels zu verhindern.According to an object of the invention is after the formation of the solid The coat is deliberately pierced, which is preferably done in an upper area, allowing air or some other gas to enter to replace the metal that drains from the coat. The cast casing can, for example, be punctured as a result that a piercing tool is used or a local melting process or in that a small part of the wall of the casting tool is kept hot enough is to prevent the formation of the cast jacket locally.

Alternativ kann Luft in den Gußmantel auf dem Wege eingelassen werden, der dem Einlaß und dem Auslaß des schmelzflüssigen Materials dient.Alternatively, air can be let into the cast casing on the way that of the inlet and outlet of the molten liquid Material is used.

Wird mit Hilfe des Durchstechens gearbeitet, so geschieht dies mit Hilfe einer oder mehrerer Durchstechungen vorzugsweise dort, wo der Gußartikel hinsichtlich Qualität, Güte und Aussehen nicht beeinträchtigt wird Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von im wesentlichen geschlossenen Hohlkörpern, beispielsweise hohlen, schmelzbaren Kernen zum Spritzgießen.If piercing is used, this is done with Using one or more piercings, preferably where the cast article with respect to Quality, goodness and appearance is not impaired The object of the invention is particularly applicable in the manufacture of substantially closed Hollow bodies, for example hollow, fusible cores for injection molding.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der nachfolgenden schematischen Darstellung einer Sturzgußvorrichtung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erste Ausbildungsform einer Sturzgußeinrichtung und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Sturzgußeinrichtung.Further features and details of the invention emerge from the Description of the following schematic representation of a lintel casting device based on the drawing. The drawing shows: FIG. 1 a first embodiment a lintel casting device and FIG. 2 shows a second embodiment of a lintel casting device.

Fig. 1 zeigt eine mehrteilige Form 1, die einen Gußhohlraum 2 enthält.1 shows a multi-part mold 1 which contains a casting cavity 2.

Der Form zugeordnet ist ein Bad 3 mit geschmolzenem Metall, in das eine Metallpumpeneinheit 4 eingetaucht ist, die mit dem Boden bzw. der Unterseite des Gußhohlraumes über ein geheiztes Rohr 5 in Verbindung steht. Beim Arbeitsvorgang wird Druckluft über das Rohr 6 auf die Metalloberfläche in der Pumpeneinheit aufgegeben und dadurch über das Rohr 5 nach oben bewegt in den Gußhohlraum.Associated with the mold is a bath 3 with molten metal into which a metal pump unit 4 is immersed, the bottom or the bottom of the casting cavity via a heated tube 5 is in communication. During the work process compressed air is applied to the metal surface in the pump unit via the pipe 6 and thereby moved up the tube 5 into the casting cavity.

Das ursprünglich in dem Gußhohlraum befindliche Luftvolumen wird über schmale Spalte des Werkzeuges oder besonders hierzu vorgesehene Luftauslaßöffnungen abgedrückt, womit das flüssige Metall den Gußhohlraum schnell füllt. Das Metall verfestigt sich im Gußhohlraum beginnend an den Wänden des Ilohlraumes, womit ein fester Metallmantel gebildet wird, der jedoch noch flüssiges Metall enthält. Nach einer zur Ausbildung der festen Metallummantelung ausreichenden Zeit wird der Luftdruck von dem in der Pumpe befindlichen Metall fortgenommen. Da die Pumpe sich räumlich unterhalb der Form befindet, versucht das in der Form befindliche flüssige Metall, in die Pumpe und das Metallbad zurückzufließen.The volume of air originally located in the mold cavity becomes over narrow gaps in the tool or air outlet openings specially provided for this purpose with which the liquid metal quickly fills the casting cavity. The metal solidifies in the casting cavity beginning on the walls of the ileal space, with which a solid metal jacket is formed, which, however, still contains liquid metal. To a time sufficient for the solid metal shell to form becomes air pressure removed from the metal in the pump. Because the pump is spatially is below the mold, the liquid metal in the mold tries to to flow back into the pump and the metal bath.

Um diesen Rückfluß zu ermöglichen, so, daß er sich zuverlässig und schnell abspielt und dabei der gesamte Zentralbereich des Hohlkörpers von dem Metall entleert ist, wird der feste Gußmantel absichtlich an oder in der Nähe seines obersten Punktes durchstoßen, derart, daß die Umgebungsluft in den inneren Bereich des Hohlkörpers eindringen kann, wo das Metall noch flüssig ist.To enable this reflux, so that it is reliable and plays quickly and thereby the entire central area of the hollow body from the metal is deflated, the solid cast mantle is purposely at or near its top Puncture point in such a way that the ambient air in the inner region of the hollow body can penetrate where the metal is still liquid.

Das Durchstoßen des Gußmantels kann auf verschiedene, geeignete Art geschehen, beispielsweise mittels eines Lochwerkzeuges 7, das in der Gußform angebracht ist. Das Lochwerkzeug ist normalerweise zurückgezogen, wobei seine Spitze beispielsweise bündig mit der Wand des Gußhohlraumes liegen kann. Das Lochwerkzeug weist eine Luftführung auf, derart, daß, nachdem das Lochwerkzeug durch den Gußmantel in das Innere des Hohlkörpers gestoßen wurde, Luft aus der Umgebung in den Gußkörper strömen kann, um das schmelzflüssige Metall zu ersetzen, das in das Metallbad zurückfließt. Vorzugsweise enthält die Luftführung einen oder mehrere Luftschlitze auf der Außenseite des Lochwerkzeuges, die kurz vor der Spitze des Lochwerkzeuges enden, so daß sie nicht durch das schmelzflüssige Metall verstopft werden können, wenn dieses in den Gußraum eintritt. Es kann jedoch auch eine andere geeignete Rückschlagventilanordnung Verwendung finden, um die Luft in das Innere des Gußkörpers eintreten zu lassen.The casting jacket can be pierced in various suitable ways happen, for example by means of a punching tool 7, which is mounted in the mold is. The piercing tool is normally withdrawn, with its tip for example may be flush with the wall of the casting cavity. The punching tool has an air duct on, in such a way that after the punching tool through the cast jacket into the interior of the Hollow body has been pushed, air from the environment can flow into the cast body, to replace the molten metal that went into the Metal bath flows back. The air duct preferably contains one or more air slots on the outside of the punch, just before the tip of the punch so that they cannot be clogged by the molten metal, when this enters the casting space. However, another suitable check valve arrangement can also be used Find use to allow the air to enter the interior of the cast body.

Die Größe der Durchstechung, die erforderlich ist, um den Eintritt von Luft zu ermöglichen, ist von der Größe des Gußkörpers abhängig. Anstatt von Luft können auch andere Gase Verwendung finden, um an die Stelle des schmelzflüssigen Metalls zu treten. Luft oder anderes Gas können unter natürlichen Bedingungen einströmen in dem Maße, wie das schmelzflüssige Metall aus der Form ausfließt, sie können jedoch auch zur schnelleren Austreibung des schmelzflüssigen Metalls unter Druck aufgegeben werden.The size of the piercing that is required to allow entry to allow air is dependent on the size of the cast body. Instead of Air can also use other gases to take the place of the molten liquid To kick metal. Air or other gas can flow in under natural conditions however, as the molten metal flows out of the mold, they can also abandoned under pressure to expel the molten metal more quickly will.

Alternativ hierzu kann ein Teil des Gußstückes in flüssigem Zustand gehalten werden dadurch, daß ein Abschnitt der Wand des Werkzeughohlraumes in erhitztem Zustand gehalten wird, wobei dieser Teil mit einem kleinen Ventilmechanismus verbunden ist, der es erlaubt, Luft in das Innere des Gußkörpers zu lassen, wenn das Ventil geöffnet ist. Die Funktion dieses Ventils wird in der Reihenfolge normalerweise stattfinden unmittelbar nachdem der Druck von der Füllpumpe fortgenommen ist.Alternatively, part of the casting can be in the liquid state are held by having a portion of the wall of the mold cavity in heated State is maintained, this part being connected to a small valve mechanism which allows air to be let into the interior of the casting when the valve is open. The function of this valve will be in the order normally take place immediately after the pressure is removed from the filling pump.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung, bei der die Luft oder das Gas über die Öffnung eingeführt wird, die der Zufuhr und Abfuhr des schmelzflüssigen Metalls dient; dies anstelle einer zusätzlichen Öffnung des Gußmantels. Dementsprechend findet sich hier nicht ein Lochwerkzeug 7, sondern es ist ein Ventil 8 mit der Versorgungsleitung 5 verbunden nahe der Stelle, wo diese wiederum mit der Gußform verbunden ist. Da die Verso:rgungsleitung für das Werkzeug immer oberhalb des Schmlzpunktes des Metalls erwärmt gehalten ist, ist folglich auch Jedwedes in der Leitung vorhandenes Metall - oder eine zu verarbeitende Metallegierung -in geschmolzenem Zustand. Das genannte Ventil wird zur gleichen Zeit geöffnet wie der Druck von der Metallförderpumpe 4 fortgenommen wird, wobei das durch das Metall, das aus dem Werkzeughohlraum ausfließen will, gebildete Vakuum Saugluft über dieses Ventil ansaugt und dadurch ein Hohlraum gebildet wird. Es kann jedoch auch jegliche andere geeignete Form eines vakuumunterbrechenden Mittels verwendet werden, um Luft in das Innere der Gußform einzulassen. Anstelle von Luft können auch andere Gase verwendet werden, um an die Stelle des schmelzflüssigen Metalls zu treten. Die Luft oder ein anderes Gas können in natürlicher Weise zuströmen so, wie das schmelzflüssige Metall aus der Form fließt. Sie können jedoch auch unter Druck zugeführt werden, um das schmelzflüssige Metall auf diese Weise schneller auszutreiben.Fig. 2 shows a modified embodiment of the subject matter of Invention in which the air or gas is introduced through the opening that the Supply and discharge of the molten metal is used; this instead an additional opening in the cast jacket. Accordingly, there is no such thing here a punching tool 7, but a valve 8 is connected to the supply line 5 near the point where this in turn is connected to the mold. Since the supply management for the tool is always kept above the melting point of the metal, is consequently any metal present in the pipe - or one to be processed Metal alloy - in the molten state. The said valve becomes the same Opened time as the pressure is removed from the metal feed pump 4, wherein the vacuum created by the metal trying to flow out of the mold cavity Sucks suction air through this valve and thereby a cavity is formed. It can however, any other suitable form of vacuum interrupter can also be used to let air into the interior of the mold. Instead of air you can Other gases are also used to take the place of the molten metal to kick. The air or another gas can flow naturally in such a way that how the molten metal flows out of the mold. However, you can also use Pressure can be applied to the molten metal this way faster to drive out.

Die absichtliche Einführung von Luft in den Gußmantel räumt vollständig die vorstehend wiedergegebenen Probleme aus, die sich beim Sturzguß ergeben, wenn das übrig gebliebene schmelzflüssige Metall nicht in der Lage ist, aus dem Gußmantel abzufließen, weil kein genügender Zutritt für ein Gas als Ersatz für dieses schmelzflüssige Metall vorhanden ist.The deliberate introduction of air into the cast shell completely clears up the problems set out above, which arise in the case of the fall casting, if the leftover molten metal is unable to get out of the cast shell to flow away because there is insufficient access for a gas to replace this molten liquid metal is available.

Die vorstehend angesprochenen Verfahren zur Ermöglichung eines Luftzutrittes haben jedes für sich ihren speziellen Anwendungsbereich. Beispielsweise ist der Einlaß von Luft über die Wandung des Gußteils in dessen Inneres besser für dünnwandige Gußteile geeignet, während die Eintrittsmöglichkeit für Luft in den Gußmantel auf dem Wege über ein Ventil, das mit der Versorgungsleitung verbunden ist, insbesondere geeignet ist, wenn Hohlkörper mit dickwandigen Abschnitten hergestellt werden sollen.The above-mentioned methods for enabling air access each have their own specific area of application. For example, the Inlet of air through the wall of the casting inside it is better for thin-walled ones Castings suitable, while the possibility of entry for air into the cast jacket the way via a valve that is connected to the supply line, in particular is suitable when hollow bodies with thick-walled sections are to be produced.

Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere anwendbar für die Herstellung von hohlen Metallkernen zur Verwendung beim Spritzgießen von Kunststoffartikeln, beispielsweise Rohrverzweigungen, Rohrkrümmern, Ansaugluftverteilern etc. Metallkerne zum Spritzgießen werden aus einer niedrig schmelzenden Metallegierung hergestellt, die beispielsweise bei 150°C ihren Schmelzpunkt hat. Die Metallkerne werden in einer Spritzgußform platziert, daraufhin wird das Kunststoffmaterial um die Metallkerne durch Spritzgießen verteilt und anschließend werden die Kerne erhitzt durch Induktionserhitzung oder erhöhte Umgebungstemperatur, so daß die Kerne aus den spritzgegossenen Teilen ausgeschmolzen werden. Die Induktionserhitzung wird vorzugsweise angewendet und es ist dabei sehr vorteilhaft, wenn die Metallkerne hohl sind, da dies weitgehend den Schmelzprozeß durch Induktionserhitzung erleichtert. Hohlkerne sind außerdem leicht, benötigen nur verhältnismäßig wenig Material und erfordern verhältnismäßig wenig Hitze sowohl zu ihrer Herstellung als auch zu ihrem Ausschmelzen aus dem Inneren eines gegossenen Artikels. Sie sind außerdem massiven Metallkernen weitaus vorzuziehen. Die vorliegende Erfindung stellt daher einen erheblichen Fortschritt sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht dar, da sie den Abguß schmelzbarer Hohlmetallkerne ermöglicht in einer Form, die zuverlässig die Entfernung überflüssigen Metalls aus dem Inneren des Kernes erlaubt.The subject matter of the invention is particularly applicable to manufacturing of hollow metal cores for use in injection molding of plastic items, for example pipe branches, pipe elbows, air intake manifolds, etc. metal cores for injection molding are made from a low-melting metal alloy, which has its melting point at 150 ° C, for example. The metal cores are in a Injection mold is placed, then the plastic material is placed around the metal cores distributed by injection molding and then the cores are heated by induction heating or increased ambient temperature so that the cores from the injection molded parts be melted out. Induction heating is preferably used and it is very advantageous if the metal cores are hollow, since this is largely the melting process is facilitated by induction heating. Hollow cores are also lightweight, require relatively little material and require relatively little little heat both for their production and for their melting out to the Inside a molded article. They are also far from massive metal cores preferable. The present invention therefore represents a significant advance both technically and economically, as they make the cast fusible hollow metal cores in a form that allows reliable removal excess metal allowed from inside the core.

Claims

Claims methods of lintel casting to form substantially closed hollow body in which molten metal is brought into the mold and cooled in contact with the wall of the mold to form a solid shell and wherein the molten metal remaining within the shell is made from the jacket is drained, characterized in that the molten metal is introduced from below into the closed mold and that a gas is introduced into the casting jacket is introduced while draining the metal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas is introduced through an opening formed in the wall of the cast jacket.

3. The method according to claim 2, characterized in that the opening is formed by mechanical penetration of the jacket.

4. The method according to claim 2, characterized in that the opening is formed by local melting of the mantle.

5. The method according to claim 2, characterized in that the opening is formed by locally preventing solidification of the metal ip of the mold.

6. The method according to claim 1, characterized in that the gas into the mold or into the cast casing via the line for supply and / or disposal is fed with molten metal.

7. Device for the casting of hollow bodies by means of lintel casting, containing a closed mold, vial of molten metal, and means for drainage leftover molten metal from the mold after forming a solid Metal shell that is in contact with the mold, characterized by a device, which introduces a gas into the mold while the remaining molten metal is drained from the mold.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the device (7) forms an opening in the jacket.

9. Apparatus according to claim 7, characterized in that the device (8) is a gas supply that is connected to the line or lines through which the molten metal flows.