DE3521086C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von metallischen Gegenständen gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for casting metallic objects according to the preamble of Claim 1. It also relates to a device for Execution of the procedure.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Gießen von Eisen- und Nichteisenmetallen unter Schwerkraftwirkung, insbesondere in Kokillen. Bislang erfolgt derartiges Gießen zumeist von Hand unter entsprechender beträchtlicher arbeitsphysiologischer Belastung des Gießers, wobei die zur Erzielung einer optimalen Formteilgüte maßgebenden Bedingungen bei den einzelnen Gießvorgängen nicht einzuhalten bzw. zu reproduzierbar sind, selbst wenn das Gießen von besonders erfahrenem Personal durchgeführt wird. Damit Gase aus dem Formhohlraum entweichen können und zur Vermeidung des Einbringens von Verunreinigungen, wie Schlacke, Oxiden und dgl. in den Formhohlraum, ist es bekannt, von Hand oder mechanisch die Gießform oder den Tiegel während des Formfüllvorganges zu schwenken (vgl. z. B. DE-PS 5 97 271, 9 65 952 und DE-AS 19 09 782). Da das Schwenken einen maßgebenden Einfluß auf die Formteilgüte hat, wurde auch schon vorgeschlagen, das Schwenken von Gießform und Tiegel in gesteuerter Weise vorzunehmen (DE-PS 11 13 290). Zur Vermeidung von Gaseinschlüssen ist es ferner bekannt (DE-OS 25 00 521), die um eine gemeinsame Achse schwenkbare Anordnung aus Gießform und Tiegel in einer Kammer unterzubringen, so daß unter Vakuum- oder Inertgasatmosphäre vergossen werden kann. Es wurde jedoch festgestellt, daß die bekannten Maßnahmen selbst bei erhöhtem apparativem Aufwand nicht ausreichen, um auch bei komplizierten Formen gefügehomogene Gußstücke mit der gewünschten hohen Qualität zu erhalten, wenn das Gießen unter Schwerkraftwirkung erfolgen soll. Unter solchen Umständen war man bislang zumeist auf das apparativ aufwendige Druckgießverfahren angewiesen.The invention particularly relates to the casting of Ferrous and non-ferrous metals under the influence of gravity, especially in molds. So far, such casting has taken place mostly by hand with a corresponding considerable occupational physiological load on the foundry, whereby the for Achievement of optimal molded part quality not to be adhered to or closed during the individual casting processes are reproducible, even if the casting is particularly experienced personnel. So that gases from the Mold cavity can escape and to avoid the Introduction of impurities such as slag, oxides and Like in the mold cavity, it is known to be by hand or mechanically the mold or the crucible during the Swivel the mold filling process (cf. e.g. DE-PS 5 97 271, 9 65 952 and DE-AS 19 09 782). Because the panning one has had a decisive influence on the quality of the molded part suggested swiveling the mold and crucible in to make controlled manner (DE-PS 11 13 290). To Avoiding gas inclusions is also known (DE-OS 25 00 521), the arrangement pivotable about a common axis from the casting mold and crucible in a chamber so that can be cast under a vacuum or inert gas atmosphere. However, it was found that the known measures even with increased equipment expenditure are not sufficient to Even with complicated shapes, homogeneous castings with the to get desired high quality when pouring under Gravity should take place. In such circumstances it was So far, mostly on the expensive equipment Die casting process instructed.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, mit denen qualitativ hochwertige Formteile selbst komplizierter Formgebung in reproduzierbarer Weise wirtschaftlich, d. h. ohne erhöhten apparativem Aufwand, durch Gießen unter Schwerkraftwirkung hergestellt werden können.The invention is therefore based on the object Method and device of the type mentioned at the outset to create with which high-quality molded parts themselves complicated shape in a reproducible way economical, d. H. without increased equipment outlay Casting can be made by gravity.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf die kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 6 verwiesen.To solve this problem is on the characteristic parts of claims 1 and 6 referenced.
Danach werden erfindungsgemäß nicht nur die Anordnung aus Tie gel und die Gießform bzw. Kokille um eine gemeinsame Achse mit gleicher Winkelgeschwindigkeit geschwenkt, sondern dieser gemeinsamen Schwenkbewegung eine Relativbewegung des Tiegels gegenüber der Gießform überlagert, um auf das Einfließen der Metallschmelze vom Tiegel in den Formhohlraum der Gießform gezielt Einfluß ausüben zu können. Es wurde überraschend festgestellt, daß durch diese Maßnahme die bisher beim Gießen mittels Kokille insbesondere komplizierter Formteile festgestellten Mängel auf einfacher Weise behoben werden können. Insbesondere erlaubt die gleichzeitige Schwenkung von Tiegel und Gießform und die überlagerte Relativschwenkung des Tiegels in leicht reproduzierbarer Weise eine derartige Steuerung der Auslaufgeschwindigkeit der Schmelze aus dem Tiegel, daß auf der Schmelze schwimmende Verunreinigungen, wie Schlacke, Oxide und dgl. an einem Eintritt in den Formhohlraum gehindert werden. Es können daher sehr gefügehomogene, weitgehend einschlußfreie Gußstücke der gewünschten hohen Qualität auch ohne das apparativ aufwendige Druckgießverfahren hergestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann zur weiteren Optimierung des Gießvorganges die Schwenkbewegung nach einem Programm für den zeitlichen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit gesteuert werden. Der für eine bestimmte Gießform optimal ermittelte Verlauf der Schwenkwinkelgeschwindigkeit kann beliebig oft reproduziert werden, was besondere Vorteile auch bei einem häufigen Wechsel der Gießformen hat. Das Gießen selbst kann mit einer einem Abguß im wesentlichen entsprechenden Schmelzenmenge im Tiegel erfolgen. Es kann jedoch auch ein Metall im Tiegel in situ, z. B. induktiv oder mittels eines elektrischen Lichtbogens, geschmolzen werden. Nach jedem Gießvorgang kann der Tiegel aus der Kammer herausgenommen und durch einen eine proportionierte Metallschmelzenmenge oder Feststoffeingabe enthaltenden Tiegel ersetzt werden.Thereafter, not only the tie arrangement according to the invention gel and the mold or mold around a common axis with the same Angular velocity pivoted, but this common Pivotal movement of the crucible relative to the Casting mold overlaid on the influx of the molten metal targeted influence from the crucible into the mold cavity of the casting mold to be able to exercise. It was surprisingly found that through this measure the previously used for casting with a mold In particular, complicated defects found defects can be easily fixed. In particular, allowed the simultaneous swiveling of the crucible and the mold and the superimposed relative pivoting of the crucible in slightly reproducibly such a control of the Flow rate of the melt from the crucible that on contaminants floating in the melt, such as slag, oxides and the like. prevented from entering the mold cavity will. It can therefore be very homogeneous, largely inclusion-free castings of the desired high quality too produced without the expensive die casting process will. According to a preferred development of the invention can further optimize the casting process Panning movement according to a program for the time course the angular velocity can be controlled. The one certain mold optimally determined course of Swing angle speed can be reproduced as often as desired be what special advantages even with a frequent change who has molds. The casting itself can be done with one Pour essentially corresponding amount of melt in the crucible respectively. However, a metal can be in situ in the crucible, e.g. B. inductively or by means of an electric arc, be melted. The crucible can be removed after each casting process removed from the chamber and proportioned by one Crucible containing molten metal or solids input be replaced.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine die Gießform und den Tiegel umschließende Kammer mit einer Einrichtung zur Absaugung und/oder Einführung eines Strömungsmediums und eine den Tiegel relativ zur Gießform bewegbar abstützende Halterung, so daß die Kammer zusammen mit der Gießform und dem Tiegel um eine horizontale Achse und der Tiegel erfindungsgemäß relativ zur Gießform verschwenkt werden können. Dabei kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Kammer einen gegen ein Kammerunterteil in abdichtende Beziehung klappbaren Deckel umfassen, wobei die Gießform zwischen dem Deckel und dem Unterteil zur Verspannung der Gießformhälften einklemmbar ist. Da es sich herausgestellt hat, daß das Gießen und Schwenken bei einer bestimmten Ausgangslage, insbesondere Schräglage der Gießform, begonnen werden sollte, kann ferner eine Einrichtung vorgesehen sein, um die Neigung der Gießform gegenüber dem Tisch, auf dem sie angeordnet ist, einzustellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen besonders einfachen robusten Aufbau aus und erfordert keine aufwendigen Abdichtungsmaßnahmen. Die Vorrichtung ist daher geeignet, selbst bei relativ geringen Stückzahlen anstelle des bislang zumeist angewandten Gießens von Hand eingesetzt zu werden. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Gießen mittels Kokillen daher nicht nur in wirtschaftlicher, sondern auch arbeitsphysiologischer Hinsicht verbessert.The device according to the invention comprises a mold and chamber enclosing the crucible with a device for Suction and / or introduction of a flow medium and a supporting the crucible movable relative to the mold Bracket so that the chamber together with the mold and the Crucible around a horizontal axis and the crucible According to the invention can be pivoted relative to the mold can. According to a development of the invention, the Chamber one against a chamber lower part in sealing Relationship include hinged lid, the mold between the cover and the lower part for bracing the Mold halves can be clamped. Since it turned out has that pouring and swirling at a particular one Starting position, especially the inclined position of the mold, started should be provided, a facility can also be provided around the inclination of the mold towards the table on which it is placed is arranged to adjust. The device according to the invention is characterized by a particularly simple, robust construction and does not require complex sealing measures. The The device is therefore suitable, even for relatively small ones Numbers of pieces instead of the previously used casting to be used by hand. By the invention Casting is therefore not only used in molds economic, but also work physiological improved.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using an embodiment and the drawing explained in more detail. It shows
Fig. 1 in schematischer geschnittener Seitenansicht eine erfindungsgemäß aufgebaute Gießvorrichtung, Fig. 1 is a schematic sectional side view of a molding apparatus constructed according to the invention,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a section along the section line II-II in FIG. 1.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt die Vorrichtung nach der Erfindung ein Grundgestell oder einen Unterrahmen 1, der z. B. in Gestalt eines Paares quer beabstandeter Säulen aus gebildet sein kann. Die Säulen tragen ein Paar quer beabstan dete Lager 9, welche Stummelwellen halten, die von Seitentei len 3 eines Tragrahmens oder Tisches 2 seitlich abstehen. Die Stummelwellen definieren eine horizontale Schwenkachse 7, um die der Tisch 2 in einer vertikalen Ebene geschwenkt werden kann, wie dies durch den Pfeil in Fig. 1 angedeutet ist.As shown in Figs. 1 and 2, the device according to the invention comprises a base frame or a subframe 1 which , for. B. can be formed in the form of a pair of transversely spaced columns. The columns carry a pair of transversely beabstan dete camp 9 , which hold stub shafts that protrude from the side parts 3 of a support frame or table 2 laterally. The stub shafts define a horizontal pivot axis 7 , about which the table 2 can be pivoted in a vertical plane, as indicated by the arrow in FIG. 1.
Der Tisch 2 weist geeignete Mittel auf, um eine Gießform 10 am Tisch aufspannen bzw. befestigen zu können. Insbesondere um fassen diese Mittel Einrichtungen, welche es ermöglichen, die Gießform 10 in eine bestimmte Schräglage gegenüber der Hori zontalen zu bringen und in dieser Schräglage zu halten. Zu diesem Zweck kann eine gegenüber dem Tisch 2 relativ schwenk bare Aufspannplatte 13 vorgesehen sein, deren Neigung gegen über dem Tisch 2 mittels einer in Fig. 1 schematisch angedeu teten Einrichtung 11, z. B. Schraubeinrichtung, eingestellt werden kann. Der Angußkanal 12 der Gießform 10 als auch deren Formhohlraum 14 können auf diese Weise in eine bestimmte Schrägstellung gebracht werden, so daß die Metallschmelze längs der Wand des Angußkanales 12 in den Formhohlraum 14 hin einfließt, nicht jedoch ungesteuert darin hineinfallen kann.The table 2 has suitable means for being able to clamp or fasten a casting mold 10 to the table. In particular, these means include devices which make it possible to bring the casting mold 10 into a certain inclined position relative to the horizontal and to hold it in this inclined position. For this purpose, a relative to the table 2 relative pivoting bare platen 13 can be provided, whose inclination relative to the table 2 by means of a schematically angedeu ended in Fig. 1 device 11, z. B. screw device can be adjusted. The sprue 12 of the mold 10 and the mold cavity 14 can be brought into a certain inclined position in this way, so that the molten metal flows along the wall of the sprue 12 into the mold cavity 14 , but cannot fall into it uncontrolled.
Auf dem Tisch 2 ist ferner in benachbarter Beziehung zur Ein trittsöffnung des Angußkanales 12 der Gießform 10 ein Tiegel oder Gießlöffel 16 entfernbar angeordnet. Zu diesem Zweck kön nen am Tisch 2 Halterungen 18 befestigt sein, die Auflager vorsehen, auf denen der Tiegel 16 so aufgesetzt werden kann, daß die Schnauze des Tiegels etwas in die Eintrittsöffnung des Angußkanales 12 der Gießform 10 hineinragt.On the table 2 , a crucible or spoon 16 is also removably arranged in an adjacent relationship to a gate opening 12 of the casting mold 10 . For this purpose NEN can be attached to the table 2 brackets 18 , which provide supports on which the crucible 16 can be placed so that the muzzle of the crucible protrudes somewhat into the inlet opening of the sprue 12 of the mold 10 .
Erfindungsgemäß sind die den Tiegel 16 abstützenden Halterungen bzw. Auflager 18 so ausgebildet, daß der Tiegel 16 durch eine nicht gezeigte geeignete Einrichtung relativ zur Gießform 10 gedreht werden kann. D. h. der gemeinsamen Schwenkung von Gießform und Tiegel um die horizontale Schwenkachse 7 kann eine Drehung des Tiegels 16 relativ zur Gießform 10 überlagert werden.According to the invention, the supports or supports 18 supporting the crucible 16 are designed such that the crucible 16 can be rotated relative to the casting mold 10 by a suitable device (not shown). I.e. the joint pivoting of the casting mold and crucible about the horizontal pivot axis 7 , a rotation of the crucible 16 relative to the casting mold 10 can be superimposed.
Der Tisch 2 ist, wie dargestellt, als Unterteil einer die An ordnung aus Gießform 10 und Tiegel 16 aufnehmenden Kammer 6 ausgebildet. Das Oberteil der Kammer 6 bildet ein Klappdeckel 4. In der dem Tisch 2 zugewandten freien Kante des Klapp deckels 4 kann eine Nut 5 mit einer (nicht gezeigten) Dichtung ausgebildet sein, die den zugewandten Kantenrandbereich des Seitenteiles 3 des Tisches 2 aufnimmt, um die Kammer 6 bei geschlossenem Deckel 4 luftdicht abzudichten. Die Kammer 6 kann über eine Leitung 8 wahlweise mit einer Unterdruckpumpe oder dgl. oder einer Quelle für ein Schutzgas in Verbindung gebracht werden, so daß die Kammer 6 evakuiert oder in sie ein Schutzgas eingeführt werden kann.The table 2 is, as shown, formed as a lower part of the order from the mold 10 and crucible 16 receiving chamber 6 . The upper part of the chamber 6 forms a hinged cover 4 . In the table 2 facing free edge of the hinged lid 4 , a groove 5 can be formed with a seal (not shown) which receives the facing edge area of the side part 3 of the table 2 in order to seal the chamber 6 airtight when the lid 4 is closed. The chamber 6 can optionally be connected via a line 8 to a vacuum pump or the like or a source of a protective gas, so that the chamber 6 can be evacuated or a protective gas can be introduced into it.
Nicht dargestellte Einrichtungen zur Erwärmung des Tiegels 16 auf vorzugsweise elektrischem Wege sind vorgesehen. Vorzugs weise erfolgt die Erwärmung des Tiegels 16 mittels einer den Tiegel umgebenden Induktionsspule. Die Erwärmung kann auch so sein, daß hierdurch ein Schmelzen einer in den Tiegel eingege benen Feststoffeingabe bewirkt wird. Statt auf induktivem Wege kann das Schmelzen der Feststoffeingabe auch mittels eines elektrischen Lichtbogens in dem Fachmann bekannter Weise er folgen. Da die für den Gießvorgang notwendige Kokillentem peratur relativ hoch sein sollte, ist ferner vorgesehen, die Kokille mittels elektrischer Heizstäbe oder dgl. erhitzen zu können.Means, not shown, for heating the crucible 16 , preferably by electrical means, are provided. The crucible 16 is preferably heated by means of an induction coil surrounding the crucible. The heating can also be such that this causes melting of a solids input into the crucible. Instead of inductively, the melting of the solids input can also be carried out by means of an electric arc in a manner known to those skilled in the art. Since the mold temperature required for the casting process should be relatively high, provision is also made to be able to heat the mold by means of electric heating elements or the like.
Am Klappdeckel 4 kann ein Widerlager 20 vorgesehen sein, das in Eingriff mit der Gießform 10 steht, wenn sich der Deckel in Schließstellung befindet, um die Formhälften der Gießform gegeneinander zu verspannen.An abutment 20 can be provided on the hinged lid 4 , which is in engagement with the casting mold 10 when the lid is in the closed position in order to brace the mold halves against one another.
Der zeitliche Verlauf der Winkelgeschwindigkeit, mit der das Schwenken beim Gießen erfolgt, kann zur Erzielung optimaler Ergebnisse auf die individuellen Verhältnisse gezielt mittels einer die Schwenkbewegung steuernden nicht gezeigten Steuereinrichtung abgestimmt werden. Der optimale zeitliche Verlauf der Winkelgeschwindigkeiten von der Gießanfangs- bis zur Entformungsstellung kann durch Versuche empirisch ermit telt und in Form eines Programmes gespeichert werden, so daß die einmal ermittelten optimalen Bedingungen beliebig oft exakt wiederholt werden können. Der Aufbau einer derartigen Programmsteuerung ist dem Fachmann an sich bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden braucht.The time course of the angular velocity with which the Swiveling when pouring takes place can be more optimal to achieve Results based on individual circumstances a not shown controlling the pivoting movement Control device can be tuned. The optimal time Course of the angular velocities from the start of casting to the demolding position can be empirically determined by experiment telt and stored in the form of a program, so that the optimal conditions once determined as often as desired can be repeated exactly. Building such Program control is known per se to the person skilled in the art, so that need not be discussed in more detail here.
Das Gießen mittels der wie vorbeschrieben aufgebauten Vor richtung kann wie folgt durchgeführt werden.The casting by means of the structure constructed as described above direction can be done as follows.
Auf der Aufspannplatte 13 des Tisches 2 wird eine geeignete Gießform 10 mit einem dem zu gießenden Formteil entsprechenden Formhohlraum 14 befestigt und die Aufspannplatte 13 mittels der Stelleinrichtung 11 in eine gewünschte Schräglage gemäß Fig. 1 gebracht. Dann wird ein eine Metallschmelzenmenge enthaltender Tiegel 16 bei aufgeklapptem Deckel 4 ggf. unter induktiver Erwärmung auf die Halterungen oder Auflager 18 so aufgesetzt, daß die Auslaufschnauze des Tiegels etwas in die Eintrittsöffung des schräg nach oben gerichteten Angußkanales 12 der Gießform hineinragt. Nach Schließen des Deckels wird über die Leitung 8 die Kammer 6 mit einer Vakuumpumpe oder dgl. verbunden und evakuiert, so daß insbesondere im Formhohlraum 14 der Gießform befindliche Gase oder Luft nach außen abgeführt werden, bevor das eigentliche Gießen beginnt. A suitable casting mold 10 with a mold cavity 14 corresponding to the molded part to be cast is fastened on the clamping plate 13 of the table 2 and the clamping plate 13 is brought into a desired inclined position according to FIG. 1 by means of the adjusting device 11 . Then a crucible 16 containing a quantity of molten metal is placed on the holders or supports 18 with the lid 4 opened, if necessary with inductive heating, in such a way that the outlet snout of the crucible projects somewhat into the inlet opening of the obliquely upward sprue 12 of the casting mold. After closing the lid, the chamber 6 is connected and evacuated via a line 8 to a vacuum pump or the like, so that gases or air located in the mold cavity 14 of the casting mold, in particular, are discharged to the outside before the actual casting begins.
Die Anordnung aus Gießform 10 und Tiegel 16 wird dann aus der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung in Richtung des Pfeiles in gesteuerter Weise und gleichzeitiger Relativdrehung des Tiegels 16 gedreht, wobei die im Tiegel 16 befindliche Metallschmelze im Laufe der Schwenkbewegung in den Angußkanal 12 der Gießform 10 entleert wird, ohne daß dabei Oxide oder Schlacke in den Angußkanal hineingelangen. Wenn erwünscht, kann das Vakuum während der Schwenkbewegung in die Entformungsstellung aufrechterhalten werden.The arrangement of casting mold 10 and crucible 16 is then rotated from the initial position shown in FIG. 1 in the direction of the arrow in a controlled manner and at the same time relative rotation of the crucible 16 , the metal melt located in the crucible 16 in the course of the pivoting movement into the sprue 12 of the casting mold 10 is emptied without oxides or slag getting into the sprue. If desired, the vacuum can be maintained during the pivoting movement into the demolding position.
Statt des Einsetzens eines eine bestimmte Menge flüssigen Metalls enthaltenden Tiegels 16 kann in diesen auch eine proportionierte feste Metallmenge eingegeben werden, die in situ im Tiegel 16 vorzugsweise unter einer Schutzgasatmosphäre geschmolzen wird. Zu diesem Zweck wird die Leitung 8 mit einer Schutzgasquelle verbunden und die Feststoffeingabe auf induktivem Wege oder mittels eines elektrischen Lichtbogens oder dgl. geschmolzen. Das anschließende Abgießen kann in der vorerwähnten Weise unter Vakuum oder unter Aufrechterhaltung der Schutzgasatmosphäre erfolgen.Instead of using a crucible 16 containing a certain amount of liquid metal, a proportionate amount of solid metal can also be introduced into it, which is melted in situ in the crucible 16, preferably under a protective gas atmosphere. For this purpose, the line 8 is connected to a protective gas source and the solids input is melted inductively or by means of an electric arc or the like. The subsequent pouring can take place in the aforementioned manner under vacuum or while maintaining the protective gas atmosphere.
Claims (9)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MKB-METALLGUSS GMBH, 8078 EICHSTAETT, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |