Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Hohlräume aufweisenden Gußstücken nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to a method and a device
for the production of castings having cavities
the preamble of claim 1 or 2.
Aus BG-A-17 065 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung
von Hohlräume aufweisenden Gußstücken aus einer Silikat
schmelze bekannt, bei welchem die Silikatschmelze in eine
vorbereitete wiederverwendbare Gußform bzw. Kokille mit
beweglichen Teilen gegossen wird. Zu einem vorgegebenen
Zeitpunkt wird die Kokille umgedreht, so daß sich die
Ausgußöffnung unten befindet, und der Rest der Schmelze
ausfließen kann. Dadurch erhält man ein Gußstück aus er
starrtem Material mit einem Hohlraum, wobei die Form des
Gußstücks durch die Innenfläche der Kokille vorgegeben
wird. Die Wanddicke des hergestellten Gußstückes hängt von
der Verweilzeit der Schmelze in der Kokille ab.BG-A-17 065 is already a manufacturing process
of hollow castings made of a silicate
known melt, in which the silicate melt into a
prepared reusable mold or mold with
moving parts is cast. At a given
At this point the mold is turned over so that the
Pouring spout located below, and the rest of the melt
can flow out. This gives you a casting from it
rigid material with a cavity, the shape of the
Casting predetermined by the inner surface of the mold
becomes. The wall thickness of the casting produced depends on
the residence time of the melt in the mold.
Das Drehen der Kokille ist im Hinblick auf den erforderli
chen Mechanismus aufwendig und verlängert den Fertigungs
prozeß, da einerseits das Drehen im Hinblick auf die hohen
Trägheitskräfte langsam und gleichmäßig durchgeführt werden
muß, und andererseits der Ausfluß der Schmelze das Einströ
men von Luft behindert.The turning of the mold is necessary with regard to the
Chen mechanism complex and extends the manufacturing
process, because on the one hand the turning with regard to the high
Inertial forces are carried out slowly and evenly
must, and on the other hand the outflow of the melt the inflow
of air.
Zur Herstellung von dünnwandigen Gußteilen mit Hohlräumen
ist aus der FR-A-2 14 827 eine Vorrichtung bekannt, in
welcher mit Hilfe eines schwachen Überdrucks Schmelze aus
einem Behälter, der sich in einer hermetisch abgedichteten
Kammer befindet, durch ein Gießrohr in eine Druckkammer mit
zwei kegelförmigen Hohlräumen transportiert wird, die
miteinander und mit dem Gießrohr verbunden sind. Einer der
kegelförmigen Hohlräume ist an seinem oberen Ende mit einer
Gußform verbunden, während der andere über eine Rohrleitung
mit einem Hahn für wenigstens vier Leitungsmöglichkeiten in
Verbindung steht. In der ersten Stellung des Hahns ist die
Leitung mit einer Druckluftquelle, in seiner zweiten Stel
lung mit dem Innenraum der hermetisch abgeschlossenen
Kammer, in seiner dritten Stellung mit der Rohrleitung des
zweiten kegelförmigen Hohlraums der Druckkammer und in
seiner vierten Stellung mit der Atmosphäre verbunden. Die
beiden kegelförmigen Hohlräume der Druckkammer haben ein
nahezu gleiches Volumen. Die sie verbindende Durchgangsöff
nung hat einen Querschnitt, der dem der Speiseleitung für
die Schmelze entspricht. Das Volumen des kegelförmigen
Hohlraums, welcher mit dem Hahn in Verbindung steht, ist so
bemessen, daß bei gefüllter Gußform der Pegel der Schmelze
in diesem Hohlraum unter einem bestimmten Sollwert liegt.
Die Druckkammer ist in ihrem oberen Teil am Anfang der
Leitung, die einen der kegelförmigen Hohlräume mit dem Hahn
verbindet, mit einer Einrichtung zum Absperren des Gaszu
flusses in diesen Hohlraum versehen, wenn die Schmelze
darin einen bestimmten Pegelstand erreicht hat.For the production of thin-walled castings with cavities
a device is known from FR-A-2 14 827, in
which melt out with the help of a weak overpressure
a container that is in a hermetically sealed
Chamber is located through a pouring tube into a pressure chamber
two conical cavities that are transported
are connected to each other and to the pouring tube. One of
conical cavities is at its upper end with a
Mold connected while the other via a pipe
with a tap for at least four pipe options in
Connection is established. In the first position of the tap is the
Line with a compressed air source, in its second position
with the interior of the hermetically sealed
Chamber, in its third position with the pipeline of the
second conical cavity of the pressure chamber and in
its fourth position connected to the atmosphere. The
both conical cavities of the pressure chamber have one
almost the same volume. The passage opening connecting them
has a cross-section that matches that of the feed line for
the melt corresponds. The volume of the conical
The cavity that is connected to the tap is like this
dimension that the level of the melt when the mold is filled
in this cavity is below a certain setpoint.
The upper part of the pressure chamber is at the beginning of the
Pipe one of the conical cavities with the tap
connects, with a device for shutting off the gas supply
flow into this cavity when the melt
has reached a certain level.
Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht nur das Gießen von
Gußstücken unter schwachem Druck, also von dünnwandigen
Hohlteilen. Die Vorrichtung ist relativ aufwendig, da eine
zusätzliche Zwischendruckkammer mit einem die einzelnen
Gußphasen steuernden Hahn erforderlich ist. Da dem Ausströ
men der Schmelze aus der Hohlraumzone des Gußstücks unter
dem Einfluß der Schwerkraft die in das freiwerdende Volumen
einströmende Luft entgegenwirkt, dauert das Entfernen der
Schmelze relativ lang, so daß der Gußzyklus insgesamt lange
dauert, und die Abmessungstoleranzen des gebildeten Hohl
raums bzw. der Wandstärken groß sind. Durch die durch die
Schmelze hindurchgehende Luft setzt in der Schmelze zudem
eine Oxydation und Gasbildung ein. Da das Entfernen der
Gießform nach dem Erstarren der Schmelze außerdem langwie
rig ist, ist der Wirkungsgrad der Gießmaschine unzurei
chend.This known device only allows the casting of
Castings under weak pressure, i.e. thin-walled
Hollow parts. The device is relatively complex, because a
additional intermediate pressure chamber with a the individual
The casting phase-controlling tap is required. Because the outflow
men of the melt from the cavity zone of the casting under
the influence of gravity into the released volume
counteracts incoming air, the removal of the
Melt relatively long so that the casting cycle is long overall
lasts, and the dimensional tolerances of the hollow formed
room or wall thicknesses are large. Through the through the
Air passing through the melt also sets in the melt
oxidation and gas formation. Since removing the
Casting mold after solidification of the melt also long as
rig, the efficiency of the casting machine is inadequate
chatting.
Aus der BG-A-48 717 sind ferner ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung von Rohlingen aus Metallen und
Metallegierungen durch Gießen mit Gegendruck bekannt. Mit
diesem Verfahren lassen sich jedoch Gußstücke mit Hohlräu
men komplizierter Form nicht herstellen, da an der Oberflä
che des oberen Bereichs der Kokille ein Erstarren der
Schmelze nicht vorgesehen ist. Zum Entfernen der Schmelze
aus der Kokille muß der Druck in der Kammer, in der sich
die Kokille befindet, gesteigert werden, wofür große Gas
mengen unter hohem Druck erforderlich sind, was den Prozeß
insgesamt sehr träge macht. Ferner ist es nicht möglich,
den Pegelstand der unter dem hohen Gasdruck aus der Kokille
abströmenden Schmelze zwischen dem Kokillenboden und dem
unteren Ende des Ausgießrohres festzustellen, so daß die
Gefahr besteht, daß das Druckgas durch die Schmelze hin
durch austritt, und Schmelze gegen Teile der Vorrichtung
spritzt, die damit nicht in Berührung kommen sollen. Ferner
läßt sich mit der bekannten Vorrichtung der Erstarrungspro
zeß für die Ausbildung des Rohlings in der Kokille nicht
steuern.From BG-A-48 717 are also a method and
Device for the production of blanks from metals and
Metal alloys known by casting with back pressure. With
However, this process can be used for casting castings with cavities
complex shape because the surface
surface of the upper mold chill
Melt is not provided. To remove the melt
The pressure in the chamber in which the
the mold is located, which is great gas
quantities under high pressure are required, which is the process
overall very sluggish. Furthermore, it is not possible
the water level under the high gas pressure from the mold
outflowing melt between the mold bottom and the
determine the lower end of the pouring tube, so that the
There is a risk that the compressed gas through the melt
through exits, and melt against parts of the device
splashes that should not come into contact with it. Further
can with the known device of the solidification pro
not for the formation of the blank in the mold
Taxes.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun
darin, das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß
nach einem anfänglichen vollständigen Füllen des Hohlraums
in der Gießform mit Schmelze die Schmelze in einfacher
Weise nur aus dem Bereich der Hohlräume abgeführt wird.The object underlying the invention now exists
therein the method and apparatus for performing it
of the method of the generic type so that
after an initial complete filling of the cavity
in the mold with melt the melt in simple
Is only removed from the area of the cavities.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 gegebenen Maßnahmen und vorrichtungs
mäßig mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 aufge
führten Merkmalen gelöst.This task is procedurally with the in the indicator
of claim 1 given measures and device
moderately with the in the characterizing part of claim 2
characteristics solved.
Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Kompensation des
Volumendefizits der flüssigen Phase, also der Schmelze, die
die Hohlräume des Gußstücks ausfüllt, ergibt sich eine
gesteuerte orientierte Erstarrung der Schmelze, was zu
Gußstücken mit verbesserter Struktur führt. Das Verfahren
kann auch sehr einfach durchgeführt werden, da eine Verwen
dung von Kernen nicht nötig ist. Die Bedienung der Vorrich
tung ist relativ einfach, die Bildung von Ausschuß gering
und ein Entweichen von Druckgasen nicht möglich. Vorteil
haft ist die Koppelung mit den zum Stand der Technik gehö
renden, mit Gegendruck arbeitenden Gießmaschinen. Die
Temperaturbedingungen in der Form, mit welcher die Erstar
rung des Gußstücks und die Bildung der Hohlräume darin
gesteuert wird, erfolgt mit Hilfe einer Steuereinrichtung
in Form eines Mikrocomputers, wodurch die Regulierung
äußerst exakt ist.Due to the compensation of the invention
Volume deficits of the liquid phase, i.e. the melt
fills the voids of the casting, one results
controlled oriented solidification of the melt leading to
Castings with improved structure leads. The procedure
can also be carried out very easily, as a use
core is not necessary. The operation of the device
tion is relatively simple, the formation of committees low
and escape of compressed gases is not possible. Advantage
coupling with those belonging to the state of the art
casting machines working with counter pressure. The
Temperature conditions in the form with which the starter
casting and the formation of voids therein
is controlled using a control device
in the form of a microcomputer, making regulation
is extremely accurate.
Anhand einer Zeichnung, in der schematisch eine Vorrichtung
zur Erzeugung von Gußstücken mit Hohlräumen dargestellt
ist, wird die Erfindung näher erläutert.Using a drawing in which a device is shown schematically
shown for the production of castings with cavities
the invention is explained in more detail.
An der in der Zeichnung gezeigten Gießform 1 sitzt ein
Ansatz 2, dessen Länge so bemessen ist, daß sein eines Ende
in einen Hohlraum 3 eines sich bildenden Gußstücks durch
die erstarrende Schmelze hindurchragt. Der Ansatz 2 ist mit
seinem anderen Ende einerseits über ein zweites steuerbares
Ventil 4 mit einer dicht abschließbaren Kammer 5, in wel
cher sich ein Behälter 6 für Schmelze befindet, und ande
rerseits über eine Leitung mit einem ersten steuerbaren
Ventil 7 und einem Reduzierventil 8 mit einem Druckgasbe
hälter 9 verbindbar, dem ein Manometer 10 zugeordnet ist.
Eine in den Behälter 6 für die Schmelze ragende, ein Gieß
rohr bildende Speiseleitung 11 weist einen Sensor 12 zur
Ermittlung des Pegels der Schmelze auf, der mit einer
Steuereinrichtung 13 in Form eines Mikrocomputers verbunden
ist. Mit der Steuereinrichtung 12 sind ferner Steuerventile
14 verbunden, die in Leitungen angeordnet sind, in denen
eine Kühlflüssigkeit zu beweglichen Metallkernen 15 und
Kühlern 16 transportiert wird. Die Steuereinrichtung 13
steht ferner über einen Schalter 17 mit elektrischen Heiz
elementen 18 in der Gießform 1 und mit einem Thermoelement
19 im Behälter 6 für die Schmelze und mit wenigstens einem
Thermoelement 20 in der Gießform 1 in Verbindung. Der
Druckgasbehälter 9 ist ferner über Ventile 21, 22 und 23
mit der dicht abgeschlossenen Kammer 5, die den Behälter 6
für die Schmelze enthält, und mit einer dicht abgeschlosse
nen Kammer 24 mit der Gießform 1 verbunden. Die Kammer 24
ist mit der Kammer 5 durch eine Leitung mit einem Ventil 25
verbunden. An die Kammer 24 ist ferner eine Leitung mit
einem Auslaßventil 26 angeschlossen.On the casting mold 1 shown in the drawing, there is an extension 2 , the length of which is dimensioned such that one end of it protrudes into a cavity 3 of a casting which is formed through the solidifying melt. The approach 2 is with its other end on the one hand via a second controllable valve 4 with a tightly lockable chamber 5 , in which there is a container 6 for melt, and on the other hand via a line with a first controllable valve 7 and a reducing valve 8 with a Druckgasbe container 9 connectable to which a manometer 10 is assigned. A in the container 6 for the melt projecting, forming a pouring pipe feed line 11 has a sensor 12 for determining the level of the melt, which is connected to a control device 13 in the form of a microcomputer. Control valves 14 are also connected to the control device 12 and are arranged in lines in which a cooling liquid is transported to movable metal cores 15 and coolers 16 . The control device 13 is also via a switch 17 with electrical heating elements 18 in the mold 1 and with a thermocouple 19 in the container 6 for the melt and with at least one thermocouple 20 in the mold 1 in connection. The compressed gas container 9 is also connected via valves 21 , 22 and 23 to the tightly closed chamber 5 , which contains the container 6 for the melt, and to a tightly closed chamber 24 with the casting mold 1 . The chamber 24 is connected to the chamber 5 by a line with a valve 25 . A line with an outlet valve 26 is also connected to the chamber 24 .
Wenn die Ventile 21, 22, 23 und 25 offen und das Ventil 7
geschlossen sind, werden die dicht abgeschlossenen Kammern
5 und 24 der Gießmaschine mit dem Druckgas aus dem Druck
gasbehälter 9 gefüllt. Wenn ein vorgegebener Arbeitsdruck
in den beiden Kammern 5 und 24 erreicht ist, werden die
Ventile 22, 23 und 25 geschlossen, während das Ventil 26
geöffnet wird, wodurch Gas aus der Kammer 24 in die Atmo
sphäre entweicht und der Druck in der Kammer 24 absinkt,
bis ein vorgegebener Wert erreicht ist, wonach das Ventil
26 geschlossen wird. Dadurch, daß in der Kammer 5 nun ein
höherer Druck als in der Kammer 24 herrscht, wird Schmelze
aus dem Behälter 6 in der Kammer 5 durch die Speiseleitung
11 in die Gießform 1 gedrückt, bis diese vollständig ge
füllt ist. Dabei mißt das Thermoelement 19 die Temperatur
der Schmelze im Behälter 6. Thermoelemente 20, von denen
nur eines gezeigt ist, messen die Temperatur in einzelnen
Zonen der Gießform 1. Die Messungen werden der Steuerein
richtung 13 zugeführt, ausgewertet und mit Hilfe eines
vorgegebenen Programms zur Steuerung des Kühlflüssigkeits
stroms durch die Kühler 16 in den beweglichen Metallkernen
15 und des Schalters 17 für die elektrischen Heizelemente
18 verwendet. Durch diese Art der Temperatursteuerung in
der Gießform 1 wird das Erstarren der Schmelze reguliert,
so daß während einer programmgesteuert ermittelten Zeitdau
er Schmelze in der Gießform 1 zur Bildung des Gußstücks mit
den gewünschten Abmessungen bei geringen Meßtoleranzen in
der Wandstärke erstarrt. Die Steuereinrichtung 13 gibt dann
ein Signal zum Öffnen des Ventils 7. Über das Ventil 7
gelangt dann Druckgas aus dem Druckgasbehälter 9 über den
Ansatz 2 durch die erstarrte Wand des Gußstückes hindurch
in den Hohlraum 3 des Gußstücks in der Gießform 1, wobei
das Druckgas einen Druck hat, der höher ist als der in der
Kammer 5 mit dem Behälter 6 für die Schmelze, wobei die
Druckdifferenz über das Reduzierventil 8 einstellbar ist.
Aufgrund des höheren Drucks des Druckgases in dem Hohlraum
3 wird nun die Schmelze aus dem Hohlraum 3 herausgedrückt.
Wenn der Schmelzenpegel den Sensor 12 zur Ermittlung des
Pegelstandes an der Speiseleitung 11 erreicht, übermittelt
dieser ein Signal an die Steuereinrichtung 13, die nach
dessen Verarbeitung einen Befehl zum Schließen des Ventils
7 gibt, wodurch der Zustrom von Druckgas aufhört. Gleich
zeitig gibt die Steuereinheit einen Befehl zum Öffnen des
zweiten steuerbaren Ventils 4, wodurch sich der Druck über
dem freien Pegel der Schmelze in der Speiseleitung an den
Druck in der Kammer 5 mit dem Schmelzebehälter 6 angleicht,
wodurch die Schmelze unter dem Einfluß der Schwerkraft aus
der Speiseleitung 11 in den Behälter 6 zurückfließt, ohne
daß ein Verspritzen von Schmelze stattfindet.When the valves 21 , 22 , 23 and 25 are open and the valve 7 are closed, the tightly closed chambers 5 and 24 of the casting machine are filled with the compressed gas from the compressed gas container 9 . When a predetermined working pressure in the two chambers 5 and 24 is reached, the valves 22 , 23 and 25 are closed while the valve 26 is opened, whereby gas escapes from the chamber 24 into the atmosphere and the pressure in the chamber 24 drops until a predetermined value is reached, after which the valve 26 is closed. Characterized in that there is now a higher pressure in the chamber 5 than in the chamber 24 , melt is pressed from the container 6 in the chamber 5 through the feed line 11 into the mold 1 until it is completely filled GE. The thermocouple 19 measures the temperature of the melt in the container 6 . Thermocouples 20 , only one of which is shown, measure the temperature in individual zones of the mold 1 . The measurements are supplied to the control device 13 , evaluated and used with the aid of a predetermined program for controlling the coolant flow through the cooler 16 in the movable metal cores 15 and the switch 17 for the electrical heating elements 18 . This type of temperature control in the mold 1 regulates the solidification of the melt, so that during a program-controlled period of time he melts in the mold 1 to form the casting with the desired dimensions with small measurement tolerances in the wall thickness. The control device 13 then gives a signal to open the valve 7 . Via the valve 7 , pressurized gas then passes from the pressurized gas container 9 via the attachment 2 through the solidified wall of the casting into the cavity 3 of the casting in the casting mold 1 , the pressurized gas having a pressure which is higher than that in the chamber 5 the container 6 for the melt, the pressure difference being adjustable via the reducing valve 8 . Due to the higher pressure of the compressed gas in the cavity 3 , the melt is now pressed out of the cavity 3 . When the melt level reaches the sensor 12 for determining the level on the feed line 11 , the latter transmits a signal to the control device 13 which, after its processing, issues a command to close the valve 7 , as a result of which the inflow of compressed gas stops. At the same time, the control unit gives a command to open the second controllable valve 4 , whereby the pressure above the free level of the melt in the feed line adjusts to the pressure in the chamber 5 with the melt container 6 , whereby the melt under the influence of gravity the feed line 11 flows back into the container 6 without splashing of the melt.