DE69107910T2

DE69107910T2 - Verfahren, Giessform und Vorrichtung zum Niederdruckgiessen von Metallen.

Info

Publication number: DE69107910T2
Application number: DE69107910T
Authority: DE
Inventors: Pascal Sourlier
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH0780035B2; HU912031D0; CA2044881A1; RU2044600C1; HUT58010A; JPH04231144A; FR2663571A1; BR9102618A; NO912404D0; DE69107910D1; PL168031B1; PL290756A1; US5217058A; MX173386B; NO179065C; ES2072566T3; CS188291A3; EP0463909A1; NO179065B; FI913010A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Niederdruckgiessen von Metallen in Blindsandformen. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Niederdruckgiessen in einer Blindsandform mit einem nach unten offenen Gießschacht, mindestens einem Formeinsatz und Anschnitten, welche den Gießschacht mit diesem Formeinsatz bzw. diesen Formeinsätzen verbinden, ein Verfahren, bei welchem man die Schachtbasis mit dem oberen Ende eines Zuleitungsrohres für flüssiges Metall verbindet, und man das Metall in dieser Zuleitung und im Gießschacht bis zur Ausfüllung des Formeinsatzes bzw. der Formeinsätze durch die Anschnitte ansteigen läßt.
Die Niederdruckgußtechnik (vergl. zum Beispiel FR-A-2 295 808, 2 367 566 und 2 556 996 im Namen der Anmelderin) ist besonders vorteilhaft, gegenüber der Schwerkraftgußtechnik, um dünnwandige und/oder kompliziert geformte und/oder Gußstücke von größeren Abmessungen herzustellen. Tatsächlich kann der durch das Metall ausgeübte Druck, welcher durch die Einspritzung von Gas in eine dichte, das flüssige Metall enthaltende Gießtasche entsteht, beliebig gesteuert werden, so daß das Metall in alle Winkel des Formeinsatzes gedrückt wird.
Immerhin wurde bei gewissen Gußteilkonfigurationen das Auftauchen von ausfüllungsabhängigen Gußfehlern wie Blasenbildung (d.h. Einschluß von Luftblasen) festgestellt. Ziel der Erfindung ist es, die Niederdruckgußtechnik zu verbessern und damit die Häufigkeit des Auftauchens derartiger Fehler zu verringern.
Zu diesem Zweck zielt die Erfindung auf ein Gießverfahren der oben genannten Art ab, welches sich dadurch kennzeichnet, daß das Metall an zumindest einem Zeitpunkt des Gußvorgangs beim Durchlaufen der in Benutzung befindlichen Anschnitte verlangsamt wird.
Gemäß einer Anwendungsart wird eine angepaßte Durchflußmenge von flüssigem Metall in das Zuleitungsrohr geschickt, so daß ein Anstieg dieses Metalls bis über die in Benutzung befindlichen Anschnitte erfolgt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Blindsandform, wodurch dieselben Zielsetzungen angestrebt werden. Diese Form, eines Typs, der einen nach unten offenen Gießschacht und mindestens einen Formeinsatz aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Flächen der in Benutzung befindlichen Anschnittsquerschnitte an zumindest einem Zeitpunkt des Gußvorgangs größer ist als die Fläche des Gießschachtquerschnitts.
Insbesondere im Falle einer Gießform mit mehreren Formeinsätzen kann die Summe der Flächen aller Anschnittsquerschnitte größer als die Fläche des Querschnitts des Gießschachtes sein.
Noch spezifischer ausgedrückt, wenn die Formeinsätze auf n Ebenen verteilt sind, kann die Fläche des Querschnittes des Gießschachtes sich zwischen der Summe der Flächen der Anschnittsquerschnitte von Ebenen und derjenigen aller Anschnittsquerschnitte bewegen.
Wenn die Gießorin Anschnittsgruppen aufweist, deren jede durch einen Zwischenkanal gespeist wird, dann hat vorzugsweise die Fläche des Querschnitts eines jeden Kanals größer zu sein als die Summe der Flächen der Querschnitte der durch ihn gespeisten Anschnitte.
Die Erfindung betrifft desgleichen eine Niederdruckgießvorrichtung, die eine solche Gießform verwendet. Diese Vorrichtung, - vom Typ, der eine Gießtasche, von der ein nach oben offenes Zuleitungsrohr für flüssiges Metall ausgeht, aufweist, sowie eine an diese Tasche angeschlossene Druckgasquelle, mindestens eine Blindsandform, die einen nach unten offenen Gießschacht aufweist, mindestens einen Formeinsatz und Gießanschnitte, die diesen Schacht mit diesem Einsatz bzw. diesen Einsätzen verbinden, und die Möglichkeiten zur Befestigung der Schachtbasis auf der Öffnung des Zuleitungsrohres,- kennzeichnet sich dadurch, daß die Gießform der oben gegebenen Definition entspricht.
Es werden hiermit, ohne jegliche Beschränkungswirkung, Anwendungsbeispiele der Erfindung hinsichtlich der beigefügten Figuren beschrieben, von welchen :
- die Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt einer der Erfindung entsprechenden Gießvorrichtung darstellt ;
- die Fig. 2 schematisch einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 3 durch eine andere Gießform darstellt, die in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwandt werden kann ; und
- die Fig. 3 eine Ansicht dieser Gießform, im Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2 ist
Die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung sieht einen Raum 1 vor, der eine Tasche oder einen Vorratsbehälter für Flüssigmetall 2 bildet, ein Gestell 3 zur Aufnahme der Gießform und eine Sandform 4. Sie wird bei Niederdruckguß von Gußeisen angewandt (Grauguß oder Kugelgraphitguß), Stahl- oder Superlegierung in der Gießform 4. Abgesehen von der inneren Fonfiguration dieser Gießform ist die Vorrichtung mit der in FR-A-1 295 808 wie bereits oben genannt identisch.
Die feste Tasche 1 besitzt einen oberen Deckel 5, welcher dichtschließend an ihren Seitenwänden angebracht und durch geeignete Mittel verriegelt ist (nicht abgebildet). Ein Mundstück 6 wird durch eine im Deckel 5 ausgesparte Öffnung 7 eingeführt. Dieses Mundstück 6 weist ein rohrförmiges Unterteil 8 auf, dessen Aussendurchmesser der Öffnung 7 entspricht, sowie ein Oberteil 9 von insgesamt kegelstumpfartiger Form, welches, dank seiner großen flachen Basis 10 dichtschließend rund um die Öffnung 7 aufliegt. Eine aus einer Asbestschnur gebildete Dichtung 11 ist in einer Rille in der Basis 10 des Mundstücks eingelassen. Durch das Mundstück 6 führt ein Leitungsrohr bzw. eine Zuleitung 12 aus feuerfestem Material hindurch, welche in das Flüssigmetall bis nahe an den Boden der Tasche 1 hineinragt ; das obere Teil des Leitungsrohres 12 reicht bis zur Mitte des Mundstücks 6, auf Höhe der oberen flachen Seite desselben.
Die Tasche 1 ist durch ein Leitungsrohr 14 an eine Druckgasquelle 13 angeschlossen, die Verbindung der Tasche 1 mit der Druckgasquelle 13 oder der Außenluft wird durch eine geeignete Vorrichtung 15 außerhalb der Tasche vorgenommen. Ein Manometer 16 ermöglicht die Überwachung des innerhalb der Tasche herrschenden Drucks während des Gießvorgangs.
Das Gestell 3 beinhaltet die am Ansatz mit Rädern 18 versehenen und auf zwei Schienen 19 laufenden Tragpfosten 17.
Die Tragpfosten 17 vereinigen sich an ihrem oberen Ende in einer Abdeckung 20, welche einen nach unten gerichteten Zylinder 21 trägt, dessen am unteren Ende mit einem Gelenk versehene Kolbenstange 22 eine Lagerplatte 23 trägt.
Die Tragpfosten 17 sind ebenfalls jeder mit einem Bördelflansch 24 versehen, auf welchem eine zylindrische Schraubenfeder 25 aufliegt. Eine horizontal angebrachte Stützplatte 26 kann vertikal über eine gewisse Länge oberhalb der Bördelflansche 24 an den Tragpfosten 17 entlanggleiten ; diese Stützplatte 26 liegt ständig auf dem oberen Ende der Federn 25 auf, wodurch die Platte mit deren Aufwärtsdruck beansprucht wird. Wenn auf die Stützplatte 26 keinerlei Abwärtsdruck ausgeübt wird, befindet sich diese oberhalb der oberen flachen Seite des Mündstücks 6. Eine kreisförmige Öffnung 27, groß genug um das Mündstück 6 durchzulassen, ist in der Platte 26 ausgespart.
Die Gießform 4 ist eine massive Blindsandform, die sich aus mindestens zwei Teilen zusammensetzt. Diese Form besteht aus einem Gießschacht 28 und vier, jeder mit dem Schacht 28 durch einen Anschnitt 30 verbundenen und auf zwei Ebenen verteilten Formeinsätzen 29.
Der Gießschacht 28 ist vertikal ausgerichtet und sein kreisförmiger Querschnitt gleicht etwa dem des Zuleitungsrohrs 12. Er ist an seiner Basis offen, dort befindet sich die kegelstumpfartige, konisch erweiterte, der Form des Mundstücks 6 angepaßte Aufnahme 31. Der Schacht erstreckt sich bis zu einem gewissen Abstand der Endfläche der Formoberseite.
Die vier Anschnitte 30 sind je paarweise parallel und etwa horizontal angeordnet. Ihr Querschnitt ist rechteckig, und die Festlegung dieses Querschnitts wird später erläutert.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Da das Gestell 3 von der Tasche 1 entfernt ist, wird eine geeignete feuerfeste Dichtung 32 am Boden der Aufnahme 31 für die Gießform 4 angebracht. Die Gießform 4, welche in jedem Formeinsatz einen nicht abgebi1deten Kern enthält, wird auf der Platte 26 montiert und mittig zur Öffnung 27 derselben zentriert, dann wird das Gestell 3 auf den Schienen 19 über die das flüssige Gußeisen enthaltende Tasche 1 geschoben, so daß das Mundstück 6 in die Aufnahme 31 der Gießform blickt. Dann wird der Zylinder 21 ausgefahren, so daß er, indem er auf die Lagerplatte 23, die Gießform 4 und ihre Stütze 26 einwirkt, diese absenkt, wobei er gegen den Aufwärtsdruck der Federn 25 arbeitet. Dieser Vorgang klemmt die Dichtung 32 zwischen dem Aufnahmeboden 31 und dem Mundstück 6 und gewährleistet so die dichte Verbindung zwischen Gießschacht und Zuleitungsrohr.
Danach wird die Tasche 1 an die Druckquelle 13 durch Betätigung der Vorrichtung 15 angeschlossen. Der auf die freie Oberfläche des Gußeisens einwirkende Druck läßt dieses in das Rohr 12 steigen. Das Gußeisen füllt den Schacht 28 der Form, die Anschnitte 30 und die Formeinsätze 29. Der Druck wird über eine von den Abmessungen und den Formen der Gußstücke sowie deren Anschnittsystem abhängigen Dauer aufrechterhalten. Der Schacht 28 spielt währenddessen die Rolle eines Vorratsbehälters oder einer Saugmassel, indem er den Formeinsätzen zusätzliches Gußeisen zum Ausgleich der Schwindung zuführt. Dann härten die Anschnitte 30 aus, der Gasdruck in der Tasche 1 wird durch Betätigung der Vorrichtung 15 auf normalen Außenluftdruck abgesenkt und das flüssige, noch im Schacht 28 und im Rohr 12 befindliche Gußeisen sinkt in die Tasche 1 zurück und verläßt beide Leitungen.
Darauf fällt die Betätigung des Zylinders 21 weg, die Gruppe Form/Stützträger 26 wird durch Einwirkung der Federkraft 25 vom Mundstück 6 getrennt, und das gesamte Gestell 3 wird horizontal von der Tasche auf den Schienen 19 weggerückt.
Die vorangegangene Beschreibung entspricht der Technik wie in der o.g. FR-A-2 295 808, und die Dichtung 32 kann wie in diesem Dokument beschrieben ausfallen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung liegt der Querschnitt des Schachtes 28 zwischen der Summe der Flächen der Anschnittsquerschnitte 30 einer Ebene und der Summe der Flächen der Anschnittsquerschnitte aller Anschnitte. Wenn man daher eine geeignete Gaszufuhr durch die Zuleitung 14 einleitet, steigt das Metall im Schacht 28, um eine metallostatisch ausreichende Höhe auf allen Ebenen zu gewährleisten, und die Spannung an der Metalloberfläche senkt sich, sobald es in die Anschnitte eintritt. Das ermöglicht einen Mehrfachebenenguß bei regelmäßigem Metallfluß, mit geringsten Turbulenzen und verringert somit die Sanderosion durch Flüssigmetalldurchfluß, sowohl in den Anschnitten als auch in den Formeinsätzen selber. Die Risiken von Lufteinschlüssen sowie das Auftauchen von Kaltschläufern werden dadurch verringert. Schlußendlich entstehen dabei gesündere Gußstücke.
Die teilweise in Figuren 2 und 3 abgebildete Gießform weist ebenfalls zwei Formeinsätze 29 auf jeder Ebene auf. In diesem Falle jedoch wird jeder Formeinsatz von mehreren Anschnitten 30 gespeist, und Zwischenkanäle 33 gewährleisten die Verbindung zwischen dem Schacht 28 und den jeweiligen Anschnitten. Um die ruhige Ausfüllweise wie oben beschrieben beizubehalten, ist der Querschnitt eines Kanals 33 größer als die Summe der Flächen der durch ihn gespeisten Anschnittsquerschnitte auszulegen.
Im Falle von Formeinsätzen größerer Abmessungen, und der Speisung der Formeinsätze durch mehrere Anschnitte wie in Figuren 2 und 3 abgebildet, kann es vorkommen, daß die Anschnitte der ersten Ebene bzw. der ersten Ebenen aushärten, bevor das Flüssigmetall bis zur Spitze des Gießschachtes vorgedrungen ist. In diesem Fall werden die Hohlräume der Form (Gießschacht, Kanäle, Anschnitte) dergestalt ausgelegt, daß zu jedem Zeitpunkt die Summe der Querschnittsflächen der in Benutzung befindlichen Anschnitte (d.h. weder leer noch ausgehärtet) größer ist als die Querschnittsfläche des Gießschachtes.

Claims

1. Verfahren zum Niedrigdruckgiessen in einer Blindsandform, die einen nach unten offenen Gießschacht (28), mindestens einen Formeinsatz (29) und Gießanschnitte (30) zur Verbindung des Gießschachtes mit diesem Formeinsatz oder diesen Formeinsätzen aufweist, eines Typs, bei welchem man die Schachtbasis mit dem oberen Ende eines Zuleitungsrohrs (12) für Flüssigmetall verbindet, und das Metall in diesem Rohr und im Schacht bis zur Ausfüllung des Formeinsatzes oder der Formeinsätze durch die Anschnitte ansteigen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zu einem Zeitpunkt des Gießvorgangs der Metallfluß während seines Durchflusses durch die in Benutzung befindlichen Anschnitte verlangsamt wird.

2. Verfahren geinäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Zuleitungsrohr ein derartig angepaßter Metallfluß geschickt wird, daß ein Anstieg dieses Metalls über die in Benutzung befindlichen Anschnitte erfolgt.

3. Blindsandform für Niedrigdruckguß eines Typs, welcher einen nach unten offenen Gießschacht (28), mindestens einen Formeinsatz (29) und Gießanschnitte (30) aufweist, welche den Gießschacht mit diesem Formeneinsatz bzw. mitdiesen Formeneinsätzen verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Flächen aller Anschnittsquerschnitte (30) zu zumindest einem Zeitpunkt des Gießvorgangs größer ist als die Fläche des Querschnitts des Gießschachtes (28).

4. Gießform gemäß Anspruch 3, eines Typs, welcher mehrere Formeinsätze (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Flächen aller Anschnittsquerschnitte (30) größer ist als die Querschnittsfläche des Gießschachtes (28).

5. Gießform gemäß Anspruch 4, eines Typs bei welchem die Formeinsätze (29) auf n Ebenen verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Gießschachtquerschnitts (28) zwischen der Summe der Flächen der Anschnittsquerschnitte (30) von (n - 1) Ebenen und der Summe aller Anschnittsquerschnitte befindlich ist.

6. Gießform gemäß eines beliebigen Anspruches von 3 bis 5, eines Typs, welcher Anschnittsgruppen (30) aufweist, deren jede durch einen Zwischenkanal (33) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Querschnitts eines jeden Kanals größer ist als die Summe der Flächen aller von ihm gespeisten Anschnittsquerschnitte.

7. Vorrichtung zum Niederdruckgießen in Blindsandform, eines Typs, welcher eine Gießtasche (1) aufweist, aus der ein Zuleitungsrohr (12) nach oben wegführt, sowie eine mit der Tasche verbundene Druckgasquelle (13) und mindestens eine Blindsandform (4), welche einen nach unten offenen Gießschacht (28), mindestens einen Formeinsatz (29) und Gießanschnitte (30) aufweist, die den Gießschacht mit diesem Formeinsatz oder diesen Formeinsätzen verbinden sowie Mittel (21) zur Befestigung der Gießschachtbasis auf der Öffnung des Zuleitungsrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform einem beliebigen Anspruch von 3 bis 6 entspricht.