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Gießvorrichtung für Leichtmetall Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung
für Leichtmetall mit einem als Hohlkolben ausgebildeten Gießtiegel. Es ist an sich
bei Gießverfahren zur Herstellung von Flußeisenblöcken bekannt, das Einfüllen des
flüssigen Metalls aus der Gießvorrichtung in die Form in solcher Weise' vorzunehmen,
daß weder eine Trennung des zugeführten Metalls noch eine Vermischung mit Luft stattfinden
kann.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Gießvorrichtung für Leichtmetall,
und zwar eine Gießvorrichtung-jener Art, welche einen als Hohlkolben ausgebildeten
Tiegel aufweist, und zwar besteht das @T.eue .darin, daß _ das Metall aus dem Raum
des Hohlkolbens durch eine Düse in die Blockform strömt, wobei die Düse durch ein
Ventil gedrosselt «-erden kann und das Metall in der Blockform durch den gefüllten
Kolben unter Druck gesetzt wird, ferner darin, daß der äußere Durchmesser des das
flüssige Metall aufnehmenden und mit einem oberen Vorratsbehälter versehenen Hohlkolbens
gleich dem des zu gießenden 1Zetallblockes ist.
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Zur Erzielung eines metallurgisch bestmöglichen Gefüges wird vorteilhaft
der Raum des Hohlkolbens möglichst groß gehalten und nahe bis an das untere Kolbenende
geführt. Der Düsenquerschnitt wird strömungs- und gießtechnisch zweckmäßig nach
der Austrittsseite hin erweitert und das Ventil als Ventilsegel mit sternförmig
angeordneten Führungslappen. die sich in ihrer Stärke der Düsenaustrittsseite zu
nach unten verjüngen, ausgebildet. Der Querschnitt der Düse, bei deren Durchfließen
eine Durch:knetung des Metalls erfolgt, ,ist dadurch an der Austrittsstelle ein
voller unverminderter, die Zuflußgeschwindigkeit eine sich der Blockform zu verringernde.
Vorteilhaft
wird ein beheizbares Einsatzstück in das untere Kolbenende des Holilkolhens eingesetzt,
wodurch die Temperatur des Metalls im Hohlkolben sehr niedrig und damit der Vergießkopf
'klein gehalten werden kann und ein einwandfreies Nachfließen des Metalls zur Blockform
gewährleistet ist.
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Zweckmäßig wird der Hohlkolben an seinem Ende mit einem in einer Nut
liegenden Spreng- hzw. Ahdichtring versehen und dessen Fuge durch einen Lappen überdeckt,
wobei der Hohlkolben gegen den Sprengring und die Formwand hin allgeschrägt und
der Hohlkolllen dadurch gegenüber der Blockform und der Vergießstelle abgedichtet
ist.
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Dadurch, daß die Hauptteile der Gießvorrichtung, die Gießform i, der
Böden 3 und der Hohlkolben d" mit Vorratsbehälter .f, der als eingeschaltete "Zwischenstufe
vor dem Vergießen zur Erholung des Metalls dient, vertikal gegeneinander in beliebig
gießtechnisch zweckentsprechender Weise verschoben werden können, sind die Voraussetzungen
dafür geschaffen. daß die Gießgeschwindigkeit nach Bedarf der Schmelze angepaßt
werden kann. Ferner ist es dadurch möglich, auf einfachste Art Block für Block zu
gießen und eine billige Fabrikation zti erzielen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar
zeigt die Abb.l einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,
Abh. 2 einen waagerechten Schnitt nach A-B der Abb. r, Abb. 3 einen Schnitt durch
eine andere Ausführungsform der Erfindung.
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In der Gießform i, deren unteres Ende durch den Boden 3 verschlossen
ist, steckt, aus- und einzielibär, der Hohlkolben 4", der mit einem oberen Vorratsbehälter
.t versehen und zweckmäßig ausgekleidet ist. Der innere hohle Raum 1-2 geht bis
nahe an das Ende des Hohlholberis und verengt sich an seinem Ende -zu einer
Düse i i, die sich nach der Austrittsseite i i" hin, also der Blockform i _# zu,
erweitert und die durch das Ventil 2o, dessen Verlängerung nach oben die Ventilstange
o bildet, geschlossen ist. Der untere sternförmige Teil des Kegelventils, der in
die Düse hineinragt, hat .Führungslappen 20", die sich in ihrer Dicke nach der Düsenaustrittsseite
i r" hin verjüngen, so daß am Ende der Düse ein vergrößerter voller Querschnitt
für den Metallstrahl vorhanden ist. Das Ende 17 des Hohlkolbens ist init einer Nut
versehen, in den ein Spreng-, d. 11. Ahdichtring, eingelegt ist. Die Fuge des Ahdichtringes
ist durch einen am Kolbenende angebrachten Lappen io überdeckt. Das Kolbenende selbst
ist gegen den Sprengring und die Formwand hin abgeschrägt. Bei der Abb. 3 ist der
Hohlkolben. der in der Blockform steckt und die am Ständer 2 befestigt ist, an seinem
Eiide mit einem beheizbaren Einsatzstück i.1 versehen. Aufgrehängt und gehalten
ist der Hohlkolben in den links und rechts sich befindlichen Armen ; mittels des
Griffverschlusses ;. Die Arme selbst sind am Ständer 6 angebracht. Die Ventilstange
o ist in `dem über dem Vorratsbehälter angebrachten Bügel verschiebbar gelagert,
und die Ventilhalteschwinge io greift mit ihrem einen Ende in die Ventilstange und
mit ihrem anderen Ende unter das Handrad.
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Der Verschlußhoden 3 sitzt auf einem absenk- und wegschwenkbaren Arm,
der z. B. durch die seitlich an der Gießform gelagert vertikale Achse gehalten und
mittels des Handrades durch die entsprechende Zuordnung der Kegelräder abgesenkt
werden kann. Oben an der vertikalen Achse ist der Schwenkarm, angebracht.
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Die Anordnung Gier Gießvorrichtung ist s@l getroffen, daß die drei
Hauptteile der Gießvorrichtung, der 1-1ohlkolllen d" mit seinem Vorratsbehälter
4., die Gießform i und der Boden 3, vertikal gegeneinander in beliebiger `"eise
verschollen werden können.
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Erfindungsgemäß, wie aus der Zeichnung; ersichtlich, steckt der Hohlkolben
-1", wenn er gefüllt ist, in der Gießform i, und das Metall befindet sich in dem
Raum 12, der an seinem Ende sich zu einer Düse i i verengt und einen angemessen
großen Querschnitt hat, wodurch gewissermaßen eine Erholung des Metalls vom Zufluß,
durch den es «'irhlungen und einer Schaumbildung ausgesetzt war, eintreten kann.
Es ist also eine Zwischenstufe für das Metall zwischen dem Schmelzofen und der_Vergießstelle
in der Blockform durch den mit einem olleren Vorratsbehälter 4 versehenen Hohlkolben
4" eingeschaltet. Das Metall erfährt sodann beim Gießvörgang für eine kurze Wegstrecke
eine Beschleunigung seiner Zuflußgeschwindigkeit, wobei das Metall aus verschiedenen
Ouerschnittszoneit zur Düse i i zusammenstrel;t, so daß die des Metalls im Raume
12 evtl. begonnene oder stattgefundene Transkristallisation der Legieruiigs!xstandteile
wieder beseitigt ist.
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Mit Hilfe des an seinem Ende sternförmig; ausgebildeten Ventilkegels
2o wird durch Heben und Senken der Durchfluß durch die Düse i i zur Blockform -i
5 begonnen, geregelt und allgestoppt. Auch die sternförmig angeordneten Führungslappen
20" des Ventils 20, die in die Düse hineinragen, bewirken noch, daß der 'Metallzustrom
durchschnitten und durch den verschieden groß auftretenden Widerstand die 'Metallpartien
heim Durclittitt durch die Düse gegenseitig verschollen werden. Es wird dadurch
die Knetwirkung der
Düse auf das durchfließende Metall noch wesentlich
unterstützt.
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Damit dein zur Blockform zufließenden Metallstrom beim- Austritt aus
der Düse nicht ganz plötzlich ein querschnittsgroßer Raum zur Verfügung steht und
eine stetige Vergrößerung und damit Verminderung der Fließgeschwindigkeit-des Metalls
zur Blockform vorhanden ist, ist die Düse an ihrem Ende i i" nach der Austrittsseite
hin, also der Blockform zu, erweitert, und die sternförmig angeordneten Führungslappen
2o" des Ventils 2o, das zweckmäßig Kegelform hat, sind nach der gleichen Seite hin
verjüngt, so daß dem Metall am Ende der Düse ein stetig und nach allen Seiten vergrößerter,
durch das Ventil bzw. dessen Führungslappen nicht verminderter Querschnitt zur Verfügung
steht. Es wird dadurch vermieden., daß beim Eintritt des Metalls in die Blockform
Wirblungen auftreten und daß ein gleichmäßiges Aufschichten und nachfolgendes Erstarren
gewährleistet ist.
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Das Metall wird an der Vergießstelle durch den gefüllten Kolben von
dem Raum 12 her unter Druck gesetzt und strömt von demselben durch die eine Knetwirkung
ausübende Verengung der Düse i i und des Ventils 2o in die Blockform, und es findet
ein gleichmäßig nach allen .Seiten erfolgender Zufluß zur Blockform, Aufschichten
und nachfolgendes Erstarren des Metalls, das von außen und unten her fortlaufend
erstarrt, statt, wodurch Keimbildungszonen für Primärkristallisationen, die bei
ungleichmäßigem Zufluß entstehen bzw. auftreten, vermieden werden, die Bildung eines
gleichmäßig feinen Gefüges ermöglicht und kein Grund zur Seigerung und Lunkerbildung
gegeben ist.
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Wesentlich begünstigt werden diese Vorteile noch durch die Verwendung
eines beheizbaren Einsatzstückes 14., wodurch eine Temperierung des Metalls vor
dem Vergießen erfolgen kann und die Voraussetzung dafür geschaffen ist, die Vergießtemperatur
ohne der Gefahr des Einfrierens sehr niedrig, also nur auf der unbedingt notwendigen
Höhe ztz halten, so daß der Gießkopf sehr klein wird. Damit werden die Voraussetzungen
geschaffen, die Erreichung der oben besagten Vorteile der erfindungsgemäßen Gieß-,#orrichtung
in hohem Maße durch .die dann erfolgende rasche Erstarrung noch zu begünstigen,
und daß die sonst mögliche Gießgeschwindigkeit erhöht werden kann. Gleichzeitig
ermöglicht das beheizbare Einsatzstück und die nach unten konische Düsen- und Ventilausbildung
ein einwandfreies Schlußgießen. Der Metallzufluß bleibt offen, und das Blockende
kann bis zur Sättigung Metall aufnehmen, und 'es ist noch ein leichtes Schließen
des Ventils und Abheben des Kolbens 4" bzw. der Düse i i und des Ventils 2o von
dem .gegossenen und erstarrten Blockende möglich.
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Damit das flüssige Metall außer den schon in ihm in verschiedener
Form enthaltenen Gasen (oder Luft) nicht noch weitere Gaseinschlüsse, die zwischen
der Formwand und der äußeren Kolbenwand an die Vergießstelle gelangen können, aufnimmt
und der Gießdruck erhöht werden kann, ist der Hohlkolben 4" an seinem Ende 17 mit
einem in einer \ut liegenden Spreng- bzw. Abdichtring versehen. Das Metall würde,
wenn unter einem gewissen Druck gegossen wird, von der Unterkante 17 des Hohlkolbens
bis an die etwas höher gelegene Unterkante des Sprengringes 18 zwischen- die vertikale
Kolben- und Formwand steigen, wodurch eine Art Grat am oberen Blockende entsteht,
der aber durch das Absenken der Form und des Gußblockes und seiner Haftung an den
Wandungen immer wieder zerrissen würde, so daß die Oberfläche des Barrens unsauber
und metallurgisch nicht einwandfrei wird. Es ist deshalb eine Abschrägung des Hohlkolbens
.4" an seinem Ende 17 und die Unterkante des Sprengringes hin, dessen Fuge zweckmäßig
durch einen Lappen ig überdeckt wird, vorgesehen. Dadurch wird sich an der Unferkante
8 des Hohlkolbens über die Abschrägung hinweg an dem Sprengring bis zur Formwand
hin eine Haut, die durch die nach außen kälter werdende Bodenunterkante entsteht
bzw. deren Bildung begünstigt wird, bilden, die nicht zerrissen und durch den Metalldruck
nach oben gegen die Bodenunterkante 8 gepreßt wird. Durch die Überdeckung des Spreng-
bzw. Abdichtringes mit dem Lappen i9 kann sich der Sprengring unter der Gußhaut
und dem Lappen dehnen und der Formwand anpassen, wenn der Hohlkolben gegenüber der
Blockform bewegt wird.
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Um ein beliebig der Schmelze angepaßtes Vergießen des Metalls und
eine einfache und billige Fabrikation zu ermöglichen, sind die Hauptteile der Gießvorrichtung,
die Gießform i, der der Gießform zugeordnete Boden 3 und der Hohlkolben .4a mit
seinem oberen Vorratsbehälter d als Zwischenstufe, vertikal gegeneinander verschieb-
bzw. absenkbar angeordnet und ausgebildet, wodurch ein beliebiges Vergießen der
Schmelze Block für Block stattfinden kann. Durch diese Einschaltung der Zwischenstufe
bzw. Zwischenbehälters zwischen dem Schmelzofen und der Vergießstelle werden die
metallurgischen Voraussetzungen der Schmelze durch ihre Erholung und Temperierung
vor dem Vergießen zur Erzielung eines bestmöglichen Qualitätsgusses geschaffen.
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In gewissen Fällen kann auch der Hohlkolben
als Bestandteil
eines 'Schmelzofens zum Vergießen der Schmelze verwendet «-erden.
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Das Gießen des Blockes geht nun beispielsweise in der Form vor sich:
Der gefüllte Hohlkolben wird in die Arine des Ständers 6 eingehängt und mittels
des Griffverschlusses ; festgehalten. Sodann wird die Form i, die an dein vertikal
beweglichen Arm 2 befestigt ist, hochgesteuert, his die Bodenunterkante 8 des ]1o111kolhens
.4" nahezu auf dem -`erschluß 3 aufsteht. Hernach wird das Ventil 2o mittels der
Ventilhalteschwinge io durch Drehen des Handrades geöffnet und die Form abgesenkt,
so daß sich der Raum zwischen den Bodenflächen S und 13 zur Blockform i 5 vergrößert
und anfüllt, wobei das Metall in der Blockform durch die Metallseite im Hohlkolben
unter Druck gesetzt wird, wodurch eine satte Aufschichtung auch lief niedrigst gehaltener
Vergießtetnperatur erreicht wird. Hat die Form ihre tiefste Stellung, also die Bodenunterkante
8, tiali;zu das obere Ende der Form i erreicht, dann wird die Düse i t durch das
Ventil 2o geschlossen. so weit, daß noch Metall zum Nachgießen nachlaufen kann,
bis der Gußblock keines mehr aufnimmt. Nachdem wird die Düse ganz geschlossen, der
Boden 3 abgesenkt und weggeschwenkt und der gegossene Gußblock nach unten aus der
Form entfernt.
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Wenn es sich beim Gießen als zweclcinäl:)ig erweist, sind auch die
konstruktiven Voraussetzungen dafür vorhanden. daß der Boden noch zusätzlich zur
Verlängerung des Guf)-blocks abgesenkt und dann erst weggeschwenkt wird.