DE8437376U1

DE8437376U1 - Sandformen zum giessen geschmolzener eisenmetalle

Info

Publication number: DE8437376U1
Application number: DE19848437376
Authority: DE
Original assignee: Foseco International Ltd., Birmingham
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1985-04-18

Description

- 4 Beschreibung

Die Erfindung betrifft Sandformen zum Gießen geschmolzener Eisenmetalle.

Beim Gießen geschmolzener Eisenmetalle in Sandformen ist es oft wünschenswert, in der Form geeignete Mittel vorzusehen, um in den in den Formen hergestellten Gußstücken Einschlüsse zu vermeiden.

Bei Grau- und Temperguß können Einschlüsse durch feuerfeste Teilchen und/oder Schlacke, die von einem Ofen oder einer Gießpfanne in den Formhohlraum übertragen werden, oder durch aus dem Gießsystem in den Formhohlraum geschwämmte Sandteilchen gebildet werden.

Einschlüsse treten am häufigsten in Gußeisen mit Kugelgraphit auf, weil während des Nodularisierungsprozesses zusätzlich zähviskose Magensiumsilicatschlacken, häufig in Verbindung mit Magnesiumoxid- und Magnesiumsulfidteilchen, gebildet werden, und diese Stoffe vor dem Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form schwer abzutrennen sind, obwohl sogar spezielle Vorkehrungen getroffen werden, wie eine Behandlung mit einem Flußmittel j die Verwendung einer Siphonpfanne oder der Einsatz eines speziell gestalteten Gießsystems mit Schlackenabscheidern.

In Grau- und Tempergießereien sowie auch in einigen Gießereien für Gußeisen mit Kugelgraphit werden in Formen häufig Siebkerne benutzt. Jedoch besteht deren Hauptfunktion darin, daß sie ein Mittel zum Steuern des Flusses des geschmolzenen Eisens in die Form darstellen, und die Siebkerne haben nur eine begrenzte Filterwirkung. Obwohl in Formen für Eisengußstücke Filter verwendet worden sind, war deren Anwendung nicht ganz zufriedenstellend.

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ErfindungSgemäß wird eine Sandform zum Gießen geschmolzener Eisenmetälle mit einem Oberteil und einem Unterteil, die einen Formhohlraum begrenzen, sowie mit einem Gießsystem, einschließlich eines Eingußtrichters und eines Gießlaufes zum Einführen von Metallschmelze in den Formhohlraum geschaffen, wobei die Form ein Filter mit einer Einlaß- und einer Auslaßseite aufweist, das in dem Gießsystem angeordnet ist.

Die Sandform ist dadurch gekennzeichnet, daß

a) die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite des Filters mindestens 2,5 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Gießsystems ist,

b) die freiligende Oberfläche der Auslaßseite des Filters mindestens 1,5 Mal größer als die kleinste Querschnitts-

*5 fläche des Gießsystems und kleiner als die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite ist,

c) das Filter in dem Gießlauf derart angeordnet ist, daß in die Form eintretendes geschmolzenes Metall an Verbindungsstellen zwischen dem Filter und dem die Form bildenden Sand nicht durchdringen kann, sowie

d) alle an das Filter angrenzenden, aus Sand gebildeten, vorspringenden Ecken abgerundet sind.

Wenn ein Filter in eine Sandform aufgenommen wird, ist es wichtig, daß die Geschwindigkeit, mit der das Metall in den Formhohlraum gegossen wird, nicht unter jene Geschwindigkeit fällt, bei welcher die gleiche Form ohne den Einsatz eines ' Filters gefüllt würde, damit die Gießgeschwindigkeit für die Gußstücke auf ihrem normalen Niveau gehalten werden kann. Dies ist ohne vollständige Neugestaltung des bestehenden Gieß- bzw. Eingußsystems der Form möglich, wenn die Beziehung zwischen der freiligenden Oberfläche des Filters und der

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Querschnittsfläche des Giesßsystems in der obenangegebenen Weise eingehalten wird,

Ea ist auch wichtig, daß das Filter nicht zugesetzt wird, bevor der Pormhohlraum gefüllt ist. Wenn das Metall, welches vergossen wird, eine relativ hohe Temperatur aufweist.und verhältnismäßig sauber ist, entspricht ein Filter mit einer freiliegenden Oberfläche von mindestens dem 2,5- bis 4-fachen, vorzugsweise mindestens dem 3- bis 4-fachen, der kleinsten Querschnittsfläche des Gießsystems im allgemeinen den Bedürfnissen. Wenn das Metall verunreinigt ist und/oder bei einer relativ niedrigen Temperatur vergossen wird, soll die freiligende Oberfläche mindestens das '4-fache der kleinsten Querschnittsfläche des Gießsystems betragen, um ein Zusetzen des Filters zu vermeiden. Beim Gießen von Gußeisen mit Kugelgraphit ist eine freiliegende Oberfläche mit einer Größe von mindestens dem 4-fachen der kleinsten Querschnittsfläche des Gießsystems bevorzugt.

Die Größe der freiligenden Auslaßoberfläche des Filters soll mindestens 1,5 Mal, vorzugsweise 1,75 Mal, so groß wie aie kleinste Querschnittsfläche des Gießsystems sein, um sicherzustellen, daß der Formhohlraum in zufriedenstellender Weise mit geschmolzenem Metall gefüllt wird. Um aber zu gewährleisten, daß die Auslaßseite nicht-freiliegende Ränder aufweist, die als Auflage zum Stützen des Filters in dem Einguß dienen können, muß die freiligende Oberfläche der Auslaßseite kleiner sein als die freiligende Oberfläche der Einlaßseite und beträgt vorzugsweise möglichst das 1,75-fache der kleinsten Querschnittsfläche des Gießsystems.

Die spezielle Art, in der das Filter in dem Gießlauf bzw. in dem Einguß angeordnet ist, um das in die Form eintretende geschmolzene Metall am Eindr5.ngen an Verbindungsstellen zwischen dem Filter und dem die Form bildenden Sand zu hindern, hängt davon ab, ob das Filter in dem Gießlauf bzw. dem Einguß in einer horizontalen oder einer vertikalen Lage oder in einem gegen den Formhohlraum aufwärts geneigten Winkel angeordnet ist. Im allgemeinen wird aber die Filterstellung so gewählt, daß sich mindestens ein Teil des Filters auf der für das geschmolzene Metall vorgesehenen Einlaßseite der Trennlinie zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Form befindet, und/oder daß mindestens ein Teil des Filterrandes in dem die Form bildenden Sand eingebettet ist.

Durch entsprechendes Gestalten der Modelle zum Formen des Eingusses bzw. des Gießlaufes und des Hohlraumes oder der Kammer, in welcher das Filter eingesetzt wird, nämlich derart, daß alle vorspringenden Ecken aus Sand in Nähe des Filters abgerundet sind, entstehen keine an das Filter angrenzenden scharfen Kanten, und eine Erosion des Sandes während des Einsetzens des Filters oder durch den Fluß des geschmolzenen Metalles wird vermieden.

Wenn das Filter in dem Einguß horizontal angeordnet ist, passiert das geschmolzene Metall das Filter vorzugsweise in Abwärtsrichtung. Wenn das Metall durch ein horizontales Filter aufwärts strömt, neigt das Filter dazu, durch große Teilchen von Fremdmaterial, welche einzelne Poren oder Zellen an der Unterseite des Filters blockieren, vorzeitig zugesetzt zu werden· Wenn das Metall abwärts durch das Filter hindurchtritt, steigen die großen Teilchen in dem Einguß bzw. in dem Gießlauf über dem Filter auf, Wo sie an der oberen Oberfläche des Eingusses bzw. des Gießlaufes eingefangen werden.

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Wenn das Filter in einem gegen den Formhohlraum aufwärts geneigten Winkel angeordnet ist, oder wenn sich das Filter in vertikaler Position in Nähe der Turbulenz des Stromes des geschmolzenen Metalls am Eingußtrichter befindet, ergibt sich auf der dem SUrom zugewandten Filteroberfläche eine Reimsungswirkung, was vorteilhaft ist.

Wenn das Filter in einen Hohlraum im Einguß in vertikaler Stellung eingesetzt wird, ist es erwünscht, am Boden des Hohlraums Ausnehmungen vorzusehen, in welchen Sand gesammelt werden kann, der sich beim Einsetzen des Filters unter Umständen löst.

Bei Formen mit einer Gießhöhe von weniger als etwa 350 mm kann das Filter direkt unter dem Eingußtrichter angeordnet werden. Bei einer solchen Stellung trifft der in die Form eintretende Strom des geschmolzenen Metalls direkt auf das Filter. Diese Anordnung soll bei Gießhöhen über 350 mm nicht angewandt werden, da durch den Aufprall des Metalls das Filter durch die Kraft des Metallstroms zerbrochen oder die Sandauflagefläche eingedrückt werden kann.

Beispiele für geeignete Filtermaterialien sind keramische Schäume, wie Schäume mit 2 bis 15 Poren pro linearen Zentimeter, und keramische Wabenstrukturen, wie Strukturen mit 15 Zellen je cm .

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher der Klarheit wegen der die Formen bildende Sand nicht dargestellt ist. In jedem Fall zeigen die Pfeile die Fließrichtung des geschmolzenen Eisenmetalls und die Linie X-X die Trennlinie zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Form.

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Fig. 1 bis 6 schematische, vertikale Querschnitte durch. Teile von erfindungsgemäßen Sandformen, ⁵

Fig. IA bis 6a schemätische, maßgleiche Unteransichten von Teilen der Formen gemäß Fig. 1 bis 6, und Fig. IB bis 6b schemätische, maßgleiche Draufsichten von Teilen der Formen gemäß Fig. 1 bis 6.

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In den Fig. 1, IA und IB ist ein Filter 1 aus Keramikschaum horizontal derart in einem Form-Einguß 2 angeordnet, daß sich ein Teil der Höhe des Filters 1 in dem oberen Teil 3 in dem Oberteil der Fo^m sowie ein Teil in dem unteren Teil ^ in dem Unterteil der Form befindet. Vorspringende Ecken 5 in dem Einguß 2 neben dem Filter 1 sind abgerundet, um eine Erosion des Sandes zu vermeiden. Die freiligende Oberfläche der Oberseite 6 des Filters 1 ist 3»29 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 2, und die freiliegende Oberfläche der Unterseite 7 des Filters ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 2. Der Rand der Unterseite 7 des Filters 1 bildet eine tragende Auflage zum'Positionieren und Halten des Filters 1 im Einguß 2. Beim Betrieb tritt geschmolzenes Eisenmetall in den oberen Teil 3 des Eingusses 2 ein, fließt durch das Filter 1 in den unteren Teil M des Eingusses und dann durch einen Einlaß in den Formhohlraum, die beide nicht dargestellt sind.

In dem geschmolzenen Eisenmetall enthaltene große Fremdteilchen steigen in dem Einguß 2 über das Filter 1 auf und werden an der oberen Oberfläche 8 des oberen Teiles 3 des Eingusses 2 eingefangen, und andere feuerfeste Teilchen und Schlacke werden aus dem geäehmolzenen Eisenmetall durch das Filter 1 entfernt.

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In den Pig. 2, 2A und 2B wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein Filter 11 aus einem Keramikschaum horizontal in einem Form-Einguß 12 angeordnet ist, der aus einem oberen Teil 13 in dem Oberteil und aus einem unteren Teil 14 in dem Unterteil besteht. Das Filter befindet sich ganz in dem unterteil 14. Ecken 15 in dem Einguß 12 neben dem Filter 11 sind abgerundet. Beim Betrieb fließt das geschmolzene Eisenmetall durch den unteren Teil des Eingusses 12 aufwärts durch das Filter 11 in den oberen Teil 13 des Eingusses 12 und dann durch einen Einlaß in den Formhohlraum, die beide nicht dargestellt sind. Die freiligende Oberfläche der Unterseite 16 des Filters 11 ist 2,7f Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 12, und die freiligende Oberfläche der Oberseite 17 des Filters 11 ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsflache des Eingusses 12. Beim Vorliegen relativ großer Teilchen an Fremdmaterial im geschmolzenen Metall können derartige Teilchen einzelne Poren an der Unterseite 16 des Filters 11 zusetzen. In anderen bzw. speziellen Fällen wird jedoch die Ausführungsform gemäß den Fig. 2, 2A und 2B in sehr zufriedenstellender Weise eingesetzt.

Die Fig. 3, 3A und 3B zeigen ein Filter 21 aus Keramikschaum, das teilweise in einem Einguß 22 einer Form und teilweise in einem Eingußtrichter 29 angeorndet ist. Ecken 25 sind abgerundet, um beim Einsetzen des Filters 21 ein Lösen von Sand zu verhindern. Das Filter 21.wird mittels des Randes der Unterseite 27 des Filters 21, welcher eine tragende Auflage bildet, in seiner Stellung gehalter. Beim Betrieb strömt das durch den Eingußtrichter 29 eintretende geschmolzene Eisenmetall durch das Filter 21 in den Einguß 21 und dann in zwei Richtungen im Einguß 22 zu Einlassen und zum Formhohl*- raum, die nicht dargestellt sind. Die freiliegende Oberfläche der Oberseite 26 des Filters ist 2,93 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingußtrichters 29 und die

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freiliegende Oberfläche der Unterseite 27 ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingußtrichters 29. Diese AusfUhrungsform ist für Formen mit einer Gießhöhe von weniger als etwa 350 mm geeignet. Bei größerer Gießhöhe besteht die Gefahr, daß das Filter 21 durch die Kraft des Stroms des geschmolzenen Metalls Zerbrochen wird.

In den Fig. 4, 4A und 4B ist ein Filter 31 aus einem Keramikschaum vertikal in einem Einguß 32 angeordnet, wobei ein Teil des Filters 31 in einen Hohlraum 38 des Oberteils der Form eingesetzt ist. Ecken 35 sind abgerundet, und Ausnehmungen ¹JO sind an der Unterseite des Hohraums vorgesehen, in den das Filter 31 eingesetzt ist. Die an das in den Einguß 32 eintretende geschmolzene Metall ausgesetzte Oberfläche der Seite 36 des Filters 31 ist 2,96 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 32, und die freiliegende Oberfläche der Auslaßseite 37 ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 32.

Die Fig. 5, 5A und 5B seigen ein Filter 41 aus einem Keramikschaum, das in einem aufwärts gegen den Formhohlraum (nicht dargestellt) geneigten Winkel in einem Einguß42 angeordnet ist. Der obere Teil 43 des Eingusses 42 befindet sich in dem Oberteil der Form und der untere Teil 44 in dem Unterteil. Das Filter 41 ist derart positioniert, daß eine Hälfte in dem oberen Teil 43 und die andere Hälfte in dem unteren Teil 44 angeordnet ist. Ecken 45 sind abgerundet. Die freiliegende Oberfläche — der Seite 46 des Filters 41 ist 3,29 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 42, und die freiligende Oberfläche der Seite 4" des Filters 4l ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 42, Eine Anordnung des Filters 41 in einem Winkel, wie er gezeigt ist, verursacht in dem strom des geschmolzenen Metalls in dem

oberen Teil 43 des Eingusses 42 Turbulenzen und ergibt während des Betriebes auf dar freiligenden Seite 46 des Filters 41 eine Reinigungswirkung.

In Fig. 6, 6A und 6B ist ein Filter 51 aus einem Keramikschaum vertikal in einem Einguß 52 neben einem Eingußtrichter angeordnet, wobei ein Teil des Filters 51 in einen Hohlraum 58 im Oberteil der Form eingesetzt ist. Ecken 55 sind abgerundet, und Ausnehmungen 60 sind an der Unterseite des Hohlraums vorgesehen, in den das Filter 51 eingesetzt ist. Die Oberfläche der dem geschmolzenen Metall zugewandten Seite 56 des Filters 51 ist 3,59 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 52 und die freiligende Oberfläche der Seite des Filters 51 ist 1,75 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Eingusses 52. Eine Turbulenz im Metall3trom an der Unterseite des Eingußtrichters 59 neben dem Filter 51 erzeugt während des Betriebes an der Seite 56 des Filters 51 eine Reinigungswirkung.

Claims

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1. Sandform zum Gießen geschmolzener Eisenmetalle mit einem Oberteil und einem Unterteil, die einen Pormhohlraum begrenzen, sowie mit einem Gießsystem, einschließlich eines Eingußtrichters und eines Gießlaufes zum Einführen von Metallschmelze in den Formhohlraum, wobei die Form ein Filter mit einer Einlaß- und einer Auslaßseite aufweist, das in dem Gießsystem angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite des Filters (1, 11, 21, 31, 41, 5D mindestens 2,5 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Gießsystems ist,

b) die freiligende Oberfläche der Auslaßseite des Filters (1, 11, 21, 31, 41, 51) mindestens 1,5 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Gießsystems und kleiner als die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite ist,

c) das Filter (1,11,21,31,41,51) in dem Gießsystem

derart angeordnet ist, daß in die Form eintretendes geschmolzenes Metall an Verbindungsstellen zwischen dem Filter (1, 11, 21, 31, 41, 51) und dem die Form bildenden Sand nicht durchdringen kann, sowie

d) alle an das Filter (1, 11, 21, 31, 4l, 51) angrenzenden_s

aus Sand gebildeten, vorspringenden Ecken (5» 15_S 25, 35, 45, 55) abgerundet sind.

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2. Sandform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite des Filters (1, 11, 21, 31, 41, 51) mindestens 3 Mal größer als die kleinste Querschnittsfläche des Gießsystems ist.

3· Sandform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite des Filters (1, 11, 21, 31, 41, 51) mindestens 4 Mal größer als die kleinste Querschnittsflache des Gießsystems ist.

4. Sandform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die freiliegende Oberfläche der Auslaßseite des Filters (1, 11, 21, 31, 4l, 51.) mindestens 1,75 Mal größer als die kleineste Querschnittsfläche des Gießsystems und kleiner als die freiliegende Oberfläche der Einlaßseite ist.

5· Sandform nach einem de/ Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Filter (1, 11, 21, 31, 41, 51) derart angeordnet ist, daß sich mindestens ein Teil hiervon auf der für das geschmolzene Metall vorgesehenen Einlaßseite einer Trennlinie zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Form befindet.

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6. Sandform nach einem der Ansprüche Ϊ bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil des Randes des Filters (1, 11, 21, 31, 4l, 51) in dem die Form bildenden Sand eingebettet ist.

7. Sandform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet , daß das Filter (i, ii, 2ί, 3ΐ, ¹Ji* 51) aus einem Keramikschaum besteht.

8· Sandform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Filter (1, 11, 21, 31» 4lj Si) aus Keramik mit wabenartiger Struktur besteht.