DE8630620U1

DE8630620U1 - Speiserhülsen zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem Metall

Info

Publication number: DE8630620U1
Application number: DE19868630620
Authority: DE
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1987-01-02

Description

"Speiserhülsen zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem

Metall"

Die Erfindung bezieht sich auf Speiserhülsen zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem Metall.

Wenn geschmolzenes Metall in eine Form gegossen und verfestigen gelassen wird, schrumpft das Metall während der Verfesticung, so daß sein Volumen verkleinert wird. Um einen Ausgleich für dieses Schrumpfen zu schaffen und um zu gewährleisten, daß fehlerfreie Gußstücke erzeugt werden, ist es üblicherweise erforderlich, sogenannte Speiser zu verwenden, die an der Oberseite und/oder an der Seite der Gußstücke angeordnet sind. Wenn das Gußstück sich verfestigt und schrumpft, wird geschmolzenes Metall von dem Speiser oder den Speisern in das Gußstück zugeführt, wodurch die Bildung von Schrumpfhohlräumen verhindert wird. Um den Speiseeffekt zu verbessern und um das Speiservolumen auf ein Minimum verringern zu können, ist es übliche Praxis, den Speiserhohlraum und damit den Speiser selbst mit einem exothermen und/oder warmeisolierenden Material zu umgeben, welches das Speisemetall solange wie möglich im geschmolzenen Zustand hält und welches allgemein in Form einer Hülse verwendet wird.

^{Es ist} gefunden worden, daß auch die Gestalt des Speisers ©inen Einfluß auf die Wirksamkeit des Speisers hat. Es wird allgemein angenommen, daß ein sphärischer Speiser am wirksamsten ist als Folge seines maximalen Moduls für ein gegebenes Metallgewicht, was bedeutet, daß ein sphärischer Speiser einen minimalen Kühlflächenbereich für ein gegebenes Metallvolumen darbietet, so daß das Ausmaß des Wärmeverlustes minimiert ist.

Jedoch ändert sich in der Praxis, wenn die Verfestigung von Metall innerhalb eines Gußstückes, welches an einem sphärischen Speiser angebracht ist, fortschreitet, die Gestalt des Restmetalls in dem Speiser als Folge des Abziehens von Metalls aus dem Speiser in das Gußstück, und, da das Metall in dem Speiser eine weniger sphärische Gestalt erhält, werden der Modul und damit die Wirksamkeit des Speiser verringert.

Daher führt in der Praxis der Gesichtspunkt der Wirksamkeit dazu, daß anstelle eines sphärischen Speisers ein Speiser zylindrischer Gestalt verwendet wird, und, obwohl sphärische Speiser verwendet werden, sind sie viel weniaer üblich als zylindrische Speiser, deren Gestalt in der Gießereipraxis weltweit die allgemein akzeptierte Speisergestalt geworden ist.

Es ist nunmehr gefunden worden, daß dadurch, daß die Innenfläche einer Speiserhülse mit Vorsprüngen versehen wird, die einen Teil des Speiserhohlraumvolumens einnehmen, und die den Oberflächenbereich des Material vergrößern, welches den Hohlraum umgibt und welches mit dem geschmolzenen Metall in dem Speiser in Berührung kommt, das Ausmaß, in welchem Wärme aus dem Speisermetall verlorengeht, verringert werden kann, und daß, wenn die Hülse exothermes Material enthält, Wärme, die bei der Reaktion des Materials erzeugt wird, leichter in das Speisemetall eintritt. Als Ergebnis wird die Verfestigung des Speisemetalls verzögert, und dies ermöglicht es, daß ein gegebenes Gußstück mit einer kleineren Menge an Speisemetall gespeist wird als üblich.

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Gemäß der Erfindung ist eine Speiserhülse geschaffen, deren Innenfläche einen Speiserhohlraum bestimmt und eine Mehrzahl von Rippen hat/ die rund um ihren umfang im Abstand voneinander vorgesehen sind, wobei die Anzahl und die Abmessungen der Rippen derart sind, daß das Volumen des Speiserhohlraumes um wenigstens 2C% verringert wird im Vergleich zu einem Speiserhohlraum einer Hülse von allgemein der gleichen Größe und Gestalt, jedoch ohne Rippen,

Die Rippen haben vorzugsweise gleiche Gestalt und Größe und sie sind vorzugsweise in gleichen Abständen voneinander angeordnet .

Die Rippen erstrecken sich vorzugsweise im wesentichen über die gesamte Länge der Innenfläche der Speiserhülse, und obwohl sie sich üoer die gesamte Länge der Speiserhülse erstrecken können, können sie, falls es gewünscht wird, eine kurze Strecke oberhalb der Basis der Speiserhülse enden, so daß der Rand eines Schubpaßteiles (push fit) oder ein sich verjüngender Brechkern eingesetzt werden kann, der das Entfernen des Speisers von dem Gußstück erleichtert. Vorzugsweise sind die Rippen, anstelle, daß sie abrupt enden, an ihrem unteren Ende verjüngt, um auf die Wand der Speiserhülse derart zu treffen, daß eine allmähliche Vergrößerung des Querschnittes des Speiserhohlraumes erhalten wird.

Die Gestalt und die Größe der inneren Rippen können derart sein, daß der horizontale Querschnitt des Speiserhohlraumes, definiert durch die Hülse, eine einer Vielzahl von Formen hat. Vorzugsweise hat die Hülse vier Rippen und bestimmt einen Speiserhohlraum, dessen horizontaler Querschnitt die Form eines Kreuzes hat, beispielsweise eines Kreuzes mit vier Armen, deren Breite größer als ihre Länge ist, eines Kreuzes mit vier Armen, deren Breite und Länge gleich sind, oder eines Kreuzes, welches vier Arme hat, deren Breite kleiner als ihre Längeist. Die Rippen können beispielsweise dreieckförmig,

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quadratförmig, rechteckig oder halbkreisförmig im Querschnitt sein, und die vorragende Kante der Rippen kann beispielsweise zugespitzt/ eben oder rund sein.

Der Umfang der Innenfläche der Speiserhülse, von welcher die Rippen vorragen/ kann beispielsweise kreisförmig oder oval sein. Wenn der umfang kreisförmig ist, beträgt die allgemein raiiale Erstreckung der Rippen an der Stelle ihres größten Vorspringens in den Speiserhohlraum vorzugsweise wenigstens 15 %, und mehr bevorzugt 20 bis 40% des maximalen Innenseitendurchmessers der Hülse.

Falls gewünscht, können die Rippen von einem Ende zu dem anderen sich verjüngend ausgebildet sein, so daß die Strecke, um welche sie in den Speiserhohlraum vorragen, sich ändert.

Die Außenfläche der Speiserhülse gemäß der Erfindung kann die gleiche Kontur wie die Innenfläche haben, so daß die Hülse gleichmäßige Wanddicke hat. Alternativ kann die Außenfläche eine einfacherere Gestalt haben, beispielsweise einen kreisförmigen oder einen ovalen Umfang.

Falls gewünscht, verjüngen sich die innere und/oder die äußere Fläche der Hülse von einem Ende zum anderen. Insbesondere, um es der Hülse zu ermöglichen, in einen vorgeformten Speiserhohlraum in der Form eingesetzt zu werden,kann die Außenfläche der Hülse eine negative Verjüngung vor? Boden der Hülse zum oberen Ende haben.

Die Hülse kann an ihrem oberen Ende offen sein oder sie kann eine sogenannte BlindspeiserhUlse sein, die am oberen Ende durch einen Deckel geschlossen ist, der beispielsweise eben oder halbkugelförmig sein kann und der mit der Hülse einheitlich oder einstückig gebildet oder an der Hülse befestigt sein kann. Der Deckel kann einen sogenannten Williame-Kern haben, der mit der Unterseite des Deckels einheitlich oder einstückig gebildet oder daran befestigt ist, um zu gewährleisten,

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daß während der Verfestigung des Gußstückes Athmosphärendruck auf das Speisematerial ausgeübt wird, um dadurch den Speistseffekt zu verbessern.

Die Rippen können aus einem Material gebildet sein, welches eine exotherme Zusammensetzung, eine Zusammensetzung, die sowohl exothermisch als auch wärmeisolierend, oder eine wärmeisolierende Zusammensetzung hat, und die Zusammensetzung des Ripperunaterials kann die gleiche sein wie diejenige des übrigen Teiles der Hülse. Sie kann aber auch davon verschieden sein. Rippen aus einer exothermen Zusammensetzung oder aus einer Zusammensetzung, die sowohl exothermisch als auch wärmeisolierend ist, werden bevorzugt.

Speiserhülsen gemäß der Erfindung können dazu verwendet werden, um eine Vielzahl von Metallen zu erzeugen, sie sind jedoch besonders geeignet zum Erzeugen von Gußstücken aus Stahl oder aus Graueisen (Grauguß) oder Kugelgraphit.

Wenn eine Speiserhülse gemäß der Erfindung verwendet wird, kann das Volumen des Speiserhohlraumes für ein besonderes Gußstück bis zu 50% des Speiserhohlraumvolumens verringert werden, welches erforderlich ist, wenn der Speiser von üblicher zylindrischer Gestalt ist. Dies bedeutet, daß die Menge an geschmolzenem Metall, die benötigt wird, um ein besonderes Gußstück zu erzeugen, verringert ist, und daß von jeder Schmelze mehr Gußstücke erzeugt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Figur 1 ist eine Unteransicht einer Speiserhülse gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist eine vertikale Schnittansicht der Hülse nach Linie A-A der Figur 1.

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Gemäß der Zeichnung ist eine Speiserhülse 1 an ihrem Unterende 2 offen und an ihrem Oberende durch einen ebenen Deckel 3 geschlossen, der mit der Seitenwand 4 der Hülse 1 einheitlich I oder einstückig gebildet ist. Ein Williams-Kern 5 in Form eines p Keiles ist mit der Innenfläche des Deckels 3 einheitlich oder f einstückig gebildet und erstreckt sich über einen Durchmesser % der Hülse 1 über die gesamte Innenfläche des Deckels 3.

■ Vier Rippen 6 sind mit der Innenfläche 7 der Hülse "i einheitlich oder einstückig ausgebildet und sie befinden sich in j gleichen Abständen rund um den Umfang der inneren Fläche 7 i und erstrecken sich vom Oberende dar Hülse 1 bis zu einer Steife
I Ie, die 10 mm vor dem Unterende 2 liegt. Jede Rippe 6 ist an jij ihrem Unterende 8 in einem Winkel von 45° verjüngt oder abge-I schrägt, um auf die Innenfläche 7 der Hülse 1 zu treffen- Die 1 Hülse 1 verjüngt sich von ihrem Unterende 2 zu dem Deckel 3.

I Eine Anzahl von Speiserhülsen wurde aus exothermem und wärmeisolierendem Material hergestellt, und zwar ohne Rippen und mit Rippen gemäß der Zeichnung, und auch mit Rippen, die sich zum Unterende der Hülse erstrecken und nicht derart, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, wo die Rippen mit einer Abschrägung oder Verjüngung in einem kurzen Abstand oberhalb des Unterendes enden.

i; Die grundsätzlichen Hülsen hatten die folgenden Abmessungen:

: Außendurchmesser am Unterende 94,0 mm

Innendurchmesser am Unterende 70,5 mm

Außendurchmesser am Oberende 89,5 mm

&iacgr; Innendurchmesser am Oberende 65,5 mm

I Außenhöhe 100,5 mm

$s Innenhöhe 88,0 mm.

% Der Williams-Keil hatte eine Breite von 20 mm an seinem Ober-

§ ende, eine Breite von 3 mm an seinem Unterende und eine Höhe : von 20 mm.

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Die Rippen wurden aus dem gleichen Material wie die Hülsen selbst gebildet. In einigen Fällen betrug das radiale Vorspringen der Rippenu20 mm, und in anderen Fällen 25 mm.

Manche Hülsen wurden verwendet in Sandformen mit einer Bindung aus kaltgehärtetem Harz, um Plattengußstücke mit Kugelgraphiteisen herzustellen, und manche Hülsen wurden verwendet, um würfelförmige Gußstücke aus Stahl zu erzeugen. In jedem Fall wurden auch konventionelle zylindrische Hülsen gleicher Abmessungen für Vergleichszwecke getestet.

Einzelheiten der Tests und die erha3tenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angegeben, und durch die Werte wird demonstriert, daß es möglich ist, eine signifikante Verbesserung hinsichtlich der Ausbeute an Gußstücken zu erhalten, wenn Speiserhülsen gemäß der Erfindung verwendet wurden.

Test No.	Beschreibung der inneren Rippen	Art des Gußstückes	Innenvolumen der Speiser hülse (cm )	GuSstück- volumen (cm³)	Volumenverhält nis Speiser zu Gußstück (%)	Fehlerhaf tigkeit des Gußstückes	Speiserge wicht (kg)
1	keine	Stahlwürfel . einer Seitenlän ge von 115 mm	300	1520	19.7	fehlerfrei	2.28
2	4 Rippen einer Dicke von jeweils 25 mm, die 10 mm oberhalb des Unterendes der Hülse enden	Stahlwürfel einer Seitenlän ge von 115 mm	160	1520	10.5	fehlerfrei	1.22
3	keine	Kugelgraphit- Eisenplatte 290 &khgr; 290 &khgr; 30mm	300	2523	11.9	fehlerfrei	2.35
4	4 Rippen einer Dicke von jeweils 20 mm, die am ünterende der Hülse enden	Kugelgraphit-. Eisenplatte 290 x 290 &khgr; 30mm	150	2523	5.9	fehlerfrei	1.18

Claims

"Speiserhülsen zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem Metall" Schutzansprüche

1. Speiserhülse (1) zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem Metall, mit einer Innenfläche (7), die einen Speiserhohlraum definiert,

dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (7) der Hülse (1) eine Mehrzahl von Rippen (6) aufweist, die rund um den Umfang in Abständen voneinander angeordnet sind, und daß die Anzahl und die Abmessungen der Rippen derart gewählt sind, daß das Volumen des Speiserhohlraumes um wenigstens 20 % verringert ist im Vergleich zu dem Volumen eines Speiserhohlraumes einer Hülse von allgemein der gleichen Innengröße und Gestalt, jedoch ohne Rippen.

2. Speiserhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rippen (6) gleiche Gestalt und gleiche Größe haben.

3. SpeiserhUlse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) in gleichen Abständen voneinander liegen.

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN SOI 79-«ft.· UlllKKONTÖ:*.DEUiSSHE* BA*nK A*G. MÖNCHEN, LEOPOLDSTR. 71, KONTO-NR. 60/35

4. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Innenfläche (7) der Speiserhülse (1) erstrecken.

5. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) sich über die gesamte Länge der Innenfläche (7) der Speiserhülse (1) erstrecken.

6. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daJJ die Rippen (6) an ihrem unteren Ende verjüngt sind (bei 8), um die Innenfläche (7) der Speiserhülse (1) zu treffen.

7. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) vier Rippen (6) aufweist und einen Speiserhohlraum definiert, dessen horizontaler Querschnitt kreuzförmig ist.

8. Speiserhülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Querschnitt des Speiserhohlraumes ein Kreuz mit vier Armen ist, deren Breite größer als ihre Länge ist.

9. Speiserhfilse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Querschnitt des Speiserhohlraumes ein Kreuz mit vier Armen ist, deren Breite und Länge gleich sind.

10. Speiserhülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Querschnitt des Speiserhohlraumes ein Kreuz mit vier Armen ist, deren Breite kleiner als ihre Länge ist.

11. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) dreieckförmigen, quadratischen, rechteckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt haben.

12. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Innenfläche (7) der Hülse (1), von welcher die Rippen vorragen, kreisförmig ist.

13. Speiserhülse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemein radiale Erstreckung der Rippen (6) an der Stelle ihres größten Vorspringens in den Speiserhohlraum wenigstens 15 % des maximalen Durchmessers de»8 SpeiseJ"hohl räumes beträgt.

14. Speiserhülse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Rippen (6) an der Stelle ihres größten Vorspringens in den Speiserhohlraum 20 bis 40% des maximalen Durchmessers des Speiserhohlraumes beträgt.

15. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Innenfläche (7) der Hülse (1), von welcher die Rippen (6) vorragen, oval ist.

16. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) sich von einem Ende zum anderen Ende verjüngen.

17. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Hülse (1) die gleiche Kontur wie die Innenfläche (7) hat.

18. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Hülse (1) kreisförmig oder oval ist.

19. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und/oder die äußere Fläche der Hülse (1) von einem Ende der Hülse zum anderen Ende von ihr sich verjüngend ausgebildet ist.

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20. Speiserhülse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Hülse (1) vom Unterende zum Oberende eine negative Verjüngung hat.

21. Speiserhülse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (7) der Hülse (1) vom Unterende der Hülse zum Oberende eine negative Verjüngung hat.

22. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse am oberen Ende offen ist.

23. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) an ihrem Oberende durch einen Deckel (3) geschlossen ist.

24. Speiserhülse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) eben oder halbkugelförmig ist.

25. Speiserhülse nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) einheitlich oder einstückig mit der Hülse (1) gebildet ist.

26. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) einen Williams-Kern (5) aufweist, der mit der Unterseite des Deckels einheitlich oder einstückig ausgebildet oder an dieser Unterseite befestigt ist.

27. Speiserhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) aus einem Material gebildet sind, welches eine exotherme Zusammensetzung, eine exotherme und wärmeisolierende Zusammensetzung oder eine wärmeisolierende Zusammensetzung hat.

28. Speiserhülse nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Teil der Hülse (1) aus dem gleichen Material wie die Rippen (6) gebildet ist.