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Verfahren und Vorrichtung zum Gießen in Formen, insbesondere zum Herstellen
von Kokillenguß Das Gießen, insbesondere in Kokillen, wird in der Weise vorgenommen,
daß eine-bestimmteMenge flüssiges. Metall mittels einer Kelle! aus einem Vorratsbehälter,
z. B. einem Tiegel., geschöpft oder bei größeren Gußtei@len unmittelbar aus ,dem
Tiegel oder dem Ofen in, ,die Eingießöffnung der Form oder Kokille gegossen wird.
Beim unmittelbaren Gießen wird der Tiegel oder Ofen durch Schwenken zum Überlaufen
gebracht. Es ist ferner möglich, für den Gießprozeß den Tiegel oder Ofen durch ein
Abstichloch zum Auslaufen zu bringen.
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Man. kennt .beim Gießen das Schwerkraftgießen, bei. :dem die eigene
Schwere :des Metalls. dessen Weitertransport bewirkt. Dagegen wird beim Druckgießen
durch einen. von außen. aufgebrachten Überdruck das flüssige Metall gezwungen, in
jeden erreichbaren Hohlraum nach oben oder unten hineinzufließen. Der Hohlraum der
Form oder Kokille steht hierbei nicht mehr mit der offenen Atmosphäre in Verbindung.
Eine Abart des Druckgießverfahrens ist das Schleudergießen. Bei ihm wird der notwendige
Druck nicht in einem geschlossenen System von außen. zugeführt, sondern er entsteht
in einem offenen System mit Hilfe der Fliehkraft.
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Das Ziel eines jeden Gusses ist es, ein gesundes, sauberes, Gußstück
zu erhalten. Durch ungeschicktes Füllen der Form ist es möglich, aus, @jedem Gußstück
Schrott zu machen, denn das eigentliche Gießen hängt immer von. der Geschicklichkeit,
Kraft, Ausdauer und dem Verantwortungsbewußtsein des Gießers ab. Man hat deshalb
schon vielfach
versucht, diese Phase des Gießens mehr oder weniger
zu mechanisieren und unabhängig vom Einwirken des Gießers zu gestalten. Beim Druck-und
Schleudergießen ist dies zum Teil schon erreicht worden, jedoch hat dieses Gießen
den Nachteil eines großen Aufwandes än Maschinen und Energie und einer starken.
Spezialisierung des Betriebes. Während der richtige Sandgießer so ziemlich alles
gießen, kann, beherrscht der MaschinengieBer beim Druck- und Schleudergießen nur
einzelne Gruppen von Formstücken. Es kommt noch hinzu, daß die Umstellung der Produktion
eines Gußstückes auf die eines anderen. zeitraubend. und unwirtschaftlich ist. Reim
Kokillenformguß hat sich :eine leichte Umstellmöglichke.it erhalten.. Die Herstellung
der Form selbst, d. h. der Kokille, erfolgt mit mechanischen Mitteln. Der Erfolg
des Gießvorganges ist jedoch noch an die Geschicklichkeit des Gießers gebunden,
und zwar um so, mehr, je sorgsamer der Gießwerkstoff behandelt werden muß. Bekanntlich
wird vom Kokillengießer für Kupferlegierungen das höchste Maß an Können verlangt.
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Die Erfindung hat eine Gießmethode und eine Vorrichtung turn Gegenstand,
bei der der Gießvorgang weitgehend von Zufälligkeiten unabhängig gemacht ist und
der steigenden Forderung nach Güte,undGlei;chmäß,igk:e:it derProdukte entsprochen
werden kann:. Gemäß der Erfindung wird ein Füllen der Gießformen ohne Schöpfen mit
einer Kelle, also. unmittelbar aus dem Schmelz- b:zw. Warmhalteofen ermöglicht,
ohne jedoch den Ofen neigen. oder kippen zu müssen. Er wird überhaupt nicht bewegt.
Die Erfindung besteht darin, daß die Form bzw. Kokille mit der Metallschmelze in,
eine kommunizierende Verbindung gebracht wird und, man zum Füllen der Form .den
Spiegel der Schmelze durch Verdrängung ansteigen - läßt, worauf der Flüssigkeitsspiegel
nach Erstarren der Schmelze in der Form bis unterhalb der Ausflußöffnung gesenkt
wird. Hierbei kann die Verdrängung in, :dem Schmelz- oder Warmhaltegefäß mit Hilfe
eines ein.tauchendenVerdrängungskolbens durchgeführt werden, der mechanisch oder
von Hand: bewegt werden kann. Man. kann auch ein unter Druck befindliches Gas anwenden,
das in einen in die- Schmelze eingetauchten Hohlzylinder gepreßt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Art des Gießens ist es möglich, jede Art
von: Guß durchzuführen, z. B. einen liegenden oder steigenden. Guß, leas zur Erlangung
einer sauberen Oberfläche von großer Bedeutung ist. Dies: geschieht erfindungsgemäß
in der Weise, d@aß die -Metallschmelze durch die kommunizierende Verbindung entweder
unmittelbar von unten oder von der Seite in-,Idie Form bzw. Kokille fließt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren :bringt viele Vorteile mit sich. Es
macht: den Gießvorgau@g weitgehendst uniabhängig von der Geschicklichkeit des Gießers,
wobei -die anderen. Vorteile des Druck-oder Schleudergießens, d. h. des rein mechanisch
durchgeführten Gießens, beibehalteg werden. Es handelt sich um ein offenes System
des Gießvorganges. Der Verdrängungskolben taucht in das Bad und hebt dessen Spiegel,
auf dem nur Druck -der freien Atmosphäre. ruht. Durch Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit
des Verdrängungskolbens kann die. Formfüllung gesteuert werden. Wind der Kolben
so. tief gesenkt, daß der Metallspiegel höher steigt, als zur bloßen: Füllung der
höchsten Formteile notwendig wäre, so. entsteht noch ein zusätzlicher Flüssigkeitsdruck,
der in manchen: Fällen von großem Nutzen sein kann. Der hierbei auftretende Druck
entsteht lediglich durch die jeweilige Höhe der überstehenden Flüssigkeitssäule,
wobei das offene Gießsystem unverändert bleibt.
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Zum Gießen gemäß der Erfindung können ungelernte Kräfte, im Gegensatz
zu dem :bisherigen Gießiverfahren, verwendet werden. Außerdem ist .die körperliche
Belastung der Leute erheblich vermindert, Ida sie das flüssige Metall nicht einmal
mehr zu GesIcht bekommen. Unfälle durch Übergießen des Metalls aus der Gießkelle
können nicht auftreten. Weiterhin kann: der Ofen wesen.tdich -vvirtschaftl.ioher
ausgenutzt werden, da der Durchsatz vervielfacht wird, wodurch der Wärmeaufwand
je Ge@vichtseinhdit der Gußerzeugung sinkt. Da der Schöpfvorgang in Wegfall gekommen
ist" vermindert sich auch in erheblichem Maße der Abbrand, des Metalls, 'der durch
Spritzverluste u. a. entsteht. Dies ist wichtig insbesondere bei teuren Metallen,
wie, Kupfer und Kupferlegierungen. Die Nachteile, die bei dem bisherigen Gießen
dadurch entstehen, daß das Metall auf :dem langen Weg durch .die kalbe Kokille oder
einen Ei.ngießkanal eine unerwünschte TemperaturernIedrigung erfährt, werden gemäß
der Erfindung gänzlich vermieden, denn. die Schmelze gelangt in jedem Fall unmittelbar
von dem Ofen bzw. dem Tiegel in die Form. Jeder Ofen od. dgl. kann je nach Größe
mit mehreren oder vielen, die kommunizierende Verbindung herstellenden Ausflußö:ffnungen:
versehen. werden, so daß auf diese Weise ebenfalls ein noch wirtschaftlicheres Arbeiten
ermöglicht wird.
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In der Zeichnung ist .die Vorrichtung zur Durchführung .eis erfindungsgemäßen
Verfahrens in zwei Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform des kommunizierenden Gießens für
steigenden Guß; in Fig. 2. ist ein: weiteres Beispiel für liegenden Guß dargestellt;
Fig. 3 und q. zeigen: eine Anordnung bei Anwendung eines Druckgases.
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Im Offen i befindet sich das flüssige Metall, z. B. eine Kupferlegierung.
Innerhalb :oder oberhalb des Metallbades ist ein Verdrängungskolben 3 angeordnet,
der auf und ab bewegt werden kann. Der Ofen besitzt einen Anbau q. mit einer Ausgi;eßschnauze.
Diese Schnauze weist eine nach oben führende Bohrung 5 auf, die bei Nichtgebrauch
des Ofens durch eine Platte abgedeckt werden kann. Auf den Anbau ¢ wind die Form
oder Kokille 6 aufgesetzt, so daß der Einguß der Kokille in kommunizierender Verbindung
mit der Bohrung 5 des schnauzenartigen
Anbaues steht. Wenn nunmehr
der VerdrängUngskolben 3 nach unten in die Schmelze hineinbewegt wird, steigt entsprechend.
der Verdrängung der Spiegel des Bades. Nach. Erreichendes Loches 5 des Anbaues 4
dringt das Metall bei weiterem Ab-
senken des Kolbens in -die aufgesetzte
Form 6 und füllt diese nach Art der kommunizierenden Röhren ganz aus. Da: die Form
verhältnismäßig kalt ist, erstarrt die Schmelze rasch in der Form. Ist dies geschehen,
wird der Metallspiegel durch Heben des Kolbens bis unter die Ausflußöffnung in der
Frontplatte gesenkt, woraufhin die Kokille weggenommen werden kann.
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Bei der Ausführung der Fig. 2 ist der Anbau 7 so ausgeführt, daß die
Bohrung 8 ganz oder nahezu waagerecht mündet. Man stellt hierbei sodann seitlich
an den Anbau 7 eine Kokille 6, so daß der Ein--aß wiederum mit dem Loch in
der Platte in Verbindung steht. Durch Senken des Verdrängungskolbens 3 wird ein
Füllen der Form bzw. der Kokille im liegenden Guß erzielt.
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Gemäß dem Verfahren der Erfindung lassen, sich alle gießbaren: Metalle-
verarbeiten, gleichgültig, ob sie hoch- oder n.iedrigschmelzend sind oder ob es
sich um Schwer- oder Leichtmetalle handelt. Die Größe des- Ofens richtet sich nach
dem Verwendungszweck. Sie kann beliebig gewählt werden. Ebenfalls ist es gleichgültig,
wie die Beheizung des Ofens erfolgt, z. B. elektrisch, mit Gas oder mit Hilfe von
festen oder flüssigen Brennstoffen. An -die Dichtigkeit oder Festigkeit .des eigentlichen
Ofengefäßes werden, beim: erfindungsgemäßen Verfahren keine besonderen Ansprüche
gestellt, da es sich um ein offenes System handelt. Im äußersten. Fall kann nur
ein Druck der Flüssigkeitssäule auftreten, der der Höhe! :des Ofengefäßes entspricht.
Der Verdrängungskolben belastet den Ofen: in keinerWeise. Der Ofen. selbst kann
mit einer Vielzahl von Ausgießöffnungen .für liegenden oder steigenden Guß versehen
werden.
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Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine Anordnung, bei der zum Verdrängender
Metallschmelze ein Druckmittel benutzt wird. Hierzu venven:det man. einen in die
Schmelze io eintauchenden Hohlzylinder i i, der unten offen ist, wobei das Druckmittel,
z. B. Druckluft oder ein inertes Gas, durch die Zuführung 12 zu:geleitet wird. Der
Hohlzylinder i i ist feststehend angeordnet. Vor Beginn des Verdrängungsvo,rga,nge@s
steht das Metallbad im Hohlzylinder innen, genau so. hoch wie im gesamten Ofen.
Durch Eindrücken des Gases od. dgl. in den Zylinder ii wird in dem Hohlzylinder
der Met.allspiegel ,gesenkt. Entsprechend steigt außen. der Badspiegel zur Füllung
der aufgesetzten Form 1R. Auch bei dieser Arbeitsweise bleibt :das Prinzip ödes
offenen Systems erhalten. Die Regulierung der Verdrängung kann durch Änderung des
Druckes :des Mediums und des in den: Hohlzylinder eingepreßten Gasvolumens erzielt
wenden..