DEP0000650MA - Verfahren zum steigenden Gießen von Formgußstücken aus Nichteisenmetallen - Google Patents

Description

Beim Gießen von Formstücken aus Nichteisenmetallen mittels Kokillen von Hand ist es bekannt, den Eingusskanal so in der Kokille anzuordnen, dass das Gießmetall von unten in der Form hochsteigt. Bei diesen steigenden Gießen wird das Gießmetall durch das Gewicht der im Eingusskanal befindlichen Metallsäule in die Form gedrückt, wobei die im Eingusskanal enthaltene Metallmenge im Verhältnis zum Gussstück groß ist und infolgedessen bei jedem Gießvorgang viel Metall in dem Eingusskanal verloren geht. Es ist auch bekannt, die Kokille während des Gießvorganges zu verschwenken, wobei sich der Eingusskanal in einem zylindrischen, nach unten verlängerten verschiebbaren Kern befindet, der während des Gießvorganges nach oben verschoben wird, wobei der Einguss in gleicher Höhe wie der Spiegel des flüssigen Metalls liegt, so dass das Gießmetall die Form in übereinander liegenden Schichten ausfüllt. Hierbei ist der untere Teil des Gussstückes bereits erstarrt, wenn das Metall in den oberen Teil der Kokille gegossen wird. Ein gleichmäßiges Gefüge des Gussstückes kann hierdurch jedoch nicht erhalten werden, auch treten in dem Gussstück Spannungen infolge der ungleichmäßigen Abkühlung auf.

Bei dem bekannten steigenden Gießen bilden sich in der Kokille durch den Strom des Gießmetalls Wirbel, die Luft einschließen, und es wird die Luft besonders bei verwickelten Formgussstücken an einzelnen Stellen in die Ecken des Formhohlraumes gedrängt und bildet dort Luftpolster, da sie keinen Ausweg findet und nicht zu den an der höchsten Stelle des Formhohlraumes in der Nähe des Eingusses angebrachten Steigern gelangen kann. Diese Luftpolster dehnen sich infolge der hohen Temperatur des Gießmetalles auf das Vielfache ihres Volumens aus und erzeugen einen Gegendruck, der das Einfließen des Metalles behindert. Außerdem haben diese Luftpolster ein ungleichmäßiges Abkühlen des Gussstückes zur Folge, das infolge der auftretenden Spannungen rissig und blasig und einen ungleichmäßigen Gefügebau erhält. Brauchbare Gussstücke von ausreichender Dichtigkeit und gleichmäßigem Gefüge konnten mit den bekannten Verfahren nicht immer mit Sicherheit erreicht werden.

Aufgabe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es, die Luft restlos aus dem Hohlraum der Kokille zu entfernen und in jeder Hinsicht vollwertige Formgussstücke auch aus minderwertigen Richteisenmetallen mittels Kokillen herzustellen und die Lebensdauer der Kokillen wesentlich zu erhöhen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Formhohlraum ohne Druck lediglich durch Schwenken der Kokille gefüllt wird. Bei der zur Ausübung dieses Verfahrens verwendeten Kokille ist der Einguss so angeordnet, dass er zu Beginn des Gießvorganges annähernd waagerecht liegt. Beim Eingießen des Gießmetalles in die Kokille bildet sich unten ein kleiner Vorrat von Metall, der das nächste Metall aufnimmt, so dass ein schädlicher Metallstrom auf der Kokillenfläche nicht eintreten kann. Dadurch wird einerseits eine Abnutzung der Kokille in der Nähe des Eingusskanals vermieden und andererseits verhindert, dass sich hier Oxyde ablagern. Durch das während des Gießens vorgenommene Verschwenken der Kokille tritt das Gießmetall nur steigend in den Formhohlraum ein und treibt die hierin enthaltene Luft vor sich her, die durch eine Luftabführleitung nach außen gedrückt wird. Infolge der erzielten restlosen Abführung der im Formhohlraum befindlichen Luft sowie infolge der gleichmäßigen Abkühlung erhält das Gussstück ein spannungsfreies, dichtes Gefüge und ist daher auch den höchsten Beanspruchungen, wie sie insbesondere bei Armaturen für hohen Druck auftreten, gewachsen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die in Abb. 1 in der Anfangsstellung dargestellten Kokille 1, die zur Herstellung eines Ventilkörpers 2 dient, ist mittels einer Unterlage 3 so gestellt, dass der Eingusskanal 4 am Boden der Kokille zu liegen kommt. Das Metall wird nun in den Eingusskanal 4 eingegossen, wobei die Kokille so verschwenkt wird, wie dies Abb. 2 zeigt, dass das Metall ohne Druck in das Innere der Kokille eintritt. Dabei wird die in der Kokille befindliche Luft gleichmäßig nach oben gedrückt und tritt an den in der Kokille befindlichen Steigern bzw. Luftauslassöffnungen 5 bzw. 6 nach außen. Nach Beendigung des Gießens hat die Kokille die in Abb. 3 dargestellte Lage, bei der der Eingusskanal 4 annähernd senkrecht zu liegen kommt. Die Zeichnungen lassen erkennen, dass der Eingusskanal 4 derart angeordnet ist, dass das Metall bei seinem Eintritt in die Kokille bereits die der Form des Gussstückes entsprechende Strömungsrichtung hat. Dadurch wird das gleichmäßige Hochsteigen des Metalles in der Kokille erleichtert.

Es ist ferner ein Vorteil, dass der Eingusskanal 4 unmittelbar in den Hohlraum der Kokille mündest, so dass besondere Zuführungskanäle für das Gießmetall nicht erforderlich sind. Hierdurch wird der Anguss bzw. verlorene Kopf im Verhältnis zu dem Gussstück sehr klein, so dass die durch das Einschmelzen der Angüsse verursachten Metallverluste gering werden. Außerdem wird die Kokille dadurch vereinfacht.

Es ist zweckmäßig, die Kokille während des Gießens zu rütteln, um ein gleichmäßiges Füllen der Kokille zu ermöglichen und das Gefüge des Gussstückes zu verbessern.

Das in Kokille emporsteigende Gießmetall findet infolge der guten Luftabführung durch die in der Kokille enthaltene Luft keinen Widerstand, und da das Metall infolge des Schwenkens der Kokille beim Gießen durch seine Schwerkraft in alle Ecken gedrückt wird, so ergibt sich ein eckenscharfer lunkerfreier Fertigguss.

Es empfiehlt sich, die Temperatur der Kokille möglichst niedrig zu wählen, zu welchem Zweck die Kokille vor jedem Gießvorgang, z.B. durch Eintauchen in ein Wasserbad auf etwa 100°C abgekühlt wird. Da die Kokille während des Gießens geschwenkt wird, so kann das Gießmetall trotz der starken Wärmeableitung infolge der niedrigen Kokillentemperatur aller Ecken der Form ausfüllen, so dass es einen genügend dichten und eckenscharfen Guss ergibt. Die an sich bereits vorgeschlagene Verwendung von tiefgekühlten Kokillen hat noch den besonderen Vorteil, dass eine glatte, metallisch glänzende Oberfläche des Gussstückes erreicht werden kann, besonders wenn dem Gießmetall in an sich bekannter Weise geringe Mengen von Silicium, Mangan, Aluminium, Beryllium, Thorium, Magnesium oder Calzium zum Bilden einer dünnen Schutzschicht auf dem Gussstück beigemischt werden, und das Gießmetall bei deiner Temperatur vergossen wird, die je nach der Legierungszusammensetzung etwa 100 bis 200°C tiefer ist als die für Sandguss übliche Gießtemperatur. Während man bisher beim Kokillengießen die Gießtemperatur möglichst gleich und verhältnissmäßig niedrig halten müsste, so kann die Gießtemperatur bei dem Verfahren gemäß der Erfindung etwas höher sein, ohne dass sich dies ungünstig auf die Güte der Gussstücke auswirkt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann beim Gießen von Hohlkörpern und Armaturen sowohl mit Metallkernen als auch mit Sandkernen durchgeführt werden je nach der Form des Gussstückes.

Das Eingießen des Gießmetalls am Boden der Kokille hat noch den weiteren großen Vorteil einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer der Metallkokille. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Kokille trotz gleichmäßigen Baustoffes an den von dem fließenden Metall getroffenen Stellen stark abgenutzt wird, da hier das Gefüge des Kokillenbaustoffes durch das Ausscheiden des Kohlenstoffes zerfällt. Dagegen wird die

Kokille an den Stellen, an denen das Metall in der Kokille hochsteigt, kaum angegriffen. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es daher möglich, die Lebendauer der Kokille, die bisher 15000-20000 Abgüsse beträgt, mindestens auf das Doppelte zu steigern, was einen beträchtlichen Fortschritt darstellt, da die Herstellung der Kokillen vielfach sehr kostspielig ist.

Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird auch die Ausnutzung des Gießwerkstoffes ganz erheblich verbessert, da es durch die Erfindung möglich geworden ist, aus Rohmetallen beliebiger Zusammensetzung in einem Arbeitsgang hochwertige Fertiggussstücke herzustellen, die ohne weitere Nachbehandlung verwendbar sind. Von besonderer Bedeutung ist es hierbei, dass die Güte und Reinheit des zur Verwendung kommenden Rohmetalles keinen bestimmten Vorschriften zu entsprechen braucht, denn es könnte auch z.B. unsortiertes Altmetall wie Sammelmessing, unreine Späne oder dgl., die bis jetzt einer Verhüttung unterworfen werden mussten, ohne weiteres verwendet werden. Dadurch werden der hohe Verlust von etwa 50% der Verhüttung sowie die Kosten der Verhüttung erspart, was insbesondere für die hochwertigen Kupferlegierungen von Bedeutung ist, auf deren wirtschaftliche Ausnutzung großer Wert zu legen ist.

Die Erfindung ist daher von ganz erheblicher praktischer und wirtschaftlicher Bedeutung, insbesondere für die Verarbeitung von Kupferlegierungen, und zwar vorzugsweise von Legierungen mit über 50% Kupfergehalt.

Claims (2)

1.) Verfahren zum steigenden Gießen von Formgussstücken aus Nichteisenmetallen, insbesondere Kupferlegierungen, mittels schwenkbarer Kokillen von Hand, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum ohne Druck durch das Schwenken der Kokille gefüllt wird.

2.) Kokille zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einguss so angeordnet ist, dass er zu Beginn des Gießvorganges annähernd waagerecht liegt.