DK153869B - Fremgangsmaade til at forbinde bunden af en sandforms hovedindloeb med enden af et tilfoerselsroer og taetningselement til brug herved. - Google Patents

Description

i

DK 153869 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 angivne art og et tætningselement til brug ved udøvelse af fremgangsmåden.

5 Fra GB-patentskrift nr. 1.033.066 er det kendt at bruge ringformede asbesttætningsringe mellem formen og tilførselsrøret. Disse tætninger er ikke tilfredsstillende i praksis, da de for at kunne fungere godt nødvendiggør et meget nøjagtigt fladtrykningstryk, og følgelig dels kræver en meget nøjagtig op-10 retning og parallel1 itet for efter hinanden følgende forme på tilførselsrøret, hvilket begrænser støbningens kadance, og gør det nødvendigt at fremstille formene og installationen med en bekostelig nøjagtighed, og dels en god tilstand for de to derpå anbragte overflader, der kommer i berøring med tæt-15 ningsringen, hvilket udelukker deres brug til sandforme. Disse betingelser reducerer støbehastigheden. Disse asbesttætninger er ikke udformet til at give tæthed ved støbning af metaller med et højt smeltepunkt, såsom støbejern.

20 Fra GB-patentskri ft nr. 1.161.109 er det kendt på en af overfladerne at anbringe en med belægningspasta fyldt, indstøbt pølse, der på grund af svøbet ikke kan hæfte på overfladen.

Ved den kendte teknik benyttes hidtil enten massive asbestpakninger eller rent pastaagtige samlinger, men det er endnu 25 ikke anvist at kombinere disse to pakningstyper.

Det er den foreliggende opfindelses formål at forbedre den fra GB-patentskift nr. 1.033.066 kendte fremgangsmåde således, at man på økonomisk måde opnår en fuldkommen og let praktisabel 30 tæthed for samlingen ved støbning af metal med højt smeltepunkt i sandforme, samtidig med at man opnår en forøget støbn i ngskadance.

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvis omtalte 35 fremgangsmåde er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte.

Når en form med en sådan påført og til dannes bundeverf hæftende pastaagtig, ildfast ©g varashærdeade belægning på-

DK 153869B

2 sættes tilførselsrøret, sammentrykkes den pastaagtige belægning mellem de to samvirkende flader, og den fordeles omkring samlingen og udfylder fuldkomment hele det disponible rum, uafhængigt af tilstanden for de to flader, der skal samles, og 5 uafhængigt af manglende opretning eller parallellitet mellem disse overflader. Derefter tørrer og hærder den sammentrykkede belægning meget hurtigt under påvirkning af den af tilførsels-røret frigivne varme, idet tilførselsrøret hele tiden har en høj temperatur hidrørende fra varmeledning fra støbebeholde-10 rens indre, og på grund af den gentagne gennemstrømning af støbejern ved hver fyldning af formen.

Ved den foreliggende opfindelse opnår man således meget let en udmærket tætning ved formens indløb; forsøg har vist at denne 15 tætning er fuldstændig tæt, når man støber støbejern ved temperature så høje som 1300 til 1400eC.

På grund af forskellen mellem ti 1førsesrørets glatte overflade og den kornfomede overflade for det sand, der udgør 20 formen, og specielt bundudsparingen for dens hovedindløb, opnår man endvidere, at den dannede hærdede pakning hænger meget bedre ved formen således, at når man aftager denne form, fjerner man samtidigt hele den dannede pakning; tilførselsrøret er altså med det samme rent og klart til at modtage en ny 25 på samme måde tilberedt form. Herved opnår man altså, at støbningscyklusens varighed kan reduceres, da tilførselsrøret ikke skal rengøres.

Det bemærkes, at selv en uerfaren arbejder meget let og meget 30 hurtigt kan påføre den pastaagtige belægning på formene, hvilket f.eks. kan ske ved hjælp af en pensel, hvilket er den enkleste fremgangsmåde, eller ved først at forberede ringformede tætningselementer ved at belægge en ildfast kernes to flader med den nævnte belægning, og derefter påføre dette tæt-35 ningselement i hver forms bundudsparing. I sidstnævnte til fælde er det klart, at formene kan blive gjort klar nogen tid før de skal benyttes således, at denne operation ikke forlænger støbecyklusen.

3

DK 153869 B

Det er også den foreliggende opfindelses formål at anvise et tætningselement til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og af den art, der indbefatter en ringformet part, der er modstandsdygtig ved høje temperaturer. Dette tilgodeses ved, at 5 tætningselementet er ejendommelig ved, at den ringformede part på sine to flader er dækket af et pastaagtigt ildfast varme-hærdende materiale. Dette tætningselement er nemt og hurtigt at fremstille.

10 På grundlag af tegningen beskrives nedenfor fremgangsmåden og tætningsringen ifølge den foreliggende opfindelse. På tegningen viser fig. 1 et skematisk lodret snit gennem et støbeapparat til 15 brug ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 set i perspektiv et tætningselement benyttet i dette apparat, 20 fig· 3 et snit gennem elementet vist i fig. 2, fig. 4 en tidsakse for at lette forståelsen af den foreliggende opfindelse, 25 fig. 5 et skematisk snit langs linien 5-5 i fig. 6 af en anden form, som kan benyttes i apparatet vist i fig. 1, og fig. 6 et snit af formen langs linien 6-6 i fig. 5.

30 Apparatet vist i fig. 1 omfatter en støbebeholder 1, der indeholder en beholdning af flydende metal 2, en ramme 3, som bærer formen, og en sandform 4. Apparatet benyttes til lavtryksstøbning af jern (gråt støbejern og sfærisk graf i tstøbejern) i formen 4.

Støbebeholderen 1, har et øvre dække, der er fastgjort væsketæt til støbebeholderens sidevægge og fastlåst ved hjælp af egnede, ikke viste, organer. En udstrømningsdyse 6 er anbragt 35

DK 153869 B

4 i en åbning 7 i dækket 5 og omfatter en rørformet nedre del 8, hvis yderdiameter svarer til åbningen 7's diameter, og en i det væsentlige keglestubformet øvre del 9, som væsketæt ligger an imod åbningen 7's periferi ved sin plane store basisflade 5 10. Et tætningselement 11 bestående af en asbestsnor er an bragt i en rende udformet i dysens basisplade 10. Gennem dysen 6 går et tilførselsrør 12 af ildfast materiale, hvilket rør er nedsænket i jernet omtrent ned til bunden af støbebeholderen 1. Røret 12's øvre del åbner midt i dysen 6 på højde med dy-10 sens øvre plane overflade.

Støbebeholderen 1 er forbundet til en trykluftkilde 13 gennem en ledning 14, idet støbebeholderen 1 er tilsluttet trykluft-kilden 13 eller atmosfæren gennem et hensigtsmæssigt organ 15, 15 som er anbragt uden for støbeholderen. Ved en trykmåler 16 kan man under støbning overvåge trykket i støbebeholderen 1.

Rammen 3 har stolper 17, der forneden har hjul 18, som hviler på skinner 19. Stolperne 17 er foroven indbyrdes forbundet 20 ved hjælp af et tag 20, som bærer en donkraft 21, der rager nedad, og hvis stempelstang 22 drejeligt ved den nedre ende bærer en trykplade 23.

Stolperne 17 bærer også hver en flange 24 med en derpå hvi-25 lende spiralfjeder 25. En vandret bæreplade 26 kan forskydes i lodret retning langs en del af disse stolper 17 over flangerne 24. Denne plade 26 ligger konstant an imod den øvre ende af fjedrene 25 og trykkes opad af disse. Når der ikke udøves noget nedadrettet tryk på bærepladen 26, befinder den sig over 30 dysen 6*s overf 1ade. I pladen 26 er der en cirkulær åbning 27 med en diameter tilstrækkelig stor til, at den går fri af dysen 6.

Formen 4 er en massiv sandform konstrueret i to halvdele, hvis 35 fælles plan er lodret og sammenfaldende med planet for fig. 1.

Det er en blindform med et hovedindløb 28 og fire hulrum 29, der hver er forbundet med hovedindløbet gennem et sekundært indløb 30.

5

DK 155869 B

Hovedindløbet 28 er lodret og har et cirkulært tværsnit, hvis størrelse stort set er lig med ti 1førselsrøret 12's tværsnit. Det er åbent ved bunden, hvor det er formet som en keglestub-formet udsparing 28a, som udvider sig i retning nedad komple-5 mentært med dysen 6. Hovedindløbet 28 forløber opad og standser et kort stykke fra formens øvre endeflade.

De fire sekundære indløb 30 er parvis parallelle og hælder nedad fra hovedindløbet 28. Deres tværsnitsform er cylindrisk 10 og rektangulært og har et meget mindre tværsnit end hovedindløbet. Hvorledes disse tværsnit bestemmes forklares nedenfor.

Et tætningselement 31, som er vist i forstørret målestok i fig. 2 og 3, gør apparatet fuldstændigt. Det omfatter en flad 15 ringformet kerne 32 og består fortrinsvis af et asbeststof eller -kort med én midteråbning 33, hvis diameter stort set er lig med diameteren for hovedi nsløbet 28. Denne kerne 32 dækkes på begge sider af en klæg eller pastaagtig, ildfast og varme-hærdende belægning 34. Denne belægning er sammensat af en 20 blanding af ildfast pasta, såsom alumina, silica, asbest eller zircon og et bindemiddel såsom natriumsilikat, kaliumsilikat eller bentonit, f.eks. 95% alumina og 5% natriumsilikat.

Apparatet fungerer på følgende måde: 25

Med rammen 3 fjernet fra beholderen 1 anbringes tætningselementet 31 på den indre ende af formen 4's udsparing 28a og bindes til denne indre ende takket være belægningen 34's sammensætning, der giver en vis plasticitet. Formen 4 anbringes 30 på bærepladen 26 og centreres på dennes åbning 27, hvorpå rammen 3 forskydes langs skinnerne 19 til en stilling over støbebeholderen 1, som indeholder flydende jern, således at dysen 6 er anbragt ud for formens udsparing 28a. Derefter forlænges donkrften 21 for derved ved hjælp af pladen 23 at sænke 35 formen 4 og dens bæreplade 26 imod fjedrene 25's virkning,,

Denne operation klemmer tætningselementet 31 mellem udsparingen 28a's bundoverflade og dysen 6. Tætningselementet 31 klemmes og mases på grund af dens plasticitet, og den pastaag- 6

DK 153869 B

tige belægning 34 danner en ring omkring samlingen mellem tilførselsrøret 12 og formens hovedindløb 28. Det sammentrykkede tætningselement tørrer og hærder under påvirkning af den varme, der afgives af dysen 6, da denne til stadighed har en 5 høj temperatur på grund af ledningen langs røret 12 og den gentagne gennemstrømning af jern igennem røret under hver formfyldning. De to trin med sammentrykning og hærdning af tætningselementet har en meget kort varighed af størrelsesordenen 1 sekund.

10

Støbebeholderen 1 forbindes derpå med trykkilden 13 ved påvirkning af organet 15. Det tryk, som virker på det flydende jerns frie overflade, tvinger dette til at stige i røret 12, og det hærdede tætningselement sikrer en perfekt tætning.

15 Jernet fylder formens hovedindløb 28, de sekundære indløb 30 og hulrummene 29. Trykket opretholdes i en given tidsperiode afhængig af dimensionerne og formene for de dele, der skal støbes. Hovedindløbet 28 fungerer herunder som et reservoir eller fødehoved ved, at det tilfører ekstra flydende jern til 20 hulrummene til kompensation for krympninger. Derpå hærder de sekundære indløb 30, luftarttrykket indstilles i støbebeholderen 1 til atmosfærens tryk ved påvirkning af organet 15, og det flydende jern i indløbet 28 og røret 12 strømmer tilbage i beholderen 1, som derved tømmer rør og indløb.

25

Derpå standses påvirkningen fra donkraften 21, og formen 4 og bærepladen 26 forskydes væk fra dysen 6 ved hjælp af fjedrene 25's virkning, og rammen 3 forskydes vandret fysisk væk fra støbebeholderen 1 langs skinnerne 19.

30

Dysen 6 er kompakt og har en glat overflade, idet den f.eks. er sammensat af mullite og stål, medens sandformen har en kornet struktur. Tætningselementet 31 bindes følgelig med større kraft til formen end til dysen, således at formen kan 35 fjernes med det hærdede tætningselement bundet til denne, når disse to dele adskilles. Dysen 6 er således umiddelbart klar til at optage en ny form for en ny operationscyklus.

i

DK 153869 B

7 I en anden udførelsesform kunne det være tilstrækkeligt at belægge den indre ende af formens indskæring 28a, før denne bringes hen over beholderen 1, med et lag af belægningen 34 uden brug af asbestkernen 32.

5

For at den ovenfor beskrevne støbning skal udføres på en hensigtsmæssig måde, må et antal betingelser være tilfredsstillet: 10 a) De sekundære indløb 30 må ikke størkne, før det er sikret, at hulrummene 29 har modtaget en tilstrækkelig metalmængde til at frembringe gode dele, idet man skal huske på krympningen hidrørende fra køling, deformation af formen hidrørende fra trykket og udvidelse af formen på grund af temperatur.

15 b) De sekundære indløb 30 skal imidlertid hærde så hurtigt som muligt, idet man dog tager de foregående betingelser i betragtning for at afkorte varigheden af formningscyklen.

20 c) Når indløbene 30 er størknede, skal jernet, som befinder sig i hovedindløbet 28, stadig være praktisk taget fuldstændigt flydende, for at det fuldstændigt kan genvindes i beholderen 1, når trykket udløses.

25 Indløbenes dimensionering udledes fra disse betragtninger og forklares under henvisning til fig. 4.

De til grund liggende data er følgende: Formtypen og arten af det sand, der benytts til formen; metalmassen; metallets tem- 30 peratur i støbningsøjeblikket; det benyttede lufttryk; formen og dimensionerne af de støbte dele (for enkeltheds skyld refereres der her til et enkelt formhulrum og et enkelt sekundært indløb).

35 Størkningstiden T for den mest massive del af den støbte del og minimumstiden i løbet af hvilken hulrummet skal tilføres flydende metal for at opnå en kvalitetsmæssig tilfredsstillende støbt del, bestemmes ved forsøg og tilnærmelsesvis ved

DK 153869 B

e hjælp af diagrammer, grafer, tabeller osv. Dette giver øjensynligt t<T.

Ifølge den ovenfor nævnte betingelse (a) er det nødvendigt, at 5 Ta>t, hvor Ta angiver størkningstiden i det sekundære indløb. Imidlertid må ifølge betingelsen (b) Ta ligge omkring tilvejebringe. T® vælges således, og ved at vælge tværsnitsformen af det sekundære indløb som f.eks. cylindrisk eller rektangulær, udledes dimensionerne for dette indløb herfra.

10

Da formhulrummet er isoleret, så snart det sekundære indløb er hærdet, og da en forlængelse af tiden t° med opretholdelse af lufttrykket kun ville medføre en unødvendig forlængelse af støbecyklen, vælges t° lidt større end Ta.

15

Det er nu blot nødvendigt at dimensionere hovedindløbet på en sådan måde, at dets størkningstid Ta er meget større end t°. Alle de nævnte resultater er grupperet i fig. 4.

20 Der skal endvidere tages hensyn til en anden faktor, nemlig at sikre at en mulig sugning af den stadig delvis flydende kerne i de sekundære indløb ikke når den støbte del, når trykket udløses. Denne sugerisiko reduceres på den ene side af de sekundære indløbs nedadrettede hældning og på den anden side ved 25 at styre den hastighed, hvormed trykket sænkes.

De følgende eksempler viser resultater, der er opnået med et ti 1 førselsrør, som har en indvendig diameter på 45 mm og en udvendig diameter på 70 mm.

30

Eksempel 1

Koblingsgaffel af gråt støbejern støbt ved 1300°C i sand med et furanharpiksbindemiddel.

3 5 T = 40 sekunder t° = 15 sekunder

Fald i tryk fra 0,7 til 0 bar (relativt tryk) inden for 15 9

DK 153869 B

sekunder.

Et enkelt rektangulært sekundært indløb på 10 mm x 6 mm.

Eksempel 2 5

Cylinderhoved for en firecylindret V-motor af gråt støbejern støbt ved 1300°C i Croning sand med et phenol-harpiksbinde-middel.

10 T = 50 sekunder t° = 30 sekunder

Trykfald fra 0,7 til 0 bar inden for 15 sekunder Fire rektangulære sekundære indløb på 15 mm x 5 mm.

15 Eksempel 3

Den samme del som i det foregående eksempel bestående af sfærisk grafikstøbejern støbt ved 1350°C i det samme sand som i det foregående eksempel.

20* T =50 sekunder to = 45 sekunder

Trykfald fra 0,7 til 0 bar inden for 15 sekunder.

Fire rektangulære sekundære indløb på 15 mm x 10 mm.

25

Formen 4^, der er benyttet i de sidste to eksempler, er vist i fig. 5 og 6. Dens samleplan P er vandret og indeholder sekundære indløb 30b, som åbner sig ud imod hulrummet 29b's basis og til samme side af denne og fører fra et enkelt hoved-30 indløb 28b.

Det ovenfor beskrevne apparat og en ovenfor beskrevne fremgangsmåde har mange fordele og specielt: 35 Da trykket opretholdes, fyldes hvert formhulrum perfekt og forsynes med metal i så lang tid, som der skal kompenseres for krympning. De således opnåede dele er følgelig af fin kvalitet, fri for krympehulrum og nødvendiggør kun em meget lille 10

DK 153869 B

fjernelse af grater. Det er muligt at støbe dele med meget tynde vægge, f.eks. med en tykkelse på 3 mm og af kompliceret form.

5 Der findes ikke noget støbehoved, og alt jernet, som findes i hovedindløbet, genvindes. Metal-udbyttetallet er følgelig særdeles godt.

Takket være brugen af tætningselementer 31 eller ved blot at 10 belægge dette kan lavtryksstøbefremgangsmåden effektivt benyttes til støbning af metaller med et højt smeltepunkt i en sandform og specielt til støbning af jern, idet dette tætningselement giver en perfekt tætning takket være dets praktisk taget øjeblikkelige hærdning før støbning.

15 På grund af konstruktionen af tætningselementet omfattende en kerne dækket med en belægning kan tætningselementet anbringes i forvejen på formene klar til brug. Anbringelsen er hurtig og enkel, da tætningselementet holder sig selv i stilling ved 20 simpel vedhæftning af belægningen til formens udsparing 28a.

Det samme gælder for den ægte anbringelse af belægningen i udsparingen 28a.

Når belægningen klemmes mellem formens udsparing 28a og dysen 25 6, spredes den omkring samlingen og udligner derfor enhver manglende paral 1 el 1 itet og ruheder i de overflader, som er i indbyrdes berøring, og som muligvis skyldes en jerndråbe, der resterer fra en forudgående støbeoperation med det til følge, at støbningen er meget sikker.

30

Takket være forskellen mellem overfladetilstandene for formens udsparing 28a og dysen 6 forbliver tætningselementet ved afslutningen af støbningen bundet til formen og fjernes samtidig med sidstnævnte, således at det er muligt at anbringe en ny 35 form i rette position øjeblikkeligt, og man undgår at skulle skrabe og rense dysen 6.

Det er blevet iagttaget, at apparatet fungerer godt, og at der er en energibesparelse. I virkeligheden hærder praktisK taget

Claims (2)

15 Dette svindfænomen er desto større, jo højere temperatur der benyttes. Den kendsgerning, at man er i stand til at støbe "forholdsvis koldt" (mellem 1250° og 1350°C for sfærisk grafitjern) muliggør derfor en reduktion i dette svindfænomen. Desuden er dette svindproblem knyttet til tilstedeværelsen af 20 oxygen. Det reduceres derfor yderligere ved brug af en inaktiv luftart, såsom nitrogen, og ved at holde jernets frie flade i en begrænset atmosfære som i dette tilfælde, da beholderen 1 er lukket under støbningen og ikke står i forbindelse med atmosfæren, og hvor støbningen udføres i en blind form. 25 Opfindelsen kan benyttes til metaller med et højt smeltepunkt ud over jern, f.eks. stål. Patentkrav. 30 --------------------

1. Fremgangsmåde til at forbinde bunden (28a) af en sandforms (4) hovedindløb (28) med den dermed samvirkende øvre glatte rørende (9) af et tilførselsrør (12), der fører ud fra en un-35 der lavt tryk stående støbebeholder (1), ved hvilken der mellem tilførselsrørets øvre ende og hovedindløbets bundoverflade indsættes et tætningselement (31) indbefattende en ringformet part (32) af et materiale, der er modstandsdygtigt over for DK 153869 E høje temperaturer, hvorpå man anbringer denne overflade og denne ende på hinanden under fladtrykning af det mellemliggende tætnigselement, kendetegnet ved, at man før formen (4) anbringes på tilførselsrøret (12) dækker de to si-5 der af den ringformede part (32) med et lag af en pastaagtig ildfast og varmehærdende belægning (34), hvorpå man trykker det resulterende tætningselemnt (31) på bundoverfladen (28a) af sandformens (4) hovedindløb (28). 10

2. Tætningselement (31) til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og af den art, der indbefatter en ringformet part (32), der er modstandsdygtig ved høje temperaturer, kendetegnet ved, at den ringformede part (32) på sine to flader er dækket af et pastaagtigt ildfast varmehærdende mate-15 riale (34). 20 25 30 35