DK164395B - Form til stoebning under lavt tryk - Google Patents

Description

DK 164395 B

Den foreliggende opfindelse angår en form til støbning under lavt tryk og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Den foreliggende opfindelse angår især, men ikke udelukkende støb-5 ningen af støbejern med bladformet grafit eller SG-jern.

Man ved, at formningen eller støbningen under lavt tryk hyppigt foretages i sandforme, især for at opnå visse metalstrukturer i de støbte stykker. Det er f.eks. tilfældet, når man vil fremstille rå-10 støbte stykker i SG-jern, og som i råstøbt tilstand er fri for kulstofforbindelser uden at behøve en yderligere varmebehandling.

2

DK 164395 B

Dette resultat skyldes i det væsentlige sandets ildfaste egenskab, hvilket sand danner en varmedæmning, hvorved man undgår et forstål-nings- eller hærdningsfænomen for det støbte materiale.

5 Yderligere drager man således fordel af, at sandet er luftpermeabelt.

Ved forme med sandvægge undgår man således støbefejl og formindsker antallet af kassationer.

10 Der kendes i øvrigt en fremgangsmåde til støbning under lavt tryk, ifølge hvilken man fylder formen under tryk, holder trykket, indtil støbeindholdet er hærdet, hvorpå man afbryder for trykket. Indløbet er kalibreret på en sådan måde, at det størkner i løbet af en tid, der er lidt længere end den tid, der er nødvendig for en fyldning af 15 formhulrummet. og tilstrækkelig til at opnå et fejlfrit stykke, og tværsnittet for dette indløb er meget mindre end for fødekanalen, således at praktisk taget alt metal indeholdt i fødekanalen igen synker ned i støbegryden, når man afbryder trykket.

20 Ved denne fremgangsmåde medfører imidlertid brugen af kendte sandforme, der er massive, forskellige mangler: På grund af, at ifyld-ningstrykket opretholdes længe, bør formene have en forholdsvis stor mekanisk modstandsevne. Man må følgelig benytte sand, der indbefatter en større bindemiddeldel og/eller forme, der er tykkere end ved 25 støbning ved tyngdekraft. Men dette forøger stykkernes produktionspris, dels fordi formene, der går tabt, er dyrere at fremstille, og dels fordi afkølingen af stykkerne sker for langsomt, hvilket i væsentlig grad formindsker produktionshastigheden, selv om db tte blot skyldes den nødvendige forsinkelse for indløbets størkning.

30

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 27 52 132 kendes en form, ved hvilken en keglestubformet indløbsdel via en tætning hviler på en bøsning af ildfast materiale. Indløbsdelen, der formentlig er af metal, er omgivet af et helt uden for og under kokillen anbragt 35 spiralrør med huller, hvorfra luftstråler er rettet mod indløbsdelen for at køle denne. Denne indløbsdel er anbragt uden for og er lejret mod den nedre part af den formentlig af metal fremstil- 3

DK 164395 B

lede kokille, der ikke er foret med agglomereret sand. I en anden udførelsesform vist i dette skrift er der to indbyrdes uforbundne indløbsdele, der hver er omgivet af en kølespiral, der ikke er omgivet af en kerne af agglomereret sand og som begge 5 føder det samme store formhulrum. I en tredje udførelsesform vist i dette skrift, føder en enkelt indløbsdel to formhulrum.

Det er den foreliggende opfindelses formål at anvise en form, hvor indløbsparterne er færre og væsentligt enklere end ved den kendte 10 teknik.

For at tilgodese dette formål er den indledningsvist omtalte form ifølge opfindelsen ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Denne placering af indløbsdelen af metal 15 er tilstrækkelig til at sikre, at denne er koldere end formhul-rummets vægge af agglomereret sand og det i formen fyldte metal forbliver flydende i længere tid, hvilket sikrer en fejlfri struktur af det støbte stykke. Ved således at fremme det støbte metals afkøling ved at undlade varmedæmningen, der ellers udgøres af san-20 det, kan man hurtigere afbryde for trykket ved støbningens afslutning, hvilket øger produktionshastigheden.

Enkle udførelsesformer herfor er angivet i den kendetegnende del af krav 2 og 3. Ved den i krav 4's kendetegnende del anførte udførel-25 sesform bliver det muligt samtidigt at støbe to stykker, uden at disse er indbyrdes „forbundne,således at man opnår en tidsgevinst ved bl.a. at spare arbejdet med at slå delene fra hinanden. Den fælles fødekanal medfører endvidere en energibesparelse.

30 Andre ejendommeligheder og fordele ved den foreliggende opfindelse fremgår af den efterfølgende beskrivelse af eksempler på formen ifølge opfindelsen og på grundlag af den vedføjede tegning, på denne viser 1 fig. 1 et skematisk snit gennem en installation til støbning under

4 DK 164395 B

lavt tryk og udstyret med en form ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 et delsnit gennem en enkelthed for en ændret udførelsesform for formen ifølge den foreliggende opfindelse, 5 fig. 3 et skematisk snit gennem en anden ændret udførelsesform for støbeformen ifølge den foreliggende opfindelse indbefattende kerner til støbning af to stykker på én gang og 10 fig. 4 et snit langs linien 4-4 i fig. 3.

Støbeapparatet vist i fig. 1 indbefatter en under tryk stående støbegryde 1 af kendt art og indeholdende flydende støbejern 2 enten i form af SG-jern eller bladformet grafitjern. Denne gryde har et aftage-15 ligt låg 3, der er fastgjort på en tæt måde. Et ildfast, lodret støberør 4 går igennem låget 3 og udmunder ved sin nedre del i nærheden af støbegryden l's bund. En tilførselsledning 5 for luftformigt fluidum under tryk, f.eks. trykluft, reguleres ved en ventil 6 og munder gennem låget 3 ud over det højeste niveau for det flydende støbejern 20 2 i støbegryden 1.

Støbegryden 1 er anbragt på et stativ 7 med en øvre vandret plade 8, der kan tjene som underlag for en række af efter hinanden følgende forme 9 udformet i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse.

25 som kendt springer den øvre del 10 af det ildfaste støberør 4 lidt frem over stativet 71 s plade 8.

Formen 9 er todelt med en nedre del 11 og en Øvre del 8, der er adskilt ved et vandret midtersamleplan 13. Ifølge den foreliggende 30 opfindelse udgøres det af en kokille 14 af metal og med en ydre pa-ralellepipedisk form og et lag 15 af sintret (agglomereret) sand, der binder til denne kokilles indre væg.

Kokillen 14's indre væg definerer dels en ikke gennemgående lodret 35 cylinder 16, der er åben forneden, og dels et hulrum 17, der næsten er ligedan beliggende som formehulrummet; en næsten vandret ledning 18 med et tværsnit, der er meget mindre end for cylinderen 16, forbinder på hver side af planet 13 denne cylinder med hulrummet 17.

I en ændret udførelsesform kan ledningen 18 være skråstillet og/eller anbragt over eller under planet 13.

5 DK 164395 B

Væggen 16-17-18 er ikke bearbejdet, men er tværtimod ru. En række ledninger 19 forbinder denne væg til de ydre, henholdsvis nedre og øvre overflader af hver halvkokille.

5 Laget 15 udgøres af sand, der er agglomereret f.eks. ved hjælp af en polyisocyanatharpiks, der er hærdet ved en kold kemisk reaktion med en luftart, der transporterer en amin ved hjælp af den fremgangsmåde, der kaldes "koldhærdning". Dette lag 15 med en næsten ens holdt tykkelse dækker hele væggen 16-17-18 med undtagelse af det nedre indløb 10 til cylinderen 16. Den definerer således en fødekanal 20, der ved hjælp af et støbeindløb 21 er forbundet til formehulrummet 22, hvilk« tre partier har vægge af agglomereret sand.

For at fremstille formen 9 anbringer man de to halvkokiller, ubearbej-15 dede efter støbningen, i en blæsemaskine eller en maskine til at "trække" kernerne og af hensigtsmæssig kendt art. Man indsprøjter sand-harpiksblandingen gennem ledningerne 19, hvorpå man tilfører ti] den således formede masse ved hjælp af de samme ledninger 19 en kold-hærdende luftart og derpå trykluft. Brugen af en ikke bearbejdet 20 kokille letter bindingen af sandlaget og er meget økonomisk. Man kar ved denne fremgangsmåde hurtigt opnå et lag med en lille tykkelse af størrelsesordenen 10 mm. Man har konstateret, at denne fremgangsmåde også gør det muligt at fremskynde udtagningen af det støbte stykke og dermed forhøje fabrikationshastigheden og kokillernes genanvendel-25 se.

Da man arbejder koldt, undgår man endvidere enhver varmedeformation af kokillen.

30 Apparatet fungerer på følgende måde:

Man anbringer den tomme form 9 på plads på stativet 7' s plade 8 på en sådan måde, at fødekanalen 20's indløb er forbundet med støberøret 4's øvre ende; denne samlings tæthed kan frembringes ved hjælp af 35 ethvert tæt middel, f.eks. ved hjælp af den pastaagtige ildfaste stø-berisværte, der er beskrevet i fransk patent nr. 2.295.808.

Formen belastes med en masse 23 for at forhindre formens øvre del 12 i at løfte sig ved støbejernets støbning. Massen 23 kan f.eks. være 40 en plade, der er forbundet til en pressende donkrafts stempel.

6 DK 164395 B

Den atmosfæriske luft indføres ved et givet tryk over atmosfæretrykket gennem ledningen 5 over niveauet for det flydende støbejern 2. Da formehulrummet er tomt, stiger det flydende støbejern op i røret 4, fødekanalen og strømmer igennem støbeindløbet 21 og fylder det af 5 formerummet 22 dannede hulrum. De ved denne stigning af støbejernet frigivne luftarter undviger let gennem sandlaget 15's porer og gennem udblæsningshullerne 19, der altså er benyttet som ventilationshuller; dette bidrager til, at man opnår et fejlfrit stykke.

10 Det nødvendige lufttryk til at få støbejernet til at stige op i formehulrummet holdes i ledningen 15 i det nødvendige tidsrum til fyldning af formehulrummet 22 og størkningen af det støbejern, der befinder sig i støbeindløbet 21.

15 Derefter afbrydes lufttrykket i ledningen 5, således at næsten alt flydende smeltejern indeholdt i fødekanalen 20 og støberøret 4 hurtigt falder ned i støbegryden, idet der højst efterlades en størknet rest på cylinderen 16's og støbeindløbet 21's vægge. Derefter løftes massen 23, og man trækker formen 9 ud af apparatet, idet det for-20 mede stykkes afkøling og udtagning af formen sker uden for apparatet.

Takket være dette apparat og især takket være formen 9 med sandlaget 15 forstærket ved hjælp af en kokille 14 har formen 9 en stor bøjningsstyrke. Kokillen 14 giver formen 9 i virkeligheden en forøget 25 mekanisk modstandsevne, og man undgår således enhver risiko for revner i sandformen 22. Man kan altså støbe stykker af mere kompliceret form og lade udgå fra støberiet støbte detaljer med undertiden reducerede dimensioner. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Den sammensatte forms 9 store bøjningsstivhed er ligeledes fordelag 2 tig for den dimensionelle præcision af det støbe stykke for stykkets 3 fejlfrihed og for reduktionen af kassationer. Sandets udvidelse på 4 grund af støbejernets eller smeltens tryk og på grund af varmeudvi- 5 delsen er begrænset ved hjælp af kokillen 14, der fungerer som et 6 stramt korset, hvilket forklarer de nøjagtige dimensioner for det 7 støbte stykke. En sådan sammensat form drager endvidere fordel af 8 sandets porøsitet og af dets ildfaste karakter, hvorved det bliver 9 muligt at undgå hulrum med luftarter og den overfladiske forstålnings- 10 virkning, hvilket forklarer , at man får fejlfri stykker. Støbetek- 11 nikken under tryk, til hvilken den sammensatte forms stivhed er sær- 1 i am«. λΙ. i. 4 1 ^ a am λμ /<Vva m 1 γ*4-τ tV Ir λ τπλΛ

7 DK 164395 B

smeltepunkt ved en lavere temperatur end ved støbning ved hjælp af tyngdekraften (f.eks. omkring 1320°C i stedet for omkring 1420°C for smelten), hvilket fremskynder afkølingen og følgelig produktionshastig-5 heden, eller at udstøbe mindre eller tyndere stykker end ved tyngdekraft ved ens holdt temperatur (f.eks. ca. 1420°C).

Endvidere er forbruget af agglomereret sand meget mindre ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse end i forbindelse med de hid-10 til kendte forme, der består helt af agglomereret eller sintret sand, og dette resulterer i en væsentlig sand- og tidsbesparelse, således som det følgende eksempel viser I

Eksempel 15

Til at støbe en nedgangsbrønd benyttes ifølge den foreliggende opfindelse et sandlag 15 med en tykkelse af størrelsesordenen 10 mm, hvilket for en vægt på 70 kg for det råstøbte stykke begrænser sandforbruget til 60 kg i stedet 100 kg, der bruges til en kendt form, der fuld-20 stændigt består af agglomereret sand. For en tilsætningsgrad af bindemidlet på 0,6 vægt% af harpikssand "ASHLAND" nr. 606 + 0,6 vægt% harpikssand "ASHLAND" nr. 306 er de givne talstørrelser følgende: tryk for støbejernets støbning: 0,8 bar, stigetid under tryk: 1,8 sek., 25 fyldningstiden for den sammensatte form: 2,5 sek., udtagning af det støbte stykke: 20-30 minutter efter begyndelsen af formens udblæsning i stedet for 1 h 30 ved hidtil kendt støbning.

30

Den foreliggende opfindelse gør det således muligt i forhold til brugen af massive forme at reducere alle deltiderne, der forekommer under en støbecyklus under lavt tryk: - fyldningstiden, idet tilstedeværelsen af panseret 14 af metal gør 35 sandformen tilstrækkelig stiv og modstandsdygtig til at tåle en hur-tid indstrømning af smelten, - den tid, hvor trykket holdes, idet takket være den ringe tykkelse for sandlaget køles metallet forholdsvis hurtigt,og følgelig opnår man hurtigt en tilstrækkelig tilførsel til at kompensere for sammentrækningen tilligemed størkningen af støbeindløbet, der sker lidt senere.

8 DK 164395 B

De to ovennævnte tider angår tilstedeværelsen af formen på pladen 8, og deres nedskæring gør det muligt at fremskynde støbekadencen. Blandt andre tider angående hele apparatet formindskes ligeledes: 5 - køletiden før udtagning af formen takket være sandets ringe tykkelse - tiden til at fremstille en form ud fra to halvkokiller, takket være det lille sandvolumen, der skal benyttes.

Deraf følger, at det for en seriefremstilling er muligt kun at benytte 10 et lille antal metalkokiller, der hurtigt genanvendes, idet helheden udgør et "modul"-apparat, der fylder forholdsvis lidt. Fordelen består i en stor smidighed for det benyttede udstyr, idet antallet af "moduler" nemt kan ændres afhængig af behovene.

15 ifølge den i fig. 2 viste ændrede udførelsesform benytter man for ydei ligere at forøge produktionshastigheden et støbeindløb 21a af metal i stedet for af sand. Indsatte stykker 24 af metal, f.eks. af støbejerr kobber eller stål, fastgøres på kokillen 14 ved støbeindløbet, f.eks. ved at udelade et parti af sandlaget på dette sted. På denne måde 20 fremskyndes afkølingen af støbeindløbet 21a i forhold til smelten in deholdt i formhulrummet 22, og man lukker hurtigere smelten eller støbejernet inde i formhulrummet 15's indre, hvilket gør det muligt for et givet tværsnitsareal for støbeindløbet tidligere at afbryde for trykket i ledningen 5 for at lade smelten falde tilbage i føde-25 kanalen 20 og støberøret 4, uden at der er risiko for sugevirkning på smelten indeholdt i formhulrummet 22. , Man kan således nærme støbeindløbets størkningstid til fødetiden til formhulrummet og med sikkerhed få et fejlfrit støbestykke. Det er på denne måde, at man f.eks. kan reducere den tid, hvor man opretholder støbetrykket for identiske 30 stykker fra ca. 40 sekunder for det tilfælde, hvor støbeindløbet 21 er af sand, til ca. 15 sekunder i det tilfælde, hvor støbeindløbet 21a er af metal.

I en anden udførelsesform kan man i stedet for at benytte indsatte 35 stykker 24 af metal lade kokillens ledning 18 selv udgøre støbeindløbet 21a af metal. Man kan ligeledes benytte indsatte stykker 24 af grafit.

Med et støbeindløb 21a af metal ses det, at strukturen af det i støbe

9 DK 164395 B

indløbet støbte støbejern forståles, men dette skader ikke kvaliteten af det stykke, der er støbt i formhulrummet 22.

Den ændrede udførelsesform af formen vist i fig. 3 og 4 gør det på 5 fordelagtig måde muligt samtidig at støbe to stykker uden at efterlade noget støbevedhæng, altså uden at disse stykker befinder sig forbundet til hinanden ved udtagningen af formen. I dette eksempel støber man samtidigt en ramme 25 til en nedgangsbrønd og dens dæksel 26.

10 *fen benytter en form 9a bestående af to partier 11a og 12a, der i det væsentlige svarer til den i fig. 1 viste.

Rammen 25 støbes i den nedre del 11a og dækslet 26 i det væsentlige i 15 det øvre parti 12a. En indre sandmasse 27, der danner en kerne, giver den indre form for rammen 25 og den nedre overfladeform for dækslet 26. Rammen 25's ydre fonn såvel som formen for de øvrige flader af dækslet 26 gives ved hjælp af sandformen 22.

20 Fødekanalen 20 har ved sin øvre ende et radialt fremspring 28, der danner et fødebassin, hvorfra der udgår to vandrette støbeindløb 29 og 30, det ene til rammen 25 og det andet til dækslet 26. Indløbene 29 og 30 er adskilt af en kerne 31 af agglomereret eller sintret sand, der har form som en lille plade. Den i forhold til fødekanalen 20 25 modstående rand af denne skive hviler på sandmassen 27, medens sidekanterne optages i skuldre 32 af den indre halvform 11a og gribes "sandwich"-agtigt mellem disse skuldre og den øvre halvform 12a.

Det må bemærkes, at støbeindløbene 29 og 30 ikke nødvendigvis er vand-30 rette,og heller ikke at de er parallelle: De kan være let skråtstil lede, konvergerende, divergerende eller hævertagtige (fransk: en siphon) .

I fig. 3 ses niveauet N for det flydende smelte jern 2 i det øjeblik, 35 hvor lufttrykket i ledningen 5 netop er blevet afbrudt. Smelten falder i kanalen 20, idet den i det højeste efterlader spor i støbebassinet 28 og i selve kanalen 20. Små mængder størknet støbejern forbliver i støbeindløbene 29 og 30 adskilt fra hinanden. Stykkerne 25 (rammen) og 26 (dækslet) kan da udtages uafhængigt af hinanden af for-40 men, uden at støbeindløbet forbinder disse.

Claims (4)

10 DK 164395 B Dette resulterer på fordelagtig måde i en forbedring af forholdet styl· vægt/i formen størknet metalvægt. Det resulterer også i en tidsgevins under støbningen, da man støber to stykker ad gangen, og efter støbnii gen, da det ikke mere er nødvendigt at adskille de to stykker fra hin-5 anden, tilligemed en energigevinst på grund af tilstedeværelsen af en fælles fødekanal 20. Man kan endvidere på betingelse af, at man bevarer kernen 31, erstatt« hele eller dele af sandvæggene for støbeindløbene 29 og 30 ved hjælp 10 af indsatte stykker af metal eller ved hjælp af selve kokillen 14a's væg. Det skal bemærkes, at ved statisk støbning ved enkel tyngdekraftvirkning vil det sikkert være muligt at støbe ramme og dæksel for en ned-15 gangsbrønd i en fælles form, men det vil ikke være muligt at opnå støl te stykker, der ikke er forbundet ved støbevedhæng. I virkeligheden forbliver disse fyldt med støbejern, fordi man i modsætning til teknikken for stølMng.'nrdefYlavtvtryk ikke trækker smelten fra fødelednin-gerne efter støbningen. 20 Det er indlysende, at den foreliggende opfindelse også kan anvendes til støbning af aluminium eller andre metaller. Sammenfattende kan det siges, at den foreliggende opfindelse angår en 25 støbning under lavt tryk af den art, hvor man begrænser et støbehulrui « 22, hvis vægge er af sintret eller agglomereret sand, og som gennem et støbeindløb 21 med lille tværsnitsareal er forbundet til en lodret fødekanal 20, der er lukket ved sin øvre ende, og er ejendommelig ved, at formhulrummets vægge 22 udgøres af et sandlag 15, der bin-30 der til en ydre kokille 14 af metal. Patentkrav. 1

1. Form til støbning under lavt tryk af et flydende metal, ved hvil ken tilføringen sker nedefra og op og af den art, der består af en metalkokille (14) med et hulrum (17) beklædt med agglomereret sand (15), der klæber til kokillen (14) og udgør formhulrummets (22) væg, hvilket formhulrum (22) via et støbeindløb (21a) med lille tværsnit er forbundet til en lodret fødekanal (20) af agglomereret DK 164395 B sand, hvilken fødekanal ligeledes er anbragt i kokillens (14,14a) indre, kendetegnet ved, at støbeindløbets (21a) vægge er af metal og er indskudt mellem formhulrummets (22) væg af agglome-reret sand og den lodrette fødekanal (20) i metalkokillens (14) 5 indre.

2. Form ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støbeindløbets (21a) vægge udgøres af selve kokillen.

3. Form ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støbeindløbets (21a) vægge udgøres af et eller flere metalstykker (24), der danner en indvendig belægning i en ledning (18) udformet i kokillen (14).

4. Form ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støbeindlø-15 bets (21a) metalvæg ved hjælp af en kerne af agglomereret sand (31) i metalkokillens (14a) indre er opdelt i to støbeindløb (29,30), der hver for sig føder to formhulrum (25,26), der ikke er indbyrdes forbundet. 20