DK165823B - Lavtryksstoebeform omfattende en i en stoetteform lejret indre form - Google Patents

Description

i

DK 165823B

Den foreliggende opfindelse angår en lavtryksstøbeform af den i krav l's indledning angivne art.

Sådanne lavtryksstøbeforme benyttes ved en lavtryksstøbemetode, 5 ved hvilken man føder støbeformene udefra under et tryk, der er større end det atmosfæriske tryk, men væsentligt lavere end 2 bar. Den har den fordel at lette fyldningen af komplicerede skalforme, der ville fyldes dårligt ved simpel gravitationsstøbning, og at den er velegnet til en automastisk styring af 10 successive støbninger under udeladelse af møjsommelige og farlige håndteringer af støbegryder af den art, der kan tippes eller rokke.

Fra FR-patentskrift nr. 2.295.808 er det ved lavtryksstøbning 15 kendt at benytte sandforme, hvori metallet hældes. Fordelen ved sandforme er, at der dannes en varmebarriere, hvormed man undgår hærdningsfænomener i det støbte emne. Det er imidlertid en ulempe ved sandforme, at fyldetrykket må opretholdes over længere tid. De ved lavtryksstøbning benyttede sandforme må 20 derfor have en forholdsvis stor mekanisk styrke, hvorfor der må benyttes sand, der indeholder en større andel af bindemiddel og/eller tykkere forme, således som det er tilfældet ved gravitationsstøbning. Dette forhøjer emneprisen, dels fordi formene, der er éngangsforme, er dyrere at fremstille, og dels 25 fordi emnernes afkøling foregår for langsomt. Derfor har man forsøgt at begrænse mængden af benyttet sand. Således er det fra FR-patentskrift nr. 2.384.568 kendt at benytte metalforme eller - kokiller, som indvendigt forsynes med en belægning af sand og bindemiddel. Denne metode har den ulempe, at metal-30 formene eller -kokillerne er relativt dyre at fremstille og hvert emne kræver en særskilt metalform.

Fra DE-offentiiggørelsesskrift nr. 1.806.277 kendes en skålform til gravitationsstøbning, som hviler på et leje af risle-35 dygtigt metalgranulat, som under udstøbningsfasen gøres stiv eller fast ved hjælp af et magnetisk kraftfelt. Fyldningen af skalformen med flydende metal sker ved hjælp af gravitations-

DK 165823B

2 kræfter. Denne støbemetode har imidlertid den ulempe, at formen er svær at fylde fuldstændig, især ved støbning af kompli cerede emner, hvorfor der ofte dannes emner med lunkere og med forholdsvis ringe overf 1adekvalitet, hvorfor disse må efterbe-5 arbejdes.

Det frembyder således store problemer at benytte relativ tyndvæggede skalforme ved lavtryksstøbning, idet der ved indføring af flydende metal under tryk er risiko for deformation og rev-10 nedannelse i formen på grund af en ujævn fordeling og hårdhed af granulatmassen, der støtter formen.

Det er på baggrund heraf den foreliggende opfindelses formål at gøre det muligt at benytte skalforme fremstillet efter 15 Cronit-metoden (også benævnt Croning-metoden) i forbindelse med lavtryksstøbning.

For at tilgodese dette formål er den indledningsvis omtalte støbeform ifølge opfindelsen ejendommelig ved det i den kende-20 tegnende del af krav 1 anførte. Dette medfører den fordel, at man kan benytte en tyndvægget skålform ved lavtryksstøbning, idet den på alle sider indlejrede skalform i forbindelse med understøtningen på et støttefremspring og en ovenfra mod kassen trykket plade bevirker en passende forstærkning af skal-25 formen til i vid udstrækning af forhindre deformation af .skalformen, revnedannelser i skalformen samt en åbning af skalformen i dennes deleplan ved indføring af det flydende metal under tryk. Samtidig opretholdes fordelene ved lavtryksstøbning, dvs. fuldstændig fyldning også af komplicerede formhul-30 rum og opnåelsen af støbeemner med overflader af høj kvalitet.

Andre karakteristika og fordele ved opfindelsens genstand fremgår af den efterfølgende eksempelvise beskrivelse på grundlag af tegningen, hvori 35 fig. 1 skematisk viser et lodret delsnit gennem et støbeanlæg til brug ved støbning i en støbeform ifølge opfindelsen, og

DK 165823B

3 fig. 2 et delbillede af anlægget i f i g. 1 set fra oven.

Det viste anlæg til lavtryksstøbning indbefatter en støbegryde 1, et stativ 2 og et vist antal fuldstændig ens forme 3, hvor-5 af kun én er vist. Dimensionerne for formen 3 er for tydelig-heds skyld overdrevet i forhold til grydens l's dimensioner.

Gryden 1 indbefatter en beholder 4 med store dimensioner og indeholdende flydende metal 5 og indbefattende en skrå fylde-10 tragt 6, der er lukket af et låg 7. Et lodret stigrør 8 af ildfast materiale er ført gennem beholderens øvre væg. Røret 8 strækker sig næsten ned til beholderens bund og rager et kort stykke frem foroven, hvor det er omgivet af en i det væsentlige keglestubformet forstærkningsstuds 9. Røret 8's øvre en-15 deflade ligger i det samme vandrette plan P som studsens øvre endef 1ade.

En ledning 10, der er i forbindelse med beholderen 4*s indre, kan ved at styres gennem en hane eller ventil 11 være forbun-20 det til enten en kilde af komprimeret gas, f.eks. trykluft, eller til et udløb.

Stativet 2 indbefatter fire teleskopiske søjler 12, der er udstyret med skruefjedre 13. Søjlerne 12 bærer et vandret bord 25 14, der til stadighed skubbes opad ved hjælp af fjedrene 13.

Under bordet 14 er der fastgjort vibrationsorganer 15, medens en U-formet elektromagnet 16 indbefattende to parallelle grene eller arme 17, der er forbundet ved en spole 17a, er anbragt på bordet.

30

Bordet 14 har en keglestubformet åbning 18 svarende til studsen 91 s ydre overflade. I bordets nedre stilling er åbningen 18 anbragt på denne overflade, og bordets øvre overflade er indeholdt i det ovenfor definerede plan P.

Stativet indbefatter endvidere i lodret retning en forskydelig donkraft 19 anbragt ved et væsentligt højere liggende niveau lodret over gryden 1.

35

DK 165823B

4

Formen 3 udgøres af en formkasse 20, en formskal eller formmaske 21 og en partikelmasse 22. Kassen og massen 22 er fælles for alle forme, i modsætning til formskallen 21.

5 Kassen 20 er en kasseformet metalbeholder, hvis længde er lidt mindre end den afstand, der adskiller elektromagneten 16's to arme 17. Denne beholders bund har en keglestubformet åbning 23, der konvergerer nedefter, medens den øvre væg udgør et aftageligt låg eller en aftagelig belastningsplade 24. Åbningen 10 23 udmunder mod det ydre i en fals 25 med lille tykkelse.

Den tyndvæggede skal er fremstillet af en hærdet blanding af sand og varmehærdeligt harpiks, såsom f.eks. en isocyanathar-piks eller en phenol-formaldehydharpiks. Denne skal, der er 15 delt i to halvdele langs et vandret deleplan Q, definerer med en indre kerne 26 et formhulrum 27, der har formen for den genstand, der skal støbes, og som f.eks. er et ventilhanele-geme.

20 Den nedre halvskal har en rørformet ansats 28, der afgrænser en ledning eller et hovedindløb 29 med samme diameter som røret 8. Udvendigt er dette fremspring keglestubformet og svarer til rammens åbning 23. Når det er indpasset i åbningen flugter dets yderste ende med bunden af falsen 25. Ledningen 29 står 25 kun i forbindelse med støbehulrummet ved en lille vandret ledning eller et sekundært indløb 30.

På ydersiden har skallen 21 rundtgående afstivnings- eller forstærkningsfremspring, hvoraf det ene med henvisningstallet 30 31 er anbragt med afstand fra ansatsene 28. Når skallen er an bragt i rammen 20, hvorved der efterlades et væsentligt spillerum på alle sider, støtter fremspringet 31 på kassens bund eventuelt under indskydning af en blok 32 således som vist. Skallen er således fuldstændigt placeret på en stabil måde 35 uden, at sandet er underkastet for store spændinger. Det rum, der i kassen 20 forbliver frit, fyldes med massen 22, der ud gøres af korn af magnetiserbart jern, der hobes op, og hvis kornstørrelse er f.eks. 17/10 mm.

DK 165823B

5

Anlægget fungerer som følger:

Til at begynde med holdes støbegryden 1, der indeholder det flydende metal 5, f.eks. støbejern, ved et moderat lufttryk, 5 f.eks. af størrelsesordenen 1 bar, ved hjælp af ledningen 10; under påvirkning af dette tryk befinder støbejernet sig i tilførselsrøret 8 ved et niveau N væsentligt under niveauet for dette rørs udløbsåbning. Bordet 14 er løftet op under påvirk-ning af fjedrene 13, donkraften 19 er hævet sammen med låget 10 24. Sidstnævnte kan i øvrigt være fast forbundet med donkraf ten 19's stempelstang.

En klæbende tætningsskive 33, kan være fastgjort i kassens fals 25. Kassen føres derefter ned på bordet 14 mellem armene 15 af elektromagneten 16 og anbringes på en sådan måde, at dens åbning 23 er centreret i forhold til bordets åbning 18. Et lille spillerum, f.eks. på 0,5 mm, der ikke ses på tegningen, forekommer så mellem hver arm 17 og kassens 20‘s tilstødende flade. En skal 21 indeholdende en kerne 26 anbringes på langs 20 i kassen 7 på dennes bund, således at den understøttes af sit støttefremspring 31 og positioneres og understøttes af støtteansatsen 28.

Trods formens og elektromagnetens vægt er fjedrene 13 ikke 25 fuldstændigt sammentrykket og løfter stadig bordet 14 en lille smule, således at tætningsskiven 33 endnu ikke er helt sammentrykket.

Derefter hældes eller blæses kornene af magnetiserbart jern 30 ind i kassen 20, således at dens nedre del fyldes godt mellem skallen 21 og kassens bund tillige med dens øvre parti, indtil skallen således er blevet fuldstændig dækket. Den ydre form af skallen 21, der næsten udelukkende består af afrundinger, letter indføringen af kornene under skallen.

Derpå aktiveres vibratorerne 15, således at bordet 14 vibreres på fjedrene 13, og hvorved kornmassen 22 på nem måde presses sammen.

35

DK 165823B

6 I løbet af denne sammenpresning falder niveauet for kornene i kassen 20; sidstnævnte efterfyldes så med korn, og man begynder igen på sammenpresningen og efterfyldningen, indtil kornenes niveau flugter med kassens 20's øvre parti. Når den så-5 ledes på enkel måde er blevet sammenpresset, har kornmassen 22 et minimum af frie mellemrum, især i nærheden af skallen, og maksimal tæthed.

Efter vibrering og sammenpresning aktiveres elektromagneten 10 16, der påvirker kornmassen 22 med et kraftigt magnetfelt, der gør denne masse 22 stiv. Vibreringen standses umiddelbart efter ifyldningen af korn og før elektromagnetens aktivering.

Den således sammenpressede og hærdede masse 22 giver skallen 15 21 en udmærket stiv understøtning, idet hele samlingen set fra et mekanisk synspunkt praktisk taget er ækvivalent med en metalskal, der indvendigt er beklædt med sand.

Belastningspladen 24 tilføres så og sænkes ned ved hjælp af 20 donkraften 19 for med kraft at tvinge formen 3 mod vibrationsbordet 14. Dette trykker fjedrene 13 helt sammen og fører bordets åbning 18 tætnende ind mod studsen 9 og tætningsskiven 33 sammentrykkes mellem sidstnævnte og dens lejes bund.

25 Af sikkerhedsgrunde kan mindst én skruetvinge 34 placeres omkring formen 3 og bordet 14 for at sikre en fuldstændig fast forbindelse mellem de to partier af anlægget, der nu er klar til støbning. 1 2 3 4 5 6

For at gennemføre denne, åbnes hanen 11, og luft, f.eks. under 2 tryk af størrelsesordenen på 1,2 bar, indføres i beholderen 4 3 oven over det flydende støbejern 5. Støbejernet stiger gennem 4 røret 8, hovedindløbet 29 og det sekundære indløb 30 ind i 5 formhulrummet 27, der fyldes fuldstændigt. Det tryk, som det 6 under tryk indførte metal udøver på skallens 21 vægge, udlignes af den modstand, der ydes af den sammenpressede kornmasse 22, der er gjort stiv eller fast og belastningspladen 24, der forhindrer, at formen 3 løftes fra bordet 14.

DK 165823 B

7

Under støbningen forbliver den magnetiske masse forholdsvis kold, især i nærheden af skallen 21, hvor dens temperatur næppe overstiger 200eC på grund af skallens ildfaste karakter, der ikke overfører varme fra støbejernet. I det øvre parti af 5 formen er kornmassen faktisk kold. Denne masse forbliver følgelig magnetisk og stiv, da den er langt fra Curie-punktet på 750eC, ved hvilket jernets magnetiske egenskaber mistes.

Man konstaterer, at under støbningen frigøres ingen gas til 10 det ydre fra formen 3, hvilket er meget favorabelt, til trods for at de frembragte gasser kunne strømme ud fra formhulrummet 27 gennem den porøse skal 21 og den gennemtrængelige kornmasse 22. Det formodes, at da formen 3 er fuldstændig fyldt med korn i sit øvre parti, og da massen 22 forbliver kold, spredes gas-15 serne i denne masse med en tendens til at kondenseres, hvilket forhindrer, at de stiger op til formens øvre yderflade.

Efter fyldning af formhulrummet 27 med flydende støbejern og efter en forholdsvis kort periode, hvor trykket opretholdes, 20 hvilken periode svarer til størkningen for det sekundære indløb 30 efter tilstrækkelig tilføring til hulrummet ophæves trykket i gryden 21 ved at tilføre ledningen 10 et lavere tryk end støbetrykket, men tilstrækkeligt til kun at føre støbejernet tilbage til et niveau NI, vist ved stiplet streg, tæt 25 ved studsen 9's øvre parti.

Derefter afbrydes den elektriske strømtilførsel til elektromagneten 16. Belastningspladen 24 hæves og fjernes med donkraften 19, og formen 3, der således er blevet fyldt med stø-30 bejern, tømmes i det mindste delvis for kornmassen 22. Denne operation foretages under en ikke vist røghætte, da det er på dette tidspunkt, at de gasser, der er dannet under støbningen og tilbageholdt indtil da i den øvre del af kornmassen 22, frigives sandsynligvis ved fordampning, og strømmer ud af 35 skallen 21. Når skallen er tilstrækkelig frigjort for kornmassen, udtages den med en støbte genstand, der derefter ren ses.

DK 165823 B

8

Til brug for den efterfølgende støbning er det tilstrækkeligt i den resterende kornmasse i den atter på bordet anbragte samme kasse 20 at indføre en ny skal 21 med sin kerne 26 og derefter komplettere kornfyldningen ved at benytte de korn, 5 der er taget ud af den foregående form 3, og gennemføre sammenpresningen og de andre efter hinanden følgende operationer, der netop er beskrevet. I praksis er det ikke nødvendigt at udtage alle kornene efter hver støbning, thi denne kornmasse bevarer til en vis grad sin form, når man tager en skal 21 ud.

10

Som et taleksempel skal det anføres, at til at støbe et støbe-jernsventi 11 egerne på 60 kg og med en rørdiameter på 200 mm måler kassen 850 x 950 x 500 mm, man underkaster massen 22 et magnetfelt på 4000 gauss, hvilket felt er en funktion af 15 tværsnittet for den kornmasse, der skal gøres stiv og dermed af afstanden mellem elektromagnetens arm 17. Kornstørrelsen for kornene vælges tilstrækkelig fin til, at der efterlades et minimum af mellemrum, idet mellemrummene fører til en forhøjelse af det nødvendige magnetfelt, uden dog at belaste formen 20 for kraftigt. Den opnåede støbte genstand viser en hud, dvs. en ydre overfladetilstand med et meget smukt udseende og med meget nøjagtige dimensioner.

Da man benytter en støbefremgangsmåde med lavt tryk indføres 25 der i formhulrummet 27 flydende metal, der stadig er varmt, og det flydende metal kan aldrig ses udefra, hvilket sikrer komfort og sikkerheden for det personnel, der kan befinde sig i nærheden af anlægget; desuden sker stigningen og sænkningen af det flydende metal i røret 8 ved simpel betjening af hanen 11 30 og tilslutning til en passende trykkilde eller en udblæsning, hvilket let tilpasses en automatisering. Formens fyldning med flydende metal udviser således ikke nogen besværlige og farlige egenskaber. Takket være vibratorerne 15 er tætheden for massen 22 tilstrækkelig til at sikre, at der ikke i berøring 35 med skallen findes hulrum, der lokalt kunne fremkalde en manglende ydre understøtning og følgelig en risiko for deformation og brud under det flydende metals tryk, trods massen 22 er gjort stiv ved hjælp af det magnetiske felt.

Claims (3)

15 Ifølge en variant kunne formen 3 være fyldt med korn og vibreres på et andet sted end støbestedet, på et andet vibrationsbord. I dette tilfælde tjener bordet 14 alene til at modtage formen ved støbestedet og til at bære elektromagneten 16 og er ikke længere forsynet med vibratorer 15. 20 I alle tilfælde bestræber man sig på at give skallen ydre former, der letter en god fordeling af kornene, selv om formhulrummet ikke har tilsvarende former. Det kan dreje sig om afrundinger, f.eks. som vist, eller om fuldstændig andre afle-25 dende former, der er egnet til at tilgodese teknikken i forbindelse med kassens fyldning. Patentkrav. 30

1. Lavtryksstøbeform (3) omfattende en i en støtteform (20,22) lejret indre form (21) af porøst formmateriale, hvis ved bunden liggende indløb (29) kan forbindes med et stigrør (8) hørende til et lavtryksstøbeanlæg, kendetegnet ved, 35 at den indre form (21) er dannet af en skalform (21), som dels støtter på formkassens (20) bund ved hjælp af mindst et støttefremspring (31) og sammen med bunden danner et med en masse DK 165823 B af magnetiserbare og sammenpressede partikler (22) fyldt rum under dannelse af et tykt støtteleje for skalformen (21) og dels er fuldstændig dækket af et tykt lag af en masse (22) af magnetiserbare og sammenpresselige partikler, og at kassen 5 (20) er fuldstændig lukket opadtil ved hjælp af en plade (24), som ved kraftpåvirkning på i og for sig kendt måde nedtrykkes.

2. Form ifølge krav 1, kendetegnet ved, at et støttefremspring for skalformen (21) er dannet ved hjælp af en ko- 10 nisk ansats, som er forbundet med indløbsåbningen (23) i form-kassens (20) bund og med stigroret (8) for det flydende metal.

3. Form iføge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at skalformen (21) er forsynet med en rørformet støtteansats (28) 15 med indløbsåbning (29), som er direkte forbundet med stigrorets (8) øvre ende gennem formkassens (20) bund. 20 25 1 35