EP0951369A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von gussstücken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen von gussstückenInfo
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- EP0951369A1 EP0951369A1 EP97943907A EP97943907A EP0951369A1 EP 0951369 A1 EP0951369 A1 EP 0951369A1 EP 97943907 A EP97943907 A EP 97943907A EP 97943907 A EP97943907 A EP 97943907A EP 0951369 A1 EP0951369 A1 EP 0951369A1
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- European Patent Office
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- casting
- molding box
- aluminum alloy
- molding
- box
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
- B22C9/046—Use of patterns which are eliminated by the liquid metal in the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
Definitions
- the invention relates to a method for producing castings made of aluminum alloy, in which a casting unit prefabricated from a gasifiable foam is introduced into a molding box, coated with a molding material of a free-flowing, magnetizable granulate which is filled into the molding box, a magnetic field penetrating the molding box is built up, the casting mold thus formed with simultaneous gasification of the casting unit cast with aluminum alloy melt, after the aluminum alloy melt solidifies, the magnetic field is broken down and the molding material is removed from the casting.
- the invention relates to a device for performing the above method with the features of the preamble of claim 6.
- full mold casting process is a process for the production of castings in lost casting molds by means of lost casting units, ie models of the casting to be produced with inlet and sprue, which consist of a gasifiable foam, preferably polystyrene, and are gasified by molten metal poured into the casting molds.
- lost casting units ie models of the casting to be produced with inlet and sprue, which consist of a gasifiable foam, preferably polystyrene, and are gasified by molten metal poured into the casting molds.
- These models or casting units fill the molds until they are continuously gasified and poured through during casting the metal melt is also continuously displaced and replaced by the molding material surrounding it.
- the particular advantage of this casting process is that the lost model can be inserted without mold division. Since there is hardly any cavity in the casting mold, the molding material surrounding the casting unit does not
- a further development of this casting process is the so-called magnetic molding process, in which casting units or models also made of foam are introduced into a molding box made of a non-magnetizable material and the cavity between the molding box and casting unit is filled with a magnetizable molding material of small particle size.
- the magnetic molding material usually consists of iron granules in split or round form with an average diameter of 0.25 mm.
- the coating of the casting units or models with the molding material is supported by vibration.
- the mold box prepared in this way is then arranged between the poles of a magnetization device, and a magnetic field is generated by a direct current, as a result of which the granules of the magnetizable mold material are fixed.
- the present invention is therefore based on the object of improving the above-mentioned magnetic molding process for light metal casting in such a way that an optimal rate of rise of the melt and high productivity can be achieved. Inclusions of gasification or decomposition products of the casting unit or inclusions of sand due to lack of dimensional stability should be avoided. Another objective is to achieve fine-grained formation of primary phases.
- This object is achieved in a method of the type mentioned according to the invention in that the aluminum alloy melt by means of a relatively low pressure is pushed upwards into the casting unit from below via a riser pipe and after casting the molding box is rotated about an approximately horizontal axis of rotation in the region of the inlet of the casting.
- the pressure acting on the melt is released so that the melt flows back into the casting furnace via the riser pipe, and part of the feed can flow back via the riser pipe depending on the inclination of the feed pipe.
- the riser pipe can then be uncoupled from the molding box and connected, for example, to another molding box for pouring again. In this way, higher productivity can be achieved. Due to the casting pressure of preferably 0.2 to 0.5 bar, a higher cooling rate is achieved compared to the gravity casting process.
- a desired rate of rise of the molten metal level can be set or achieved, even in the case of castings that have cross sections of different sizes.
- the use of metallic free-flowing granules as the molding material results in faster cooling rates compared to mineral molding materials, so that the structure is comparatively finer.
- Productivity and reproducibility using the method according to the invention is no longer dependent on the solidification process of the casting, since the casting is cooled independently of the casting furnace.
- the casting mold formed from magnetized molding material represents a sufficiently rigid and rigid body so that it it is possible to rotate the mold immediately after pouring, without the risk that the contour of the casting will collapse.
- the foam bodies used in full mold casting are now finished on their surface to avoid wall collapse.
- the finishing application before embedding in the molding material has several disadvantages:
- the aqueous size cannot be dried by elevated temperature. There remains a residual moisture which also penetrates into the foam body, which leads to casting errors when the foam body is gasified.
- the size creates surface defects on the castings.
- the breaking of surface areas can be avoided with the magnetic molding process in combination with the light metal casting.
- the finishing of the foam models can therefore generally be avoided; this reduces the number of quality risks.
- the magnetic field can be changed by changing the current direction in the coils
- Magnetization device are reversed several times with decreasing amplitude. From time to time, it is advisable to thermally, mechanically or chemically clean the magnetizable granules from coking products and castings adhering to them.
- the inventive concept also includes a device for carrying out the method according to the invention with the features of the preamble of claim 6, which is characterized in that the molding box has a filling opening through which the aluminum alloy via a riser pipe connected to a casting furnace in the molding box to the gasifiable casting unit is guided, and that the filling opening can be connected to the riser pipe via a coupling device and that the molding box is rotatable about an axis running through the center of the coupling device.
- the coupling device preferably forms a rotary connection between the riser pipe and Filling opening of the molding box.
- Magnetizing device preferably rotatable together with the molding box.
- magnetization device which is designed to be stationary, but which permits such a change in the magnetic field that it remains essentially the same with respect to the mold box even when it is rotated.
- the magnetization device and the molding box are provided in a circular tipper whose axis of rotation also forms the axis of rotation of the molding box. In this way, the magnetization device and the molding box can be rotated together.
- the magnetization device is designed to surround the molding box.
- the end faces of the pole pieces of one or more closed yokes face each other, and the molding box can be arranged between them.
- the molding box can be inserted into the magnetization device in the direction of the axis of rotation and can be connected to the riser pipe via the coupling device. After the casting and solidification of the casting, the molding box can be removed from the
- Magnetization device are removed and replaced by a mold box not yet filled.
- the riser pipe can be detached from the coupling device or the molding box and can be connected to another molding box of a further device in order to carry out a further casting process.
- an annular cooling device for freezing off the aluminum alloy is provided in the area of the filling opening of the molding box or the adjoining inlet. This results in the possibility of freezing the aluminum alloy in the area of the inlet after the mold has been poured off and then removing the pressure from the riser pipe and detaching the riser pipe from the filler opening or the rotating coupling and connecting it to another mold box. In this case, it is not necessary to rotate the molding box.
- a slide could also be provided at the coupling point or within the inlet.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a casting device according to the invention in the starting position
- FIG. 2 shows a longitudinal section through the casting device according to FIG. 1 in the cooling position; 3 shows a section along the line III-III in Figure 1;
- FIG. 4 shows a schematic front view of a magnetization device provided in a circular tipper with a molded box inserted therein;
- Figure 5 is a plan view of a concentric arrangement of several devices.
- a casting model 6 made of polystyrene foam with an inlet 8 is inserted into a molding box 2, which is made of austenitic steel sheets by welding and is lined with a permanent lining 4, and molded into a molding material 10 consisting of iron wire grain.
- the shaping is supported by the use of vibration by means of a vibrator (not shown) in order to achieve the densest possible packing of molding material.
- the magnetic permeability of the molding material 10 generally corresponds to that of the permanent feed 4.
- the molding box 2 prepared in this way is inserted via a roller table 12 into a magnetization device 14 consisting of yokes 16 and coils 18. By applying or connecting a direct current magnetic field, the molding material 10 solidifies and supports the casting model 6.
- a riser pipe 24 connected to a casting furnace 22 is detachably connected via a rotary coupling 26 to a filling opening 20 of the molding box 2.
- aluminum melt 28 is pressed out of the casting furnace 22 into the casting model 6 at an absolute pressure of preferably 1.2 bar.
- the upper opening of the molding box 2 is closed by a flexible plate 30 placed on the permanent lining 4 and the molding material 10 and a layer 32 made of an elastic material and a cover 36 located thereon and locked with bolts 34.
- the flexible plate 30 and the layer 32 made of elastic material serve to compensate for tolerances when molding the casting model 6.
- a channel 38, which is open towards the molding material 10, is present in the permanent lining, through which the gases produced when the casting model 6 is gasified can escape to the outside.
- the magnetization device 14 is fastened in a cylindrical tilting basket 40 of a circular tipper 42.
- a hold-down device 44 fastened to the tilting basket 40 presses against the lid 36 of the molding box 2.
- the molding material solidifies by applying or switching on a direct current magnetic field and lies firmly against the casting model 6.
- the mold box When the casting mold is poured off, the mold box is in the starting position shown in FIG. 1, so that aluminum melt is pressed from the bottom through the riser pipe 24 into the mold box 2 via the inlet 8 to the casting model 6, which gasifies continuously from bottom to top and through the aluminum melt 28 is replaced.
- the molding box 2 After pouring, the molding box 2 is rotated through 180 ° by turning the tilting basket 40 of the circular tipper 42 about an axis of rotation 46, which runs approximately horizontally and through the center of the rotary coupling 26, so that the position shown in FIG. 2 is reached.
- the aluminum melt 28 can flow back from the inlet 8 via the riser pipe 24 into the casting furnace 22, the inlet 8 being arranged and inclined with respect to the lower limit of the filling opening 20 so that there is still as much aluminum melt 28 in the inflow remains that the pouring of the casting model 6 remain covered, as is indicated in FIG. 2.
- the aluminum alloy melt 28 is solidified, and then the magnetic field is switched off, as a result of which the molding material 10 becomes free-flowing again.
- the molding material and casting can now be removed from the molding box.
- certain areas of the permanent lining 4 can be formed with increased or reduced permeability in order to locally increase or weaken the field strength in the molding material 10, so that field changes caused by the casting contour can be partially compensated for.
- a cooling device 50 which surrounds the inlet 8 in a ring and can be provided inside the molding box 2 behind the filler opening 20 and by means of which the aluminum melt 28 can be frozen off immediately after the pouring. If the cooling device 50 is activated for this purpose, the riser pipe 24 can be detached or uncoupled from the rotary coupling 26 or the filling opening 20 and connected to another molding box. In this case, the molding box need not be rotated.
- FIG. 5 shows a plan view of five concentrically arranged pouring devices of the type described above which can be moved in the circumferential direction.
- a molding box prepared in the manner described above is brought into a casting position within the device.
- the filling opening of the molding box with the riser pipe 24 of the schematically indicated casting furnace 22 is used for pouring connected.
- the connection is released again and the device is then brought via the cooling positions 64 and 66 to the removal position 68, in which the molding box is removed from the casting device.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Aluminiumlegierung, bei dem eine aus einem vergasbaren Schaumstoff vorgefertigte Gießeinheit in einen Formkasten eingebracht, mit einem in den Formkasten eingefüllten Formstoff eines rieselfähigen magnetisierbaren Granulats umhüllt, ein den Formkasten durchdringendes Magnetfeld aufgebaut, die Gießform bei gleichzeitiger Vergasung der Gießeinheit mit Aluminiumlegierungsschmelze abgegossen, nach dem Erstarren der Aluminiumlegierungsschmelze das Magnetfeld aufgebaut und der Formstoff von dem Gußstückt entfernt wird. Um die Produktivität dieses Verfahrens zu erhöhen, ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierungsschmelze mittels eines verhältnismäßig niedrigen Drucks über ein Steigrohr von unten nach oben in die Gießeinheit gedrückt wird und nach dem Abguß der Formkasten um eine etwa horizontal verlaufende Drehachse im Bereich des Zulaufs des Gußstücks gedreht wird.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gußstücken
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gußstücken aus Aluminiumlegierung, bei dem eine aus einem vergasbaren Schaumstoff vorgefertigte Gießeinheit in einen Formkasten eingebracht, mit einem in den Formkasten eingefüllten Formstoff eines rieselfähigen magnetisierbaren Granulats umhüllt, ein den Formkasten durchdringendes Magnetfeld aufgebaut, die so gebildete Gießform bei gleichzeitiger Vergasung der Gießeinheit mit Aluminiumlegierungsschmelze abgegossen, nach dem Erstarren der Aluminiumlegierungsschmelze das Magnetfeld abgebaut und der Formstoff von dem Gußstück entfernt wird.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehenden Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
Unter der Bezeichnung Vollformgießverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken in verlorenen Gießformen mittels verlorener Gießeinheiten, d.h. Modellen des herzustellenden Gußstücks mit Zulauf und Einguß, bekannt, die aus einem vergasbaren Schaumstoff, vorzugsweise Polystyrol, bestehen und durch in die Gießformen gegossene Metallschmelze vergast werden. Diese Modelle oder Gießeinheiten füllen solange die Gießformen aus, bis sie beim Gießen kontinuierlich vergast und durch
die Metallschmelze ebenso kontinuierlich durch den sie umgebenden Formstoff hindurch verdrängt und ersetzt werden. Der besondere Vorteil dieses Gießverf hrens besteht darin, daß das verlorene Modell ohne Formteilung eingebracht werden kann. Da in der Gießform kaum ein Hohlraum entsteht, wird der die Gießeinheit umgebende Formstoff nicht
verfestigt; es werden also verbleibend rieselfähige Gießformstoffe eingesetzt.
Eine Weiterentwicklung dieses Gießverfahrens stellt das sogenannte Magnetformverfahren dar, bei dem ebenfalls aus Schaumstoff bestehende Gießeinheiten oder -modelle in einen aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff bestehenden Formkasten eingebracht werden und der Hohlraum zwischen Formkasten und Gießeinheit mit einem magnetisierbaren Formstoff geringer Partikelgröße ausgefüllt wird. Der magnetische Formstoff besteht in aller Regel aus einem Eisengranulat in splittriger oder runder Form mit einem mittleren Durchmesser von 0,25 mm. Das Umhüllen der Gießeinheiten oder -modelle mit dem Formstoff wird durch Vibration unterstützt. Der so vorbereitete Formkasten wird dann zwischen den Polen einer Magnetisierungseinrichtung angeordnet, und es wird durch einen Gleichstrom ein Magnetfeld erzeugt, wodurch die Granulatkörner des magnetisierbaren Formstoffs fixiert werden. Unter der Einwirkung des Magnetfelds erfolgt dann das Abgießen der Gießform und das Abkühlen der Metallschmelze in der Gießform, bis die Gußstückoberfläche so weit erstarrt ist, daß keine Formänderungen mehr eintreten können. Nach dem Abbau des Magnetfelds ist der Formstoff wieder rieselfähig, so daß er nach Ablauf der erforderlichen Kühlzeit aus dem Formkasten entleert werden kann. Dieses Verfahren ist bisher bei der Herstellung von Grau- oder Stahlguß erprobt
worden. Die Verfestigungsvorteile der magnetischen Kräfte zwischen den Stahlgranulatkörnern geht aber bei so hohen Gieß- und Erstarrungstemperaturen in den unmittelbar an das Gußstück anstoßenden Bereichen durch das Überschreiten der Curietemperatur verloren. Es verbleiben daher keine signifikanten Vorteile gegenüber dem Einformen mit preiswerteren Gießereisanden. Es entstehen demgegenüber aber höhere Produktionskosten. Das Verfahren konnte sich daher nicht durchsetzen.
Der Nachteil des im Schwerkraftguß durchgeführten Vollformgießverfahrens ist insbesondere darin zu sehen, daß die Steiggeschwindigkeit der Schmelze bei der Herstellung von Gußstücken mit erheblich unterschiedlichen Querschnitten nicht konstant gehalten werden kann und demzufolge zwischen der Schmelze und dem Schaumkörper ein Undefinierter Gasraum entsteht, der zu Gußfehlern führen kann. Die im Schwerkraftguß erzielbare Reproduzierbarekeit ist gegenüber anderen Gießverfahren unbefriedigend.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Magnetformverfahren für den Leichtmetallguß so zu verbessern, daß eine optimale Steiggeschwindigkeit der Schmelze und eine hohe Produktivität erzielt werden können. Es sollen Einschlüsse von Vergasungs- bzw. Zersetzungsprodukten der Gießeinheit oder Sandeinschlüsse aufgrund mangelnder Formstabilität sicher vermieden werden. Eine weitere Zielsetzung besteht darin, eine feinkörnige Ausbildung von Primärphasen zu erreichen .
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aluminiumlegierungsschmelze mittels eines verhältnismäßig
niedrigen Drucks über ein Steigrohr von unten nach oben in die Gießeinheit gedrückt wird und nach dem Abguß der Formkasten um eine etwa horizontal verlaufende Drehachse im Bereich des Zulaufs des Gußstücks gedreht wird.
Nach dem Umdrehen des Formkastens mit der darin abgegossenen Aluminiumschmelze wird der auf die Schmelze wirkende Druck weggenommen, so daß die Schmelze über das Steigrohr in den Gießofen zurückfließt, wobei auch ein Teil des Zulaufs je nach Neigung des Zulaufs über das Steigrohr zurückfließen kann. Hiernach kann das Steigrohr vom Formkasten abgekoppelt werden und beispielsweise mit einem weiteren Formkasten zum erneuten Abgießen verbunden werden. Es läßt sich auf diese Weise eine höhere Produktivität erreichen. Durch den Gießüberdruck von vorzugsweise 0,2 bis 0,5 bar wird gegenüber dem Schwerkraftgießverfahren eine höhere Abkühlungsgeschwindigkeit erreicht .
Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine gewünschte Steiggeschwindigkeit des Metallschmelzespiegels eingestellt bzw. erreicht werden, und zwar auch bei solchen Gußstücken, die Querschnitte unterschiedlicher Größe aufweisen. Durch die Verwendung von metallischen rieselfähigen Granulaten als Formstoff ergeben sich gegenüber mineralischen Formstoffen schnellere Abkühlgeschwindigkeiten, so daß es zu einer vergleichsweise feineren Ausbildung des Gefüges kommt. Die Produktivität und Reproduzierbarkeit ist unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr abhängig vom Erstarrungsvorgang des Gußstücks, da die Abkühlung des Gußstücks unabhängig vom Gießofen erfolgt .
Die aus magnetisiertem Formstoff gebildete Gießform stellt einen hinreichend starren und steifen Körper dar, so daß es
möglich ist, die Gießform unmittelbar nach dem Abgießen zu drehen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kontur des Gußstücks einbricht.
Es hat sich gezeigt, daß die beim Eisenguß auftretenden Probleme mit der Überschreitung der Curietemperatur aufgrund der deutlich niedrigeren Gieß- und Erstarrungstemperaturen der Leichtmetalle nicht auftreten, so daß die magnetischen Kräfte während des gesamten Gieß- und Erstarrungszyklusses zur Verfügung stehen.
Die Schaumkörper beim Vollformgießen werden heute zur Vermeidung von Wandeinbrüchen an ihrer Oberfläche geschlichtet. Der Schlichteauftrag vor dem Einbetten in den Formstoff weist mehrere Nachteile auf :
Die wäßriche Schlichte kann nicht durch erhöhte Temperatur getrocknet werden. Es verbleibt eine Restfeuchte, die auch in den Schaumkörper eindringt, die beim Vergasen des Schaumkörpers zu Gußfehlern führt .
Die Schlichte behindert das Abströmen der Vergasungsprodukte des Model1Schaumes .
Die Schlichte erzeugt Oberflächenfehler auf den Gußstücken .
Das Einbrechen von Oberflächenpartien kann biem Magnetformverfahren in Kombination mit dem Leichtmetallguß vermieden werden. Das Schlichten der Schaummodelle kann daher im allgemeinen vermieden werden; hierdurch sinkt die Zahl der Qualitätsrisiken.
Zum Abbau des Magnetfelds bzw. zur Entmagnetisierung des Formstoffs kann das Magnetfeld durch Wechsel der Stromrichtung in den Spulen einer
Magnetisierungseinrichtung mehrfach mit sinkender Amplitude umgepolt werden. Von Zeit zu Zeit empfiehlt es sich, das magnetisierbare Granulat von daran anhaftenden Verkokungsprodukten und Gußanhaftungen thermisch, mechanisch oder chemisch zu reinigen.
Bei einem in der US-Patentschrift 4,733,714 vorgeschlagenen Gießverfahren ist unter anderem vorgesehen, in die Gießform Gießmodelle aus Polystyrol -Schaumstoff einzusetzen und diese dann in losen Sand einzubetten. Nach dem Abgießen der Gießform wird diese um 180° gedreht und von der Gießstation zu einer Kühlstation transportiert, wo die Schmelze dann erstarrt. An den Einsatz des Magnetformverfahrens ist in dieser Druckschrift nicht gedacht. Bereits geringste Erschütterungen führen bei diesem Verfahren zu Gußfehlern. Durch die geringe Erstarrungsgeschwindigkeit in mineralischen Sanden erfolgt keine ausreichend feine Ausbildung der primär erstarrenden Phasen.
Der Erfindungsgedanke umfaßt außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Formkasten eine Einfüllöffnung aufweist, durch welche die Aluminiumlegierung über ein mit einem Gießofen verbundenes Steigrohr in den Formkasten zu der vergasbaren Gießeinheit geführt wird, und daß die Einfüllöffnung über eine Kupplungseinrichtung mit dem Steigrohr verbindbar ist und daß der Formkasten um eine durch den Mittelpunkt der Kupplungseinrichtung verlaufende Achse drehbar ist. Hierbei bildet die Kupplungseinrichtung vorzugsweise eine Drehverbindung zwischen Steigrohr und
Einfüllöffnung des Formkastens.
Da sich die Richtung des Magnetfelds in Bezug auf den Formkasten bzw. den magnetisierten Formstoff vorzugsweise nicht wesentlich ändern soll, ist die
Magnetisierungseinrichtung vorzugsweise zusammen mit dem Formkasten drehbar. Es wäre jedoch auch möglich, eine Magnetisierungseinrichtung vorzusehen, die ansich stationär ausgebildet ist, aber eine derartige Veränderung des Magnetfelds gestattet, daß dieses bezüglich des Formkastens auch bei dessen Drehung im wesentlichen gleich bleibt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Magnetisierungseinrichtung und der Formkasten in einem Kreiskipper vorgesehen, dessen Drehachse zugleich die Drehachse des Formkastens bildet. Auf diese Weise sind die Magnetisierungseinrichtung und der Formkasten zusammen drehbar .
Die Magnetisierungseinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausführungs orm den Formkasten umgebend ausgebildet. Die Stirnseiten der Polschuhe eines oder mehrere geschlossener Joche sind dabei einander zugewandt, und der Formkasten ist zwischen ihnen anordenbar .
In besonders vorteilhafter Weise ist der Formkasten in Richtung der Drehachse in die Magnetisierungseinrichtung einschiebbar und über die Kupplungseinrichtung mit dem Steigrohr verbindbar. Nach dem Abgießen und Erstarren des Gußteils kann der Formkasten aus der
Magnetisierungseinrichtung entnommen werden und durch einen noch nicht gefüllten Formkasten ersetzt werden.
Nach einem Erfindungsgedanken von besonderer Bedeutung ist
das Steigrohr nach dem Drehen des Formkastens von der Kupplungseinrichtung bzw. dem Formkasten lösbar und kann mit einem anderen Formkasten einer weiteren Vorrichtung verbunden werden, um einen weiteren Abgießvorgang durchzuführen .
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der Einfüllöffnung des Formkastens oder des daran anschließenden Zulaufs eine ringförmige Kühleinrichtung zum Abfrieren der Aluminiumlegierung vorgesehen. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, nach dem Abgießen der Form die Aluminiumlegierung im Bereich des Zulaufs abzufrieren und danach den Druck vom Steigrohr wegzunehmen und das Steigrohr von der Einfüllöffnung bzw. der Drehkupplung zu lösen und mit einem anderen Formkasten zu verbinden. In diesem Fall kann auf die Durchführung einer Drehung des Formkastens verzichtet werden. Anstelle einer ringförmigen Kühleinrichtung könnte auch ein Schieber an der Kupplungsstelle oder innerhalb des Zulaufs vorgesehen werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigt :
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Gießvorrichtung in Ausgangsposition;
Figur 2 einen Längsschnitt durch die Gießvorrichtung nach Figur 1 in Kühlposition;
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1;
Figur 4 eine schematische Vorderansicht einer bei einem Kreiskipper vorgesehenen Magnetisierungseinrichtung mit darin eingeschobenem Formkasten; und
Figur 5 eine Draufsicht auf eine konzentrische Anordnung mehrerer Vorrichtungen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Gießverfahrens wird in einen Formkasten 2, der aus austenitischen Stahlblechen durch Schweißen angefertigt ist und mit einem Dauerfutter 4 ausgekleidet ist, ein aus Polystyrol-Schaumstoff vorgefertigtes Gießmodell 6 mit einem Zulauf 8 eingelegt und in einen aus Eisendrahtkorn bestehenden Formstoff 10 eingeformt. Das Einformen wird durch Anwendung von Vibration mittels eines nicht dargestellten Vibrators zur Erzielung einer möglichst dichten Formstoffpackung unterstützt. Die magnetische Permeabilität des Formstoffs 10 entspricht im allgemeinen derjenigen des Dauerfutters 4. Der auf diese Weise vorbereitete Formkasten 2 wird über einen Rollgang 12 in eine Magnetisierungseinrichtung 14, bestehend aus Jocheisen 16 und Spulen 18 eingeschoben. Durch Anlegen bzw. Zuschalten eines Gleichstrom-Magnetfelds verfestigt sich der Formstoff 10 und hinterstützt das Gießmodell 6. Auf einer Einfüllöffnung 20 des Formkastens 2 ist ein mit einem Gießofen 22 verbundenes Steigrohr 24 über eine Drehkupplung 26 lösbar verbunden. Über das Steigrohr 24 wird aus dem Gießofen 22 Aluminium-Schmelze 28 mit einem Absolutdruck von vorzugsweise 1,2 bar in das Gießmodell 6 gedrückt .
Die obere Öffnung des Formkastens 2 ist durch eine auf das Dauerfutter 4 und den Formstoff 10 aufgelegte flexible Platte 30 und eine darüber angeordnete Schicht 32 aus einem elastischen Werkstoff und einem darauf befindlichen, mit Riegeln 34 arretierten Deckel 36 verschlossen. Die flexible Platte 30 und die Schicht 32 aus elastischem Werkstoff dienen zum Toleranzausgleich beim Einformen des Gießmodells 6. In das Dauerfutter ist ein zum Formstoff 10 hin offener Kanal 38 vorhanden, durch den die beim Vergasen des Gießmodells 6 anfallenden Gase nach außen entweichen können. Die Magnetisierungseinrichtung 14 ist in einem zylindrischen Kippkorb 40 eines Kreiskippers 42 befestigt. Gegen den Deckel 36 des Formkastens 2 drückt ein an dem Kippkorb 40 befestigter Niederhalter 44. Durch Anlegen bzw. Zuschalten eines Gleichstrom-Magnetfelds verfestigt sich der Formstoff und liegt fest an dem Gießmodell 6 an.
Beim Abgießen der Gießform befindet sich der Formkasten in der in Figur 1 dargestellten Ausgangsstellung, so daß Aluminiumschmelze über das Steigrohr 24 von unten in den Formkasten 2 über den Zulauf 8 zu dem Gießmodell 6 gedrückt wird, welches dabei kontinuierlich von unten nach oben vergast und durch die Aluminiumschmelze 28 ersetzt wird. Nach dem Abgießen wird der Formkasten 2 durch Umdrehen des Kippkorbs 40 des Kreiskippers 42 um eine Drehachse 46, welche in etwa horizontal und durch den Mittelpunkt der Drehkupplung 26 verläuft, um 180° gedreht, so daß die in der Figur 2 dargestellte Stellung erreicht ist. Nach Abnehmen des Drucks innerhalb des Steigrohrs 24 kann die Aluminiumschmelze 28 aus dem Zulauf 8 über das Steigrohr 24 in den Gießofen 22 zurückfließen, wobei der Zulauf 8 bezüglich der unteren Begrenzung der Einfüllöffnung 20 so angeordnet und geneigt ist, daß immer noch so viel Aluminiumschmelze 28 im Zulauf verbliebt, daß die Eingüsse
des Gießmodells 6 bedeckt bleiben, so wie dies in der Figur 2 angedeutet ist. In dieser Stellung des Kreiskippers wird die Aluminiumlegierungschmelze 28 zum Erstarren gebracht, und danach wird das Magnetfeld abgeschaltet, wodurch der Formstoff 10 wieder rieselfähig wird. Formstoff und Gußstück können nun dem Formkasten entnommen werden.
Zur gezielten Steuerung der Magnetisierung innerhalb des Formstoffs können bestimmte Bereiche des Dauerfutters 4 mit erhöhter bzw. reduzierter Permeabilität ausgebildet werden, um die Feldstärke im Formstoff 10 lokal zu verstärken bzw. zu schwächen, damit durch die Gußstückkontur verursachte Feldveränderungen teilweise kompensiert werden können.
Wie in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist, kann innerhalb des Formkastens 2 hinter der Einfüllöffnung 20 eine den Zulauf 8 ringförmig umgebende Kühleinrichtung 50 vorgesehen sein, mit der unmittelbar nach dem Abgießen die Aluminiumschmelze 28 abgefroren werden kann. Wenn die Kühleinrichtung 50 zu diesem Zwecke aktiviert wird, kann das Steigrohr 24 von der Drehkupplung 26 bzw. der Einfüllöffnung 20 gelöst bzw. abgekuppelt werden und mit einem anderen Formkasten verbunden werden. In diesem Fall braucht der Formkasten nicht gedreht zu werden.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf fünf konzentrisch angeordnete und in Umfangsrichtung verbringbare Gießvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art. An der mit dem Bezugszeichen 60 bezeichneten Position wird ein auf die vorstehend beschriebene Weise vorbereiteter Formkasten in eine Gießposition innerhalb der Vorrichtung gebracht. Nachdem die Vorrichtung in die Position 62 verbracht wurde, wird die Einfüllöffnung des Formkastens mit dem Steigrohr 24 des schematisch angedeuteten Gießofens 22 zum Abgießen
verbunden. Nach dem vorausgehend beschriebenen Vorgang des Drehens wird die Verbindung wieder gelöst und die Vorrichtung sodann über die Kühlpositionen 64 und 66 zur Entnahmeposition 68 gebracht, in der der Formkasten der Gießvorrichtung entnommen wird.
Durch die Trennung von Formkasten und Gießofen während des Erstarrens des Gußstücks kann eine besonders hohe Produktivität erreicht werden.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Aluminiumlegierung, bei dem eine aus einem vergasbaren Schaumstoff vorgefertigte Gießeinheit in einen Formkasten eingebracht, mit einem in den Formkasten eingefüllten Formstoff eines rieselfähigen magnetisierbaren Granulats umhüllt, ein den Formkasten durchdringendes Magnetfeld aufgebaut, die so gebildete Gießform bei gleichzeitiger Vergasung der Gießeinheit mit Aluminiumlegierungsschmelze abgegossen, nach dem Erstarren der Aluminiumlegierungsschmelze das Magnetfeld abgebaut und der Formstoff von dem Gußstück entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierungsschmelze mittels eines verhältnismäßig niedrigen Drucks über ein Steigrohr von unten nach oben in die Gießeinheit gedrückt wird und nach dem Abguß der Formkasten um eine etwa horizontal verlaufende Drehachse im Bereich des Zulaufs des Gußstücks gedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Aluminiumlegierungsschmelze wirkende Absolutdruck 1,0 bis 1,5 bar beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierungsschmelze durch Niederdruckgießen, Vakuumgießen oder durch Pumpen in die Gießeinheit gedrückt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten um 180° gedreht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß übereutektische Aluminiumlegierungen vergossen werden.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit einem Formkasten, in den eine aus vergasbarem Schaumstoff vorgefertige Gießeinheit sowie ein Formstoff aus einem rieselfähigen magnetisierbaren Granulat einbringbar ist, und mit einer Einrichtung zum Aufbauen eines den Formkasten durchdringenden Magnetfelds, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten eine Einfüllöffnung aufweist, durch welche die Aluminiumlegierung über ein mit einem Gießofen verbundenes Steigrohr in den Formkasten zu der vergasbaren Gießeinheit geführt wird, und daß die Einfüllöffnung über eine Kupplungseinrichtung mit dem Steigrohr verbindbar ist und daß der Formkasten um eine durch den Mittelpunkt der Kupplungseinrichtung verlaufende Achse drehbar ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten mit einem Dauerfutter ausgekleidet ist .
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung und der Formkasten in einem Kreiskipper vorgesehen sind, dessen Drehachse die Drehachse des Formkasten bildet .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung den Formkasten umgibt und daß die Stirnseiten der Polschuhe eines oder mehrerer geschlossener Joche einander zugewandt sind, und der Formkasten dazwischen aufgenommen ist .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten in Richtung der Drehachse in die Magnetisierungseinrichtung einschiebbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten über einen Rollengang in seine Gießposition innerhalb der Magnetisierungseinrichtung verbringbar ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr von der Drehkupplung lösbar ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch eine im Bereich der Einfüllöffnung des Formkastens oder des daran anschließenden Zulaufs vorgesehene Kühleinrichtung zum Abfrieren der Aluminiumlegierung.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten mit einem Deckel verschließbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite des rieselfähigen Formstoffs und dem Deckel eine elastische Schicht vorgesehen ist .
16. Anordnung einer Mehrzahl von Vorrichtungen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vorrichtungen konzentrisch um einen Mittelpunkt herum angeordnet sind und aufeinanderfolgend mit dem Steigrohr des Gießofens zum Abguß verbindbar und anschließend von diesem wieder trennbar sind.
17. Anordnung einer Mehrzahl von Vorrichtungen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vorrichtungen in linearer Anordnung mit zueinander parallel verlaufenden Drehachsen angeordnet sind.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Vorrichtung entlang ihrer Anordnung verfahrbar sind, so daß jede Vorrichtung in eine Gießstellung verbringbar ist, in der die Einfüllöffnung des Formkastens mit dem Steigrohr des Gießofens verbindbar ist .
19. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Aluminiumlegierung, bei dem eine aus einem vergasbaren Schaumstoff vorgefertigte Gießeinheit in einen Formkasten eingebracht, mit einem in den Formkasten eingefüllten Formstoff eines rieselfähigen magnetisierbaren Granulats umhüllt, ein den Formkasten durchdringendes Magnetfeld aufgebaut, die so gebildete Gießform bei gleichzeitiger Vergasung der Gießeinheit mit Aluminiumlegierungsschmelze abgegossen, nach dem Erstarren der Aluminiumlegierungsschmelze das Magnetfeld abgebaut und der Formstoff von dem Gußstück entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierungsschmelze mittels eines verhältnismäßig niedrigen Drucks über ein Steigrohr von unten nach oben in die Gießeinheit gedrückt wird und nach dem Abgießen die Aluminiumlegierungschmelze hinter der Einfüllöffnung des Formkasten abgefroren wird und die Gußeinheit vom Gießofen getrennt wird.
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