EP0988909B1 - Vorrichtung zum steigenden Niederdruck-Giessen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen - Google Patents

Vorrichtung zum steigenden Niederdruck-Giessen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen Download PDF

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EP0988909B1
EP0988909B1 EP99117642A EP99117642A EP0988909B1 EP 0988909 B1 EP0988909 B1 EP 0988909B1 EP 99117642 A EP99117642 A EP 99117642A EP 99117642 A EP99117642 A EP 99117642A EP 0988909 B1 EP0988909 B1 EP 0988909B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide
mould
sealing plug
sprue
mold
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99117642A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0988909A1 (de
Inventor
Norbert Damm
Herbert Zulauf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disa Industries AS
Original Assignee
Disa Industries AS
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for increasing Low pressure casting of metals, especially light metals, in divided sand molds with a sprue in one of the two forms to which the pouring tube of a melt container is connectable and the one with the lowest area of the mold cavity, and with an in the form of integrated stopper, which after the Filling the mold cavity using an external, in the Form engaging drive can be brought into the closed position is.
  • the melt With the increasing pouring of metals, the melt becomes the melt container or a holding furnace under Overpressurized to the melt over the pouring tube and press the gate into the mold cavity.
  • To the filling of the mold in the pouring tube and in the pouring of the Formed melt column are interrupted to the transport the cast mold and the next one To be able to dock the mold to the pouring tube.
  • the Melt in the pouring tube Before that, the Melt in the pouring tube to be reset.
  • Furthermore are on the form to make arrangements for the sprue is closed during further transport of the mold, at least until the melt is in the pouring gate is frozen. This is done, for example, by moving it the mold on cooling plates or by using the mold carried cooling plates.
  • Both known versions have the Advantage that the mold does not contain any components that are not of the same type, because the plug from the same molding sand how the mold itself exists and consequently with the molding sand the shape can be worked up.
  • the closure is completely uncontrolled and the quality of the closure of the dimensional stability, which is due to the drive on the Molding sand acting expressiveness and the temporal Force gradient is dependent.
  • it is not ensures that there is actually an intact closed Grafting forms and the shape is not sideways of the expressed graft breaks out.
  • the invention is based on this prior art the task of creating a device while maintaining the pure composition the sand mold a perfect closure in the area the pouring is possible and also with high casting performance and large gate cross sections the quality of the Closure is reproducibly preserved and finally the danger of the introduction of molding sand particles into the melt is minimized.
  • This object is achieved in that between the gate and the mold cavity connecting these Pouring channel is arranged at an angle to the sprue, and that the sealing plug is formed as a sand molding and in a molded guide between the mold an open position and a closed position in which he the Pouring channel closes and the metallostatic pressure of the Melt in the form perpendicular to the guide on the sealing plug works, is movable.
  • the plug is preformed as sand moldings.
  • a guide for the sealing plug on the other hand, a pouring channel is formed at an angle to the sprue, namely in the area of the mold parting plane Shape.
  • the pouring channel is preferably at right angles or at a steep obtuse angle to the flow direction in the gate. With high castings, that is accordingly The pouring channel must also go deep into this form be shaped accordingly deep. The final one The cross section of the pouring channel can then be inserted Core be determined.
  • the melt is poured into the mold redirected the pouring channel.
  • the plug In the area of the redirection Guide arranged with the plug, whereby the plug first in the transition between Opening and sprue-releasing opening position located.
  • After filling the mold it becomes a sand molding trained stopper by means of in the Form engaging external drive within the guide moved to the closed position in which the transition between the gate and the pouring channel from the plug is misplaced.
  • the metallostatic acts in the closed position Pressure of the form across the guide on the Sealing plug so that it remains in its position.
  • the sealing plug is a separate molded part, there is only minimal abrasion on the guide or Sand moldings themselves, so that the risk of procrastination of molding sand particles in the pouring tube when resetting the melt is very low.
  • the Sealing plugs are basically made of the same molding sand Manufacture like the mold itself, so that when it is processed of the molding sand is also worked up. Due to the separate prefabrication, the hardness of the Optimize sand molding according to the intended use.
  • the plug is in the Opening position held self-locking in the guide.
  • the Self-locking can be done by a correspondingly tight fit supported by plugs and guide, if necessary due to frictional forces due to surface roughness realize.
  • the sealing plug can also be poured into the sprue Guide inserted and for example a step or The like.
  • the plug becomes under the buoyancy of the melt in the Opening position raised, in which it seals in the guide, for example against a ring step or through conical formation of the guide against the guide surface seals.
  • the sand moldings forming the sealing plug also Core sand must be made. In both cases, you can surface smoothing by applying a size recommend.
  • the guide is designed as a sleeve made of core sand and is inserted into preformed receptacles of the form, the sleeve opening radially into the pouring channel Has recesses for the melt transfer that by means of the sealing plug inserted in the can are lockable.
  • the rifle By training the guide as a can made of core sand can better guide properties for the plug realize. Furthermore, this rifle greater strength, so that the on the plug acting thrust no danger to the Represent the guide bush. Furthermore, the rifle can same external dimensions and corresponding recordings in terms of arrangement and size of the recesses for the transfer of the melt to the respective Conditions to be adjusted. Because the can made of core sand exists, it also provides the usual sand preparation process is not a foreign body.
  • the guide-whether formed directly in the molding sand or as a core of core sand - extends from the Casting mold over the mold parting plane up to the other form, so that it is ensured that the cross pouring channel lying at the gate can be completely closed is.
  • the core sand can has the advantage that even with an offset of the shapes in the parting plane a linear, ensures smooth guidance for the sealing plug is.
  • the guide is for the Sealing plug coaxial with that essentially vertically running sprue and the pouring channel approximately formed horizontally in the shape below.
  • the guide is then one with the Guide coaxial bore for the engagement of the drive of the sealing plug arranged from above. The The drive therefore engages from the one opposite the gate Page in the form.
  • the pouring channel runs approximately horizontally about vertical and is the plug with his Guide parallel above the gate and across the Pouring channel arranged.
  • the flows Melt the mold first horizontally and then deflected vertically into the pouring channel, which after filling the shape of the plug which can be moved transversely to it is relocated.
  • the via a central gate with a star shape perpendicular to it arranged pouring channels are filled Guide with the sealing plug coaxial with the Arranged sprue and put the pouring channels on this Guide so that after filling all the mold cavities the pouring channels with a single plug can be relocated.
  • the drive for the plug is advantageous a pressure cylinder, the piston rod in a molded or subsequently mechanically inserted Hole engages in the shape.
  • the drive can be preferably control so that the piston rod of the drive before filling the mold into a stopper against the pressure of the melt in the open position supporting standby position is movable.
  • a casting table 1 shown, which may be by means of a lifting cylinder 2 is tiltable.
  • a Melt container 3 optionally in the form of a holding furnace arranged.
  • immersed Pouring tube 4 In the located in the melt container 3 and melt under pressure is immersed Pouring tube 4, which opens out on the casting table.
  • the sand mold 5 is arranged, which at Embodiment shown from an upper box shape 6 and a lower box shape 7, in which a further Core 8 is inserted. Between the top box shape 6 and the lower box mold 7 and the mold core 8 is the Mold cavity 9 formed.
  • the top box shape 6 has further in the mold parting plane 10 to the mold cavity 9 subsequent risers 11 on.
  • the bottom box shape 7 has on one side a essential vertical sprue 12, which is about at right angles a pouring channel 13 connects in the area the deepest point of the mold cavity 9 opens into this.
  • the pouring channel molded in from the mold parting plane 10 13 is in this embodiment by a core 14 inserted from the mold parting plane upwards limited.
  • a core 14 is only with very high castings with a correspondingly deep gate necessary. at flat castings, the pouring channel 13 can directly in the mold parting plane.
  • a guide 15 In the shape of a guide 15 is also molded, the in the embodiment shown from an inserted Box is formed, which in turn is made from core sand is. The leadership can also in the Molding sand of the mold can be formed.
  • the guide designed as a sleeve 15 a radially open window 16 through which the Interior of the guide 15 with the pouring channel 13 in connection stands.
  • a plug 17 which as Shaped body is formed from molding sand or core sand.
  • the Guide 15 and the plug 17 are so on top of each other adjusted that the plug 17 self-locking is held in the open position shown in Fig. 1. If necessary, it can also be glued in place.
  • downstream of the sealing plug 17 is a particle filter in the guide 15 18 used.
  • the device also has an external drive 19, which in the embodiment shown is designed as a pressure medium cylinder, whose piston rod 20 in a coaxial with the sprue 12 Engage hole 21 in the upper box mold 6 can.
  • Fig. 1 shows the starting position before casting, in the the melt column standing in the pouring tube 4 is reset and is otherwise depressurized.
  • the piston rod 20 Before the start of the casting process the piston rod 20 is extended so far that it is in System comes on the plug 17 and this against holds the melt pressure in position (Fig. 2). Subsequently the casting process begins.
  • the melt rises from the Pouring tube 4 in the sprue and the guide 15 and from there via the window 16 and the pouring channel 13 into the mold cavity 9.
  • the drive 19 controlled and moves the piston rod 20 to Plug 21 down until the window 16 in the Guide 15 is covered (Fig. 3).
  • the sealing plug can 17 also sit with a game in the leadership and in the Starting position, for example, on the particle filter 18 rest.
  • the plug 17 is raised by the buoyancy force, until he releases the recess 16 and in the Opening position on a ring step on the guide or at conical formation of the leadership sealing against the leadership supported. This will cause the air cushion above the Melting level minimized and in the narrowed filter cross section accelerated melt front calms down.
  • Fig. 5 shows a slightly modified compared to Figs. 1 to 4 Embodiment for flatter castings, where for identical parts, the reference numerals of FIGS. 1 to 4 are taken over.
  • the guide 15 is here again made as a preformed sleeve from core sand, which with is provided with a plurality of radially opening windows 16, one of which is aligned with the pouring channel 13.
  • the guide 15 in turn receives the plug 17 and also on its opposite side the particle filter 18.
  • the top box shape 6 has one appropriate recording so that after adding the Upper box positioned the sleeve 15 forming the guide is.
  • the gate 6 has the shape 5 several discrete mold cavities 9, as in multiple molds are common.
  • the gate is 12 centrally located and go from this essentially radially from the pouring channels 13.
  • the Guide 15 has at least two diametrically opposite Window 16, each with a pouring channel 13 correlate. The way it works is the same as with 1 to 4 with the difference that both mold cavity 9 via the gate 12 and the interior the guide 15 and the two pouring channels 13 simultaneously be filled.
  • the Plug 17 moved down until he both Window 16 moved.
  • Fig. 7 shows an embodiment of a form 5 with four discrete mold cavities 9 and a central one Sprue on which the pouring channels run perpendicular to it 13 start. Is coaxial with the sprue again a guide 15 in the form of a sleeve made of core sand four windows are used for each pouring channel 13. In the Guide 15, the plug 17 is slidable.
  • the plug is 15 arranged in the closed position so that the one acting on it metallostatic pressure of the form perpendicular to the guide acts, the plug so equally in the Guide tense, so that an always effective closure given is.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum steigenden Niederdruck-Gießen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, in geteilten Sandformen mit einem Einguß in einer der beiden Formen, an den das Gießrohr eines Schmelzebehälters anschließbar ist und der mit dem tiefsten Bereich des Formhohlraums in Verbindung steht, und mit einem in die Form integrierten Verschlußpropfen, der nach dem Füllen des Formhohlraums mittels eines externen, in die Form eingreifenden Antriebs in die Schließstellung bringbar ist.
Beim steigenden Gießen von Metallen wird die Schmelze in dem Schmelzebehälter bzw. einem Warmhalteofen unter Überdruck gesetzt, um die Schmelze über das Gießrohr und den Einguß steigend in den Formhohlraum zu drücken. Nach dem Füllen der Form muß die im Gießrohr und im Einguß der Form stehende Schmelzesäule unterbrochen werden, um die abgegossene Form weitertransportieren und die nächste Form an das Gießrohr andocken zu können. Zuvor muß die Schmelze im Gießrohr zurückgesetzt werden. Weiterhin sind an der Form Vorkehrungen dafür zu treffen, daß der Einguß während des Weitertransportes der Form verschlossen ist, und zwar zumindest solange, bis die Schmelze im Einguß erstarrt ist. Dies geschieht beispielsweise durch Verschieben der Form auf Kühlplatten oder durch mit der Form mitgeführte Kühlplatten.
Zum Verschließen der Form nach dem Füllen sind ferner am Einguß angeordnete, in die Form integrierte Verschlußschieber bekannt (WO 93/11892, WO 95/32826), die aus einer Öffnungestellung beim Gießen in eine den Einguß absperrende Schließlage verschiebbar sind. Bei Sandformen -kastenlos oder kastengebunden- ergibt sich das Problem, daß die aus einem anderen Material bestehenden Schieber anläßlich der Aufbereitung des Formsandes aussortiert werden müssen. Vielfach haften sie auch an dem erstarrten Metall im Einguß und müssen durch einen gesonderten Arbeitsgang entfernt werden.
Bei einer bekannten Ausführung (WO 95/32826, DE-Zeitschrift "Gießerei" 1998, Seite 57 bis 62) wird nach dem Füllen der Form mittels eines externen Antriebs, der von der Seite her in die Sandform eingreift, Formsand aus dem Bereich neben dem Einguß in den Einguß verdrängt, der den Einguß dann propfenartig verlegen soll. Hierbei entsteht erheblicher Abrieb, der sowohl in Richtung Gießrohr, als auch in Richtung Formhohlraum in die Schmelze verdrängt wird. Die in Richtung Gießrohr verdrängten Formsandpartikel verbleiben beim Rücksetzen in der Schmelze und werden beim nächsten Gießvorgang in den Formhohlraum transportiert, was mit erheblichen Qualitätseinbußen am Gußstück verknüpft ist, insbesondere wenn sie aus Leichtmetall, z.B. Aluminiumlegierungen bestehen.
Das Verschleppen von Formsand in die Schmelze versucht man dadurch zu verhindern, daß stromabwärts des Verschlußstopfens ein Partikelfilter angeordnet ist (DE-Zeitschrift "Gießerei"), oder dadurch (WO 95/32826), daß der Einguß vom Gießrohr-Ansatz zunächst nach unten geführt ist und in diesem abfallenden Bereich des Eingusses der Antrieb in die Form eingreift, um den Formsand propfenartig in den abfallenden Abschnitt des Eingusses zu verdrängen. Diese Ausführung widerspricht der grundsätzlichen Forderung nach einer möglichst kurzen Eingußstrecke. Auch widerspricht die abfallende Strecke dem Prinzip des steigenden Gießens und kann es in diesem Bereich zu unerwünschten Turbulenzen beim Abgießen der Form kommen. Beide bekannte Ausführungen haben zwar den Vorteil, daß die Form keine sortenfremden Bauteile enthält, da der Verschlußstopfen aus dem gleichen Formsand wie die Form selbst besteht und folglich mit dem Formsand der Form aufgearbeitet werden kann. Es verbleibt aber in beiden Fällen der Nachteil, daß der Verschluß völlig unkontrolliert erfolgt und die Qualität des Verschlusses von der Formfestigkeit, der durch den Antrieb auf den Formsand wirkenden Ausdrückkraft und dem zeitlichen Kraftgradienten abhängig ist. Es ist insbesondere nicht gewährleistet, daß sich tatsächlich ein intakter geschlossener Pfropfen bildet und die Form nicht seitlich des ausgedrückten Propfens ausbricht. Diese Risiken sind insbesondere bei großen Eingußquerschnitten für hohe Gießleistungen besonders groß.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der unter Beibehaltung der sortenreinen Zusammensetzung der Sandform ein einwandfreier Verschluß im Bereich des Eingusses möglich ist und zudem auch bei hoher Gießleistung und großen Eingußquerschnitten die Qualität des Verschlusses reproduzierbar erhalten bleibt und schließlich die Gefahr des Einschleppens von Formsandpartikel in die Schmelze minimiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Einguß und dem Formhohlraum ein diese verbindender Gießkanal winklig zu dem Einguß angeordnet ist, und daß der Verschlußstopfen als Sandformkörper ausgebildet und in einer eingeformten Führung der Form zwischen einer Öffnungslage und einer Schließlage, in der er den Gießkanal verschließt und der metallostatische Druck der Schmelze in der Form senkrecht zur Führung auf den Verschlußstopfen wirkt, verschiebbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird der Verschlußstopfen als Sandformkörper vorgeformt. Ferner wird in der Sandform einerseits eine Führung für den Verschlußstopfen, andererseits ein Gießkanal winklig zum Einguß eingeformt, und zwar im Bereich der Formtrennebene dieser Form. Der Gießkanal verläuft vorzugsweise rechtwinklig oder unter einem steilen stumpfen Winkel zur Fließrichtung im Einguß. Bei hohen Gußstücken, die also entsprechend tief in diese Form reichen, muß auch der Gießkanal entsprechend tief ausgeformt werden. Der endgültige Querschnitt des Gießkanals kann dann durch einen eingelegten Kern bestimmt werden.
Die Schmelze wird innerhalb der Form von dem Einguß in den Gießkanal umgelenkt. Im Bereich der Umlenkung ist die Führung mit dem Verschlußstopfen angeordnet, wobei sich der Verschlußstopfen zunächst in der den Übergang zwischen Einguß und Gießkanal freigebenden Öffnungslage befindet. Nach dem Füllen der Form wird der als Sandformkörper ausgebildete Verschlußstopfen mittels des in die Form eingreifenden externen Antriebs innerhalb der Führung in die Schließlage verschoben, in der der Übergang zwischen dem Einguß und dem Gießkanal von dem Verschlußstopfen verlegt ist. In der Schließlage wirkt der metallostatische Druck der Form quer zur Führung auf den Verschlußstopfen, so daß dieser in seiner Position verharrt.
Da der Verschlußstopfen ein gesondertes Formteil ist, kommt es nur zu minimalem Abrieb an der Führung bzw. am Sandformkörper selbst, so daß die Gefahr des Verschleppens von Formsandpartikeln in das Gießrohr beim Zurücksetzen der Schmelze sehr gering ist. Ferner läßt sich der Verschlußstopfen grundsätzlich aus dem gleichen Formsand herstellen, wie die Form selbst, so daß er bei der Aufbereitung des Formsandes gleichfalls aufgearbeitet wird. Durch die getrennte Vorfertigung läßt sich die Härte des Sandformkörpers entsprechend dem Verwendungszweck optimieren.
In bevorzugter Ausführung ist der Verschlußstopfen in der Öffnungslage selbsthemmend in der Führung gehalten. Die Selbsthemmung läßt sich durch entsprechend enge Passung von Verschlußstopfen und Führung, gegebenenfalls unterstützt durch Reibungskräfte aufgrund von Oberflächenrauhigkeiten verwirklichen.
Bei horizontal liegenden Formen und etwa vertikalem Einguß kann der Verschlußstopfen auch mit Spiel in die Führung eingelegt sein und beispielsweise einer Stufe od. dgl. aufliegen. Beim Füllen der Form wird der Verschlußstopfen unter der Auftriebskraft der Schmelze in die Öffnungslage angehoben, in der er in der Führung dichtet, beispielsweise gegen eine Ringstufe anliegt oder durch konische Ausbildung der Führung gegen die Führungsfläche abdichtet.
Statt aus Formsand, wie schon oben angedeutet, kann der den Verschlußstopfen bildende Sandformkörper auch aus Kernsand hergestellt sein. In beiden Fällen kann sich eine Oberflächenglättung durch Aufbringen einer Schlichte empfehlen.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Führung als Büchse aus Kernsand ausgebildet und in vorgeformte Aufnahmen der Form eingesetzt ist, wobei die Büchse sich radial in den Gießkanal öffnende Aussparungen für den Schmelzeübertritt aufweist, die mittels des in die Büchse eingesetzten Verschlußstopfens verschließbar sind.
Durch Ausbildung der Führung als Büchse aus Kernsand lassen sich bessere Führungseigenschaften für den Verschlußstopfen verwirklichen. Ferner weist diese Büchse eine größere Festigkeit auf, so daß die auf den Verschlußstopfen wirkenden Schubkräfte keine Gefahr für die Führungsbüchse darstellen. Ferner kann die Büchse bei gleichen Außenmaßen und entsprechend gleichen Aufnahmen in der Form hinsichtlich Anordnung und Größe der Aussparungen für den Übertritt der Schmelze an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden. Da die Büchse aus Kernsand besteht, stellt auch sie in dem üblichen Sandaufbereitungsprozeß kein Fremdkörper dar.
Die Führung -ob unmittelbar im Formsand ausgebildet oder als Büchse aus Kernsand- erstreckt sich von der den Einguß aufweisenden Form über die Formtrennebene bis in die andere Form, so daß gewährleistet ist, daß der quer zum Einguß liegende Gießkanal vollständig verschließbar ist.
Für den Fall, daß die Führung von einer eingesetzten Büchse gebildet ist, sind in beiden Formen einander zugekehrte Aufnahmen für die Büchse vorgesehen. Hierbei hat die Büchse aus Kernsand den Vorteil, daß selbst bei einem Versatz der Formen in der Teilungsebene eine lineare, glatte Führung für den Verschlußstopfen gewährleistet ist.
Rein vorsorglich kann stromabwärts des Verschlußstopfens ein in die Form integrierter Partikelfilter angeordnet sein. Im Falle einer gesonderten Führungsbüchse kann der Partikelfilter am Schmelzezulauf der Büchse in diese eingesetzt sein, so daß Büchse mit Verschlußstopfen und Partikelfilter in einem einzigen Arbeitsgang in die Form eingesetzt werden können.
Bei horizontal liegenden Formen sind die Führung für den Verschlußstopfen gleichachsig mit dem im wesentlichen vertikal verlaufenden Einguß und der Gießkanal etwa horizontal in der unten liegenden Form ausgebildet. In der oben liegenden Form ist dann ferner eine mit der Führung gleichachsige Bohrung für den Eingriff des Antriebs des Verschlußstopfens von oben her angeordnet. Der Antrieb greift also von der dem Einguß gegenüberliegenden Seite in die Form ein.
Bei vertikal stehenden Formen mit seitlichen Anguß und etwa horizontal liegendem Einguß verläuft der Gießkanal etwa vertikal und ist der Verschlußstopfen mit seiner Führung parallel oberhalb des Eingusses und quer zum Gießkanal angeordnet. In diesem Fall fließt also die Schmelze der Form zunächst horizontal zu und wird dann vertikal in den Gießkanal umgelenkt, der nach dem Füllen der Form durch den quer dazu verschiebbaren Verschlußstopfen verlegt wird.
Bei Formen mit mehreren diskreten Formhohlräumen, die über einen zentralen Einguß mit senkrecht dazu sternförmig angeordneten Gießkanälen gefüllt werden, ist die Führung mit dem Verschlußstopfen gleichachsig mit dem Einguß angeordnet und setzen die Gießkanäle an dieser Führung an, so daß nach dem Füllen sämtlicher Formhohlräume die Gießkanäle mit einem einzigen Verschlußstopfen verlegt werden können.
Der Antrieb für den Verschlußstopfen ist vorteilhafterweise ein Druckmittelzylinder, dessen Kolbenstange in eine eingeformte oder nachträglich mechanisch eingebrachte Bohrung in der Form eingreift. Der Antrieb läßt sich vorzugsweise so steuern, daß die Kolbenstange des Antriebs vor dem Füllen der Form in eine den Verschlußstopfen gegen den Druck der Schmelze in der Öffnungslage abstützende Bereitschaftsstellung verfahrbar ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 bis 4
eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform in verschiedenen Positionen beim Gießen;
Fig. 5
eine vergrößerte Teilansicht ähnlich Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführung;
Fig. 6
eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 7
eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform;
Fig. 8
eine Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrecht stehenden Formen.
In der Zeichnung ist die Erfindung in Verbindung mit Kastenformen beschrieben, jedoch läßt sie sich gleichermaßen bei kastenlosen Formen einsetzen.
In den Fig. 1 bis 5 ist beispielhaft ein Gießtisch 1 gezeigt, der gegebenenfalls mittels eines Hubzylinders 2 kippbar ist. Unterhalb und neben dem Gießtisch 1 ist ein Schmelzebehälter 3, gegebenenfalls in Form eines Warmhalteofens angeordnet. In die im Schmelzebehälter 3 befindliche und unter Überdruck stehende Schmelze taucht ein Gießrohr 4 ein, das am Gießtisch ausmündet.
Auf dem Gießtisch ist die Sandform 5 angeordnet, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Oberkastenform 6 und einer Unterkastenform 7 besteht, in die ferner ein Kern 8 eingesetzt ist. Zwischen der Oberkastenform 6 und der Unterkastenform 7 sowie dem Formkern 8 wird der Formhohlraum 9 gebildet. Die Oberkastenform 6 weist ferner in der Formtrennebene 10 an den Formhohlraum 9 anschließende Steiger 11 auf.
Die Unterkastenform 7 weist an ihrer einen Seite einen im wesentlichen vertikalen Einguß 12 auf, an den sich etwa rechtwinklig ein Gießkanal 13 anschließt, der im Bereich der tiefsten Stelle des Formhohlraums 9 in diesen einmündet. Der von der Formtrennebene 10 her eingeformte Gießkanal 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen von der Formtrennebene her eingesetzten Kern 14 nach oben begrenzt. Ein solcher Kern ist nur bei sehr hohen Gußstücken mit entsprechend tiefem Anschnitt notwendig. Bei flachen Gußstücken kann der Gießkanal 13 unmittelbar in der Formtrennebene liegen.
In der Form ist ferner eine Führung 15 eingeformt, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer eingesetzten Büchse gebildet ist, die wiederum aus Kernsand hergestellt ist. Die Führung kann aber auch unmittelbar im Formsand der Form ausgebildet sein. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist die als Büchse ausgebildete Führung 15 ein radial offenes Fenster 16 auf, über das der Innenraum der Führung 15 mit dem Gießkanal 13 in Verbindung steht.
In der Führung 15 sitzt ein Verschlußstopfen 17, der als Formkörper aus Formsand oder Kernsand gebildet ist. Die Führung 15 und der Verschlußstopfen 17 sind so aufeinander angepaßt, daß der Verschlußstopfen 17 selbsthemmend in der in Fig. 1 gezeigten Öffnungslage gehalten ist. Gegebenenfalls kann er auch eingeklebt sein. Stromabwärts des Verschlußstopfens 17 ist in der Führung 15 ein Partikeltilter 18 eingesetzt. Die Vorrichtung weist ferner einen externen Antrieb 19 auf, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckmittelzylinder ausgebildet ist, dessen Kolbenstange 20 in eine mit dem Einguß 12 gleichachsige Bohrung 21 in der Oberkastenform 6 eingreifen kann.
Fig. 1 zeigt die Ausgangsposition vor dem Gießen, in der die im Gießrohr 4 stehende Schmelzesäule zurückgesetzt und im übrigen drucklos ist. Vor Beginn des Gießvorgangs wird die Kolbenstange 20 soweit ausgefahren, daß sie in Anlage am Verschlußstopfen 17 gelangt und diesen gegen den Schmelzedruck in Position hält (Fig. 2). Anschließend beginnt der Gießvorgang. Die Schmelze steigt aus dem Gießrohr 4 in den Einguß und die Führung 15 und von dort über das Fenster 16 und den Gießkanal 13 in den Formhohlraum 9. Ist der Formhohlraum 9 gefüllt, wird der Antrieb 19 angesteuert und verschiebt die Kolbenstange 20 den Verschlußstopfen 21 nach unten, bis das Fenster 16 in der Führung 15 überdeckt ist (Fig. 3). Unmittelbar danach kann die Schmelze wieder im Gießrohr zurückgesetzt werden und nach Ausfahren der Kolbenstange 20 in die Position gemäß Fig. 4 die Form vom Gießrohr 4 abgekoppelt und beispielsweise auf eine neben dem Gießtisch 1 befindliche Transportbahn 22 abgeschoben werden. Die Gießstation gemäß Fig. 1 bis 4 kann natürlich auch in eine solche Transportbahn 22 integriert sein.
Bei horizontal liegenden Formen 5 kann der Verschlußstopfen 17 auch mit Spiel in der Führung sitzen und in der Ausgangslage beispielsweise auf dem Partikelfilter 18 aufliegen. Bei Aufsteigen der Schmelze im Einguß 12 wird der Verschlußstopfen 17 durch die Auftriebskraft angehoben, bis er die Aussparung 16 freigibt und sich in der Öffnungslage an einer Ringstufe an der Führung oder bei konischer Ausbildung der Führung gegen die Führung dichtend abstützt. Dadurch wird das Luftpolster oberhalb des Schmelzespiegels minimiert und die im verengten Filterquerschnitt beschleunigte Schmelzefront beruhigt.
Fig. 5 zeigt eine gegenüber den Fig. 1 bis 4 etwas abgewandelte Ausführungsform für flachere Gußstücke, wobei für gleiche Teile die Bezugszeichen der Fig. 1 bis 4 übernommen sind. Die Führung 15 ist auch hier wiederum als vorgeformte Büchse aus Kernsand hergestellt, die mit mehreren radial sich öffnenden Fenstern 16 versehen ist, von denen eines auf den Gießkanal 13 ausgerichtet ist. Die Führung 15 nimmt wiederum den Verschlußstopfen 17 auf und ferner an ihrer gegenüberliegenden Seite den Partikelfilter 18. Somit lassen sich Führung 15, Verschlußstopfen 17 und Partikelfilter 18 vormontieren und diese Einheit in eine entsprechende Aufnahme an der Unterkastenform 7 einsetzen. Die Oberkastenform 6 weist eine entsprechende Aufnahme ein, so daß nach dem Zulegen des Oberkastens die die Führung 15 bildende Büchse positioniert ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 weist die Form 5 mehrere diskrete Formhohlräume 9 auf, wie sie bei Mehrfachformen üblich sind. In diesem Fall ist der Einguß 12 zentral angeordnet und gehen von diesem im wesentlichen radial die Gießkanäle 13 ab. In der Formtrennebene sitzt wiederum die Führung 15 für den Verschlußstopfen 17. Die Führung 15 weist wenigstens zwei diametral gegenüberliegende Fenster 16 auf, die mit jeweils einem Gießkanal 13 korrelieren. Die Funktionsweise ist die gleiche wie mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 mit dem Unterschied, daß beide Formhohräume 9 über den Einguß 12 und den Innenraum der Führung 15 sowie die beiden Gießkanäle 13 gleichzeitig gefüllt werden. Nach Ende des Gießvorgangs wird der Verschlußstopfen 17 nach unten verschoben, bis er beide Fenster 16 verlegt.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Form 5 mit vier diskreten Formhohlräumen 9 und einem zentralen Einguß, an den die senkrecht dazu verlaufenden Gießkanäle 13 ansetzen. Gleichachsig mit dem Einguß ist wiederum eine Führung 15 in Form einer Büchse aus Kernsand mit vier Fenstern für jeden Gießkanal 13 eingesetzt. In der Führung 15 ist der Verschlußstopfen 17 verschiebbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist die Form 5 senkrecht gestellt. Diese Situation liegt beispielsweise dann vor, wenn die Form auf Paletten 23 transportiert und aus der Transportstrecke in die Vertikale herausgekippt wird. In einer solchen Situation wird die Form von der Seite her abgegossen. Zu diesem Zweck verläuft das Gießrohr 4 zumindest in seinem formseitigen Bereich horizontal und liegt der Einguß 12 gleichfalls etwa horizontal. In die eingußseitige Form ist eine Bohrung 24 eingeformt, die im Bereich der Formtrennebene ebenso wie die andere Form eine Aufnahme für die Führung 15 des Verschlußstopfens 17 aufweist. Ferner ist in der eingußseitigen Form ein Gießkanal 25 ausgeformt, der in diesem Fall etwa vertikal und im übrigen im wesentlichen senkrecht zum Einguß verläuft. Der Partikelfilter 18 sitzt in diesem Fall am Übergang vom Einguß 12 in den Gießkanal 25. Weiterhin ist seitlich der Form 5 der Antrieb 19 mit der Kolbenstange 20 angeordnet, die in die Bohrung 24 eingreift und den Verschlußstopfen 18 aus der gezeigten Öffnungslage nach dem Füllen der Form in die Schließlage verschiebt.
Bei allen Ausführungsformen ist der Verschlußstopfen 15 in der Schließlage so angeordnet, daß der auf ihn wirkende metallostatische Druck der Form senkrecht zur Führung wirkt, den Verschlußstopfen also gleichermaßen in der Führung verspannt, so daß ein stets wirksamer Verschluß gegeben ist.

Claims (19)

  1. Vorrichtung zum steigenden Niederdruck-Gießen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, in geteilten Sandformen (5, 6, 7) mit einem Einguß (12) in einer der beiden Formen (7), an den das Gießrohr (4) eines Schmelzebehälters (3) anschließbar ist und der mit dem tiefsten Bereich des Formhohlraums (9) in Verbindung steht, und mit einem in die Form (5) integrierten Verschlußstopfen (17) der nach dem Füllen des Formhohlraums (9) mittels eines externen, in die Form eingreifenden Antriebs (19) in die Schließstellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einguß (12) und dem Formhohlraum (9) ein diese verbindender Gießkanal (13) winklig zu dem Einguß angeordnet ist, und daß der Verschlußstopfen (17) als Sandformkörper ausgebildet und in einer eingeformten Führung (15) der Form (5) zwischen einer Öffnungslage und einer Schließlage, in der er den Gießkanal verschließt und der metallostatische Druck der Schmelze in der Form senkrecht zur Führung (15) auf den Verschlußstopfen (17) wirkt, verschiebbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (17) in der Öffnungslage selbsthemmend in der Führung (15) gehalten ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontal liegenden Formen (5) der Verschlußstopfen (17) mit Spiel in die Führung (15) eingelegt ist und beim Füllen der Form unter der Auftriebskraft der Schmelze in die Öffnungslage anhebbar ist, in der er gegen die Führung dichtet.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandformkörper aus Formsand hergestellt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandformkörper aus Kernsand hergestellt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandformkörper mit einer Schlichte geglättet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung als Büchse (15) aus Kernsand ausgebildet und in vorgeformte Aufnahmen der Form (5) eingesetzt ist, und daß die Büchse sich radial in den Gießkanal (13) öffnende Aussparungen (16) für den Schmelzeübertritt aufweist, die mittels des in die Büchse (15) eingesetzten Verschlußstopfens (17) verschließbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (15) sich von der den Einguß (12) aufweisenden Form (7) über die Formtrennebene (10) bis in die andere Form (6) erstreckt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (15) in einer zugekehrten Aufnahmen beider Formen (6, 7) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Verschlußstopfens (17) ein Partikelfilter (18) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (18) am Schmelzezulauf der Büchse (15) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (18) in die Büchse (15) eingesetzt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontal liegenden Formen (6, 7) die Führung (15) für den Verschlußstopfen (17) gleichachsig mit dem im wesentlichen vertikal verlaufenden Einguß und der Gießkanal (13) etwa horizontal in der unten liegenden Form (7) ausgebildet sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der oben liegenden Form (6) eine mit der Führung (15) gleichachsige Bohrung (21) angeordnet ist, in die der Antrieb (19, 20) für den Verschlußstopfen (17) von oben her eingreift.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikal stehenden Formen (5) mit seitlichem Anguß und horizontal liegendem Einguß (12) der Gießkanal (25) etwa vertikal verläuft und die Führung (15) mit dem Verschlußstopfen (17) etwa parallel oberhalb des Eingusses (12) und quer zum Gießkanal (25) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß in der den Einguß (12) aufweisenden Form und parallel zu diesem eine mit der Führung (15) für den Verschlußstopfen (17) gleichachsige Bohrung (24) angeordnet ist, in die der Antrieb (19, 20) für den Verschlußstopfen von der Seite des Angusses her eingreift.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Formen (5) mit mehreren diskreten Formhohlräumen (9) und zentralem Einguß (12), der über sternförmig angeordnete Gießkanäle (13) mit den Formhohlräumen (9) verbunden ist, die Führung (15) mit dem Verschlußstopfen (17) gleichachsig mit dem Einguß (12) angeordnet ist und die Gießkanäle (13) an der Führung (15) ansetzen.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Verschlußstopfen (17) ein Druckmittelzylinder (19) ist, dessen Kolbenstange (20) in die Form (5) einfahrbar ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (20) des Antriebs (19) vor dem Füllen der Form in eine den Verschlußstopfen (17) gegen den Druck der Schmelze in der Öffnungslage (12) abstützende Bereitschaftsstellung verfahrbar ist.
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