Die Erfindung betrifft eine Gießmaschine zum Gießen von
Metall, welche eine geschlossene Gießkammer hat, in der
über einen Ausguss flüssiges Metall in eine unterhalb des
Ausgusses angeordnete Kokille gießbar ist, wobei in der
Gießkammer mehrere Kokillen auf ebenen Auflageflächen
eines um eine horizontale Achse verdrehbaren Gießrades
angeordnet sind.
Eine solche Gießmaschine ist z. B. aus der DE 30 32 064
C2 bekannt. Diese zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen von
Formballen (Kokillen) zu einer Gießpfanne. Die Formballen
stehen auf Auflageflächen von Palettenträgern, die in einem
Paternoster oder an einem um eine Zentralachse drehbar
gehaltenen Conveyor angeordnet sind, wobei im letzteren
Fall die Tragachsen der Palettenträger sich synchron
zur Zentralachse drehen, so dass die Palettenträger und
damit die Auflageflächen für die Formballen stets waagerecht
ausgerichtet sind. Die Gießmaschine benötigt eine
kombinierte Einschub- und Ausschubstation (E1 / A1) für
die Formballen. In dieser Station müssen die gefüllten
Formballen zunächst dem Gießrad entnommen werden, bevor
neue, noch zu füllende Formballen auf die Auflageflächen
aufgeschoben werden können. Dies dauert sehr lange, so
dass keine hohen Abgeißleistungen erreicht werden können.
Solche Gießmaschinen werden beispielsweise zum Gießen von
dünnen Gussteilen unter Schutzgas oder Vakuum aus Legierungen
von Eisen mit seltenen Erden verwendet. Diese
Gussteile dienen insbesondere zur Herstellung von
Hochleistungsmagneten oder von Speicherbehältern für Wasserstoff.
Bei den Gießmaschinen dieser Art kommt es darauf
an, dass die Schmelze in der jeweiligen Kokille sehr
rasch erstarrt, um eine kristalline Struktur zu erhalten.
Deshalb wird die Schmelze aus einem Vakuum-Induktionsofen
über eine Gießrinne in die Gießmaschine geleitet und dort
in eine flache Kokille gegossen, welche auf einer wassergekühlten
Auflagefläche befestigt ist. Nach dem Erstarren
wird das eine dünne Platte von beispielsweise 10 bis 25
mm Dicke bildende Gussteil aus der Kokille heraus in einen
Gussteil-Sammelbehälter gekippt.
Da der Bedarf an Legierungen, welche mit solchen Gießmaschinen
abgegossen werden, in letzter Zeit stark gestiegen
ist, besteht die Notwendigkeit die Produktionsleistung
der Gießmaschinen zu erhöhen. Hierzu hat man bereits
sogenannte Book-Molds in Gießmaschinen eingesetzt. Hierbei
handelt es sich um Gespannkokillen aus mehreren, wassergekühlten
Platten. Nachteilig ist hierbei, dass die
Zerlegung und der Zusammenbau solcher Gespannkokillen
sehr zeitaufwendig ist.
Ein genereller Nachteil der Anordnung von mehreren Kokillen
nebeneinander liegt darin, dass sich dadurch der Flächenbedarf
für die Gießmaschine unerwünscht stark erhöht
und die Gießmaschine kompliziert im Aufbau wird.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Gießmaschine
der vorstehenden Art zu entwickeln, welche eine
möglichst hohe Abgießleistung hat, ohne dass hierzu der
Flächenbedarf der Gießmaschine unerwünscht stark ansteigt,
und die ein rasches Erstarren der Schmelze ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Gießrad, ein im Querschnitt regelmäßiges Vieleck bildet,
dessen Mantelfläche von den Auflageflächen gebildet
ist.
Durch ein solches Gießrad können mehrere Kokillen auf engem
Raum untergebracht werden, da immer nur die jeweils
unter dem Ausguss befindliche, obere Kokille horizontal
ausgerichtet sein muss. Taktet das Gießrad um eine Kokille
weiter, so dass die nächstfolgende Kokille unter
den Ausguss gelangt, dann gerät die zuvor gefüllte Kokille
in eine geneigte Lage, in der der erstarrte Guss
sich weiter abkühlen kann, bevor das Gussteil bei der
nächstfolgenden Drehung in eine so steile Position gelangt,
dass das Gussteil aus der Kokille herausfällt.
Durch das Abkühlen des Gussteiles in der Kokille wird
deshalb das Abgießen des nächstfolgenden Gussteiles nicht
verzögert. Da das Gießrad ebene Auflageflächen hat, kann
man diese beispielsweise mit einer Wasserkühlung versehen,
so dass die einzelnen Kokillen auf einfache Weise
gut zu kühlen sind und die für manche Metalle erforderliche,
rasche Erstarrung ohne unerwünscht hohen Aufwand zu
erreichen ist. Die einzelnen Kokillen lassen sich nacheinander
füllen, indem das Gießrad während des Abgießens
der jeweils obersten Kokille stillsteht und nach dem Füllen
der obersten Kokille rasch weitertaktet, so dass die
nächstfolgende Kokille unter den Gießstrahl gelangt. Ein
weiterer Vorteil des Gießrades liegt darin, dass bei ihm
einzelne Kokillen unabhängig von den anderen ausgetauscht
werden können, so dass Reparaturen rasch auszuführen
sind.
Die Schmelze lässt sich vom Schmelzofen unter Vakuum oder
Schutzgas auf einfache Weise in die Gießmaschine einbringen,
wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die
Gießkammer eine an einen Schmelzofen über ein Schleusenventil
anschließbare Vakuumkammer ist und der Ausguss an
einer aus der Gießkammer durch das Schleusenventil in den
Schmelzofen einfahrbaren Gießrinne vorgesehen ist.
Die abgegossenen und aus den Kokillen entfernten
Gussteile können zunächst gesammelt und periodisch von
der Gießmaschine abgeführt werden, wenn unterhalb des
Gießrades an der Seite, zu der hin sich die Kokillen bei
Drehung des Gießrades von seiner Oberseite her bewegen,
ein Gussteil-Sammelbehälter angeordnet ist.
Solange die Gussteile noch eine Temperatur haben, bei der
es mit der Atmosphäre zu Reaktionen kommt, müssen die
Gussteile unter Schutzgas oder im Vakuum verbleiben. Das
lässt sich auf einfache Weise erreichen, wenn der
Gussteil-Sammelbehälter an seiner Oberseite über ein an
ihm vorgesehenes Schleusenventil lösbar mit der Gießkammer
verbindbar ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform
ermöglicht es, mehrere Gussteil-Sammelbehälter zu
verwenden, so dass die Gießmaschine mit einem an ihr angeschlossenen
Gussteil-Sammelbehälter arbeiten kann, während
in einem anderen Gussteil-Sammelbehälter die
Gussteile noch weiter abkühlen oder aus ihm Gussteile
entnommen werden.
Die Gussteile lassen sich mit dem Gussteil-Sammelbehälter
leicht in eine Entladungsposition fahren, wenn der
Gussteil-Sammelbehälter auf Rädern von der Gießkammer weg
verfahrbar ausgebildet ist.
Die Wartung und Reparatur der Gießmaschine ist besonders
einfach auszuführen, wenn die Gießkammer aus einem oberen,
stationären Gießkammerteil mit einer Gießrinnenkammer
und einem unteren, verfahrbaren Gießkammerteil mit
dem Gießrad gebildet ist. Hierdurch wird es möglich, das
Gießrad in eine von der Gießmaschine und dem Schmelzofen
entfernte Wartungsposition zu bewegen und in ihr die Bereiche
des Gießrades leicht zu erreichen.
Der verfahrbare Gießkammerteil braucht vor dem Trennen
von dem stationären Gießkammerteil nicht abgesenkt zu
werden, vielmehr genügt eine horizontale Verfahrbarkeit
des verfahrbaren Gießkammerteils, wenn gemäß einer anderen
Weiterbildung der Erfindung der stationäre Gießkammerteil
und der verfahrbare Gießkammerteil im aneinander
gefahrenen Zustand mit in Verfahrrichtung des verfahrbaren
Gießkammerteils von unten nach oben ansteigenden Anlageflächen
gegeneinander dichtend anliegen.
Das Gießrad kann während des Fließens des Schmelzstrahls
aus dem Ausguss nach dem Füllen einer Kokille weitergetaktet
werden, wenn in Drehrichtung des Gießrades gesehen
zwischen den jeweiligen Kokillen jeweils ein Gussleitstück
eingesetzt ist, welches zwischen den Kokillen einen
den auftreffenden Guss je nach Stellung des Gießrades zur
einen oder anderen angrenzenden Kokille leitet.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur
weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
In ihr zeigen die
- Fig.1
- eine Vorderansicht einer Gießanlage mit einem
Schmelzofen und der erfindungsgemäßen Gießmaschine,
- Fig.2
- eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig.1,
- Fig.3
- einen Schnitt durch einen Teilbereich eines
Gießrades der Gießmaschine.
Die Figur 1 zeigt einen als Vakuum-Induktionsofen der
VIDP Bauart ausgebildeten Schmelzofen 1, der einen Tiegel
2 hat, in welchem Metall durch Induktion geschmolzen
wird. Seitlich neben dem Schmelzofen 1 befindet sich eine
Gießmaschine 3 mit einer doppelwandigen, wassergekühlten
und geschlossenen Gießkammer 4, die über eine Gießrinnenkammer
5 und ein Schleusenventil 6 mit dem Schmelzofen 1
verbunden ist. Innerhalb der Gießrinnenkammer 5 ist eine
Gießrinne 7 angeordnet, welche mit einem Ende durch das
Schleusenventil 6 hindurch in den Schmelzofen 1 ragt und
am anderen Ende einen Ausguss 8 hat. Zusätzlich ist die
Gießrinne 7 gestrichelt in Einsatzposition dargestellt,
in der sie sich innerhalb der Gießrinnenkammer 5, jedoch
außerhalb des Schmelzofens 1 befindet.
Unterhalb des Ausgusses 8 ist in der Gießmaschine 3 ein
Gießrad 9 angeordnet, welches durch einen Drehantrieb 10
um eine Achse 16 schrittweise verdreht werden kann. Dieses
Gießrad 9 hat bei dem gezeigten Beispiel achteckigen
Querschnitt und bildet deshalb acht ebene Auflageflächen
11, auf denen jeweils eine in Figur 3 gezeigte Kokille 12
gehalten ist.
Unterhalb des Gießrades 9 ist ein Gussteil-Sammelbehälter
13 angeordnet, der an seiner Oberseite ein Schleusenventil
14 hat, über welches er mit der Gießkammer 4 zu verbinden
ist. Der Gussteil-Sammelbehälter 13 hat Räder 15,
die es ermöglichen, den Gussteil-Sammelbehälter 13 von
der Gießkammer 4 weg in eine Entnahmeposition zu verfahren.
Die Figur 2 verdeutlicht, dass das Gießrad 9 im Querschnitt
die Form eines regelmäßigen Achtecks hat, so dass
es insgesamt acht Auflageflächen 11 aufweist. Weiterhin
zeigt Figur 2, dass die Gießkammer 4 aus einem oberen,
stationären Gießkammerteil 17 und einem verfahrbaren
Gießkammerteil 18 gebildet ist. Diese Gießkammerteile 17,
18 berühren sich dichtend mit Anlageflächen 19, 20, welche
schräg ausgerichtet sind. Der verfahrbare Gießkammerteil
18 hat Räder 21 und kann dadurch in der Figur 2 gesehen
nach rechts in eine Wartungsposition gefahren werden,
in der das Gießrad 9 frei zugänglich ist.
Die Figur 3 zeigt im Maßstab stark vergrößert einen Teilbereich
des um die Achse 16 drehbaren Gießrades 9. Positioniert
wurde dort die Auflagefläche 11. Diese Auflagefläche
11 ist durch nach oben hin offene, als Nuten ausgebildete
Kühlkanäle 22 unterbrochen, in denen Kühlwasser
zu strömen vermag. Die jeweilige Kokille 12 deckt diese
Kühlkanäle 22 nach oben hin ab, wobei die Abdichtung
durch in der Auflagefläche 11 angeordnete Dichtungen 23
erfolgt. Der Raum zwischen den einzelnen Kokillen 12, 12'
wird jeweils durch ein Gussleitstück 24 ausgefüllt, welches
eine Flüssigkeitsscheide 25 hat, so dass beim Drehen
des Gießrades 9 um die Achse 16 der Schmelzstrahl zunächst
noch zur Kokille 12 und nach Passieren der Flüssigkeitsscheide
25 zur nächstfolgenden Kokille 12' geleitet
wird.
Oberhalb der Kokille 12 wurde in Figur 3 der Ausguss 8
skizziert. Während aus ihm Guss in die Kokille 12 fließt,
steht das Gießrad 9 in der dargestellten Position still.
Ist die Kokille 12 gefüllt, dann taktet man das Gießrad 9
möglichst rasch und bei diesem Ausführungsbeispiel um 45°
weiter, ohne dass der Ausguss 8 hierzu versperrt wird.
Durch dieses Weitertakten gelangt die Kokille 12' unter
den Ausguss 8 und kann dadurch gefüllt werden, während
sich die Kokille 12 in einer um 45° geneigten Position
befindet. Beim nächsten Weitertakten gelangt die Kokille
12 in eine senkrechte Position, so dass das in ihr erstarrte
Gussteil aus ihr heraus nach unten in den in den
Figuren 1 und 2 gezeigten Gussteil-Sammelbehälter 13
fällt.
Wenn der in Figur 1 gezeigte Tiegel 2 vollständig entleert
ist, fährt man die Gießrinne 7 in die in Figur 1
gestrichelt dargestellte Einsetzposition und trennt mittels
des Schleusenventils 6 den Schmelzofen 1 von der
Gießmaschine 3, so dass im Schmelzofen ein neuer Schmelzprozess
beginnen kann.
Bezugszeichenliste
- 1
- Schmelzofen
- 2
- Tiegel
- 3
- Gießmaschine
- 4
- Gießkammer
- 5
- Gießrinnenkammer
- 6
- Schleusenventil
- 7
- Gießrinne
- 8
- Ausguss
- 9
- Gießrad
- 10
- Drehantrieb
- 11
- Auflagefläche
- 12
- Kokille
- 13
- Gussteil-Sammelbehälter
- 14
- Schleusenventil
- 15
- Rad
- 16
- Achse
- 17
- stationärer Gießkammerteil
- 18
- verfahrbarer Gießkammerteil
- 19
- Anlagefläche
- 20
- Anlagefläche
- 21
- Rad
- 22
- Kühlkanal
- 23
- Dichtung
- 24
- Gussleitstück
- 25
- Flüssigkeitsscheide