EP2818262A1 - Speisereinsatz mit isoliertem Speiserfuß - Google Patents

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EP2818262A1
EP2818262A1 EP13174028.4A EP13174028A EP2818262A1 EP 2818262 A1 EP2818262 A1 EP 2818262A1 EP 13174028 A EP13174028 A EP 13174028A EP 2818262 A1 EP2818262 A1 EP 2818262A1
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EP
European Patent Office
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feeder
insulation
molded part
molding
cavity
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13174028.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schäfer
Tobias Hesse
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GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH
Original Assignee
GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/084—Breaker cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads

Definitions

  • the invention relates to a feeder insert for insertion into a mold used in the casting of metals, comprising a feeder comprising an inner cavity as a feeder volume, consisting of an exothermic and / or insulating material feeder body having a feeder opening for connecting the cavity with the mold cavity of the mold , and at the bottom surface facing the mold cavity there is arranged a molded part consisting of metal and having a passage opening aligned with the feed opening of the feeder body.
  • a feeder insert with the aforementioned features is known from DE 201 12 425 U1 known.
  • this prior art assumes that when using the known feeder insert by shaping the model including the molding of the feeder with the molding sand or a suitable molding material mixture, a sand layer between the formed by the molding metallic Feiserfuß the feeder sleeve and the during the molding process of the mold existing model surface or the subsequent mold surface set to a separation layer between form the feeder insert and the cast during the casting of the casting in the cavity of the mold forming hot metal surface of the casting.
  • the feed opening of the Feiserfußes should be as close to the mold surface, so that a precise position canceling of the left after pouring due to the feeder insert on the casting escapement is ensured and expensive cleaning work on the finished casting are avoided.
  • the Feederfuß also has the task to absorb the pressure exerted on the feeder insert during the molding process.
  • Such metallic and possibly deformed during molding of the feeder insert in the mold moldings are also in other documents such as DE 20 2004 009 367 U1 .
  • WO 2005/095020 A2 or EP 1 567 294 B1 described and are often used in foundry practice.
  • Another embodiment of the feed volume of the feeder insert with the mold cavity connecting and inserting into the feeder volume during molding of the feeder insert is for example from the EP 1 850 987 B1 known.
  • a metallic molded part cools the metal flowing through the molded part into the cavity of the feeder body during the casting process such that it ultimately leads to a reduction of the cross section of the through opening of the molded part due to the cold molded part walls or the molded part enclosing mold sand depositing metal comes, whereby the feeder action of the feeder sleeve is impaired. Therefore, the invention has for its object to improve a feeder insert with the generic features so that the aforementioned adverse consequence of the use of a metallic molding is at least limited.
  • the invention provides that the molded part is provided with a heat-dissipation from the hot metal-reducing insulation flowing through the molded part into the cavity of the feeder body during the casting process.
  • the invention has the advantage that the heat dissipation in the region of the molded part is prevented or at least reduced due to the inventively provided isolation of the metallic molding, so that the flow path for the liquid metal through the molding during the casting process over a longer period unimpaired or remains open.
  • the insulation consists of a layer applied to the surface of the molding and consisting of a refractory and / or insulating material.
  • the material used may be powdery or present as a fiber.
  • bonding or other mechanical connection can be used for fixing the insulating material to the molded part.
  • the insulation consists of a dissolving under heat material, the actual insulating effect then begins following the volatilization of the material under the action of heat by the thus created cavity forms the insulation and prevents heat transfer.
  • the insulation is applied either on the inside of the molding or on the outside of the molding or on both sides of the molding, in particular, the two-sided insulation of the molded part brings with it the greatest insulation effect.
  • the surface of the molding is completely provided with the insulation or even only partially with the insulation.
  • a second molded part is formed on the outside of the molded part and thereby forms a gap for the air layer present therein.
  • the standing between the two moldings air layer ensures the interruption of heat transfer and thus the desired insulation, which hereby still the further advantage of improved stability of the existing two moldings entire molding is improved as Suiterfuß.
  • the out FIG. 1 apparent feeder insert 10 has a feeder body 11, which comprises an inner cavity 12 as a so-called feeder volume enclosing wall portion 13 and an upper lid 14.
  • a feeder body 11 which comprises an inner cavity 12 as a so-called feeder volume enclosing wall portion 13 and an upper lid 14.
  • the Feeder body 11 has an outer surface 16 and an inner surface 15 enclosing the inner cavity 12 of the wall portion 13 and a bottom surface 17 in which a feeder opening 18 is formed.
  • a metallic molding 20 which has a hat-shaped in the illustrated embodiment.
  • this molded part can also have any other desired shape, for example as described in the documents already mentioned above.
  • the hat-shaped part 20 is preferably glued to a circumferential collar 21 with the bottom surface 17 of the feeder body 11 and projects outwardly with a ring 22, wherein the free ends of the ring 22 form a passage opening 23 and which in alignment with the Feed opening 18 of the feeder body 11 is arranged so that when connected to a mold feeder insert rising from the mold cavity of the mold hot and liquid metal via the passage opening 23 and the feeder opening 18 can enter into the inner cavity 12 as feeder volume.
  • an insulation of both the inner surface as well as the outer surface of the metallic molding provided by a respective layer 25 of a refractory and / or insulating material is applied to the inner surface and the outer surface.
  • This material may be present in powder form or as a fiber and may preferably adhere to the surface of the metallic molding 20 by adhesion or other mechanical connection.
  • a layer of a volatilized under heat material may be applied to form an insulation on the outside of the metallic molding 20, a layer of a volatilized under heat material.
  • volatilization of the material deposited on the outside occurs during the casting process due to the heat given off by the hot, liquid metal, this forms a cavity between the outer wall of the molded part and the molded material surrounding it, and this cavity also exhibits an insulating effect.
  • FIG. 2 An alternative embodiment for the insulation of the metallic molding 20 is shown in FIG. 2 shown.
  • a further molded part 30 is arranged, which forms a gap 33 in the assembled state with the molded part 20, and in this gap 33 pending air provides an interruption of the heat flow and thus the required insulation.
  • the further, externally arranged molding 30 also has a circumferential collar 31 which is aligned in its outer end portion parallel to the circumferential collar 21 of the molding 20, so that both mold parts 20, 30 are fastened together.
  • the outer molded part 30 also protrudes outwards with a ring 32 which is spaced in its course from the ring 22 of the molded part 20 in such a way that the desired intermediate space 33 is formed.
  • the ring 32 of the outer molding 30 runs in its end with the rim 22 of the metallic molding 20 together.
  • the second molded part 30 to be placed on the molded part 21 and bring about a connection of the two mold parts only by mutual clamping. Other types of connection of the two moldings to each other can be used.

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Abstract

Ein Speisereinsatz (10) zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, bestehend aus einem einen inneren Hohlraum (12) als Speiservolumen aufweisenden, aus einem exothermen und/oder isolierenden Material bestehenden Speiserkorpus (11), welcher eine Speiseröffnung (18) zum Verbinden des Hohlraums (12) mit dem Formhohlraum der Gießform aufweist, und an dessen dem Formhohlraum zugewandter Bodenfläche (17) ein aus Metall bestehendes und eine mit der Speiseröffnung (18) des Speiserkorpus (11) fluchtende Durchtrittsöffnung (23) aufweisendes Formteil (20) angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (20) mit einer den Wärmeabfluss von dem beim Gießvorgang durch das Formteil (20) in den Hohlraum (12) des Speiserkorpus (11) strömenden heißen Metall reduzierenden Isolierung (25, 30) versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, bestehend aus einem einen inneren Hohlraum als Speiservolumen aufweisenden, aus einem exothermen und/oder isolierenden Material bestehenden Speiserkorpus, welcher eine Speiseröffnung zum Verbinden des Hohlraums mit dem Formhohlraum der Gießform aufweist, und an dessen dem Formhohlraum zugewandter Bodenfläche ein aus Metall bestehendes und eine mit der Speiseröffnung des Speiserkorpus fluchtende Durchtrittsöffnung aufweisendens Formteil angeordnet ist.
  • Ein Speisereinsatz mit den vorgenannten Merkmalen ist aus der DE 201 12 425 U1 bekannt. Damit geht dieser Stand der Technik davon aus, dass beim Einsatz des bekannten Speisereinsatzes durch das Ausformen des Modells einschließlich des Aufformens des Speisers mit dem Formsand bzw. einer geeigneten Formstoff-Mischung sich eine Sandschicht zwischen dem durch das Formteil gebildeten metallischen Speiserfuß des Speisereinsatzes und der während des Formvorganges der Gießform vorhandenen Modelloberfläche bzw. der späteren Formoberfläche einstellen soll, um eine Trennschicht zwischen dem Speisereinsatz und der sich beim Abgießen des Gussstücks in dem Hohlraum der Gießform ausbildenden heißen Metalloberfläche des Gussstücks auszubilden. Gleichzeitig aber soll die Speiseröffnung des Speiserfußes möglichst nahe an der Formoberfläche liegen, damit ein positionsgenaues Abbrechen des nach dem Abgießen aufgrund des Speisereinsatzes am Gussstück verbliebenen Speiserrestes sichergestellt ist und aufwendige Putzarbeiten am fertigen Gussstück vermieden sind. Schließlich hat der Speiserfuß auch die Aufgabe, den beim Formvorgang auf dem Speisereinsatz ausgeübten Druck aufzufangen.
  • Derartige metallische und sich beim Einformen des Speisereinsatzes in die Gießform gegebenenfalls verformende Formteile sind auch in weiteren Druckschriften wie DE 20 2004 009 367 U1 , WO 2005/095020 A2 oder EP 1 567 294 B1 beschrieben und kommen in der Gießereipraxis vielfach zum Einsatz. Eine andere Ausführung eines das Speiservolumen des Speisereinsatzes mit dem Formhohlraum verbindenden und sich beim Einformen des Speisereinsatzes in das Speiservolumen einschiebenden Formteils ist beispielsweise aus der EP 1 850 987 B1 bekannt.
  • Es hat sich nun herausgestellt, dass ein metallisches Formteil während des Gießvorganges das durch das Formteil in den Hohlraum des Speiserkorpus strömende Metall derart abkühlt, dass es letztlich zu einer Verringerung des Querschnitts der Durchtrittsöffnung des Formteils durch sich an den kalten Formteilwänden bzw. dem das Formteil umschließenden Formsand absetzenden Metall kommt, wodurch die Speiserwirkung des Speisereinsatzes beeinträchtigt wird. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Speisereinsatz mit den gattungsgemäßen Merkmalen so zu verbessern, dass die vorgenannte nachteilige Folge des Einsatzes eines metallischen Formteils zumindest eingeschränkt ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
  • Die Erfindung sieht im Einzelnen vor, dass das Formteil mit einer den Wärmeabfluss von dem beim Gießvorgang durch das Formteil in den Hohlraum des Speiserkorpus strömenden heißen Metall reduzierenden Isolierung versehen ist. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass der Wärmeabfluss im Bereich des Formteils aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Isolierung des metallischen Formteils unterbunden oder zumindest reduziert ist, so dass der Fließweg für das flüssige Metall durch das Formteil während des Gießvorganges über einen längeren Zeitraum unbeeinträchtigt bzw. offen bleibt.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Isolierung aus einer auf die Oberfläche des Formteils aufgebrachten, aus einem feuerfesten und/oder isolierenden Material bestehenden Schicht besteht. Hierbei kann das eingesetzte Material pulverförmig sein oder auch als Faser vorliegen. Ferner kann zur Fixierung des Isoliermaterials an dem Formteil eine Verklebung oder andere mechanische Verbindung zur Anwendung kommen.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Isolierung aus einem sich unter Hitzeeinwirkung auflösenden Werkstoff besteht, wobei die eigentliche Isolationswirkung dann im Anschluss an die Verflüchtigung des Werkstoffes unter Hitzeeinwirkung einsetzt, indem der dadurch geschaffene Hohlraum die Isolierung ausbildet und einen Wärmeübergang verhindert.
  • In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Isolierung entweder auf der Innenseite des Formteils oder auf der Außenseite des Formteils oder aber auf beiden Seiten des Formteils aufgebracht ist, wobei insbesondere die beidseitige Isolierung des Formteils die größte Isolierwirkung mit sich bringt.
  • Je nach geometrischer Ausbildung des Formteils kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Formteils vollständig mit der Isolierung oder aber auch nur abschnittsweise mit der Isolierung versehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der von einer Luftschicht gebildeten Isolierung auf der Außenseite des Formteils ein damit zusammengefügtes und dabei einen Zwischenraum für die darin anstehende Luftschicht ausbildendes zweites Formteil angeordnet ist. Hierbei sorgt die zwischen den beiden Formteilen stehende Luftschicht für die Unterbrechung des Wärmeübergangs und damit für die gewünschte Isolierung, wobei hiermit noch der weitere Vorteil einer verbesserten Stabilität des aus zwei Formteilen bestehenden gesamten Formteils als Speiserfuß verbessert ist.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Speisereinsatz mit einem auf beiden Seiten isolierten metallischen Formteil in einer schematischen Seitenansicht,
    Fig. 2
    ein aus zwei aneinandergefügten, einen Luftspalt bildenden Formteilen bestehendes Formteil als metallischer Speiserfuß in einer schematischen Einzeldarstellung.
  • Der aus Figur 1 ersichtliche Speisereinsatz 10 weist einen Speiserkorpus 11 auf, der einen einen inneren Hohlraum 12 als sogenanntes Speiservolumen umschließenden Wandbereich 13 und einen oberen Deckel 14 umfasst. Der Speiserkorpus 11 hat eine Außenfläche 16 und eine den inneren Hohlraum 12 umschließende Innenfläche 15 des Wandbereichs 13 sowie eine Bodenfläche 17, in der eine Speiseröffnung 18 ausgebildet ist.
  • An der Unterseite des Speisereinsatzes 10 und mit dessen Bodenfläche 17 vorzugsweise durch Klebung verbunden ist ein metallisches Formteil 20, welches eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hutförmige Gestalt aufweist. Dieses Formteil kann jedoch auch jede andere beliebige Gestalt aufweisen, beispielsweise wie in den dazu bereits genannten Druckschriften beschrieben. Das hutförmige Formteil 20 ist mit einem umlaufenden Kragen 21 mit der Bodenfläche 17 des Speiserkorpus 11 vorzugsweise verklebt und springt mit einem Kranz 22 nach außen vor, wobei die freien Enden des Kranzes 22 eine Durchtrittsöffnung 23 ausbilden bzw. umschließen, die in einer Flucht mit der Speiseröffnung 18 des Speiserkorpus 11 angeordnet ist, so dass bei an eine Gießform angeschlossenem Speisereinsatz das aus dem Formhohlraum der Gießform aufsteigende heiße und flüssige Metall über die Durchtrittsöffnung 23 und die Speiseröffnung 18 in den inneren Hohlraum 12 als Speiservolumen eintreten kann.
  • Um beim Gießvorgang einen Wärmeabfluss aus der in dem metallischen Formteil 20 anstehenden Säule aus flüssigem, heißem Metall über das wärmeleitende metallische Formteil 20 in den das metallische Formteil umschließenden Formsand zu verhindern, ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Isolierung sowohl der Innenfläche wie auch der Außenfläche des metallischen Formteils vorgesehen, indem jeweils auf die Innenfläche und die Außenfläche eine Schicht 25 aus einem feuerfesten und/oder isolierenden Material aufgebracht ist. Dieses Material kann pulverförmig oder als Faser vorliegen und es kann vorzugsweise durch Verklebung oder sonstige mechanische Verbindung an der Oberfläche des metallischen Formteils 20 anhaften. Soweit mit einer beidseitigen Isolierung des metallischen Formteils 20 die besten Ergebnisse zu erzielen sein dürften, ist es zur Verwirklichung der Erfindung aber gegebenenfalls auch ausreichend, entweder nur die Innenseite des metallischen Formteils 20 oder nur dessen Außenseite mit einer entsprechenden Isolierung zu versehen.
  • Wie nicht weiter dargestellt, kann zur Ausbildung einer Isolierung auf der Außenseite des metallischen Formteils 20 eine Schicht aus einem sich unter Hitzeeinwirkung verflüchtigenden Werkstoff aufgebracht sein. Soweit während des Gießvorganges durch die vom heißen, flüssigen Metall abgegebene Hitze eine Verflüchtigung des auf der Außenseite aufgebrachten Werkstoffes eintritt, bildet sich dadurch ein Hohlraum zwischen der Außenwand des Formteils und dem dieses umschließenden Formstoff aus, und dieser Hohlraum entfaltet ebenfalls eine isolierende Wirkung.
  • Ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Isolierung des metallischen Formteils 20 ist in Figur 2 dargestellt. Hierbei ist auf der Außenseite des metallischen Formteils 20 ein weiteres Formteil 30 angeordnet, das in mit dem Formteil 20 zusammengefügten Zustand einen Zwischenraum 33 ausbildet, und die in diesem Zwischenraum 33 anstehende Luft sorgt für eine Unterbrechung des Wärmeflusses und damit die erforderliche Isolierung. Wie sich dazu aus Figur 2 ergibt, weist das weitere, außen angeordnete Formteil 30 ebenfalls einen umlaufenden Kragen 31 auf, der in seinem äußeren Endbereich parallel zu dem umlaufenden Kragen 21 des Formteils 20 ausgerichtet ist, so dass beide Formteile 20, 30 gemeinsam befestigbar sind. Entsprechend der Formgebung für das Formteil 20 springt auch das äußere Formteil 30 mit einem Kranz 32 nach außen vor, der in seinem Verlauf von dem Kranz 22 des Formteiles 20 derart beabstandet ist, dass sich der gewünschte Zwischenraum 33 ausbildet. Der Kranz 32 des äußeren Formteils 30 läuft in seinem Endbereich mit dem Kranz 22 des metallischen Formteils 20 zusammen. Alternativ zu der vorbeschriebenen gemeinsamen Befestigung der beiden Formteile 20, 30 über deren Kragen 21, 31 kann beispielsweise auch vorgesehen sein, das zweite Formteil 30 auf das Formteil 21 aufzustülpen und eine Verbindung der beiden Formteile lediglich durch gegenseitige Klemmung herbeizuführen. Auch andere Verbindungsarten der beiden Formteile aneinander können zur Anwendung kommen.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (9)

  1. Speisereinsatz (10) zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, bestehend aus einem einen inneren Hohlraum (12) als Speiservolumen aufweisenden, aus einem exothermen und/oder isolierenden Material bestehenden Speiserkorpus (11), welcher eine Speiseröffnung (18) zum Verbinden des Hohlraums (12) mit dem Formhohlraum der Gießform aufweist, und an dessen dem Formhohlraum zugewandter Bodenfläche (17) ein aus Metall bestehendes und eine mit der Speiseröffnung (18) des Speiserkorpus (11) fluchtende Durchtrittsöffnung (23) aufweisendes Formteil (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (20) mit einer den Wärmeabfluss von dem beim Gießvorgang durch das Formteil (20) in den Hohlraum (12) des Speiserkorpus (11) strömenden heißen Metall reduzierenden Isolierung (25, 30) versehen ist.
  2. Speisereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung aus einer auf die Oberfläche des Formteils (20) aufgebrachten, aus einem feuerfesten und/oder isolierenden Material bestehenden Schicht (25) besteht.
  3. Speisereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung aus einem sich unter Hitzeeinwirkung auflösenden Werkstoff besteht.
  4. Speisereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (25) auf der Innenseite des Formteils (20) aufgebracht ist.
  5. Speisereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (25) auf der Außenseite des Formteils (20) aufgebracht ist.
  6. Speisereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Innenseite und Außenseite des Formteils (20) mit der Isolierung (25) versehen sind.
  7. Speisereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Formteils (20) vollständig mit der Isolierung (25) versehen ist.
  8. Speisereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Formteils (20) abschnittsweise mit der Isolierung (25) versehen ist.
  9. Speisereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der von einer Luftschicht gebildeten Isolierung auf der Außenseite des Formteils (20) ein damit zusammengefügtes und dabei einen Zwischenraum (33) für die darin anstehende Luftschicht ausbildendes zweites Formteil (30) angeordnet ist.
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