EP3003601A1 - Speisereinsatz, formelement für den speisereinsatz und verfahren zum giessen von metall unter verwendung derselben - Google Patents

Speisereinsatz, formelement für den speisereinsatz und verfahren zum giessen von metall unter verwendung derselben

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EP3003601A1
EP3003601A1 EP14728498.8A EP14728498A EP3003601A1 EP 3003601 A1 EP3003601 A1 EP 3003601A1 EP 14728498 A EP14728498 A EP 14728498A EP 3003601 A1 EP3003601 A1 EP 3003601A1
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EP
European Patent Office
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mold
feeder
mold element
centering
insert
Prior art date
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Application number
EP14728498.8A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3003601B2 (de
EP3003601B1 (de
Inventor
Jürgen Beckmann
Michael BIEMEL
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Chemex Foundry Solutions GmbH
Original Assignee
Chemex GmbH
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Publication date
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Application filed by Chemex GmbH filed Critical Chemex GmbH
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Priority to SI201430569T priority patent/SI3003601T1/en
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Application granted granted Critical
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Publication of EP3003601B2 publication Critical patent/EP3003601B2/de
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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
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners

Definitions

  • the present invention relates to a feeder insert for use in the casting of metals in vertically divisible molds, comprising a first mold element and a second mold element, which delimit a feeder cavity for receiving liquid metal, wherein the first mold element has a passage for the liquid metal and the Attachment to a mold model or a pivotable mold plate is set up.
  • Feeder inserts also referred to as feeders, are used primarily in the production process of the casting of metals into casting molds.
  • the feeder inserts usually form a cavity, wherein the feeder insert is surrounded by a mold material used to make the mold.
  • the provided for receiving the liquid metal casting space within the mold has a passage to the feeder cavity, in which then enters during the casting process, a subset of the filled into the mold liquid metal.
  • the liquid metal thus obtained in the feeder should be able to flow back into the casting mold during the solidification process (which is associated with a contraction of the casting metal) in order to compensate or compensate for the shrinkage of the casting up to the solidus temperature.
  • the feeder insert usually consists of an insulating and / or exothermic material, wherein an exothermic material is ignited upon entry of liquid metal into the feeder insert, due to the prevailing temperatures. From this moment then runs within the material of the feeder insert automatically an exothermic reaction, supplied by the metal located in the feeder over a certain period of time thermal energy and the metal is kept in the feeder cavity and in the transition region to the casting chamber of the mold in the liquid state.
  • feeder inserts are used, whose feeder longitudinal axis are aligned approximately perpendicular to the pivotable mold plate, so that the feeder longitudinal axis of a feeder insert arranged in this way runs approximately horizontally during the casting process.
  • a feeder insert has a mold element to be brought into contact with a mold model or a pivotable mold plate, which is equipped with a passage opening for the liquid metal.
  • a feeder sleeve for use in casting metals in vertically divisible molds having a first mold member and a second mold member defining the feeder cavity for receiving the liquid metal.
  • the first mold element has a Ansetzbe- rich for attachment to a mold model or a pivotable mold plate.
  • Of the Ansetz Victoria is provided with a passage opening for the liquid metal, wherein the center axis of the passage opening is arranged offset to the central region of the first mold element. Due to the off-center passage opening the liquid metal enters during the casting process in a lower portion of the feeder and rises in use of the feeder insert approximately vertically to the feeder longitudinal axis within the feeder sleeve.
  • the feeder insert known from DE 20201 1 103718 U1 exhibits on its first mold element a compressible attachment region which irreversibly deforms upon compression of the mold material.
  • the pressing force on the mold plate pressing force may be relatively low, so that it may come under certain circumstances for the penetration of molding material in the area between Ansetz Scheme and mold model.
  • a feeder insert for use in the casting of metals in horizontally divisible molds comprising a first mold element and a second mold element.
  • the first mold element forms a laterally attached to a mold model Amsterdamrfuß, wherein the first mold element is received below the parting plane between the upper mold half and the lower mold half in the mold material of the lower mold half.
  • the first mold element has a sheath of an insulating and / or exothermic feeder material.
  • the second mold member is disposed in the upper mold half of the mold and is brought into contact with the first mold member forming the feeder foot in assembling upper and lower mold halves into a mold.
  • a feeder cavity is formed, the majority of its volume fraction is arranged above the horizontally extending passage opening of the first mold element.
  • the molding material is compacted separately during the production of the individual mold halves in the lower and upper case.
  • the feeder insert in turn has a trained as a feeder lower part first mold element and designed as a feeder upper part second mold element.
  • the separation between the first and second form element is provided in particular in the region of the parting plane between the upper and lower mold halves.
  • the passage opening to the casting is thereby formed at least by a region of the second, upper mold element.
  • a melt reservoir for supplying liquid metal during the solidification process of the cast part is provided above the passage opening extending in particular horizontally in use.
  • the invention has for its object to provide a feeder insert that withstands high compression pressures in the manufacture of the mold in a vertically divisible mold and the risk of penetration of molding material between Ansetz Scheme and mold model is reduced in its use.
  • the invention solves the underlying object in a feeder insert of the type mentioned in that the first mold element and the second mold element are telescopically displaced to each other and are arranged for positioning by means of a Zentrierdorns positionable along a centering axis, which limited by the first and second mold element Suiter cavity is designed so that in a horizontal arrangement of the centering axis a predominant volume fraction of the feeder cavity is positioned above the centering axis.
  • the invention thus relates to a feeder insert suitable for use in casting metals in vertically divisible molds made with vertical forming equipment such as Disamatic molding machines of DISA Industries AS.
  • the feeder insert comprises at least a first mold element and a second mold element which delimit the feeder cavity for receiving liquid metal.
  • the first mold element has a passage opening for the liquid metal, which usually serves for attachment to a mold model or a pivotable mold plate. Through the passage opening occurs during the filling of the metal in the mold, the liquid metal in the feeder insert; It then flows during the shrinking process (until complete solidification of the casting) through the passage opening back from the feeder cavity back into the mold.
  • the centering axis of the feeder insert which typically coincides with the center axis of the passage opening, is in particular when the feeder insert is used in a vertical molding installation (that is to say when the centering axis has assumed a horizontal position) arranged offset downwards relative to the center region of the first molding element.
  • the metal leading connection between the mold and the feeder cavity is arranged in a lower region of the feeder insert, so that the predominant volume fraction of the feeder cavity is positioned above the centering axis (and thus typically simultaneously above the center axis of the passage opening).
  • the first mold element and the second mold element of a feeder insert according to the invention are telescopically slidably formed to each other, so that one of the mold elements, preferably the second mold element, when compressing the feeder insert finally almost completely surrounding or enclosing mold material, avoid the predominantly acting on the second mold element pressure can.
  • a relative movement takes place between the first mold element and the second mold element, wherein the second mold element is preferably pushed in sections over the regularly deformable first mold element in the direction of the centering axis, wherein the first mold element with its attachment region and the passage opening formed therein on the mold model or the pivotable mold plate rests or is supported thereon.
  • the invention is based on the finding that with a telescopic feeder insert whose first and second form element are telescopically displaced over at least a portion relative to each other by the frictional force between the mold elements, a sufficiently large contact pressure between the Ansetz Scheme of the first mold element and (for example) the mold model can be generated, with a secure investment of the first mold element is ensured on the mold model during compression of the molding material. Due to the displaceability of the second mold element to the first mold element is moreover ensured that, in contrast to a feeder insert with compressible Ansetz Scheme on the first mold element, the second mold element can easily dodge in the direction of the mold model at an excessively acting on the feeder insert compression pressure.
  • the wall thicknesses of the first and second mold elements are chosen to be be able to ensure the necessary insulation or thermal performance for the liquid holding of the metal in the feeder cavity.
  • the feeder cavity with its in the use of the feeder insert above the centering axis volume fraction for receiving the liquid metal that the solidification process and the associated shrinkage process of the casting to be produced sufficient amount of liquid metal within the feeder Cavity is present, which can flow in the direction of the mold.
  • Another aspect of the invention relates to a mold element for use as the first or second mold element of a feeder insert according to the invention (as defined above or below).
  • a molded element according to the invention which is used as first or second form element of a feeder insert according to the invention, a secure seal between the Ansetz Scheme the first element element and for example the mold model or the pivoting mold plate is ensured during the molding material compaction, the feeder insert easily high compression pressures withstand and thus a high degree of quality can be secured during casting.
  • a relatively large reservoir for the liquid to be held is formed with the volume fraction formed above the centering axis.
  • the vent opening for venting the feeder cavity bounded by the first and the second mold element on the first mold element (as a component of a feeder insert according to the invention).
  • the vent should be arranged or positioned in a horizontal arrangement of the centering above the centering axis in the first mold element, whereby the casting process can be carried out at a correspondingly high speed, without the risk that the feeder due to accumulating in its interior air, insufficient with liquid metal is filled.
  • kits for producing a feeder insert according to the invention comprising a first mold element and a second mold element.
  • a kit thus comprises a first mold element and a second mold element, which can be assembled to form a feeder insert according to the invention.
  • a given first mold element can be combined with differently shaped second mold elements and a given second form element can be combined with differently shaped first form elements.
  • a conically extending wall section and / or a cylindrical or non-cylindrical recess for the mandrel tip are provided on the second mold element for positioning the centering mandrel.
  • a cylindrical recess is arranged concentrically to the centering axis, whereby an exact alignment of the set on the centering mandrel feeder insert to the mold model or the pivotable mold plate, which are preferably used in conjunction with vertically divisible molds, is guaranteed.
  • the recess preferably corresponds positively to the outer contour of an insertable into the recess Zentrierdornspitze; a corresponding centering mandrel is preferably part of a kit according to the invention.
  • a vent opening for venting the feeder cavity is additionally arranged on the first mold element, which can be positioned above the centering axis in the case of a horizontal arrangement of the centering axis.
  • About the vent in use of the feeder insert is advantageously ensured that in the feeder cavity, in particular in the positionable above the centering volume fraction when filling the liquid metal into the mold and when entering or crossing into the feeder insert not an air cushion forms, which could prevent the liquid metal from rising within the feeder cavity.
  • a sufficient amount of liquid metal is contained in the feeder cavity, which can run back into the casting mold during the shrinking process of the solidifying casting.
  • the vent opening is preferably arranged on the first mold element of the feeder insert, which does not change its position relative to the mold model or the pivotable mold plate during the compression of the mold material.
  • the vent opening is arranged or formed, for example, in a wall cavity section delimiting the feeder cavity in use (ie during casting), the vent opening having a center axis, which is then preferably at an angle between 0 ° and 90 ° to the centering axis of the feeder insert runs.
  • the illustrated embodiment of a vent opening on the first mold element of a feeder insert is a independent inventive aspect, which is also independent of the telescopic displaceability of the first and second form element to each other to consider.
  • a further independent aspect of the invention thus relates to a feeder insert for use in casting metals in vertically divisible molds having a first mold element and a second mold element defining a feeder cavity for receiving liquid metal and for positioning by means of a centering mandrel positionable along a centering axis are arranged, wherein the first mold element has a passage opening for the liquid metal (whose center axis preferably coincides with the centering axis) and the first mold element additionally has a vent opening for venting the feeder cavity; in the case of a horizontal arrangement of the centering axis, the vent opening can preferably be positioned above the centering axis, and the feeder cavity is preferably designed such that a horizontal volume arrangement of the centering axis allows a predominant volume fraction of the feeder cavity to be positioned above the centering axis.
  • the vent opening is designed as a venting channel, the venting channel preferably extending in sections or over its entire length parallel to the centering axis.
  • a simple additional coupling with a arranged on the mold plate structure or Anöneil is possible.
  • Such a structural or attachment part is preferably arranged on the pivotable mold plate and forms a molded part extending along a section of the mold plate, resulting in a preferably vertically extending ventilation duct on the pivotable mold plate in the casting operation.
  • vent opening as a channel ensures rapid escape of the air in the feeder insert during the casting process.
  • a feeder insert according to the invention is preferred, the second shaped element being formed from an exothermic feeder material or at least partially exothermic. comprises with feeder material and / or the first mold element is formed of exothermic feeder material or at least partially comprises exothermic feeder material.
  • exothermic feeder material With the use of exothermic feeder material, a high level of economy and in particular a good density feed is achieved during the casting process, since the metal present in the feeder insert can be kept in a liquid state over a comparatively long period of time via the exothermic feeder material.
  • Regions, for example, of the second feature, which are externally slid over the first mold element can be formed instead of an exothermic and an insulating feeder material, which reduces the heat output from the feeder insert in an advantageous manner.
  • feeder material it is also possible simply to use a molding sand bound with binder, in particular quartz sand.
  • an exothermic material is preferably used to form at least parts of the mold elements.
  • Certain areas of the feeder insert can be made of different materials with different properties (exothermic or insulating).
  • the mold elements can each be formed from a homogeneous material mixture with exothermic or insulating constituents.
  • a feeder insert according to the invention is advantageous in which the first mold element is formed from insulating feeder material or at least partially comprises insulating feeder material and / or the second mold element is formed from an insulating feeder material or at least partially comprises insulating feeder material.
  • the second form element is formed from an exothermic feeder material or at least partially comprises exothermic feeder material and / or the first form element comprises no exothermic feeder material and is preferably formed from insulating feeder material or at least partially comprises insulating feeder material or is formed from a material or contains a material selected from the group consisting of metals, plastics, board, their mixtures and their composites.
  • the second molded element is formed from insulating feeder material or comprises at least partially insulating feeder material and / or the first molded element is formed from exothermic feeder material or at least partially comprises exothermic feeder material or is formed from or contains a material Material selected from the group consisting of metals, plastics, board, blends and their composite materials.
  • the first molded element of a feeder insert according to the invention may also consist of other materials which are preferably selected from the group consisting of metals, plastics, boards, their mixtures and their composite materials.
  • the second mold element is formed from an exothermic or insulating feeder material or at least partially comprises exothermic or insulating feeder material and / or the first mold element is formed from a material or contains a material which is selected from the group of metals, plastics, cardboard, their mixtures and their composite materials.
  • the first mold element thus either exothermic or insulating materials and metals, plastics or board or mixtures or composite materials of metals, plastics and / or board can be used.
  • the second mold element preferably exothermic and insulating feed materials are used.
  • the choice of material for the first and second mold element is made in practice individually and taking into account each task to be fulfilled.
  • the selection of the material for the first mold element can be made independently of the choice of material for the second mold element, as far as the specific application of the feeder insert according to the invention makes no adjustment required.
  • the first molded part preferably forms a breaker core.
  • a refractive core is particularly advantageous in connection with the formation of the first molded part or a partial element of the first molded element made of a material which is metal or contains a metal.
  • a preferred embodiment of the feeder insert provides that the first mold element is integrally formed or consists of two composite sub-elements that are stable relative to each other or telescopic, wherein the first sub-element comprises the footprint of the feeder sleeve and the second sub-element adapted for connection to the second mold element is.
  • the attachment region for attachment to the mold model or the mold plate and the connecting part corresponding to the second mold element are formed from a single structural part.
  • the connecting portion is formed of a sub-element and the attachment region of the feeder insert preferably formed of a metallic sleeve (as a further sub-element).
  • the first sub-element is a tube-like element, which is inserted in the delivery state in the second sub-element different degrees.
  • the tube-like first sub-element is not pushed far into the second sub-element in the delivery state, so that it te at a later date, for example, after arranging a corresponding feeder insert on a mold model or a swiveling Formplat- and during the Compressing the feeder insert finally almost completely enclosing molding material is pushed further into the second sub-element.
  • An alternative embodiment provides a position-fixed connection between the tubular, first sub-element and the second sub-element of the first mold element. Moving the two sub-elements is not possible or not provided.
  • This advantageous embodiment of the invention can be combined with the independent aspects of the present invention. With regard to preferred combinations, the statements made at the corresponding passages apply mutatis mutandis.
  • the first mold element has a surface facing the mold model or the pivotable mold plate, which preferably runs parallel or inclined to the pivotable mold plate.
  • the distance of the preferably inclined surface extending to the mold model or the mold plate increases preferably starting from the Ansetz Scheme or the centering axis of the feeder insert at least in sections.
  • holding elements are arranged on the first mold element and / or on the second mold element, by means of which the first mold element and the second mold element are held in an initial position, wherein the holding elements are adapted to the telescopic displacement (while the first and the second mold element telescopically shifted be) separated or deformed.
  • the holding elements are preferably an integral part of the respective mold element, wherein the holding elements are formed in the production of the respective mold element without additional steps to this.
  • the holding elements which are, for example, protrusions, circumferential standing rings or perpendicular to the inner or outer contour projecting Pins acts, usually each have only small connecting surfaces to the rest of the respective formula element.
  • the first mold element preferably comprises outer surface sections which adjoin or abut inner surface sections of the second mold element and which prevent or obstruct lateral tilting of the first mold element relative to the second mold element during telescoping of the mold elements into one another or one another.
  • On the outer surface sections or the outer contour of the first mold element and / or the inner surface sections or the inner contour of the second mold element guide surfaces are preferably formed, with which the two mold elements are guided in an advantageous manner relative to each other and slide directly on each other.
  • the guide surfaces are preferably adapted to ensure a uniform relative movement between the first and the second mold part, so that preferably during the compression of the molding material and thereby caused displacement of the second mold element over at least a portion of the first mold element tilting of the second mold element is avoided ,
  • the first and the second mold element preferably have sufficiently high or sufficiently overlapping guide surfaces.
  • the second mold element When the guide surfaces are formed on surface regions of the inner contour of the second mold element, the second mold element is pushed over the first mold element of the feeder insert, whereby a portion of the first mold element is then accommodated in the second mold element.
  • the extent of the displacement of the two form elements to each other is particularly dependent on the compression pressures acting on the molding material during the compaction with the vertical molding equipment.
  • the first mold element and / or the second mold element may be equipped with on the inner contour outwardly projecting or on the outer contour inwardly projecting guide webs, so that a sliding guide is achieved.
  • a feeder insert according to the invention is preferred, wherein the first form element as means for achieving and / or maintaining a predetermined orientation of the feeder insert relative to a mold plate having a passage opening with a cross-section which is not circular and is preferably selected from the group consisting of oval , out-of-round, flattened circle, flattened oval, triangular, four- square or polygonal and / or one or more additional recesses or openings has to receive a second centering mandrel, wherein the one or more recesses or openings preferably parallel to the centering axis and / or one or more spacers on the side facing the mold plate has.
  • a passage opening which has an asymmetrical or out-of-round cut, for example, allows the formation of an advantageously acting anti-rotation lock of the feeder insert relative to the mold model or the pivotable mold plate.
  • the preferred non-cylindrical passage opening preferably corresponds fully with an outer surface of a centering mandrel, which is arranged on the mold model or the mold plate and on which the feeder insert is plugged or pushed.
  • the first mold element preferably has a passage opening which is flattened on one side, so that the feed insert can preferably occupy only a single plug-on position or orientation when placed on the mold model or the mold plate (key-lock principle).
  • the feeder insert as means for achieving and / or maintaining a predetermined orientation of the feeder insert relative to a forming plate on one or more additional recesses or openings for receiving a second centering mandrel, wherein the one or more recesses or openings preferably parallel to the centering axis run.
  • the first mold element receptacles are provided for at least a second centering mandrel, whereby the positional stability or alignment of the feeder insert is improved relative to the centering axis and the mold model or the pivotable mold plate in an advantageous manner.
  • the additional recess or opening on the first mold element in particular faces the mold model or the pivotable mold plate and has, for example, a conical shape. It preferably runs parallel to the centering axis. Recesses or openings which extend from the outside of the first mold element into the feeder cavity are preferred. This is an advantageous Adhesive easy placement of the feeder insert reaches a centering mandrel, which is part of a likewise relevant to the invention kit of inventive feeder insert and a centering mandrel for positive reception of the feeder insert.
  • an additional recess or opening extending preferably parallel to the centering axis, after the compression of the molding material and the subsequent removal of the centering mandrel from the opening, at the same time takes over the function of the vent from the feeder cavity.
  • one or more spacers are provided on the model plate facing side of the first mold element, which z. B. are designed as cylindrical cams or pins.
  • the spacers have the task of ensuring a position assurance during the compaction of the molding material between the mold plate or mold model and the first mold element or model plate to be applied to the mold element. Once the first mold element is secured in position, results for the second mold element also a position assurance, for example, by the preferably in contact with each other corresponding guide surfaces of the first and second mold element.
  • the first mold element on the inside have a contact surface, which extends over z. B.
  • the first mold element preferably extends parallel to the centering axis and is arranged and provided to be brought into contact with a support surface of a can be arranged on the model plate or the mold model centering mandrel.
  • the inside bearing surface is aligned or formed in a plane with a surface region of the passage opening limiting soffit surface.
  • All of the above-mentioned means for achieving and / or maintaining a predetermined orientation of the feeder insert relative to the mold plate may each be provided individually or in combination with each other on a feeder insert according to the invention. Accordingly, the feeder insert according to the invention may have one, two or even all of the specified means.
  • This advantageous embodiment of the invention is in each case with the independent aspects of the present Combinable invention; with regard to preferred combinations, the statements made at the corresponding passages apply mutatis mutandis.
  • the second form element has on its inside opposite to its passage opening (receiving the mandrel tip) end one or more integrally formed webs or wall sections which divide the feeder cavity like a chamber.
  • z. B. designed as a so-called Willamsang or Williamskeil
  • premature formation of a casting skin on the surface of the liquid metal in the region above the centering axis of the feeder sleeve is counteracted, whereby its effect, namely the liquid retention of the liquid metal therein is improved.
  • at least one web projecting into the feeder cavity is provided on each of the first and second mold elements.
  • the webs are arranged at a horizontal arrangement of the centering axis at an above the centering arranged inner wall portion of the first and second form element and preferably extend in a plane which is parallel to, preferably through the centering axis.
  • the webs which are also known by the term Williams strip or Williams wedge, preferably come to lie congruently or one above the other with appropriate compression of the molding material and the associated pushing together of the two form elements of the feeder insert.
  • the web or webs may be either a separately formed insertion member to be inserted into the feeder cavity of the feeder insert, or formed as a part integrally formed with the inner contour of the first and second form members.
  • a molded web is produced during the molding of the mold elements according to the invention, and comprises, for example, a prismatic shape, wherein the web is arranged on the inner surface of the feeder insert according to the invention, such that it is arranged in use (ie in the casting operation) at the upper end of the feeder cavity is.
  • a kit according to the invention comprises, in addition to a first mold element and a second mold element, a centering mandrel for positive reception by the feeder insert.
  • the feeder insert (which in turn is formed from the first and second form element) is slidable over the centering mandrel or can be plugged onto the centering mandrel.
  • the centering mandrel for receiving or holding the feeder insert has a Zentrierdornfuß with a particular adapted to the soffit surface of the passage opening in the first mold element shape.
  • the cross section of the Zentrierdornfußes is preferably not cylindrical according to the passage opening, but preferably selected from the group best-.
  • the centering mandrel and the mold elements are preferably designed so that the feeder insert and the centering mandrel can take only a single position to each other, in which the first and the first corresponding with the first second form member on the Centering pin can be pushed (key lock principle).
  • the centering pin has a centering tip whose shape corresponds to the inner contour of a recess on the second shaping element, which is provided for receiving the mandrel tip.
  • Another aspect of the present invention relates to a method of casting metal in a swivel mold plate assembly, comprising the steps of: placing a feeder sleeve according to the invention (as defined above or below) on a mandrel centering mandrel mold mounted on a pivotable mold plate or directly on a pivoting mold plate with centering pin; Swiveling the mold plate with the feeder insert placed thereon so that the centering axis of the feeder insert reaches the horizontal and then a predominant volume fraction of the feeder cavity is positioned above the centering axis.
  • a feeder sleeve according to the invention as defined above or below
  • the invention is based inter alia on the recognition that in such a method, the centering axis is aligned horizontally and then the liquid metal can rise in the volume fraction of the feeder cavity lying predominantly above the centering axis.
  • This in the casting operation higher than the passage opening located volume part of the feeder insert thus forms during the solidification process of the cast part to be produced a supply reservoir, can run from the liquid metal held in the mold.
  • the preferably provided in the first mold element vent opening optimum venting of the mold and the feeder sleeve is ensured during the casting process, so that the filling of the liquid metal into the mold can be done in a relatively short time. Disadvantages of air inclusions acting on the feed volume within the feeder insert can be advantageously avoided via the vent opening.
  • the structural or attachment parts preferably extend in a likewise vertical orientation (in the case of a horizontal alignment of the centering axis) and are arranged there on the mold plate, where a venting channel for removing the air from the feeder insert is later positioned in the casting operation.
  • the method described above characterizes a part of a casting method, which preferably comprises the following steps: providing a feed insert according to the invention, filling of molding material into the molding machine, so that the outer wall of the feeder insert is brought into contact with the molding material, compressing the molding material, wherein the second Mold element is displaced relative to the first mold element, wherein during the movement of the second mold element relative to at least a portion of the first element element, the position of the first mold element is secured to the mold plate or the mold model.
  • the feeder insert according to the invention is placed by hand or by machine on the mold model and / or the mold plate.
  • FIGS. 1 a and 1 b sectional views of a first exemplary embodiment of a feeder insert according to the invention
  • Figures 2a and 2b views of a second embodiment of a feeder insert according to the invention, arranged on a mold model;
  • FIG. 3a to 3c views of a further embodiment of a feeder insert according to the invention in longitudinal section;
  • FIG. 4 shows a view of a feeder insert according to the invention with a reduced attachment area on the first mold element;
  • FIG. 5 a view of a plurality of feeder inserts according to FIG. 2 arranged in longitudinal section at spaced-apart regions of a mold model;
  • Figures 6a and 6b A front view in section and a side view of an embodiment of a first mold element;
  • Figures 7a and 7b A front view in section and a side view of the first mold element according to Figures 1a and 1 b;
  • Figures 8a and 8b A front view in section and a side view of a first mold element according to Figures 3a and 3b;
  • Figures 9a and 9b A front view in section and a side view of another embodiment of a first mold element
  • Figures 10a and 10b views of a second mold element according to the invention in section and from the side;
  • FIGS. 11a and 11b show views of a centering mandrel corresponding to the feeder insert according to the invention in a front view and a plan view;
  • Figures 12a, 12b and 12c views of a further embodiment of a centering mandrel according to the invention in a front and side view and a plan view, and
  • Figures 13a to 15 which show schematically as sectional views the production of a mold from placing a feeder insert according to the invention on a pivotable mold plate until the assembled mold halves to form a mold.
  • a feeder insert 2 according to the invention is shown in its starting arrangement on a section of a mold model 4, wherein the section of the mold model 4 for the casting to be produced is placed on or arranged on a mold plate 6 arranged in a horizontal orientation.
  • the feeder insert 2 comprises a first mold element 8 and a second mold element 10, which are designed to be telescopically displaceable relative to one another.
  • the mold elements 8, 10 directly engageable with each other guide surfaces 12, 14.
  • the guide surfaces 12 of the first mold element 8 are characterized by its outer contour and the guide surfaces 14 of the second mold element 10 are characterized by its inner contour. forms.
  • the feeder insert 2 is positioned on the portion of the mold model 4 by means of a centering mandrel 20.
  • the centering mandrel 20 is fixedly arranged on the mold model 4.
  • the first mold element 8 further has a attachment region 17 for attachment to the mold model 4 with a passage opening 18, which corresponds to a centering mandrel 22 of the centering mandrel 20 form fit.
  • the centering mandrel 20 also has a centering mandrel tip 24, via which a recess 26 of the second mold element 10 can be pushed, so that the second mold element is held in position after sliding.
  • the passage opening 18 and the recess 26 have coaxially to each other extending center axes, wherein the feeder insert 2 is arranged for positioning along a formed by the centering pin 20 centering axis 28.
  • the pivotally formed mold plate 6 is transferred into a vertical arrangement, so that the centering axis 28 has a horizontal orientation.
  • a feeder cavity 30 is formed, wherein in a horizontal arrangement of the centering axis (as shown in Fig. 1 b), a predominant volume fraction of the feeder cavity 30 is disposed above the centering axis 28.
  • the majority of the feeder cavity 30 is simultaneously arranged above the passage opening 18, so that during the casting process, in particular during the solidification process, a secure supply of the mold with still liquid metal is ensured from the feeder insert.
  • the first mold element 8 In order to maintain a positionally secure alignment of the feeder insert 2 with the mold model 4 or the mold plate 6 when compressing the molding material around the feeder insert, the first mold element 8 additionally has a contact surface 60 (FIG. 6) which bears against a support surface 62 of the middle section 74 of the centering mandrel 20 (Fig. 10) is supported.
  • Figures 2a and 2b show a second embodiment of a feeder insert 2 'with a first mold element 8' and the second mold element 10, which are arranged in the same way by means of the centering mandrel 20 at a portion of the mold model 4.
  • the first mold element 8' spaced from its passage opening 18 on its side facing the mold plate 6, an additional centering recess 32 which with a tip of a second centering mandrel 34 can be brought into abutment. This is an anti-rotation on the feeder insert to the centering axis 28 trained.
  • FIG. 2b shows the feeder insert 2 'with a horizontally extending centering axis in its arrangement on the vertically extending mold plate 6.
  • the use of at least one second centering mandrel 34 which also fulfills the function of a spacer, also has the advantage that during this not Compressing the first molded element 8 'is now supported by at least two bearing points in the direction of the mold plate 6. This is advantageously ensured a positionally stable alignment of the feeder insert during the compression process.
  • FIG. 3 a shows a further exemplary embodiment of a feeder insert according to the invention.
  • the feeder insert 2 “comprises a first mold element 8" and a second mold element 10, which are telescopically displaceable relative to one another. Both mold elements 8 ", 10 form or delimit the feeder cavity 30 for receiving liquid metal and are set up for positioning on a centering mandrel 20 defining a centering axis 28.
  • the first mold element 8" and the second mold element 10 are in the position shown in FIG. 3a as well as the two previously discussed embodiments via the holding elements 16, 16 'fixed.
  • the first mold element 8 " which is attached with its Ansetz Quarry 17 on the mold model 4, spaced from the passage opening 18, a second opening, a vent opening 38 for venting from the feeder cavity 30, from the outside to the inside of the first Form element 8 "extends, so that a channel 40 is formed.
  • the channel 40 serves, as shown in Fig. 3a, as a centering for a centering mandrel 42, which is also part of a first mold element 8 "to the mold plate in position holding spacer 44.
  • spacer 44 which has one end directly to the mold plate is arranged and with its other end with a cam or pin 36 'of the first mold element 8 "in Appendix, a torsion and position assurance for the feeder sleeve 2" is formed.
  • the feeder sleeve 2 "during the pivoting of the mold plate 6 in the Vertical, which Fig. 3b illustrates relative to the section of the mold model 4 and the mold plate 6 fixed.
  • the feeder insert 2 is still located in its initial arrangement relative to the mold plate 6 according to FIG. 3b, wherein the feeder cavity 30 is already aligned such that a horizontal volume arrangement of the centering axis a predominant volume fraction of the feeder cavity is arranged above the centering axis.
  • the area above the centering axis 28 thus forms a sufficiently large reservoir of liquid metal, which can run in the direction of the passage opening upon solidification of the casting 12.
  • the spacer 44 is parallel to the mold plate and extends in the vertical direction extending a Anteceil 46 is provided.
  • the attachment part 46 defines, within the molding material surrounding the feeder insert 2, a space through which a cavity for a ventilation function is formed after removal of the mold plate and the spacer and after assembly of the vertically divided mold extending parallel to the centering axis 28 channel 40 on the first mold element 8 ", forms after removal of the projecting into the channel 40 centering mandrel 42 a corresponding further portion of the venting channel to be generated.
  • Fig. 3c shows the feeder insert 8 "according to the invention after the compression of the molding material, wherein the second mold element 10 is telescoped with its guide surface 14 along a portion of the guide surface 12 of the first die element 8".
  • the holding elements 16, 16 ' which are still shown in FIG. 3b are no longer arranged on the first form element according to FIG. 3c.
  • the second mold element 10 can always easily yield to the acting compression pressure in the direction of the mold plate 6, whereby the holding elements are separated or deformed the breakage of the feeder insert 2 "and the exemplary embodiments described above, whose first and second shaped elements are preferably formed of exothermic feeder material or at least partially comprise exothermic feeder material, is thus advantageously reduced.
  • a feeder insert 2 "' is shown, the first form of element 8"' in the inventive manner has an eccentrically arranged passage opening 18, so that in the horizontal orientation of the centering axis 28 of the predominant volume fraction of the feeder cavity 30 above the centering axis and thus over the passage opening 18 is arranged.
  • the first mold element is formed in two parts; Namely, the first mold element 8 "'is equipped with a pipe section as a first sub-element 48 for forming an attachment region 50 with a reduced contact surface to the mold model 48.
  • the pipe section 48 is fixed or in one as shown in FIG not shown, alternative embodiment of the first mold element 8 "'in the direction of the centering axis 28 displaceable to a second sub-element 49 of the first mold element 8"' formed.
  • the pipe section forms as the first sub-element 48 of the first die element 8 "', the footprint of the feeder sleeve (2, 2', 2", 2 "'), which is the interface to the mold model, and the second sub-element 49 is for connecting the pipe section furnished with the second mold element (10).
  • the first subelement of the first form element preferably forms a breaker core.
  • the material for the first subelement consists of a metal or contains a metallic component.
  • Fig. 5 shows the use of several feeder inserts on a mold model 4, wherein the pivotable mold plate 6 is already shown in its vertical orientation.
  • the feeder sleeves 2 ', 2 are still in their respective initial position prior to compacting the molding material, and with the aid of the second feeder sleeve, optimum supply to at least two areas of the mold can be ensured to compensate for the shrinkage of the cast material upon solidification in these areas.
  • Each of the feeder inserts 2 ', 2 is pushed over its passage opening 18 on a centering mandrel 20 and at the same time takes a recording of a portion of the first mold element 8' on the second centering mandrel 34, 42 '.
  • the centering mandrel 34 'supporting the feeder insert 2' arranged at the center region 52 of the mold model 4 is supported at one end on the mold model and is in contact with the centering recess 32 at a cam or pin 36 projecting in the direction of the mold plate.
  • the centering mandrel 42 ' is part of a spacer 44' which holds the first mold element 8 "in position relative to the mold plate and projects into the vent opening 38 designed as a duct 40.
  • both feeder inserts are filled and thereby supply independently of each other the spaced-apart regions of the casting during the solidification process with liquid metal.
  • an exothermic feeder material can preferably be used as material for the first form elements 8, 8 ', 8 ", 8"' shown in FIGS. 1a to 5.
  • an insulating feeder material or another material can be used, which is selected from the group consisting of metals, plastics, board, their mixtures and their composite materials.
  • an insulating feeder material or another material can be used, which is selected from the group consisting of metals, plastics, board, their mixtures and their composite materials.
  • exothermic or insulating feed materials are used or the second mold element 10 comprises, at least in sections, an exothermic or insulating feed material.
  • FIGS. 6a and 6b show a first mold element 8 '"which, just like the first mold elements described above, has an attachment region 17 with a passageway 18 for the liquid metal serving as a receptacle for a centering mandrel onto which the first mold element 8 "'is pushed together with an associated second form element, not shown here.
  • the passage opening 18, as illustrated in FIG. 6b, has a cross section which corresponds to an oval flattened on one side.
  • Alternative embodiments of the passage openings are oval or non-circular or have the shape of a flattened circle or a flattened oval or are triangular, square or polygonal.
  • the corresponding with the passage opening 18 centering in particular its Zentrierdornfuß has a preferably with the cross section of the passage opening 18 fully corresponding shape, so that already by means of the centering mandrel an anti-rotation of the first mold member is given to the centering axis 28, which corresponds to the central axis of the passage opening.
  • the passage opening also has a preferably planar surface section 54.
  • a partially funnel-shaped widening inlet region 56 connects to the liquid metal.
  • the first former 8 has in use a web 58 extending vertically from the top wall 57 in the direction of the centering axis 28, also referred to as a" Williams bar ", with the aid of which a skin is formed on the surface of the liquid metal in the Lucasr cavity is obstructed.
  • the holding elements 16, 16 ' are arranged on the outer contour of the first mold element 8 ", via which the first and the second mold elements are initially held in their initial position relative to one another the representation of FIG. 6a is arranged above the centering axis, with two vertically projecting, cylindrically shaped cams or pins 36 "equipped, about which the first mold element 8"'secured in relation to the mold model, not shown, or the mold plate in position can be.
  • an unillustrated spacer is used, which is a connection between a portion of the mold model or the mold plate
  • the flat surface portion 54 of the passage opening 18 is aligned with the abutment surface 60 of the first mold element 8 "'arranged to bear against a corresponding support surface 62 of the central portion 74 (Fig. 10) of the centering mandrel 20 is determined.
  • FIGS. 7a and 7b show the first form element 8 shown in FIGS. 1a and 1b in a detailed view in order to clarify its configuration.
  • the first mold element 8 is similar to the mold element 8 "'shown in FIG. 6, but differs in that the lower wall 64 in use of the first mold element 8 is not formed flush with the abutment surface 60 of the mold element 8. From the wall 64 an approximately semicircular web 66 extends, which extends in the direction of the centering axis 28 almost over the entire height of the first mold element 8. A section of the semicircular web 66 forms an abutment surface 60 extending in alignment with the flat surface section 54 of the through opening 18 for supporting on the centering mandrel 20.
  • the first mold element 8 has a funnel-shaped widening inlet region 56, a cavity the chamber-like subdividing the feeder cavity 58 which extends from the upper wall 57 in the direction of the centering axis 28, as well one on the outside in the direction of the For mplatte protruding pin or cam 36 "to secure the position in cooperation with a corresponding spacer on the mold plate or the mold model.
  • FIGS. 3a to 3c of the first mold element 8 " show a detailed view of the embodiment shown in FIGS. 3a to 3c of the first mold element 8 ", which has two approximately cylindrically shaped pins or cams 36 'on its outer side instead of the bearing surface 62 of the centering mandrel corresponding contact surface 3, which point in the direction of the mold model 4 or mold plate 6 (FIG. 3 b) .
  • the first mold element 8 " is equipped with two vent openings 38, which are designed as channels 40 running horizontally to the centering axis 28, which are shown in FIG Centering mandrels 34 'are provided.
  • the channels 40 have a cross-section which preferably tapers conically from the inside of the mold element in the direction of the outside of the mold element.
  • the channels 40 which have the function of venting channels, are formed in the casting operation with horizontal alignment of the centering axis 28 in the vicinity of the upper wall on the first mold element 8 "The lower wall 64" in use of the first mold element is completely flat and runs parallel to the planar surface portion 54 of the formed in Ansetz Scheme 17 passage opening 18th
  • FIGS. 9 a and 9 b A further alternative embodiment of a first form element 8 IV according to the invention is shown in FIGS. 9 a and 9 b.
  • the mold element 8 IV has only a single cam or peg 36 "'instead of two pegs or cams of the exemplary embodiments shown above.
  • the cams or pegs 36"' are arranged on the side of the first mold element 8 IV which points in the direction of the mold model 4 or the pivotable mold plate 6 ( Figure 13a) has.
  • the cam 36 '' has an oval cross-section and is like Figure 9b illustrates approximately the same distance to the two lateral guide surfaces 12, 12 'of the first shaped element 8 IV arranged.
  • the cam or pin 36'' is a vent 38' is provided formed as a parallel to the centering axis 28 extending channel 40 '.
  • the channel 40 for venting from the feeder cavity also has a tapered from the inside of the mold element 8 I towards the outside of the mold element cross-section.
  • the first form of element 8 IV on the feeder cavity chamber-like dividing web on.
  • the first die element 8 IV On the side facing the mold model 4 or the swiveling mold plate, there is formed between the attachment region 17 and the cam or peg 36 "'a surface 55 which has an inclination or is formed inclined, thereby making the distance between the molded model or the mold plate and the inclined surface 55 of the first die element 8 IV is evenly larger in the direction of the vent opening 38 'from the centering axis 28.
  • the first die element 8 IV also has an inlet region 56 that widens in a funnel shape after the passage opening 18
  • an exothermic feeder material is preferably used as the material.
  • 8 IV an insulating feeder material or another Used material, which is preferably selected from the group consisting of metals, plastics, cardboard, their mixtures and their composites.
  • FIGS. 10a and 10b show a second mold element 10 for forming the feeder insert according to the invention, wherein the inner contour of the inner wall surface 68, 68 'of the second mold element extend in sections parallel to one another and parallel to the centering axis 28.
  • the second mold element 10 also indicates an inner wall region has a conically extending wall section 70 and a cylindrical (alternatively: non-cylindrical) recess 26 adjoining the conically extending wall section 70.
  • the recess 26 is particularly matched in its dimensions to the outer dimensions of a centering mandrel tip 24 corresponding to the recess (FIG. 10).
  • the second mold element 10 also has a in use of the mold element vertically from the upper wall 71 of the mold element in the direction of the centering axis 28 extending web 58 ', which also divides the interior of the second mold element like a chamber.
  • the bridge 58 ' also has the function of a Williams bar.
  • exothermic or insulating feed materials are used, or the second mold element 10 comprises, at least in sections, an exothermic or insulating feed material.
  • FIG. 1 a and 1 1 b show views of a centering mandrel 20, which is part of a kit according to the invention of feeder insert designed according to the invention and the centering mandrel corresponding to the feeder insert.
  • the centering mandrel 20 has a Zentrierdornfuß 22 and a Zentrierdornspitze 24, wherein the Zentrierdornspitze is cylindrical and terminates hemispherical at the end.
  • the Zentrierdornfuß 22 has an oval basic shape, wherein the Zentrierdornfuß relative to its transverse to the central axis of the main axes has a diameter which has a diameter of the Zentrierdornspitzes a ratio in the range between 1, 5 and 2.5.
  • the Zentrierdornfuß 22 is also flattened on one side and has a flat surface 72 which corresponds to the flat surface portion 54 of the first mold elements 8 to 8 "'( Figures 1 to 8)
  • the centering mandrel tip 24 and centering mandrel foot 22 are coupled via an approximately conically extending central part 74 which provides a gradual transition from the centering mandrel foot 22 to the centering mandrel tip 24.
  • the single-sided formed, flat surface 72 in the region of the Zentrierdornfußes 22 forms together with a flat surface along the Mitteltei- les 74 of the centering mandrel 20, the support surface 62.
  • the support surface 62 reaches at least in sections with the contact surface 60 of the first mold element 8, 8 ', 8 "'in direct contact with which an op ensuring the position of the feeder inserts 2, 2 ', 2 "' pushed onto the centering mandrel 20 during the compression of the molding material.
  • the first mold element and / or the second mold element each have a width which extends parallel to a center axis running vertically in the use of the feeder insert, and in each case one extending transversely thereto.
  • the depth of the two mold elements to the depth of the two mold elements each has a ratio in the range of 1, 7 to 2.3.
  • FIGS. 12a to 12c show an alternative embodiment of a centering mandrel 20 'according to the invention, which is alternatively part of a kit according to the invention comprising a trained feeder insert according to the invention and the centering mandrel corresponding to the feeder insert.
  • the centering mandrel 20 ' has a Zentrierdornfuß 22', a Zentrierdornspitze 24 'and a substantially conically extending central portion 74'.
  • the centering mandrel 20 ' has on one side in the region of Zentrierdornfußes 22, a flat surface 72', which extends in this embodiment of the invention from Zentrierdornfuß 22 'to over half of the central part 74'.
  • This flat surface 72 'extending in particular at right angles to the footprint of the centering mandrel on the mold model or the pivotable mold plate is a support surface 62', with which the contact surface 60 of the first mold element 8, 8 ', 8 “' can be brought into direct contact of the feeder insert 2, 2 ', 2 ", 2"' according to the invention onto the mold model 4 or the model plate 6 located in a horizontal orientation (FIGS.
  • the feeder insert 2, 2 ', 2 ", 2 is pushed onto the centering mandrel 20 with its first shaped element 8, 8 ', 8 “, 8”' and the second mold element 10, the first mold element 8, 8 ', 8 ", 8”' thus comes into contact with the mold model 4, the passage opening 18 in the first mold element 8, 8 ', 8 ", 8" is completely covered by regions of the mold model 4.
  • the alternative embodiment is not shown in that the passage opening 18 is covered by surface regions of the pivotable mold plate 6.
  • the holding elements 16, 16 'on the first Form element 8, 8 ', 8 “, 8”' separated or deformed such that the mold elements are telescopically shifted to each other, wherein the second mold element 10 in sections over the first mold element 8, 8 ', 8 “, 8”' is pushed and simultaneously reduces the volume of the feeder cavity 30.
  • the first mold element 8, 8 ', 8 ", 8”' does not change its position relative to the mold model 4 or the mold plate 6.
  • the formed mold half is separated from the mold plate 6, the mold model 4 and the centering mandrel 20 so that one or more feeder sleeves 2, 2 ', 2 ", 2"' remain in the formed mold half.
  • the feeder insert 2 has a vent opening 38 for venting the feeder insert 2" and attachment parts 46 connected to the spacer 44 are provided on the mold plate, then after removal of the pivotable mold plate 6, a venting channel is created within the mold half, via which air is emitted during the casting process can escape from the feeder cavity.
  • FIGS. 13a to 15 show an alternative embodiment of a method for producing a cast part, wherein a feeder insert 2 IV designed according to the invention is pushed or placed onto two centering mandrels 20, 42 'with its passage opening 18 and the vent opening 38' in the first mold element 8 IV ; which are arranged on a first mold plate 6 '.
  • the feeder insert 2 IV with its attachment region 17 and the cam or peg 36 "'comes directly into contact with the first mold plate 6', which at this time has a horizontal orientation.”
  • the first mold element 8 IV and the second mold element 10 become Subsequently, the pivoting of the first mold plate 6 'in the vertical ( Figure 13b), so that the centering axis 28 of the feeder insert 2 IV reaches the horizontal and the first mold plate 6' parallel to a second mold plate 6 "is aligned.
  • the mold model 4 'and an attachment part 46' provided for forming a ventilation channel are arranged on the second mold plate 6 ". As can be seen in FIG.
  • chambers 76, 76 Generated around the mold plates around, in which then a molding material 78 is filled. After filling the chambers 76, 76 'is then a pressing and thus a compression of the molding material 78 in the chambers.
  • the second mold element 10 is telescoped over the first mold element 8 IV , so that the total height of the feeder insert 2 IV significantly reduced compared to the total height in the starting position ( Figure 13a).
  • the mold produced 82 has a cavity 84 for the filled in the mold molten metal, which substantially corresponds to the shape of the casting.
  • the cavity 84 includes a transition 86 to the feeder sleeve 2 IV in The first mold half 80.
  • a venting channel 88 corresponding to the venting opening 38 'in the first mold element 8 IV of the feeder insert according to the invention is formed in the mold 82 by means of which it can be ensured in an advantageously simple manner that the feeder insert 2 IV almost completely engages in the casting operation liquid metal is filled so that during the shrinking process of the metal in the cavity of the mold 82, the supply of liquid metal can be ensured.
  • the venting channel 88 ( Figure 15) is located where previously the attachment part 46 'was located (see Figures 13b, 14).

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Abstract

Beschrieben wird ein Speisereinsatz (2, 2', 2", 2"', 2IV) zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen, mit einem ersten Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) und einem zweiten Formelement (10), welche (i) teleskopartig zueinander verschiebbar sind, (ii) einen Speiser-Hohlraum (30) zur Aufnahme flüssigen Metalls begrenzen und (iii) zur Positionierung mittels eines entlang einer Zentrierachse (28) positionierbaren Zentrierdorns (20, 22') eingerichtet sind, wobei das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) eine Durchtrittsöffnung (18) für das flüssige Metall aufweist, und wobei der Speiser-Hohlraum (30) so ausgestaltet ist, dass bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse (28) ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraums (30) oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist.

Description

SPEISEREINSATZ, FORM ELEMENT FÜR DEN SPEISEREINSATZ UND VERFAHREN ZUM GIESSEN VON METALL UNTER VERWENDUNG DERSELBEN
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen, mit einem ersten Formelement und einem zweiten Formelement, welche einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme flüssigen Metalls begrenzen, wobei das erste Formelement eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall aufweist und zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine schwenkbare Formplatte eingerichtet ist.
Speisereinsätze, auch als Speiser bezeichnet, werden vorrangig beim Herstellungspro- zess des Gießens von Metallen in Gießformen eingesetzt. Die Speisereinsätze bilden üblicherweise einen Hohlraum aus, wobei der Speisereinsatz von einem zum Herstellen der Gießform verwendeten Formmaterial umgeben ist. Der zur Aufnahme des flüssigen Metalls vorgesehene Gussraum innerhalb der Gießform weist einen Durchlass zum Speiser-Hohlraum auf, in welchen dann während des Gießprozesses eine Teilmenge des in die Gießform eingefüllten flüssigen Metalls eintritt. Das so in den Speiser gelangte flüssige Metall soll beim Erstarrungsvorgang (der mit einer Kontraktion des Gussmetalls verbunden ist) in die Gießform zurückströmen können, um dort die Schrumpfung des Gussteiles bis zur Solidustemperatur auszugleichen bzw. zu kompensieren.
Um ein Zurückströmen des im Speiser befindlichen Metalls zu gewährleisten, ist sicherzustellen, dass das Metall im Speisereinsatz noch flüssig ist, während das Metall im Inneren der Gießform bereits erstarrt oder bereits teilweise zum Gussteil erstarrt ist. Zu diesem Zweck besteht wenigstens ein Teil des Speisereinsatzes üblicherweise aus einem isolierenden und/oder exothermen Material, wobei ein exothermes Material beim Eintritt von flüssigem Metall in den Speisereinsatz, aufgrund der herrschenden Tempera- turen, gezündet wird. Ab diesem Moment läuft dann innerhalb des Materials des Speisereinsatzes selbsttätig eine exotherme Reaktion ab, durch die dem im Speiser befindlichen Metall über eine bestimmte Zeitdauer Wärmeenergie zugeführt und das Metall im Speiser-Hohlraum und im Übergangsbereich zum Gussraum der Gießform im flüssigen Zustand gehalten wird. Aufgrund von auch im Bereich des Gießens deutlich gestiegenen Produktivitätsanforderungen wurde nach Möglichkeiten gesucht, um die Formherstellung zu automatisieren und damit das Herstellen von Gießformen für Gussteile in großer Stückzahl zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden beispielsweise automatisierte, vertikale Grünsand- Formanlagen (beispielsweise Disamatic-Formmaschinen von der Firma DISA Industries A S) entwickelt, bei denen zum Beispiel eine erste Modellhälfte auf einen ausschließlich linear verstellbaren Presskolben montiert ist. Eine zugeordnete zweite Modellhälfte ist üblicherweise auf einer schwenkbaren Formplatte montiert, die zwischen einer waagerechten Ausrichtung, in der diese beispielsweise mit einem Speiser bestückt wird, und einer vertikalen Ausrichtung hin und her bewegt wird. In ihrer vertikalen Arbeitsposition ist die schwenkbare Formplatte häufig zudem ebenfalls, vorzugsweise parallel zur ersten Modellhälfte, verschiebbar. Bei vertikal geteilten Gießformen, mit denen relativ dünnwandige Gussteile hergestellt werden, besteht beispielsweise das Problem, das Nachspeisen von beispielsweise isolierten, schweren Gussteilabschnitten zu gewährleisten. Um das Nachspeisen solch isolierter Bereiche sicherzustellen, werden Speisereinsätze verwen- det, deren Speiser-Längsachse etwa senkrecht zur schwenkbaren Formplatte ausgerichtet sind, so dass die Speiser-Längsachse eines derartig angeordneten Speisereinsatzes während des Gießvorgangs in etwa waagerecht verläuft. Ein solcher Speisereinsatz weist ein mit einem Formmodell oder einer schwenkbaren Formplatte in Kontakt zu bringendes Formelement auf, welches mit einer Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall ausgerüstet ist.
Aus der Veröffentlichung DE 20201 1 103718 U1 ist ein Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen bekannt, der ein erstes Formelement und ein zweites Formelement aufweist, welche den Speiser-Hohlraum zur Aufnahme des flüssigen Metalls begrenzen. Das erste Formelement weist einen Ansetzbe- reich zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine schwenkbare Formplatte auf. Der Ansetzbereich ist mit einer Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall versehen, wobei die Mittenachse der Durchtrittsöffnung versetzt zum Mittenbereich des ersten Formelementes angeordnet ist. Durch die außermittig angeordnete Durchtrittsöffnung tritt das flüssige Metall während des Gießvorgangs in einem unteren Bereich des Speisers ein und steigt im Gebrauch des Speisereinsatzes etwa vertikal zur Speiser-Längsachse innerhalb des Speisereinsatzes auf. Dadurch soll ein verbessertes Nachspeisen des Metalls beim Schrumpfungsvorgang erreicht werden. Um die auf den Speisereinsatz einwirkenden Kräfte beim Verdichten des die Gießform ausbildenden Formmaterials besser aufnehmen zu können, weist der aus der DE 20201 1 103718 U1 bekannte Speisereinsatz an seinem ersten Formelement einen stauchbaren Ansetzbereich aus, der sich beim Verdichten des Formmaterials irreversibel verformt. In Abhängigkeit vom Verformungsgrad kann nach dem Verdichten des Formmaterials die den Ansetzbereich auf die Formplatte drückende Kraft relativ gering sein, so dass es unter Umständen zum Eindringen von Formmaterial in den Bereich zwischen Ansetzbereich und Formmodell kommen kann. Darüber hinaus besteht das Risiko, dass es beim Stauchen des Ansetzbereiches am ersten Formelement und der damit verbundenen Abstandverringerung zwischen dem ersten Formelement und dem Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte zu einem übermäßig hohen auf den Speisereinsatz einwirkenden Verdichtungsdruck kommt, was zu einem Bruch des zweiten, häufig aus einem exothermen Material bestehenden zweiten Formelement führen kann.
Aus der DE 34 23 220 A1 und der auf denselben Anmelder zurückgehenden DE 84 18 91 1 U1 ist ein Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in horizontal teilbaren Gießformen bekannt, der ein erstes Formelement und ein zweites Formelement umfasst. Das erste Formelement bildet einen seitlich an ein Formmodell anzusetzenden Speiserfuß aus, wobei das erste Formelement unterhalb der Trennebene zwischen der oberen Formhälfte und der unteren Formhälfte im Formmaterial der unteren Formhälfte aufgenommen ist. Dabei besitzt das erste Formelement eine Umhüllung aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial. Das zweite Formelement ist in der oberen Formhälfte der Gießform angeordnet und wird beim Zusammensetzen von oberer und unterer Formhälfte zu einer Gießform mit dem den Speiserfuß ausbildenden ersten Formelement in Kontakt gebracht. Mit dem oberhalb auf das erste Formelement aufgesetzten zweiten Formelement ist ein Speiser-Hohlraum ausgebildet, dessen überwiegender Volumenanteil oberhalb zu der waagerecht verlaufenden Durchtrittsöffnung des ersten Formelementes angeordnet ist. Das Verdichten des Formmaterials erfolgt grund- sätzlich jeweils separat beim Herstellen der einzelnen Formhälften im Unter- und Oberkasten. Aus der Veröffentlichung DE 87 02 296 U1 ist ebenfalls ein Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in horizontal teilbaren Gießformen bekannt. Der Speisereinsatz weist wiederum ein als Speiserunterteil ausgebildetes erstes Formelement und ein als Speiseroberteil ausgebildetes zweites Formelement auf. Die Trennung zwischen erstem und zweitem Formelement ist insbesondere im Bereich der Trennebene zwischen oberer und unterer Formhälfte vorgesehen. Die Durchtrittsöffnung zum Gussteil wird dabei zumindest durch einen Bereich des zweiten, oberen Formelementes ausgebildet. Im zweiten Formelement ist oberhalb der insbesondere im Gebrauch waagerecht verlaufenden Durchtrittsöffnung ein Schmelzereservoir zur Versorgung mit flüssigem Metall während des Erstarrungsvorganges des Gussteiles vorgesehen.
Ausgehend von der vorstehend angeführten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Speisereinsatz anzugeben, der beim Herstellen der Gießform in einer vertikal teilbaren Gießform hohen Verdichtungsdrücken standhält und bei dessen Verwendung das Risiko des Eindringens von Formmaterial zwischen Ansetzbereich und Formmodell verringert ist.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einem Speisereinsatz der eingangs genannten Art dadurch, dass das erste Formelement und das zweite Formelement teleskopartig zueinander verschiebbar sind und zur Positionierung mittels eines entlang einer Zentrierachse positionierbaren Zentrierdorns eingerichtet sind, wobei der vom ersten und zweiten Formelement begrenzte Speiser-Hohlraum so ausgestaltet ist, dass bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraums oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist.
Die Erfindung betrifft somit einen Speisereinsatz, der geeignet ist zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen, die mit vertikalen Formanlagen wie z.B. Disamatic-Formmaschinen der DISA Industries A S, hergestellt werden. Der Speisereinsatz umfasst zumindest ein erstes Formelement und ein zweites Formelement, welche den Speiser-Hohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall begrenzen. Das erste Formelement weist eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall auf, die üblicherweise zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine schwenkbare Formplatte dient. Über die Durchtrittsöffnung tritt beim Einfüllen des Metalls in die Gießform das flüssige Metall in den Speisereinsatz ein; es fließt dann während des Schrumpfungsvorganges (bis zum vollständigen Erstarren des Gussteiles) durch die Durchtrittsöffnung hindurch wieder vom Speiser-Hohlraum in die Gussform zurück. Die Zentrierachse des Speisereinsatzes, welche typischerweise mit der Mittenachse der Durchtrittsöffnung zusammenfällt, ist insbesondere bei Gebrauch des Speisereinsatzes in einer vertikalen Formanlage (also dann, wenn die Zentrierachse eine horizontale Lage eingenommen hat) nach unten versetzt zum Mittenbereich des ersten Formelementes angeordnet. Damit ist dann die das Metall führende Verbindung zwischen der Gießform und dem Speiser-Hohlraum in einem unteren Bereich des Speisereinsatzes angeordnet, so dass der überwiegende Volumenanteil des Speiser-Hohlraums oberhalb der Zentrierachse (und somit typischerweise gleichzeitig oberhalb der Mittenachse der Durchtrittsöffnung) positioniert ist. Das erste Formelement und das zweite Formelement eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes sind abschnittsweise teleskopartig zueinander verschiebbar ausgebildet, sodass eines der Formelemente, bevorzugt das zweite Formelement, beim Verdichten des den Speisereinsatz schließlich nahezu vollständig umgebenden bzw. einschließenden Formmaterials, dem vornehmlich auf das zweite Formelement einwirkenden Druck ausweichen kann. Beim teleskopartigen zueinander Verschieben erfolgt eine Relativbewegung zwischen erstem Formelement und zweitem Formelement, wobei das zweite Form- element bevorzugt abschnittsweise über das regelmäßig nicht verformbare erste Formelement in Richtung der Zentrierachse geschoben wird, wobei das erste Formelement mit seinem Ansetzbereich und der darin ausgebildeten Durchtrittsöffnung am Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte anliegt bzw. sich daran abstützt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem teleskopierbaren Speisereinsatz, dessen erstes und zweites Formelement teleskopartig zumindest über einen Abschnitt relativ zueinander verschoben werden, durch die Reibkraft zwischen den Formelementen eine ausreichend große Anpresskraft zwischen dem Ansetzbereich des ersten Formelementes und (beispielsweise) dem Formmodell erzeugt werden kann, mit der eine sichere Anlage des ersten Formelementes am Formmodell beim Verdichten des Formmaterials gewährleistet ist. Durch die Verschiebbarkeit des zweiten Formelementes zum ersten Formelement ist darüber hinaus sichergestellt, dass im Unterschied zu einem Speisereinsatz mit stauchbarem Ansetzbereich am ersten Formelement, das zweite Formelement bei einem übermäßig auf den Speisereinsatz einwirkenden Verdichtungsdruck problemlos in Richtung des Formmodells ausweichen kann. Eine ebenso hohe Verdichtung des Formmaterials zwischen dem ersten Formelement und zum Beispiel dem Formmodell, wie es im Stand der Technik durch das sich auf das Formmodell zu bewegende erste Formelement gegeben ist, so dass ein relativ hoher Druck von allen Seiten auf den Speisereinsatz einwirkt, ist damit auf vorteilhafte Weise vermieden. Durch das zum Formmodell feststehende erste Formelement ist gleichzeitig das Risiko des Zerbrechens des Speisereinsatzes während des Verdichtens deutlich verringert. Somit werden die Wandstärken des ersten und des zweiten Formelementes gewählt, dass sie die notwendige Isolierung bzw. Wärmeleistung für das Flüssighalten des Metalls im Speiser-Hohlraum gewährleisten können. Darüber hinaus ist durch die bevorzugte Ausgestaltung des Speiser-Hohlraumes mit seinem im Gebrauch des Speisereinsatzes oberhalb der Zentrierachse positionierten Volumenanteil zur Aufnahme des flüssigen Metalls sichergestellt, dass beim Erstarrungsvorgang und dem damit verbundenen Schrumpfungsprozess des herzustellenden Gussteiles eine ausreichende Menge an flüssigem Metall innerhalb des Speiser-Hohlraumes vorhanden ist, die in Richtung der Gießform strömen kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Formelement zur Verwendung als erstes oder zweites Formelement eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes (wie vorstehend oder nachfolgend definiert). Mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Formelement, das als erstes oder zweites Formelement eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes eingesetzt wird, ist während der Formmaterial-Verdichtung eine sichere Abdichtung zwischen dem Ansetzbereich des ersten Formelements und beispielsweise dem Formmodell oder auch der schwenkbaren Formplatte gewährleistet, wobei der Speisereinsatz problemlos hohen Verdichtungsdrücken standhält und somit ein hohes Maß an Qualität beim Gießen gesichert werden kann. Gleichzeitig ist mit dem oberhalb der Zentrierachse ausgebildeten Volumenanteil ein relativ großes Reservoir für das flüssig zu haltende Metall ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu der teleskopierbaren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Formelemente vorgesehen, am ersten Formelement (als Bauteil eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes) wenigstens eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des von dem ersten und dem zweiten Formelement begrenzten Speiser-Hohlraumes anzuordnen. Die Entlüftungsöffnung soll bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse oberhalb der Zentrierachse im ersten Formelement angeordnet bzw. positioniert sein, wodurch der Gießprozess mit entsprechend hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, ohne das Risiko, dass der Speiser aufgrund sich in seinem Inneren aufstauender Luft, unzureichend mit flüssigem Metall gefüllt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kit zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes (wie vorstehend oder nachfolgend definiert), umfassend ein erstes Formelement und ein zweites Formelement. Ein derartiges Kit umfasst somit ein erstes Formelement und ein zweites Formelement, die zu einem erfindungsgemäßen Speisereinsatz zusammengebaut werden können. Dabei ist ein gegebenes erstes Formelement mit unterschiedlich gestalteten zweiten Formelementen kombinierbar und ein gegebenes zweites Formelement ist mit unterschiedlich gestalteten ersten Formelementen kombinierbar.
Am erfindungsgemäßen Speisereinsatz sind am zweiten Formelement zum Positionieren des Zentrierdorns ein konisch verlaufender Wandungsabschnitt und/oder eine zylindri- sehe oder nicht zylindrische Ausnehmung für die Dornspitze vorgesehen. Mithilfe der am zweiten Formelement ausgebildeten Wandungsabschnitte und der (vorzugsweise zylindrischen) Ausnehmung für die Dornspitze des Zentrierdorns wird ein vereinfachtes Aufsetzen auf den Zentrierdorn bzw. Ansetzen des Speisereinsatzes am Formmodell erreicht. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der zumindest eine konisch verlaufende Wandungs- abschnitt und die Ausnehmung an der Innenkontur des zweiten Formelementes ausgebildet sind. Vorzugsweise ist eine zylindrische Ausnehmung konzentrisch zur Zentrierachse angeordnet, wodurch eine exakte Ausrichtung des auf den Zentrierdorn aufgesetzten Speisereinsatzes zum Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte, welche bevorzugt in Verbindung mit vertikal teilbaren Gießformen eingesetzt werden, gewährleistet ist. Die Ausnehmung korrespondiert bevorzugt formschlüssig mit der Außenkontur einer in die Ausnehmung einsetzbaren Zentrierdornspitze; ein entsprechender Zentrierdorn ist vorzugsweise Bestandteil eines erfindungsgemäßen Kits.
Vorzugsweise ist am ersten Formelement zusätzlich eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Speiser-Hohlraums angeordnet, die bei horizontaler Anordnung der Zentrierach- se oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist. Über die Entlüftungsöffnung ist im Gebrauch des Speisereinsatzes auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass sich im Speiser- Hohlraum, insbesondere in dem sich oberhalb der Zentrierachse positionierbaren Volumenanteil beim Einfüllen des flüssigen Metalls in die Gießform und beim Ein- bzw. Übertritt in den Speisereinsatz nicht ein Luftpolster bildet, welches das flüssige Metall am Aufsteigen innerhalb des Speiser-Hohlraumes hindern könnte. Damit ist im Speiser- Hohlraum eine ausreichende Menge an flüssigem Metall enthalten, die während des Schrumpfungsvorganges des erstarrenden Gussteiles in die Gießform zurücklaufen kann. Die Entlüftungsöffnung ist vorzugsweise am ersten Formelement des Speisereinsatzes angeordnet, welches seine Position zum Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte während des Verdichtens des Formmaterials nicht ändert. Die Entlüftungsöffnung ist beispielsweise in einem den Speiser-Hohlraum im Gebrauch (d.h. während des Gießens) nach oben begrenzenden Wandungsabschnitt angeordnet bzw. ausgebildet, wobei die Entlüftungsöffnung eine Mittenachse aufweist, die dann bevorzugt in einem Winkel zwischen 0° und 90° zur Zentrierachse des Speisereinsatzes verläuft. Dabei ist die erläuterte Ausbildung einer Entlüftungsöffnung am ersten Formelement eines Speisereinsatzes ein eigenständiger erfinderischer Aspekt, der auch unabhängig von der teleskopartigen Verschiebbarkeit von erstem und zweitem Formelement zueinander zu betrachten ist. Ein weiterer unabhängiger Aspekt der Erfindung betrifft somit einen Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen, mit einem ersten Formelement und einem zweiten Formelement, welche einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme flüssigen Metalls begrenzen und zur Positionierung mittels eines entlang einer Zentrierachse positionierbaren Zentrierdorns eingerichtet sind, wobei das erste Formelement eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall aufweist (deren Mittenachse bevorzugt mit der Zentrierachse zusammenfällt) und das erste Formelement zusätzlich eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Speiser-Hohlraumes aufweist; bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse ist die Entlüftungsöffnung vorzugsweise oberhalb der Zentrierachse positionierbar, und der Speiser-Hohlraum ist bevorzugt so ausgestaltet, dass bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraumes oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist. Dieser unabhängige Aspekt der Erfindung ist mit den weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung kombinierbar; hinsichtlich bevorzugter Kombinationen gilt das an den entsprechenden Textstellen gesagte jeweils entsprechend. Alternativ oder zusätzlich ist eine Entlüftungsöffnung am zweiten Formelement des Speisereinsatzes angeordnet.
Bevorzugt ist die Entlüftungsöffnung als Entlüftungskanal ausgebildet, wobei der Entlüf- tungskanal vorzugsweise abschnittsweise oder über seine gesamt Länge parallel zur Zentrierachse verläuft. Über einen im Gebrauch des Speisereinsatzes in einer vertikalen Formanlage zumindest abschnittsweise waagerecht verlaufenden Entlüftungskanal ist eine einfache zusätzliche Koppelung mit einem an der Formplatte angeordneten Strukturoder Ansetzteil möglich. Vorzugsweise wird ein solches Struktur- oder Ansetzteil an der schwenkbaren Formplatte angeordnet und bildet ein sich entlang eines Abschnittes der Formplatte erstreckendes Formteil aus, woraus im Gießbetrieb ein bevorzugt vertikal verlaufender Entlüftungskanal an der schwenkbaren Formplatte resultiert. Mittels des Ansetzteiles ist somit ein Formteil für den innerhalb der zu erzeugenden Gießform bevorzugt vertikal verlaufenden Entlüftungskanal ausgebildet und gleichzeitig eine mechani- sehe Kopplung zur Formplatte geschaffen ist, mit der eine zusätzliche Lagesicherung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes zum Formmodell und der Formplatte bewirkt ist. Zudem stellt die Ausgestaltung der Entlüftungsöffnung als Kanal ein schnelles Entweichen der im Speisereinsatz befindlichen Luft während des Gießprozesses sicher.
Ein erfindungsgemäßer Speisereinsatz ist bevorzugt, wobei das zweite Formelement aus einem exothermen Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exother- mes Speisermaterial umfasst und/oder das erste Formelement aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst. Mit dem Einsatz von exothermem Speisermaterial ist eine hohe Wirtschaftlichkeit und insbesondere eine gute Dichtspeisung während des Gießprozesses erreicht, da über das exotherme Speisermaterial das im Speisereinsatz befindliche Metall über einen vergleichsweise langen Zeitraum in flüssigem Zustand gehalten werden kann. Bereiche z.B. des zweiten Formelements, welche außen über das erste Formelement geschoben werden, können anstatt aus einem exothermen auch aus einem isolierenden Speisermaterial ausgebildet werden, das die Wärmeabgabe aus dem Speisereinsatz auf vorteilhafte Weise verringert. Als Speisermaterial kann aber auch einfach ein mit Bindemittel gebundener Formsand, insbesondere Quarzsand, verwendet werden. Häufig wird aber bevorzugt ein exothermes Material zur Ausbildung von zumindest Teilen der Formelemente verwendet. Bestimmte Bereiche des Speisereinsatzes können aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften (exotherm oder isolierend) gebil- det sein. Alternativ können die Formelemente jeweils aus einem homogenen Materialgemisch mit exothermen bzw. isolierenden Bestandteilen gebildet sein.
Für bestimmte Zwecke ist ein erfindungsgemäßer Speisereinsatz vorteilhaft, bei dem das erste Formelement aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst und/oder das zweite Formelement aus einem isolierenden Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst. Bei einer alternativen Ausführungsform des Speisereinsatzes ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Formelement aus einem exothermen Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst und/oder das erste Formelement kein exothermes Speisermaterial umfasst und vorzugsweise aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst oder aus einem Material gebildet ist oder ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Speisereinsatzes ist das zweite Formelement aus isolierendem Speisermaterial gebildet oder umfasst zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial und/oder das erste Formelement ist aus exothermem Speisermaterial gebildet oder umfasst zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial oder ist aus einem Material gebildet oder enthält ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien. Anstelle handelsüblicher Speisermaterialien kann das erste Formelement eines erfindungsgennäßen Speisereinsatzes auch aus anderen Materialien bestehen, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes ist das zweite Formelement aus einem exothermen oder isolierendem Speisermaterial gebildet oder umfasst zumindest abschnittsweise exothermes oder isolierendes Speisermaterial und/oder das erste Formelement ist aus einem Material gebildet oder enthält ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunst- Stoffe, Pappen deren Mischungen und deren Kompositmaterialien. Als Material für das erste Formelement können somit wahlweise exotherme oder isolierende Materialien sowie Metalle, Kunststoffe oder Pappen oder Mischungen bzw. Kompositmaterialien aus Metallen, Kunststoffen und/oder Pappen eingesetzt werden.
Zur Ausbildung des zweiten Formelementes werden bevorzugt exotherme und isolieren- de Speisermaterialien verwendet. Die Materialauswahl für das erste und zweite Formelement wird in der Praxis individuell und unter Berücksichtigung der jeweils zu erfüllenden Aufgabenstellung vorgenommen. Die Auswahl des Materials für das erste Formelement kann unabhängig von der Wahl des Materials für das zweite Formelement erfolgen, soweit der spezifische Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes keine Abstimmung erforderlich macht.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes bildet das erste Formteil bevorzugt einen Brechkern aus. Die Verwendung eines Brechkerns ist insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit der Ausbildung des ersten Formteiles oder eines Teilelementes des ersten Formelementes aus einem Material, welches Metall ist oder ein Metall enthält.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Speisereinsatzes sieht vor, dass das erste Formelement einstückig ausgebildet ist oder aus zwei zusammengesetzten Teilelementen besteht, die relativ zueinander lagestabil oder teleskopierbar sind, wobei das erste Teilelement die Stellfläche des Speisereinsatzes umfasst und das zweite Teilelement zum Verbinden mit dem zweiten Formelement eingerichtet ist. Bei einem einstückig ausgebildeten Formelement ist der Ansetzbereich zum Ansetzen an das Formmodell bzw. die Formplatte und das mit dem zweiten Formelement korrespondierende Verbindungsteil aus einem einzigen Strukturteil ausgebildet. Bei einer zweiteiligen Ausgestaltung des ersten Formelementes wird der Verbindungsbereich aus einem Teilelement ausgebildet und der Ansetzbereich des Speisereinsatzes aus vorzugsweise einer metallischen Hülse (als weiterem Teilelement) gebildet. Wie in der EP 2 097 193 A beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird, ist in einer ersten Ausführungsform das erste Teilelement ein rohrartiges Element, das im Lieferzustand in das zweite Teilelement unterschiedlich weit eingeschoben ist. In manchen Fällen ist es von Vorteil, wenn das rohrartige erste Teilelement in das zweite Teilelement im Lieferzustand nicht maximal weit eingeschoben ist, sodass es zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach Anordnung eines entsprechenden Speisereinsatzes an einem Formmodell oder einer schwenkbaren Formplat- te und während des Verdichtens des den Speisereinsatz schließlich nahezu vollständig umschließenden Formmaterials, weiter in das zweite Teilelement eingeschoben wird. Eine alternative Ausführungsform sieht eine lagefeste Verbindung zwischen dem rohrartigen, ersten Teilelement und dem zweiten Teilelement des ersten Formelementes vor. Ein Verschieben der beiden Teilelemente ist dann nicht möglich bzw. nicht vorgesehen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils mit den unabhängigen Aspekten der vorliegenden Erfindung kombinierbar. Hinsichtlich bevorzugter Kombinationen gilt das an den entsprechenden Textstellen gesagte jeweils entsprechend.
Das erste Formelement weist eine dem Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte zugewandte Fläche auf, die vorzugsweise parallel oder geneigt zur schwenkbaren Form- platte verläuft. Der Abstand der vorzugsweise geneigt verlaufenden Fläche zum Formmodell oder zur Formplatte vergrößert sich vorzugsweise ausgehend vom Ansetzbereich bzw. der Zentrierachse des Speisereinsatzes zumindest abschnittsweise.
Vorzugsweise sind am ersten Formelement und/oder am zweiten Formelement Halteelemente angeordnet, mittels derer das erste Formelement und das zweite Formelement in einer Ausgangsposition gehalten werden, wobei die Halteelemente dazu eingerichtet sind, beim teleskopartigen Verschieben (während das erste und das zweiten Formelement teleskopartig zueinander verschoben werden) abgetrennt oder deformiert zu werden. Mittels Halteelementen werden das erste und das zweite Formelement während des Aufsetzens auf ein Formmodell bzw. eine Formplatte oder beim Aufschieben auf einen am Formmodell oder der Formplatte angeordneten Zentrierdorn, in einer vorgegebenen Anordnung zueinander gehalten. Wie in EP 1 184 104 A offenbart, sind die Halteelemente vorzugsweise integraler Bestandteil des jeweiligen Formelementes, wobei die Halteelemente bei der Herstellung des jeweiligen Formelementes ohne Zusatzschritte an dieses angeformt werden. Die Halteelemente, bei denen es sich z.B. um Vorsprünge, umlaufende Standringe oder senkrecht an der Innen- oder Außenkontur abstehende Stifte handelt, besitzen üblicherweise jeweils nur kleine Verbindungsflächen zum Rest des jeweils zugehörigen Formelements.
Vorzugsweise umfasst das erste Formelement Außenflächenabschnitte, die an Innenflächenabschnitten des zweiten Formelementes angrenzen oder anliegen und die beim teleskopartigen Verschieben der Formelemente ineinander bzw. zueinander ein seitliches Verkippen des ersten Formelementes relativ zum zweiten Formelement verhindern oder behindern. An den Außenflächen-Abschnitten bzw. der Außenkontur des ersten Formelementes und/oder den Innenflächen-Abschnitten bzw. der Innenkontur des zweiten Formelementes sind vorzugsweise Führungsflächen ausgebildet, mit denen die beiden Formelemente auf vorteilhafte Weise relativ zueinander geführt werden und unmittelbar aufeinander abgleiten. Die Führungsflächen sind vorzugsweise dazu eingerichtet, eine gleichmäßige Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Formteil zu gewährleisten, so dass vorzugsweise während des Verdichtens des Formmaterials und beim dadurch bewirkten Verschieben des zweiten Formelementes über wenigstens einen Abschnitt des ersten Formelementes ein Verkanten des zweiten Formelementes vermieden ist. Zu diesem Zweck weisen das erste und das zweite Formelement vorzugsweise ausreichend hohe bzw. in ausreichendem Maße einander überdeckende Führungsflächen auf. Mit dem Ausbilden der Führungsflächen auf beispielsweise Flächenbereichen der Außen- und Innenkontur der zueinander beweglich gehaltenen Formelemente ist eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Führungsflächen an den jeweiligen Bauteilen erreicht. Bei Ausbildung der Führungsflächen an Flächenbereichen der Innenkontur des zweiten Formelementes wird das zweite Formelement über das erste Formelement des Speisereinsatzes geschoben, wodurch dann ein Abschnitt des ersten Formelements im zweiten Formelement aufgenommen ist. Das Ausmaß der Verschiebung von beiden Formelementen zueinander ist dabei insbesondere abhängig von den während des Verdichtens mit den vertikalen Formanlagen auf das Formmaterial wirkenden Verdichtungsdrücken. Anstelle von direkt aufeinander abgleitenden Innen- und Außenkontur kann das erste Formelement und/oder das zweite Formelement mit an der Innenkontur nach außen vorstehenden bzw. an der Außenkontur nach innen vorstehenden Führungs- Stegen ausgestattet sein, so dass eine Gleitführung erreicht wird.
Ein erfindungsgemäßer Speisereinsatz ist bevorzugt, wobei das erste Formelement als Mittel zum Erreichen und/oder Bewahren einer vorbestimmten Ausrichtung des Speisereinsatzes relativ zu einer Formplatte eine Durchtrittsöffnung mit einem Querschnitt aufweist, der nicht kreisförmig ist und vorzugsweise ausgewählt ist aus der Grup- pe bestehend aus oval, unrund, abgeflachter Kreis, abgeflachtes Oval, dreieckig, vier- eckig oder mehreckig und/oder eine oder mehrere zusätzliche Ausnehmungen oder Öffnungen besitzt zur Aufnahme eines zweiten Zentrierdorns, wobei die eine oder mehrere Ausnehmungen oder Öffnungen vorzugsweise parallel zur Zentrierachse verlaufen und/oder einen oder mehrere Abstandshalter auf der der Formplatte zugewandten Seite besitzt. Eine Durchtrittsöffnung, welche einen beispielsweise asymmetrisch oder unrund ausgebildeten Ouerschnitt hat, ermöglicht die Ausbildung einer vorteilhaft wirkenden Verdrehsicherung des Speisereinsatzes relativ zum Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte. Die bevorzugt nicht zylindrisch ausgebildete Durchtrittsöffnung korrespondiert vorzugsweise vollumfänglich mit einer Außenfläche eines Zentrierdornes, der am Formmodell oder der Formplatte angeordnet ist und auf den der Speisereinsatz aufgesteckt oder aufgeschoben wird. Gleichzeitig besitzt das erste Formelement vorzugsweise eine einseitig abgeflachte Durchtrittsöffnung, so dass der Speisereinsatz bevorzugt nur eine einzige Aufsteckposition oder -ausrichtung beim Aufsetzen auf das Formmodell oder die Formplatte einnehmen kann (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Dadurch ist vermieden, dass der Speisereinsatz eine unbeabsichtigt falsche Ausrichtung innerhalb einer zu erzeugenden vertikal teilbaren Gießform einnimmt, und es wird erreicht, dass tatsächlich der überwiegende Volumenanteil des Speiser-Hohlraumes im Gebrauch des Speisereinsatzes vorzugsweise oberhalb der (dann horizontal verlaufenden) Zentrierachse positioniert ist. Diese vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist jeweils mit den unab- hängigen Aspekten der vorliegenden Erfindung kombinierbar; hinsichtlich bevorzugter Kombinationen gilt das an den entsprechenden Textstellen gesagte jeweils entsprechend.
Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Speisereinsatz als Mittel zum Erreichen und/oder Bewahren einer vorbestimmten Ausrichtung des Speisereinsatzes relativ zu einer Form- platte eine oder mehrere zusätzliche Ausnehmungen oder Öffnungen zur Aufnahme eines zweiten Zentrierdorns auf, wobei die eine oder mehreren Ausnehmungen oder Öffnungen vorzugsweise parallel zur Zentrierachse verlaufen. Durch das Ausbilden von wenigstens einer oder mehreren zusätzlichen Ausnehmungen oder Öffnungen am ersten Formelement sind Aufnahmen für wenigstens einen zweiten Zentrierdorn geschaffen, wodurch die Lagestabilität bzw. Ausrichtung des Speisereinsatzes relativ zur Zentrierachse und dem Formmodell bzw. der schwenkbaren Formplatte auf vorteilhafte Weise verbessert ist. Die zusätzliche Ausnehmung oder Öffnung am ersten Formelement ist insbesondere dem Formmodell bzw. der schwenkbaren Formplatte zugewandt und weist beispielsweise eine konische Form auf. Sie verläuft vorzugsweise parallel zur Zentrier- achse. Ausnehmungen bzw. Öffnungen, die sich von der Außenseite des ersten Formelementes bis in den Speiser-Hohlraum erstrecken, sind bevorzugt. Damit ist ein vorteil- haft einfaches Aufsetzen des Speisereinsatzes auf einen Zentrierdorn erreicht, welcher Teil eines ebenfalls die Erfindung betreffenden Kits aus erfindungsgemäßem Speisereinsatz und einem Zentrierdorn zur formschlüssigen Aufnahme des Speisereinsatzes ist. Vorzugsweise übernimmt eine bevorzugt parallel zur Zentrierachse verlaufende zusätzliche Ausnehmung oder Öffnung, nach dem Verdichten des Formmaterials und dem anschließenden Entfernen des Zentrierdorns aus der Öffnung, gleichzeitig die Funktion der Entlüftung aus dem Speiser-Hohlraum. Zu diesem Zweck ist die zusätzliche Ausnehmung oder Öffnung zur Aufnahme des wenigstens einen weiteren Zentrierdorns im Gebrauch des Speisereinsatzes in einer vertikalen Formanlage bzw. bei horizontaler Ausrichtung der Zentrierachse des Speisereinsatzes oberhalb der Zentrierachse, bevorzugt an der höchstmöglichen Position am ersten Formelement auszubilden.
In bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes sind ein oder mehrere Abstandshalter auf der der Modellplatte zugewandten Seite des ersten Formelementes vorgesehen, welche z. B. als zylindrische Nocken oder Zapfen ausgestaltet sind. Die Abstandshalter haben die Aufgabe, eine Lagesicherung während des Verdich- tens des Formmateriales zwischen Formplatte bzw. Formmodell und dem ersten am Formmodell bzw. der Modellplatte anzusetzenden Formelement sicherzustellen. Sobald das erste Formelement lagegesichert ist, ergibt sich für das zweite Formelement ebenfalls eine Lagesicherung, und zwar beispielsweise durch die vorzugsweise miteinander in Kontakt stehenden korrespondierenden Führungsflächen von erstem und zweitem Formelement. Alternativ oder zusätzlich zu einem oder mehreren Abstandshaltern auf der der Formplatte zugewandten Seite des ersten Formelementes kann das erste Formelement innenseitig eine Anlagefläche aufweisen, die sich über z. B. mindestens die halbe Höhe des ersten Formelementes vorzugsweise parallel zur Zentrierachse erstreckt und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mit einer Abstützfläche eines an der Modellplatte oder dem Formmodell anordbaren Zentrierdorns in Kontakt gebracht zu werden. Vorzugsweise ist die innenseitige Anlagefläche fluchtend bzw. in einer Ebene mit einem Flächenbereich einer die Durchtrittsöffnung begrenzenden Laibungsfläche ausgebildet. Damit stützt sich das erste Formelement alternativ oder zusätzlich mit seiner innenseitigen Anlagefläche an einem (üblicherweise senkrecht am Formmodell oder der Formplatte abstehenden) Zentrierdorn ab. Sämtliche der oben genannten Mittel zum Erreichen und/oder Bewahren einer vorgegebenen Ausrichtung des Speisereinsatzes relativ zur Formplatte können jeweils einzeln oder in Kombination miteinander an einem erfindungsgemäßen Speisereinsatz vorgesehen sein. Demzufolge kann der erfindungsgemäße Speisereinsatz eines, zwei oder auch alle der angegebenen Mittel aufweisen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils mit den unabhängigen Aspekten der vorliegenden Erfindung kombinierbar; hinsichtlich bevorzugter Kombinationen gilt das an den entsprechenden Textstellen gesagte jeweils entsprechend.
Es ist bevorzugt, dass das zweite Formelement innenseitig an seinem der Durchtrittsöffnung gegenüberliegenden (die Dornspitze aufnehmenden) Ende einen oder mehrere angeformte Stege oder Wandungsabschnitte besitzt, welche den Speiser- Hohlraum kammerartig unterteilen. Mit Hilfe eines innenseitig vorstehenden Steges oder Wandungsabschnittes, z. B. ausgestaltet als sogenannte Willamsleiste oder Williamskeil, wird einer vorzeitigen Bildung einer Gusshaut an der Oberfläche des flüssigen Metalls im Bereich oberhalb der Zentrierachse des Speisereinsatzes entgegengewirkt, wodurch dessen Wirkung, nämlich das Flüssighalten des darin befindlichen flüssigen Metalls, verbessert ist. Bevorzugt ist am ersten und zweiten Formelement jeweils wenigstens ein in den Speiser-Hohlraum vorstehender Steg vorgesehen. Die Stege sind bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse an einem oberhalb der Zentrierachse angeordneten inneren Wandabschnitt von erstem und zweitem Formelement angeordnet und erstrecken sich vorzugsweise in einer Ebene, welche parallel zur, bevorzugt durch die Zentrierachse verläuft. Die auch unter dem Begriff als Williamsleiste oder Williamskeil bekannten Stege kommen bei entsprechender Kompression des Formmaterials und dem damit verbundenen Zusammenschieben der beiden Formelemente des Speisereinsatzes vorzugsweise deckungsgleich auf- bzw. übereinander zum Liegen. Der oder die Stege können entwe- der ein separat ausgebildetes Einfügeteil sein, das in den Speiser-Hohlraum des Speiser- Einsatzes einzusetzen ist, oder als ein an die Innenkontur von erstem und zweitem Formelement angeformtes Teil ausgebildet sein. Ein angeformter Steg wird während des Formens der erfindungsgemäßen Formelemente hergestellt, und umfasst beispielsweise eine Prismenform, wobei der Steg an der inneren Oberfläche des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes angeordnet ist, derart, dass dieser beim Gebrauch (also im Gießbetrieb) am oberen Ende des Speiser-Hohlraums angeordnet ist.
Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Kit neben einem ersten Formelement und einem zweiten Formelement einen Zentrierdorn zur formschlüssigen Aufnahme durch den Speisereinsatz. Vorzugsweise ist der Speisereinsatz (der wiederum aus erstem und zweitem Formelement gebildet wird) über den Zentrierdorn schiebbar bzw. auf den Zentrierdorn aufsteckbar. Der Zentrierdorn zur Aufnahme bzw. zum Halten des Speisereinsatzes weist einen Zentrierdornfuß mit einer insbesondere an die Laibungsfläche der Durchtrittsöffnung im ersten Formelement angepassten Formgebung auf. Der Querschnitt des Zentrierdornfußes ist entsprechend der Durchtrittsöffnung vorzugsweise nicht zylindrisch ausgebildet, sondern vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus oval, unrund, abgeflachter Kreis, abgeflachtes Oval, dreieckig, viereckig oder mehreckig. Hierdurch wird eine Verdrehsicherung zwischen Zentrierdorn und Speisereinsatz erzeugt, darüber hinaus sind der Zentrierdorn und die Formelemente vorzugsweise so gestaltet, dass der Speisereinsatz und der Zentrierdorn nur eine einzige Position zueinander einnehmen können, in der das erste und das mit dem ersten korrespondierende zweite Formelement auf den Zentrierdorn geschoben werden können (Schlüssel-Schloss-Prinzip). So wird eine bevorzugte Ausrichtung des Speisereinsatzes auf der Modellplatte sichergestellt und eine fehlerhafte Handhabung auf vorteilhafte Weise vermieden. Zusätzlich zu dem in der Formgebung an die Durchtrittsöffnung ange- passten Zentrierfuß weist der Zentrierdorn eine Zentrierspitze auf, deren Form mit der Innenkontur einer Ausnehmung am zweiten Formelement korrespondiert, welche zum Aufnehmen der Dornspitze vorgesehen ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metall in einer Anlage mit schwenkbarer Formplatte, mit folgenden Schritten: Aufsetzen eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes (wie vorstehend oder nachfolgend definiert) auf einem Formmodell mit Zentrierdorn, welches auf einer schwenkbaren Formplatte angeordnet ist, oder unmittelbar auf einer schwenkbaren Formplatte mit Zentrierdorn; Verschwenken der Formplatte mit dem darauf aufgesetzten Speisereinsatz so dass die Zentrierachse des Speisereinsatzes in die Horizontale gelangt und dann ein überwiegen- der Volumenanteil des Speiser-Hohlraums oberhalb der Zentrierachse positioniert ist. Vorzugsweise werden solche schwenkbaren Formplatten bei der Herstellung von Gussteilen in vertikal teilbaren Gießformen verwendet. Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem solchen Verfahren die Zentrierachse horizontal ausgerichtet wird und das flüssige Metall dann in den überwiegend oberhalb der Zentrier- achse liegenden Volumenanteil des Speiser-Hohlraums aufsteigen kann. Dieser im Gießbetrieb höher als die Durchtrittsöffnung gelegene Volumenteil des Speisereinsatzes bildet somit während des Erstarrungsvorganges des herzustellenden Gussteiles ein Versorgungsreservoir, aus dem flüssig gehaltenes Metall in die Gussform nachlaufen kann. Mit der bevorzugt im ersten Formelement vorgesehenen Entlüftungsöffnung ist während des Gießvorganges eine optimale Entlüftung der Gießform sowie des Speisereinsatzes gewährleistet, so dass das Einfüllen des flüssigen Metalls in die Gießform in relativ kurzer Zeit erfolgen kann. Nachteilig auf das Speisungsvolumen innerhalb des Speisereinsatzes einwirkende Lufteinschlüsse lassen sich über die Entlüftungsöffnung auf vorteilhafte Weise vermeiden. Um eine Entlüftung im Gießbetrieb sicherzustellen, ist an den schwenkbaren Formplatten beispielsweise ein Abstandshalter mit einem senkrecht durch die wenigstens eine Entlüftungsöffnung am ersten Formeie- ment hineinragenden Zentrierdorn und mit Struktur- oder Ansetzteilen vorgesehen, die mit dem Abstandshalter gekoppelt sind. Die Struktur- oder Ansetzteile verlaufen bevorzugt in ebenfalls vertikaler Ausrichtung (bei horizontaler Ausrichtung der Zentrierachse) und sind dort an der Formplatte angeordnet, wo im Gießbetrieb später ein Entlüftung- skanal zum Abführen der Luft aus dem Speisereinsatz positioniert ist.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kennzeichnet einen Teil eines Gießverfahrens, das bevorzugt als weitere Schritte umfasst: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes, Einfüllen von Formmaterial in die Formmaschine, so dass die Außenwandung des Speisereinsatzes mit dem Formmaterial in Kontakt gebracht ist, Verdichten des Formmaterials, wobei der zweite Formelement relativ zum ersten Formelement verschoben wird, wobei während der Bewegung des zweiten Formelements relativ zu wenigstens einem Teilstück des ersten Formelements die Lage des ersten Formelementes zur Formplatte oder zum Formmodell gesichert wird. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Speisereinsatz von Hand oder maschinell auf dem Formmodell und/oder der Formplatte aufgesetzt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
Figuren 1a und 1 b: Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemä- ßen Speisereinsatzes im Schnitt;
Figuren 2a und 2b: Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes, angeordnet an einem Formmodell;
Figuren 3a bis 3c: Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes im Längsschnitt; Figur 4: Eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes mit verkleinertem Ansetzbereich am ersten Formelement;
Figur 5: Eine Ansicht mehrerer Speisereinsätze nach Figur 2 im Längsschnitt angeordnet an voneinander beabstandeten Bereichen eines Formmodells; Figuren 6a und 6b: Eine Vorderansicht im Schnitt und eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines ersten Formelementes;
Figuren 7a und 7b: Eine Vorderansicht im Schnitt und eine Seitenansicht des ersten Formelementes gemäß den Figuren 1a und 1 b;
Figuren 8a und 8b: Eine Vorderansicht im Schnitt und eine Seitenansicht eines ersten Formelementes gemäß den Figuren 3a und 3b;
Figuren 9a und 9b: Eine Vorderansicht im Schnitt und eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines ersten Formelementes;
Figuren 10a und 10b: Ansichten eines erfindungsgemäßen zweiten Formelementes im Schnitt und von der Seite;
Figuren 1 1a und 1 1 b: Ansichten eines mit dem erfindungsgemäßen Speisereinsatz korrespondierenden Zentrierdorns in einer Vorder- und einer Draufsicht;
Figuren 12a, 12b und 12c: Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zentrierdorns in einer Vorder- und Seitenansicht und einer Draufsicht, und
Figuren 13a bis 15, welche als Schnittdarstellungen schematisch die Herstellung einer Gussform vom Aufsetzen eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes auf eine schwenkbare Formplatte bis zum Zusammensetzen der erzeugten Formhälften zu einer Gießform zeigen.
In Figur 1 a ist ein erfindungsgemäßer Speisereinsatz 2 in seiner Ausgangsanordnung an einem Abschnitt eines Formmodells 4 dargestellt, wobei der Abschnitt des Formmodelles 4 für das herzustellende Gussteil auf einer in horizontaler Ausrichtung angeordneten Formplatte 6 aufgesetzt bzw. daran angeordnet ist. Der Speisereinsatz 2 umfasst ein erstes Formelement 8 und ein zweites Formelement 10, die teleskopartig zueinander verschiebbar ausgebildet sind. Um ein sicheres Verschieben von erstem Formelement 10 und zweitem Formelement zueinander zu gewährleisten, weisen die Formelemente 8, 10 unmittelbar miteinander in Anlage bringbare Führungsflächen 12, 14 auf. Die Führungsflächen 12 des ersten Formelementes 8 sind durch dessen Außenkontur und die Führungsflächen 14 des zweiten Formelementes 10 sind durch dessen Innenkontur ausge- bildet. Damit das erste und zweite Formelement 8, 10 zunächst in ihrer Ausgangsanordnung verbleiben, sind am ersten Formelement Halteelemente 16, 16' angeordnet, die ein vorzeitiges Ineinander- bzw. Übereinanderschieben der Formelemente behindern. Der Speisereinsatz 2 ist mithilfe eines Zentrierdorns 20 auf dem Abschnitt des Formmodells 4 positioniert. Der Zentrierdorn 20 ist fest am Formmodell 4 angeordnet. Das erste Formelement 8 weist des Weiteren einen Ansetzbereich 17 zum Ansetzen an das Formmodell 4 mit einer Durchtrittsöffnung 18 auf, welche mit einem Zentrierdornfuß 22 des Zentrierdorns 20 formschlüssig korrespondiert. Der Zentrierdorn 20 weist zudem eine Zentrierdornspitze 24 auf, über die eine Ausnehmung 26 des zweiten Formelementes 10 aufschiebbar ist, so dass das zweite Formelement nach dem Aufschieben in Position gehalten wird. Die Durchtrittsöffnung 18 sowie die Ausnehmung 26 weisen koaxial zueinander verlaufende Mittenachsen auf, wobei der Speisereinsatz 2 zur Positionierung entlang einer durch den Zentrierdorn 20 ausgebildeten Zentrierachse 28 eingerichtet ist.
Gemäß Figur 1 b ist die schwenkbar ausgebildete Formplatte 6 in eine vertikale Anord- nung überführt, so dass die Zentrierachse 28 eine horizontale Ausrichtung aufweist. Mittels erstem und zweitem Formelement 8, 10 des Speisereinsatzes ist ein Speiser- Hohlraum 30 ausgebildet, wobei bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse (wie in Fig. 1 b gezeigt) ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraumes 30 oberhalb der Zentrierachse 28 angeordnet ist. Damit ist der überwiegende Anteil des Speiser- Hohlraumes 30 gleichzeitig oberhalb der Durchtrittsöffnung 18 angeordnet, so dass während des Gießprozesses, insbesondere während des Erstarrungsvorganges, eine sichere Versorgung der Gießform mit noch flüssigem Metall aus dem Speisereinsatz gewährleistet ist. Um beim Verdichten des Formmateriales um den Speisereinsatzes herum eine lagesichere Ausrichtung des Speisereinsatzes 2 zum Formmodell 4 bzw. der Formplatte 6 zu bewahren, weist das erste Formelement 8 zusätzlich eine Anlagefläche 60 (Fig. 6) auf, die sich an einer Abstützfläche 62 des Mittelteils 74 des Zentrierdorns 20 (Fig. 10) abstützt.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Speisereinsatzes 2' mit einem ersten Formelement 8' und dem zweiten Formelement 10, die in gleicher Weise mit Hilfe des Zentrierdorns 20 an einem Abschnitt des Formmodells 4 angeordnet sind. Um die Positionierung des Speisereinsatzes 2' relativ zum Formmodell 4 bzw. zur Formplatte 6 zu verbessern, weist das erste Formelement 8' beabstandet zu seiner Durchtrittsöffnung 18 auf seiner der Formplatte 6 zugewandten Seite eine zusätzliche Zentrierausnehmung 32 auf, die mit einer Spitze eines zweiten Zentrierdorns 34 in Anla- ge bringbar ist. Damit ist eine Verdrehsicherung am Speisereinsatz um die Zentrierachse 28 ausgebildet. Die Zentrierausnehmung 32 ist an einem in Richtung der Formplatte vorstehenden Nocken bzw. Zapfen 36 ausgebildet bzw. angeordnet. Figur 2b zeigt den Speisereinsatz 2' mit horizontal verlaufender Zentrierachse in seiner Anordnung an der vertikal verlaufenden Formplatte 6. Der Einsatz von wenigstens einem zweiten Zentrier- dorn 34, welcher auch die Funktion eines Abstandshalters erfüllt, hat zudem den Vorteil, dass während des hier nicht näher dargestellten Verdichtens das erste Formelement 8' nunmehr über wenigstens zwei Auflagerpunkte in Richtung der Formplatte 6 abgestützt ist. Damit ist auf vorteilhafte Weise eine lagestabile Ausrichtung des Speisereinsatzes auch während des Verdichtungsvorganges sichergestellt. Figur 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes. Der Speisereinsatz 2" umfasst ein erstes Formelement 8" und ein zweites Formelement 10, welche teleskopartig zueinander verschiebbar sind. Beide Formelemente 8", 10 bilden oder begrenzen den Speiser-Hohlraum 30 zur Aufnahme flüssigen Metalls und sind zur Positionierung an einem eine Zentrierachse 28 definieren- den Zentrierdorn 20 eingerichtet. Das erste Formelement 8" und das zweite Formelement 10 werden in der in Fig. 3a gezeigten Ausgangsanordnung ebenso wie die beiden zuvor diskutierten Ausführungsbeispiele über die Halteelemente 16, 16' fixiert. Das erste Formelement 8", das mit seinem Ansetzbereich 17 am Formmodell 4 angesetzt ist, weist beabstandet zur Durchtrittsöffnung 18 eine zweite Öffnung, eine Entlüftungsöffnung 38 für eine Entlüftung aus dem Speiser-Hohlraum 30 auf, die von der Außenseite bis auf die Innenseite des ersten Formelementes 8" reicht, so dass ein Kanal 40 ausgebildet ist. Der Kanal 40 dient, wie aus Fig. 3a ersichtlich, als Zentrieraufnahme für einen Zentrierdorn 42, der gleichzeitig Teil eines das erste Formelement 8" zur Formplatte in Position haltenden Abstandshalters 44 ist. Am Abstandshalter 44, der mit einem Ende unmittelbar an der Formplatte 6 angeordnet ist und mit seinem anderen Ende mit einem Nocken oder Zapfen 36' des ersten Formelementes 8" in Anlage steht, ist eine Verdreh- und Lagesicherung für den Speisereinsatz 2" ausgebildet. Dementsprechend ist der Speisereinsatz 2" während des Verschwenkens der Formplatte 6 in die Vertikale, was Fig. 3b verdeutlicht, relativ zum Abschnitt des Formmodells 4 bzw. zur Formplatte 6 fixiert. Der Speisereinsatz 2" befindet sich gemäß Fig. 3b immer noch in seiner Ausgangsanordnung relativ zur Formplatte 6, wobei der Speiser-Hohlraum 30 bereits so ausgerichtet ist, dass bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraums oberhalb der Zentrierachse angeordnet ist. Der Bereich oberhalb der Zentrierachse 28 bildet somit ein ausreichend großes Reservoir an flüssigem Metall, das beim Erstarren des Gussteils in Richtung der Durchtrittsöffnung nachlaufen kann. Am Abstandshalter 44 ist parallel zur Formplatte verlaufend und sich in vertikaler Richtung erstreckend ein Ansetzteil 46 vorgesehen. Gemeinsam mit dem Abstandshalter 44 definiert das Ansetzteil 46 innerhalb des den Speisereinsatz 2" umgebenden Formmaterials einen Raum, über den nach dem Entfernen der Formplatte und des Abstandhalters und nach dem Zusammensetzen der vertikal geteilten Gießform ein Hohlraum für eine Entlüf- tungsfunktion ausgebildet ist. Der sich parallel zur Zentrierachse 28 erstreckende Kanal 40 am ersten Formelement 8", bildet nach dem Entfernen des in den Kanal 40 vorstehenden Zentrierdornes 42 einen zugehörigen weiteren Abschnitt des zu erzeugenden Entlüftungskanals aus.
Fig. 3c zeigt den erfindungsgemäßen Speisereinsatz 8" nach dem Verdichten des Formmaterials, wobei das zweite Formelement 10 mit seiner Führungsfläche 14 teleskopartig entlang einem Abschnitt der Führungsfläche 12 des ersten Formelements 8" geschoben ist. Die in Fig. 3b noch gezeigten Halteelemente 16, 16' sind gemäß Fig. 3c nicht mehr am ersten Formelement angeordnet. Die in Fig. 3b noch gezeigten Halteelemente 16, 16' sind vielmehr dazu eingerichtet, oberhalb einer vorbestimmten, auf diese einwirkenden Druckkraft abgetrennt oder derart deformiert zu werden, dass eine Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Formelement 8", 10 möglich ist. Durch die parallel zur Zentrierachse 28 und in Richtung der Formplatte wirkenden Verdichtungskraft (Pfeil 45) erfolgt das teleskopartige Verschieben des zweiten Formelementes 10 über das erste Formelement 8", wobei sich gleichzeitig das Volumens des Speiser-Hohlraumes 30 verringert. Weil das erste Formelement 8" über den Abstandshalter 44 lagestabil zum Abschnitt des Formmodells 4 oder der Formplatte 6 fixiert ist, kann das zweite Formelement 10 stets problemlos dem einwirkenden Verdichtungsdruck in Richtung der Formplatte 6 ausweichen, wobei die Halteelemente abgetrennt oder deformiert werden. Das Risiko des Zerbrechens des Speisereinsatzes 2" sowie der zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiele, dessen erstes und zweites Formelement bevorzugt aus exothermem Speisermaterial gebildet sind oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfassen, ist damit auf vorteilhafte Weise vermindert.
In Fig. 4 ist ein Speisereinsatz 2"' dargestellt, dessen erstes Formelement 8"' in erfindungsgemäßer Art eine außermittig angeordnete Durchtrittsöffnung 18 aufweist, so dass bei horizontaler Ausrichtung der Zentrierachse 28 der überwiegende Volumenanteil des Speiser-Hohlraumes 30 oberhalb der Zentrierachse und damit über der Durchtrittsöffnung 18 angeordnet ist. Gleichzeitig ist das erste Formelement zweiteilig ausgebildet; das erste Formelement 8"' ist nämlich mit einem Rohrstück als erstes Teilelement 48 zur Ausbildung eines Ansetzbereiches 50 an das Formmodell 4 mit verkleinerter Kontaktfläche zum Formmodell ausgerüstet. Das Rohrstück 48 ist, wie in Fig. 4 dargestellt fest oder in einer nicht gezeigten, alternativen Ausgestaltung des ersten Formelementes 8"' in Richtung der Zentrierachse 28 verschieblich zu einem zweiten Teilelement 49 des ersten Formelements 8"' ausgebildet. Dabei bildet das Rohrstück als erstes Teilelement 48 des ersten Formelements 8"' die Stellfläche des Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"') aus, welche die Grenzfläche zum Formmodell darstellt, und das zweite Teilelement 49 ist zum Verbinden des Rohrstückes mit dem zweiten Formelement (10) eingerichtet.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes bildet insbesondere das erste Teilelement des ersten Formelementes bevorzugt einen Brechkern aus. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn das Material für das erste Teilelement aus einem Metall besteht oder ein metallisches Bauteil enthält.
Fig. 5 zeigt den Einsatz von mehreren Speisereinsätzen an einem Formmodell 4, wobei die schwenkbare Formplatte 6 bereits in ihrer vertikalen Ausrichtung dargestellt ist. Jedoch stehen die Speisereinsätze 2', 2" noch in ihrer jeweiligen Ausgangsposition vor dem Verdichten des Formmaterials. Mit Hilfe des zweiten Speisereinsatzes kann eine optimale Versorgung von zumindest zwei Bereichen der Gussform gewährleistet werden, um das Schrumpfen des Gussmaterials beim Erstarren in diesen Bereichen auszugleichen. Jeder der Speisereinsätze 2', 2" ist über seine Durchtrittsöffnung 18 auf einen Zentrierdorn 20 aufgeschoben und gleichzeitig erfolgt eine Aufnahme eines Abschnittes des ersten Formelementes 8' über den zweiten Zentrierdorn 34, 42'. Der den am Mittenbereich 52 des Formmodells 4 angeordneten Speisereinsatz 2' abstützende Zentrierdorn 34' stützt sich mit einem Ende am Formmodell ab und steht mit seinem anderen Ende mit der Zentrierausnehmung 32 an einem in Richtung der Formplatte vorstehenden Nocken bzw. Zapfen 36 in Kontakt. Der Zentrierdorn 42' ist Teil eines das erste Formelement 8" zur Formplatte in Position haltenden Abstandshalters 44', der in die als Kanal 40 ausgebilde- te Entlüftungsöffnung 38 hineinragt. Am Abstandshalter 44' ist parallel zur Formplatte verlaufend und sich in vertikaler Richtung erstreckend ein Ansetzteil 46 vorgesehen. Gemeinsam mit dem Abstandshalter 44' definiert das Ansetzteil 46 innerhalb des den Speisereinsatz 2" umgebenden Formmaterials einen Raum, über den nach dem Entfernen der Formplatte und des Abstandhalters und nach dem Zusammensetzen der Form- hälften der vertikal geteilten Gießform ein Hohlraum für eine Entlüftungsfunktion ausgebildet ist. Während des Gießvorganges werden beide Speisereinsätze gefüllt und versorgen dadurch unabhängig voneinander die im Abstand zueinander angeordneten Bereiche des Gussteiles während des Erstarrungsvorgangs mit flüssigem Metall. Dadurch ist eine individuelle Formgebung der herzustellenden Gussteile möglich. Als Material für die in den Figuren 1a bis 5 abgebildeten ersten Formelemente 8, 8', 8", 8"' kann bevorzugt ein exothermes Speisermaterial verwendet werden. Alternativ kann zur Ausbildung des ersten Formelementes 8, 8', 8", 8"' ein isolierendes Speisermaterial oder ein anderes Material eingesetzt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe beste- hend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien. Zur Ausbildung des zweiten Formelementes 10 werden exotherme oder isolierende Speisermaterialien verwendet oder das zweite Formelement 10 umfasst zumindest abschnittsweise ein exothermes oder isolierendes Speisermaterial.
Die Fig. 6a und 6b zeigen ein erstes Formelement 8"', das ebenso wie die zuvor be- schriebenen ersten Formelemente einen Ansetzbereich 17 mit einer Durchtrittsöffnung 18 für das flüssige Metall aufweist, die als Aufnahme für einen Zentrierdorn dient, auf den das erste Formelement 8"' zusammen mit einem zugeordneten hier nicht dargestellten zweiten Formelement aufgeschoben wird. Die Durchtrittsöffnung 18, wie Fig. 6b verdeutlicht, weist einen Querschnitt auf, der einem einseitig abgeflachten Oval entspricht. Alter- native Ausführungsbeispiele der Durchtrittsöffnungen sind oval oder unrund oder weisen die Form eines abgeflachten Kreises bzw. eines abgeflachten Ovals auf oder sind dreieckig, viereckig oder mehreckig. Der mit der Durchtrittsöffnung 18 korrespondierende Zentrierdorn, insbesondere dessen Zentrierdornfuß weist eine vorzugsweise mit dem Querschnitt der Durchtrittsöffnung 18 vollumfänglich korrespondierende Formgebung auf, so dass bereits mittels des Zentrierdorns eine Verdrehsicherung des ersten Formelementes um die Zentrierachse 28 gegeben ist, welche der Mittelachse der Durchtrittsöffnung entspricht. Die Durchtrittsöffnung weist zudem einen bevorzugt eben verlaufenden Flächenabschnitt 54 auf. An die Durchtrittsöffnung 18 schließt sich ein sich bereichsweise trichterförmig erweiternder Eintrittsbereich 56 für das flüssige Metall an. Das erste Form- element 8"' weist im Gebrauch einen sich vertikal von der oberen Wandung 57 in Richtung der Zentrierachse 28 erstreckenden Steg 58 auf, auch als„Williamsleiste" bezeichnet, mit dessen Hilfe das Bilden einer Haut auf der Oberfläche des flüssigen Metalls im Speiser-Hohlraum behindert wird. An der Außenkontur des ersten Formelementes 8"' sind die Halteelemente 16, 16' angeordnet, über die das erste und das zweite Formele- ment zunächst in ihrer Ausgangsposition zueinander gehalten werden. Das erste Formelement 8"' ist zudem in einem Bereich, der in der Darstellung gemäß Fig. 6a oberhalb der Zentrierachse angeordnet ist, mit zwei in vertikaler Richtung vorstehenden, zylindrisch ausgebildeten Nocken bzw. Zapfen 36" ausgerüstet, worüber das erste Formelement 8"' in Bezug auf das nicht dargestellte Formmodell oder die Formplatte in seiner Lage gesichert werden kann. Dazu wird ein nicht dargestellter Abstandshalter eingesetzt, der eine Verbindung zwischen einem Abschnitt des Formmodells oder der Formplatte und dem Zapfen bzw. Nocken 36" herstellt. Der ebene Flächenabschnitt 54 der Durchtrittsöffnung 18 ist dabei fluchtend zur Anlagefläche 60 des ersten Formelementes 8"' angeordnet, die zur Anlage an einer damit korrespondierenden Abstützfläche 62 des Mittelteils 74 (Fig. 10) des Zentrierdornes 20 bestimmt ist. Die Anlagefläche 60 des bildet dabei im Gebrauch des ersten Formelementes, also bei horizontaler Ausrichtung der Zentrierachse 28, die untere Wandung 64"' des Formelementes aus.
Fig. 7a und 7b zeigen das in den Fig. 1a und 1 b gezeigte, erste Formelement 8 in einer Detailansicht, um dessen Ausgestaltung zu verdeutlichen. Das erste Formelement 8 ist ähnlich dem in Fig. 6 gezeigten Formelement 8"' ausgebildet, unterscheidet sich jedoch dahingehend, dass die im Gebrauch des ersten Formelementes 8 untere Wandung 64 nicht fluchtend mit der Anlagefläche 60 der Formelementes 8 ausgebildet ist. Von der Wandung 64 aus erstreckt sich ein etwa halbkreisförmiger Steg 66, der sich in Richtung der Zentrierachse 28 nahezu über die gesamte Höhe des ersten Formelementes 8 erstreckt. Ein Abschnitt des halbkreisförmigen Steges 66 bildet dabei eine fluchtend mit dem ebenen Flächenabschnitt 54 der Durchtrittsöffnung 18 verlaufende Anlagefläche 60 zum Abstützen am Zentrierdorn 20. Das in den Fig. 7a und 7b gezeigte Ausführungsbeispiel des ersten Formelementes 8 weist einen sich trichterförmig erweiternden Eintrittsbereich 56, einen den Speiser-Hohlraum kammerartig unterteilenden Steg 58, der von der oberen Wandung 57 in Richtung der Zentrierachse 28 verläuft, sowie einen an der Au- ßenseite in Richtung der Formplatte abstehenden Zapfen bzw. Nocken 36" zur Lagesicherung in Kooperation mit einem korrespondierenden Abstandshalter an der Formplatte oder dem Formmodell auf.
Die Fig. 8a und 8b zeigen in einer Detailansicht das in den Fig. 3a bis 3c gezeigte Ausführungsbeispiel des ersten Formelementes 8", das anstelle der mit der Abstützfläche 62 des Zentrierdorns korrespondierenden Anlagefläche zwei etwa zylindrisch ausgebildete Zapfen oder Nocken 36' an seiner Außenseite aufweist, die in Richtung Formmodell 4 oder Formplatte 6 (Fig. 3b) weisen. Zudem ist das erste Formelement 8" mit zwei Entlüftungsöffnungen 38 ausgerüstet, die als waagerecht zur Zentrierachse 28 verlaufende Kanäle 40 ausgebildet sind, welche zur Aufnahme der in Fig. 3 gezeigten Zentrierdorne 34' vorgesehen sind. Die Kanäle 40 weisen einen sich von der Innenseite des Formelementes in Richtung zur Außenseite des Formelementes vorzugsweise konisch verjüngenden Querschnitt auf. Die Kanäle 40, welche die Funktion von Entlüftungskanälen haben, sind im Gießbetrieb bei horizontaler Ausrichtung der Zentrierachse 28 im Nahbereich der oberen Wandung am ersten Formelement 8" ausgebildet. Die im Gebrauch des ersten Formelementes untere Wandung 64" ist vollständig eben ausgebildet und verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 54 der im Ansetzbereich 17 ausgebildeten Durchtrittsöffnung 18.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines ersten erfindungsgemäßen Formelementes 8IV ist in den Figuren 9a und 9b gezeigt. Das Formelement 8IV weist anstelle von zwei Zapfen oder Nocken der zuvor gezeigten Ausführungsbeispiele nur einen einzigen Nocken oder Zapfen 36"' auf. Der Nocken oder Zapfen 36"' ist an der Seite des ersten Formelementes 8IV angeordnet, die in Richtung des Formmodelles 4 oder der schwenkbaren Formplatte 6 (Figur 13a) weist. Der Nocken 36"' weist einen ovalen Querschnitt auf und ist wie Figur 9b verdeutlicht etwa im gleichen Abstand zu den beiden seitlichen Führungsflächen 12, 12' des ersten Formelementes 8IV angeordnet. Zudem ist am Nocken oder Zapfen 36"' eine Entlüftungsöffnung 38' vorgesehen, die als parallel zur Zentrierachse 28 verlaufender Kanal 40' ausgebildet ist. Der Kanal 40 zur Entlüftung aus dem Speiser-Hohlraum weist zudem einen sich von der Innenseite des Formelementes 8I in Richtung zur Außenseite des Formelementes konisch verjüngenden Querschnitt auf. Im Gegensatz zu den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen weist das erste Formelement 8IV keinen den Speiser-Hohlraum kammerartig unterteilenden Steg auf. Auf der dem Formmodell 4 oder der schwenkbaren Formplatte zugewandten Seite ist zwischen dem Ansetzbereich 17 und dem Nocken bzw. Zapfen 36"' eine Fläche 55 ausgebildet, die eine Neigung aufweist bzw. geneigt ausgebildet ist. Dabei wird der Abstand zwischen Form- modell oder Formplatte und der geneigten Fläche 55 des ersten Formelements 8IV von der Zentrierachse 28 aus in Richtung der Entlüftungsöffnung 38' gleichmäßig größer. Das erste Formelement 8IV weist wie die zuvor gezeigten Ausführungsbeispiele des ersten Formelementes ebenfalls einen sich nach der Durchtrittsöffnung 18 trichterförmig erweiternden Eintrittsbereich 56 auf. Zur Ausbildung der in den Figuren 6a bis 9b abgebildeten ersten Formelemente 8", 8"',8IV wird als Material vorzugsweise ein exothermes Speisermaterial verwendet. Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes wird zur Ausbildung des ersten Formelementes 8", 8"',8IV ein isolierendes Speisermaterial oder ein anderes Material eingesetzt, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien.
In den Fig. 10a und 10b ist ein zweites Formelement 10 zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes dargestellt, wobei die Innenkontur des zweiten Formelementes ausbildenden inneren Wandflächen 68, 68' abschnittsweise parallel zueinander und parallel zur Zentrierachse 28 verlaufen. Das zweite Formelement 10 weist zudem an einem Innenwandbereich einen konisch verlaufenden Wandungsabschnitt 70 und eine sich insbesondere an den konisch verlaufenden Wandungsabschnitt 70 anschließende zylindrische (alternativ: nicht-zylindrische) Ausnehmung 26 auf. Die Ausnehmung 26 ist in ihren Abmessungen insbesondere auf die Außenabmaße einer mit der Ausnehmung korrespondierenden Zentrierdornspitze 24 (Fig. 10) abgestimmt. Das zweite Formelement 10 weist ebenfalls einen im Gebrauch des Formelementes sich vertikal von der oberen Wandung 71 des Formelementes in Richtung der Zentrierachse 28 erstreckenden Steg 58' auf, der den Innenraum des zweiten Formelementes ebenfalls kammerartig unterteilt. Der Steg 58' hat ebenfalls die Funktion einer Williamsleiste. Zur Ausbildung des in den Figuren 10a und 10b gezeigten zweiten Formelementes werden exotherme oder isolierende Speisermaterialien verwendet oder das zweite Formelement 10 umfasst zumindest abschnittsweise ein exothermes oder isolierendes Speisermaterial.
Die Fig. 1 1a und 1 1 b zeigen Ansichten eines Zentrierdornes 20, welcher Teil eines erfindungsgemäßen Kits aus erfindungsgemäß ausgebildetem Speisereinsatz und dem mit dem Speisereinsatz korrespondierenden Zentrierdorn ist. Der Zentrierdorn 20 weist einen Zentrierdornfuß 22 und eine Zentrierdornspitze 24 auf, wobei die Zentrierdornspitze zylindrisch ausgebildet ist und am Ende halbkugelförmig ausläuft. Der Zentrierdornfuß 22 weist eine ovale Grundform auf, wobei der Zentrierdornfuß bezogen auf seine quer zur Mittenachse verlaufenden Hauptachsen einen Durchmesser hat, der zum Durchmesser der Zentrierdornspitzes ein Verhältnis im Bereich zwischen 1 ,5 und 2,5 aufweist. Der Zentrierdornfuß 22 ist zudem auf einer Seite abgeflacht und weist eine ebene Fläche 72 auf, die mit dem ebenen Flächenabschnitt 54 der ersten Formelemente 8 bis 8"' korrespondiert (Fig.1 bis 8). Durch die ebene Fläche 72 ist eine bevorzugte Aufsteckrichtung des jeweils verwendeten Speisereinsatzes auf den Zentrierdorn 20 vorgegeben, wodurch ein fehlerhaftes Aufsetzen des Speisereinsatzes auf den Zentrierdorn vermieden ist. Zentrierdornspitze 24 und Zentrierdornfuß 22 sind über ein etwa konisch verlaufenden Mittelteil 74 gekoppelt, das einen allmählichen Übergang vom Zentrierdornfuß 22 zur Zentrierdornspitze 24 vorsieht. Die einseitig ausgebildete, ebene Fläche 72 im Bereich des Zentrierdornfußes 22 bildet zusammen mit einer ebenen Fläche entlang des Mitteltei- les 74 des Zentrierdorns 20 die Abstützfläche 62 aus. Die Abstützfläche 62 gelangt zumindest abschnittsweise mit der Anlagefläche 60 der ersten Formelementes 8, 8', 8"' in unmittelbaren Kontakt, womit eine optimale Lagesicherung der auf den Zentrierdorn 20 aufgeschobenen Speisereinsätze 2, 2', 2"' während des Verdichtens des Formmaterials gewährleistet ist. Das erste Formelement und/oder das zweite Formelement weisen jeweils eine Breite auf, die sich parallel zu einer im Gebrauch des Speisereinsatzes senkrecht verlaufenden Mittenachse erstreckt, und jeweils eine sich quer dazu erstre- ckende Tiefe auf, wobei die Breite der beiden Formelemente zur Tiefe der beiden Form- elemente jeweils ein Verhältnis im Bereich von 1 ,7 bis 2,3 hat.
In den Figuren 12a bis 12c ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zentrierdorns 20' dargestellt, der alternativ Teil eines erfindungsgemäßen Kits aus einem erfindungsgemäßen ausgebildeten Speisereinsatz und dem mit dem Speisereinsatz korrespondierenden Zentrierdorn ist. Der Zentrierdorn 20' weist einen Zentrierdornfuß 22', eine Zentrierdornspitze 24' und ein im Wesentlichen konisch verlaufendes Mittelteil 74' auf. Der Zentrierdorn 20' weist an einer Seite im Bereich des Zentrierdornfußes 22 eine ebene Fläche 72' auf, die sich in diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel vom Zentrierdornfuß 22' bis über die Hälfte des Mittelteiles 74' erstreckt. Diese insbesondere im rechten Winkel zur Aufstandsfläche des Zentrierdorns am Formmodell oder der schwenkbaren Formplatte verlaufende ebene Fläche 72' ist eine Abstützfläche 62', mit der die Anlagefläche 60 des ersten Formelementes 8, 8', 8"' in unmittelbare Anlage bringbar ist. Beim Aufsetzen des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes 2, 2', 2", 2"' auf das Formmodell 4 oder die sich in horizontaler Ausrichtung befindende Modellplatte 6 (Figuren 1a, 2a, 3a, 4), wobei der Speisereinsatz 2, 2', 2", 2"' mit seinem ersten Formelement 8, 8', 8", 8"' und dem zweiten Formelement 10 auf den Zentrierdorn 20 aufgeschoben wird, wird das erste Formelement 8, 8', 8", 8"' derart in Anlage mit dem Formmodell 4 gebracht, dass die Durchtrittsöffnung 18 im ersten Formelement 8, 8', 8", 8"' vollständig durch Bereiche des Formmodells 4 abgedeckt ist. Nicht dargestellt ist die alternative Ausführung, dass die Durchtrittsöffnung 18 durch Flächenbereiche der schwenkbaren Formplatte 6 verdeckt wird. Anschließend erfolgt das Verschwenken der Formplatte 6 mit dem Formmodell 4 und dem daran angeordneten Speisereinsatz 2, 2', 2", 2"' um einen Winkel von etwa 90°, so dass die Formplatte 6 eine vertikale Ausrichtung aufweist (Figuren 1 b, 2b, 3b, 5). Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Formelemente 8, 8', 8", 8"' und den damit korrespondierenden Zentrierdorn 20 ist eine verdrehsichere Ausrichtung zum Formmodell gewährleitet. In der vertikalen Ausrichtung erfolgt dann das nicht näher gezeigte Einfüllen von Formmaterial auf zumindest der Seite der Formplatte, auf welcher der Speisereinsatz 2, 2', 2", 2"' angeordnet ist, so dass das erste Formelement 8, 8', 8", 8"' und das zweite Formelement 10 des Speisereinsatzes 2, 2', 2", 2"' nahezu vollständig vom Formmaterial umhüllt ist. Das den Speisereinsatz 2, 2', 2", 2"' umgebende Formmaterial wird verdichtet, und beim Verdichten wirkt vornehmlich eine Druckkraft (Pfeil 45, Fig.3c) auf den Speisereinsatz 2, 2', 2", 2"' in Richtung der Zentrierachse 28. Erreicht die Druckkraft einen ausreichenden Wert, so werden die Halteelemente 16, 16' am ersten Formelement 8, 8', 8", 8"' abgetrennt oder derart verformt, dass die Formelemente teleskopartig zueinander verschoben werden, wobei das zweite Formelement 10 abschnittsweise über das erste Formelement 8, 8', 8", 8"' geschoben wird und sich gleichzeitig das Volumen des Speiser-Hohlraums 30 verringert. Während des Verschiebevorgangs ver- ändert das erste Formelement 8, 8', 8", 8"' seine Lage zum Formmodell 4 oder der Formplatte 6 nicht. Nach dem Verdichten wird die erzeugte Formhälfte von der Formplatte 6, dem Formmodell 4 und dem Zentrierdorn 20 getrennt, so dass ein oder mehrere Speisereinsätze 2, 2', 2", 2"' in der erzeugten Formhälfte verbleiben. Weist der Speisereinsatz 2" eine Entlüftungsöffnung 38 zum Entlüften des Speisereinsatzes 2" auf und sind an der Formplatte mit dem Abstandshalter 44 verbundene Ansetzteile 46 vorgesehen, so ist nach dem Entfernen der schwenkbaren Formplatte 6 ein Entlüftungskanal innerhalb der Formhälfte erzeugt, über den beim Gießvorgang Luft aus dem Speiser- Hohlraum entweichen kann.
Die Figuren 13a bis 15 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Gussteiles, wobei ein erfindungsgemäß ausgebildeter Speisereinsatz 2IV mit seiner Durchtrittsöffnung 18 und der Entlüftungsöffnung 38' im ersten Formelement 8IV auf zwei Zentrierdorne 20, 42' aufgeschoben bzw. aufgesetzt wird, die an einer ersten Formplatte 6' angeordnet sind. Dabei gelangt der Speisereinsatz 2IV mit seinem Ansetzbereich 17 und dem Nocken oder Zapfen 36"' unmittelbar in Anlage mit der ersten Form- platte 6', die zu diesem Zeitpunkt eine waagerechte Ausrichtung aufweist. Das erste Formelement 8IV und das zweite Formelement 10 werden mittels der Halteelemente 16, 16' in ihrer Ausgangsposition zueinander fixiert. Anschließend erfolgt das Verschwenken der ersten Formplatte 6' in die Vertikale (Figur 13b), sodass die Zentrierachse 28 des Speisereinsatzes 2IV in die Horizontale gelangt und die erste Formplatte 6' parallel zu einer zweiten Formplatte 6" ausgerichtet ist. An der ersten Formplatte 6' ist in diesem Ausführungsbeispiel nur der Speisereinsatz 2IV angesetzt. Das Formmodell 4' sowie ein zur Ausbildung eines Entlüftungskanales vorgesehenes Ansetzteil 46' sind an der zweiten Formplatte 6" angeordnet. Wie aus der Figur 14 ersichtlich, werden, nachdem die beiden Formplatten 6' und 6" parallel zueinander ausgerichtet sind, Kammern 76, 76' um die Formplatten herum erzeugt, in die dann ein Formmaterial 78 eingefüllt wird. Nach dem Befüllen der Kammern 76, 76' erfolgt dann ein Verpressen und damit eine Verdichtung des Formmateriales 78 in den Kammern. Beim Verdichten des Formmaterials wird das zweite Formelement 10 teleskopartig über das erste Formelement 8IV geschoben, sodass sich die Gesamthöhe des Speisereinsatzes 2IV im Vergleich zur Gesamthöhe in der Ausgangsposition (Figur 13a) deutlich reduziert. Durch eine zur ersten Formplatte 6' geneigt ausgebildete Fläche 55 des ersten Formelementes 8IV (Fig. 13b) ist sichergestellt, dass der Bereich zwischen der Oberfläche der ersten Formplatte 6' und dem ersten Formelement 8IV während der Formmaterialbefüllung der Kammern 76, 76' ausreichend mit Formmaterial gefüllt und beim Verdichten die gewünschte Formmaterialverdichtung um den Ansetzbereich 17 herum erzielt wird. Mit dem Verdichten des Formmaterials 78 werden in den Kammern jeweils feste Formhälften 80, 80' für die Gussform erzeugt, die nach dem Entfernen der ersten und zweiten Formplatte 6', 6" und damit gleichzeitig des Formmodells 4' und des Ansetzteils 46' zu einer Gussform 82 zusammengesetzt werden, vgl. Figur 15. Die erzeugte Gussform 82 weist einen Hohlraum 84 für das in die Gussform einzufüllende flüssige Metall auf, der im Wesentlichen der Form des herzustellenden Gussteils entspricht. Der Hohlraum 84 weist einen Übergang 86 zum Speisereinsatz 2IV in der ersten Formhälfte 80 auf. Ein mit der Entlüftungsöffnung 38' im ersten Formelement 8IV des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes korrespondierender Entlüftungskanal 88 ist in der Gussform 82 ausgebildet, mittels dem auf vorteilhaft einfache Weise sichergestellt werden kann, dass der Speisereinsatz 2IV im Gießbetrieb nahezu vollständig mit flüssi- gern Metall gefüllt ist, sodass während des Schrumpfvorganges des Metalls im Hohlraum der Gussform 82 die Versorgung mit flüssigem Metall sichergestellt werden kann. Der Entlüftungskanal 88 (Fig. 15) ist dort angeordnet, wo zuvor das Ansetzteil 46' angeordnet war (vgl. Fig. 13b, 14).
In den beigefügten Figuren sind identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen be- zeichnet.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Speisereinsatz (2, 2', 2", 2"', 2IV) zur Verwendung beim Gießen von Metallen in vertikal teilbaren Gießformen, mit einem ersten Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) und einem zweiten Formelement (10), welche
(i) teleskopartig zueinander verschiebbar sind,
(ii) einen Speiser-Hohlraum (30) zur Aufnahme flüssigen Metalls begrenzen und
(iii) zur Positionierung mittels eines entlang einer Zentrierachse (28) positionierbaren Zentrierdorns (20, 22') eingerichtet sind,
wobei das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) eine Durchtrittsöffnung (18) für das flüssige Metall aufweist, und
wobei der Speiser-Hohlraum (30) so ausgestaltet ist, dass bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse (28) ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraums (30) oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist.
2. Speisereinsatz nach Anspruch 1 ,
wobei am zweiten Formelement (10) zum Positionieren des Zentrierdorns (20, 20') ein konisch verlaufender Wandungsabschnitt (70)
und/oder
eine zylindrische oder nicht-zylindrische Ausnehmung (26) für die Dornspitze (24) vorge- sehen sind.
3. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei am ersten Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) zusätzlich eine Entlüftungsöffnung (38) zum Entlüften des Speiser-Hohlraums (30) angeordnet ist, die bei horizontaler Anordnung der Zentrierachse (28) oberhalb der Zentrierachse positionierbar ist.
4. Speisereinsatz nach Anspruch 3,
wobei die Entlüftungsöffnung (38) als Entlüftungskanal (40) ausgebildet ist, wobei der Entlüftungskanal (40) vorzugsweise abschnittsweise oder über seine gesamte Länge parallel zur Zentrierachse (28) verläuft.
5. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
(i) das zweite Formelement (10) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst
und/oder
das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst,
oder
(ii) das zweite Formelement (10) aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst
und/oder
das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolieredes Speisermaterial umfasst
oder
(iii) das zweite Formelement (10) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst
und/oder
das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) kein exothermes Speisermaterial umfasst und aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst oder aus einem Material gebildet ist oder ein Mate- rial enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe,
Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien,
oder
(iv) das zweite Formelement (10) aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst
und/oder
das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst oder aus einem Material gebildet ist oder ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metalle, Kunststoffe, Pappen, deren Mischungen und deren Kompositmaterialien.
6. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV)
einstückig ausgebildet ist
oder
aus zwei zusammengesetzten Teilelementen (48, 49) besteht, die relativ zueinander lagestabil oder teleskopierbar sind, wobei das erste Teilelement (48) die Stellfläche des Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"') umfasst und das zweite Teilelement (49) zum Verbinden mit dem zweiten Formelement (10) eingerichtet ist.
7. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei am ersten Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) und/oder am zweiten Formelement (10) Haltelemente (16, 16') angeordnet sind, mittels derer das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) und das zweite Formelement (10) in einer Ausgangsposition gehalten werden, wobei die Halteelemente (16, 16') dazu eingerichtet sind, beim teleskopartigen ineinander Verschieben abgetrennt oder deformiert zu werden.
8. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) Außenflächenabschnitte umfasst, die an Innflächenabschnitten des zweiten Formelements (10) angrenzen oder anliegen und die beim teleskopartigen Verschieben der Formelemente (8, 8', 8", 8"', 8IV, 10) ineinander ein seitliches Verkippen des ersten Formelements relativ zum zweiten Formelement verhindern oder behindern.
9. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das erste Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) als Mittel zum Erreichen und/oder Bewahren einer vorbestimmten Ausrichtung des Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) relativ zu einer Formplatte (6)
eine Durchtrittsöffnung (18) mit einem Querschnitt aufweist, der nicht kreisförmig ist und vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus oval, unrund, abgeflachter Kreis, abgeflachtes Oval, dreieckig, viereckig oder mehreckig
und/oder
eine oder mehrere zusätzliche Ausnehmungen (26) oder Öffnungen (38) besitzt zur Aufnahme eines zweiten Zentrierdorns (34, 42, 42'), wobei die eine oder mehreren Aus- nehmungen oder Öffnungen vorzugsweise parallel zur Zentrierachse (28) verlaufen und/oder einen oder mehrere Abstandshalter (44, 44') auf der der Formplatte (6) zugewandten Seite besitzt.
10. Speisereinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das zweite Formelement (10) innenseitig an seinem der Durchtrittsöffnung (18) gegenüberliegenden Ende einen oder mehrere angeformte Stege (58') oder Wandungsabschnitte besitzt, welche den Speiserhohlraum (30) kammerartig unterteilen.
1 1. Formelement zur Verwendung als erstes oder zweites Formelement eines Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
12. Kit zur Herstellung eines Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) nach einem der Ansprü- che 1 bis 10, umfassend ein erstes Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) und ein zweites
Formelement (10) wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert.
13. Kit umfassend
ein Kit nach Anspruch 12
sowie
- einen Zentrierdorn (20, 20') zur formschlüssigen Aufnahme durch den Speisereinsatz (2, 2', 2", 2"', 2IV).
14. Verwendung eines Formelements als erstes Formelement (8, 8', 8", 8"', 8IV) oder zweites Formelement (10) eines Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
15. Verfahren zum Gießen von Metall in einer Anlage mit schwenkbarer Formplatte, mit folgenden Schritten:
Aufsetzen eines Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf einem Formmodell (4) mit Zentrierdorn (20, 20'), welches auf einer schwenkbaren Formplatte (6) angeordnet ist, oder unmittelbar auf einer schwenkbaren Formplatte (6, 6') mit Zentrierdorn (20, 20');
Verschwenken der Formplatte (6, 6') mit dem darauf aufgesetzten Speisereinsatz (2, 2', 2", 2"', 2IV), so dass die Zentrierachse (28) des Speisereinsatzes (2, 2', 2", 2"', 2IV) in die Horizontale gelangt und dann ein überwiegender Volumenanteil des Speiser-Hohlraums (30) oberhalb der Zentrierachse (28) positioniert ist.
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