EP3294477A1 - Verfahren zum giessen von metall, adaptereinheit und vorrichtung zum giessen von metall umfassend eine derartige adaptereinheit - Google Patents

Verfahren zum giessen von metall, adaptereinheit und vorrichtung zum giessen von metall umfassend eine derartige adaptereinheit

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EP3294477A1
EP3294477A1 EP16720147.4A EP16720147A EP3294477A1 EP 3294477 A1 EP3294477 A1 EP 3294477A1 EP 16720147 A EP16720147 A EP 16720147A EP 3294477 A1 EP3294477 A1 EP 3294477A1
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EP
European Patent Office
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casting
mold
furnace
molten metal
casting furnace
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EP3294477B1 (de
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Harald Justus Weis
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Ingenieurbuero Weis Inh Dipl-Ing Harald Justus Weis
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Ingenieurbuero Weis Inh Dipl-Ing Harald Justus Weis
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D47/00—Casting plants

Definitions

  • the invention relates to a method for casting metal, an adapter unit and a device for casting metal comprising such an adapter unit.
  • DE 10 2012 101 055 AI discloses a casting method and a casting plant for the production of workpieces. Several molds are arranged on a rotary table and connectable to a casting furnace. After cooling the melt in the casting mold, the casting furnace can be separated and joined to a next casting mold. A re-compression of the melt in the mold takes place at maximum furnace pressure. During cooling and solidification of the melt, the pressure in the casting mold sinks.
  • DE 102 33 962 A1 discloses an active power supply adapter in which a piston is provided for pushing melt into the casting mold.
  • a piston is provided for pushing melt into the casting mold.
  • DE 198 21 419 AI discloses a method for increasing low-pressure casting of metal, wherein a controllable piston for pressing the molten metal in the mold is used.
  • DE 198 12 068 AI discloses a casting apparatus and a casting method with recompression by means of a first and a second piston. During the solidification of the melt in the mold, the casting furnace is blocked for further use.
  • DE 43 32 760 AI discloses a method for low-pressure casting of copper or brass.
  • the molten metal is filled through a riser pipe from the furnace into a mold. After solidification of the melt in the mold, the pressure in the furnace can be lowered. During the solidification of the melt, the mold is thermally coupled to the casting furnace. It is an object of the present invention to improve a method for casting metal, and in particular to reduce the cycle time of a casting, to reduce the energy consumption, to ensure improved material properties of the casting and / or to increase the utilization of the casting furnace.
  • a fluid connection between a casting furnace and a casting mold is initially interrupted and additionally actively aerated for emptying.
  • the active aeration means that the fluid connection is actively air and / or another gas, in particular targeted, supplied.
  • the active aerating thus takes place, for example, by the supply of air into a standpipe which connects the casting furnace with the casting mold.
  • the invention differs fundamentally from DE 43 32 760 AI, in which aeration of the fluid connection is prevented. Before actively aerating, the casting furnace is vented. The active ventilation of the riser and the venting of the casting furnace can take place simultaneously.
  • the protective gas is forced into the riser and the casting furnace is then vented.
  • molten metal from the fluid connection can get back into the casting furnace, so in particular during the casting furnace is vented.
  • the fluid connection is ensured in particular by a connecting line.
  • the connecting line is designed in particular as a riser.
  • an adapter unit may be part of the connecting line.
  • the liquid molten metal may pass back into the casting furnace while the molten metal in the casting mold is solidified and / or pressed. This makes it possible to separate the casting furnace from the mold faster.
  • the cycle time for the casting furnace itself is reduced. There is no waiting time for the casting furnace during the solidification of the molten metal in the casting mold.
  • the utilization of the caster can be increased. In particular, the casting furnace is available for further use after a shorter period of use.
  • the casting furnace can be thermally and mechanically decoupled from the casting mold.
  • thermal and mechanical Decoupling the cast furnace from the casting mold avoids further supply of heat energy to the casting mold, particularly during cooling of the molten metal in the casting mold. This leads directly to a shortening of the cycle time for the casting.
  • the cycle time reduction is thus due to the reduction of the cooling time.
  • a cast part with increased strength enables a reduced use of materials and reduced wall thicknesses in the component design.
  • the inventive method allows increased flexibility and diversity in the production of lightweight cast components.
  • a casting cycle is shortened. The overall energy balance of the process is thereby improved. It is possible to use a casting furnace with reduced thermal output.
  • molten metal Prior to interrupting fluid communication, molten metal is provided in the casting furnace and filled from the casting furnace into the casting mold.
  • the method relates in particular to casting of light metal, in particular of aluminum and its alloys.
  • the method is applicable to low-pressure casting, particularly with rising molten metal, to counter-pressure casting and vacuum casting.
  • the mold can be a permanent mold, which is also referred to as a mold.
  • the mold may also be a lost mold and is particularly suitable for a sand casting process.
  • the method is particularly suitable for filling a casting mold with low pressure.
  • molded parts made of foamed plastic in particular expanded polystyrene (EPS), known as styrofoam, are embedded in foundry sand After the casting mold is finished, it is filled with the metal melt.
  • EPS expanded polystyrene
  • the Styrofoam moldings evaporate on contact with the hot molten metal
  • the volume occupied by the styrofoam moldings is filled by the molten metal
  • several molds can be bundled into a cluster and simultaneously filled with low pressure
  • the material shrinkage can be compensated for and the pressure in the casting during the solidification can be maintained constant in particular by means of an adapter unit, in particular centrally located.
  • the bundling of the casting molds into the grape is particularly applicable to all common sand casting methods.
  • a method in which an emphasis on the molten metal in the mold by means of an adapter unit allows the exercise of arbitrarily high pressures, in particular up to 100 bar or more.
  • High pressures are needed in particular for the production of fiber composite materials.
  • the amount of pressure depends in particular on the geometry of the casting mold and / or from the adapter unit, in particular the geometry of individual components of the adapter unit.
  • a workpiece produced in this way has improved material properties and in particular increased strength values.
  • the individual process steps can advantageously be carried out integrated by means of the adapter unit.
  • the adapter unit has an increased functional density.
  • a method in which the pressing is done by displacing a piston in an adapter housing, allows an immediate application of the emphasis on the melt.
  • An axial piston displacement is uncomplicated feasible.
  • the axial lifting movement of the piston can be superimposed on a rotational movement of the piston.
  • a method in which an active cooling of the adapter unit is provided reduces the cycle time of the process, in particular the cooling and solidification of the molten metal in the mold.
  • the cooling of the adapter unit takes place in particular during and / or after the pressing.
  • the cooling of the adapter unit takes place in particular after the fluid connection has been interrupted.
  • cooling the adapter unit and thus the molten metal in the mold does not adversely affect the heated casting furnace and the therein located molten metal, since the casting furnace after the interruption of the fluid connection thermally and mechanically separated from the adapter unit, that is decoupled, is.
  • melt Since the feed volume which can be pressed by the piston stroke could not be sufficient in the case of a bundle of casting molds, it is possible to separate the casting molds from the casting furnace after aerating the riser and to turn them through a horizontally arranged axis of rotation by 180 °, as is described, for example, in DE 10 2004 043 444 B3 is known.
  • the casting molds are turned upside down.
  • the melt volume which leads to distribution to the individual casting molds, serves as feed volume.
  • the melt contained therein can solidify under the action of gravity and / or pressure from above, in particular by means of compressed air, are applied.
  • the advantage over the prior art is then that the melt is pressed into the casting mold via the piston during rotation. Volume shrinkage due to cooling during rotation is compensated.
  • the pressurization counteracts the cavitation.
  • This procedure in particular the turning of a filled casting mold, is also possible with individual molds or molds. It is conceivable to position the adapter unit stationary and to leave the molds open.
  • the execution of the method is particularly suitable for a stationary casting furnace and transportable casting molds.
  • the method has a reduced cycle time, since in particular the cooling and / or solidification of the molten metal in the casting mold are not relevant for the cycle time of the casting furnace.
  • a cyclical process sequence, in which the casting furnace is used, is decoupled from the cooling and / or solidification of the molten metal in the casting mold.
  • a method in which a maximum filling pressure in the casting furnace is provided for filling the molten metal into the casting mold, wherein the maximum filling pressure is less than 0.5 bar simplifies the design of the casting furnace.
  • the fact that the maximum filling pressure is less than 0.5 bar the casting furnace is not subject to the pressure vessel regulation.
  • the design and in particular the construction of the caster is thereby simplified.
  • the operation of the caster is simplified.
  • the maximum pressure that must be provided by the casting furnace can be significantly lower. be placed.
  • the pressure must be just so great that the molten metal from the casting furnace, for example, can ascend via a riser into a mold until the mold is filled.
  • the reprints are carried out by means of the adapter unit.
  • the casting furnace can be uncomplicated and, in particular, does not have to be removed according to a pressure vessel regulation.
  • the investment costs and the follow-up costs are reduced.
  • the planning effort is reduced. A potential danger is reduced.
  • a method of demoulding a casting from the casting mold enables the imaging of a complete process chain of a casting process.
  • the shaping takes place by means of the adapter unit.
  • the adapter unit has increased functional integration.
  • a separate mold removal tool is unnecessary.
  • the demoulding can be done easily.
  • the demolding is possible immediately after the solidification of the molten metal to the casting.
  • a conversion of a casting method known from the prior art by means of a gravity-casting frame is thereby possible in a particularly advantageous manner.
  • the interruption of the fluid connection is independent of the melt pressure feasible. Compared to a slider closure known from the prior art, it is particularly unnecessary to return the displaced melt. The procedure is simplified. Another great advantage is that the shaping in the upper part of the piston in conjunction with the rotational movement of the piston, the melt cross section is cut through the piston, but not squeezed off as in an active feeder according to the prior art, in particular the active feeders from DE 102 33 962 AI or DE 198 12 068 AI are known. In particular, it is ensured that the solidification of the molten metal in the casting mold is decoupled from the interruption of the fluid connection. It is possible to interrupt the fluid connection without an additional increase in pressure on the molten metal.
  • the interruption of the fluid connection is straightforward and error-prone.
  • the risk of production-related material defects in the casting is reduced.
  • the isobaric interruption of the fluid connection is made by rotating the piston in the adapter housing.
  • This means that the piston performs an axial displacement and a rotation about the longitudinal axis of the adapter housing.
  • the displacements can be carried out independently of each other, ie either an axial displacement, or a rotation or a combined axial-rotational displacement.
  • a method of separating the caster from the mold simplifies thermal and mechanical decoupling of the components.
  • a separation of a connecting line which in particular is firmly connected to the casting mold, provided by the casting furnace.
  • the venting of the casting furnace takes place in particular after the thermal decoupling of the furnace from the casting mold. After venting the casting furnace, it is available for connection to other casting molds.
  • a method in which further molten metal is provided for the following casting cycles during the solidification phase of the casting cycle, in particular by replacement of the at least partially emptied casting furnace by a filled casting furnace and / or by refilling the at least partially emptied casting furnace with molten metal allows effective use of the Casting furnace, in particular during the solidification of the molten metal. An uninterrupted operation of the method is guaranteed. In the event that sufficient molten metal is still present in the casting furnace for a subsequent casting cycle, the sufficiently filled casting furnace can stay at a position intended for it, in particular at a casting position.
  • a method in which there is provided an opening spaced along the fluid communication with the mold simplifies active venting of the fluid connection. This ensures that after interrupting the fluid connection molten metal, which is arranged between the mold and the casting furnace, can automatically, in particular due to gravity, flow back into the casting furnace. A so-called pipette effect, according to which the liquid molten metal remains in the riser, is prevented.
  • the opening serves to vent the fluid connection. For this purpose, the opening is released.
  • a method in which a storage volume, in particular in the form of a pressurized gas, in particular air, is supplied through the opening of the fluid connection for actively aerating the fluid connection leads to an acceleration of the outflow of the molten metal into the casting furnace.
  • the pressurized gas can be supplied with an aeration pressure of, for example, at least 2 bar, in particular at least 5 bar and in particular at least 10 bar.
  • the storage volume may be advantageous as pressurized gas filled pipe can be provided.
  • a tube can be uncomplicated and in particular not designed as a pressure vessel.
  • the gas in particular inert gas from a gas storage, which is in particular connected to the opening.
  • the gas is sucked through the sinking melt column in the compound.
  • the gas storage is in particular a flexible bag in which the gas is under ambient pressure.
  • the casting furnace may be used to fill the second mold while the molten metal in the first mold is being pressed and solidified. This ensures that the molten metal in the casting furnace in a limited time interval, which is in particular at most 90 minutes, can be processed completely.
  • the maximum filling pressure is less than 0.5 bar, it is possible to use large-volume casting furnaces.
  • the filling capacity of the caster are set no limits, at least with regard to the pressure vessel regulation.
  • the casting mold has an adapter housing having a housing longitudinal axis and a piston displaceable in the adapter housing.
  • the piston is displaceable along the housing longitudinal axis.
  • the piston is rotatable about the housing longitudinal axis.
  • a control of the piston can be done via various types of drives, for example by means of a hydraulic drive, a pneumatic drive and / or an electric drive.
  • An adapter unit wherein the piston has an opening for venting a connectable with the adapter housing connection line, has an increased functionality. Ventilation of the connecting line is possible directly above the piston. In particular, the venting of the adapter housing and in particular the connecting line is made possible by an opening which is arranged at a distance from the casting furnace. It is alternatively conceivable to realize the ventilation via a separate channel, which extends in particular in the interior of the piston. It is also conceivable to realize the ventilation via a separate control unit in the adapter housing. Basically, it is irrelevant how the ventilation takes place in detail.
  • the gas used for venting for example air or another inert gas, at a position, in particular the riser, is supplied so that the molten metal flows back into the riser uncomplicated and completely in the casting furnace, in particular independently. It is also essential that this prevents the formation of metal oxides in the interior of the molten metal and / or on the molten bath surface and / or that gas bubbles remain dissolved in the molten metal. This prevents material defects in the later casting.
  • the gas used for venting for example air or another inert gas
  • An adapter unit is arranged in particular along the fluid connection between the casting furnace and the casting mold.
  • the adapter unit can be retrofitted to existing devices for casting metal. This makes it possible to carry out the method according to the invention with a device known from the prior art, which is retrofitted by the adapter unit according to the invention. This allows a particularly cost-effective upgrading of a known device, the significant advantages by retrofitting the adapter unit such as cycle time reduction of the casting, reduced energy consumption, increasing the strength values of the casting, expanding the product range, especially fiber reinforced castings, maintaining a permanent, uninterrupted casting operation Providing molten metal during the solidification phase of the casting and operating Mehrg discernapparaturen with existing air and / or hydraulic networks through the timing of the casting plants.
  • a device with such an adapter unit is constructed in particular in a modular manner.
  • the modular structure allows in particular a simplification of a central hydraulic supply. Hydraulic travel movements are necessary, for example, for demoulding the casting, ie for opening the casting mold, and / or for closing the casting mold for the mold.
  • Decisive for the size of a hydraulic unit are travel speeds and volumes that are required for, in particular simultaneously occurring, hydraulic travel movements of several hydraulic cylinders in the input or extension direction. With the device, it is possible to successively switch the casting operations of the various modules, so that the hydraulic movements take place in succession. It is sufficient to use one hydraulic unit for all the casting equipment of a module.
  • the size of the hydraulic unit is determined by the size of the casting station.
  • the size of the hydraulic unit corresponds to the size of the casting station.
  • the low flow rates for the adapter unit can be made available for example via a hydraulic accumulator. It is sufficient to provide a pressure control and an oven temperature control. As a result, compressed air power and power output of the device can be reduced. When purchasing a new device, the system costs are significantly reduced. Due to the fact that, in particular, the adapter unit makes it possible to remove a casting, the design of removal means, such as, for example, a gripping unit for removing a casting from the casting mold, is simplified. In particular, the control and / or regulatory effort and in particular the components required for this purpose is reduced.
  • the device comprises at least one casting furnace and at least one casting mold.
  • a mutual connection of the at least one casting furnace with a casting mold requires a relative movement between casting furnace and casting mold. This can be done in particular by the fact that the casting mold is suspended in a frame provided for this purpose, that is, it is spatially fixed. In this case, the casting furnace is arranged to be displaceable in space. It is also conceivable that the at least one mold is rotatably arranged, for example, on a carousel arrangement in space, wherein the respective mold to be filled is displaced for connection to the casting furnace relative thereto. It is also conceivable to arrange both the casting furnace and the mold movable in space.
  • a device with multiple molds allows an increase in efficiency of the device.
  • the method can be designed to be economically effective.
  • just so many molds are provided that after filling the last mold in a first casting cycle, the first mold to start a second casting cycle is available, since the solidified casting of the first mold of the first casting cycle has been completely removed from the mold.
  • the number of casting molds is therefore dependent in particular on the filling time and the solidification time of the molten metal.
  • the casting molds can be arranged, for example, grid-like or concentric.
  • the apparatus includes at least one second casting furnace which provides molten metal when the first casting furnace is deflated.
  • a device in which the adapter unit and / or the Vietnameseslei-processing are made of ceramic material has a particularly long service life.
  • the service life of the thermally and / or mechanically highly loaded components, ie the adapter unit and the Vietnameseslei-device is increased.
  • adapter unit and / or the connecting line are made of silicon nitride. It is particularly possible to use the adapter housing and the connection line in one piece, so as a one-piece component to execute. It conceivable to perform highly stressed components as ceramic inserts and / or with ceramic material, in particular zirconia (Zr0 2 ) coated material.
  • FIG. 1 shows a device for casting metal with a casting furnace which can be moved between two casting molds
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the casting furnace according to FIG. 1 with the casting mold connected via a riser pipe and an adapter unit, FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the detail III in Fig. 2,
  • Fig. 4 is a Fig. 3 corresponding representation of an arrangement of the adapter unit for
  • Fig. 5 is a Fig. 4 corresponding representation of an arrangement of the adapter unit for
  • Fig. 6 is a representation corresponding to FIG. 5 in an arrangement of the adapter unit for
  • FIG. 8 a representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of a device with a casting carousel, FIG.
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of a device with a series arrangement of the casting molds
  • FIG. 10 is a representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of a device with an extended series system
  • FIG. 11 is a representation corresponding to FIG. 10 of a further embodiment of a device with a multiple-line system.
  • FIGS. 1 to 7 An embodiment of a device 1 shown in FIGS. 1 to 7 is designed as a so-called machine duo.
  • the device 1 is used for low-pressure casting of aluminum.
  • the apparatus 1 comprises a first casting furnace 2 in which aluminum is heated and the aluminum melt is provided.
  • the first casting furnace 2 can be displaced linearly along a first casting furnace conveying direction 4 by means of a drivable roller conveying device 3.
  • two mold stations 5 are arranged side by side.
  • the mold stations 5 are designed to be identical.
  • Each casting form station 5 has a frame-like portal 6 with a plurality of vertical supports 7 and horizontal beams 8.
  • a mold 9 is provided at the portal 6, a mold 9 is provided.
  • the roller conveyor 3 is arranged with the first casting furnace 2.
  • the mold 9 is arranged.
  • the vertical distance of the casting mold 9 to the roller conveyor 3 is selected such that the first casting furnace 2 can be coupled to the respectively arranged casting mold 9.
  • the first casting furnace 2 is coupled to the casting mold 9 of the casting mold station 5 shown on the left.
  • the mold 9 is designed in several parts and has four in one plane relatively displaceable mold side parts 10.
  • the mold side parts 10 are each displaceable in the plane by means of a hydraulic cylinder.
  • a casting shell 11 is displaceable by means of a lifting portal 12.
  • On an underside of the mold top 11, a mold base 50 is disposed opposite.
  • the mold base 50 is plate-shaped with an access opening for feeding the molten metal.
  • the lower mold part 50 is in particular fixed, in particular immovable, held on the casting mold station 5.
  • the casting mold Side parts 10 and the mold upper part 11 displaced.
  • the side parts 10 and the upper part 11 are in a closed arrangement of the casting mold.
  • the mold 9 can be filled with molten metal.
  • the casting mold 5 shown on the right in Fig. 1 station 5 shows the mold 9 in the Entformungs- arrangement.
  • the side parts 10 and the upper part 11 are spaced from each other. In this arrangement, a manufactured casting can be removed from the mold.
  • a further roller conveyor 13 Adjacent to the roller conveyor 3 and perpendicular to the first Guss supplement Vietnamese 4, a further roller conveyor 13 is provided, which is carried out substantially identical to the first roller conveyor 3.
  • a second casting furnace 14 is arranged.
  • the second casting furnace 14 can be displaced along the first casting furnace conveying direction 4 on the roller conveyor 13.
  • the second casting furnace 14 is arranged in front of the mold casting station 5 shown on the right.
  • Both the roller conveyor 3 and the roller conveyor 13 allow a change of the casting furnaces 2, 14 perpendicular to the first G manofen everyday substances 4, that is along a transverse conveying direction 15. Along the transverse conveying direction 15, a Casting exchange is possible.
  • the first casting furnace 2 has an inner container 16 with an upper cylinder portion and a spherical cap portion formed integrally thereon.
  • the inner container 16 may also be referred to as a crucible.
  • the inner container 16 is also available in other geometric shapes by default.
  • the inner container 16 is surrounded by a thermal insulating layer 17 to reduce the heat loss during the casting process. If the insulating layer 17 of the casting furnace 2 is sufficiently designed, it is conceivable that the casting furnace 2 has no separate heating. Conversely, this means that a separate heating to the casting furnace 2 is provided in order to ensure a sufficient temperature of the molten metal 22. In particular, it is conceivable that the casting furnace is additionally externally heated for every second or third casting.
  • the heating takes place in particular while the casting furnace 2 is arranged in the casting mold station 5.
  • a connection for heating in particular for electrical heating, may be provided at the casting mold station 5.
  • the connection for electrical heating is in particular designed such that the casting furnace 2 automatically is coupled with the terminal when it is in the arrangement for filling the mold 9.
  • an unillustrated air connection for the air supply is provided at the air connection.
  • a line may be provided for connection to a central air supply.
  • the control of the filling pressure in the casting furnace 2 is part of the furnace unit, ie the casting furnace 2. It is also possible to provide a regulated air supply above the air connection. In this case, the control of the casting furnace 2 is made stationary.
  • the lid 18 On an upper side of the inner container 16 with a lid 18 is pressure-tight closed.
  • the lid 18 is insulated on an inner side toward the outside.
  • the casting furnace 2 has a pressure-tight connecting line (not shown) to the outside in order to be able to increase the pressure atmosphere above the melt.
  • the lid 18 has a lid opening 19, which may be arranged in particular centrally on the lid 18. In an upgrade of an existing device, an adapter may be required to compensate for a lateral offset of a riser pipe 24 and / or an adapter housing 25. This makes it possible to use an existing casting furnace immediately. A replacement of the caster is unnecessary. Through the lid opening 19, a removal tube 20 is guided in the inner container 16.
  • the removal tube 20 can be pressed against a spring force of a shaft compensator 21 into the interior of the inner container 16.
  • the separation point between the sampling tube 20 and the riser pipe 24 can be pressure-tight manner.
  • the sampling tube 20 is also referred to as oven riser.
  • additional sealing elements can be used in the region of the separation point, which are not shown.
  • the shaft compensator 21 simplifies the replacement of casting furnaces 2.
  • the inner container 16 is filled with a molten metal, in particular with molten aluminum 22.
  • the casting furnace 2, in particular the removal tube 20, is connected to the casting mold 9 via an adapter unit 23.
  • the adapter unit 23 has a riser pipe 24, which is arranged substantially concentrically with respect to the removal tube 20, as a connecting line.
  • an adapter housing 25 is connected, which is a Housing longitudinal axis 26 has.
  • a piston 27 is arranged in the adapter housing 25, a piston 27 is arranged.
  • the riser pipe 24 has a substantially L-shaped flow channel which extends vertically in the extension of the removal tube 20 and at an upper end of the riser pipe 24 has a 90 ° bend.
  • a formed in the adapter housing 25 flow channel is also designed substantially L-shaped.
  • the two flow channels in the riser pipe 24 and in the adapter housing 25 allow a fluid connection between the casting furnace 2 and the mold 9.
  • the flow channels are connected to each other such that the fluid connection is made substantially S-shaped.
  • the transition from the riser pipe 24 to the adapter housing 25 is conical. This ensures that during the venting the molten metal 22 flows back completely and in particular independently from the riser pipe 24 into the casting furnace 2.
  • the structure of the adapter unit 23 will be explained in more detail with reference to FIGS. 3 to 7.
  • adapter housing 25 and riser 24 are designed as separate, independent components. It is also conceivable to carry out the adapter housing 25 in one piece with the riser pipe 24. In particular, it is conceivable to produce a one-piece component made of ceramic material. The production can be simplified.
  • the separate embodiment according to the embodiment shown has the advantage that different materials can be used. In particular, this makes it possible to select a requirement-appropriate selection of the materials for riser pipe 24 and adapter housing 25.
  • a piston 27 is displaced.
  • the piston 27 is rotatable about the housing longitudinal axis 26 in the adapter housing 25.
  • In the adapter housing 25 is a
  • Melting reservoir 28 is provided, which faces the mold 9.
  • the Schmelzereservoir 28 is designed as a substantially frusto-conical recess. In this recess melt can be stored during the filling of the mold 9. It is ensured by the melt reservoir 28 that sufficient molten metal 22 is available for repressurization.
  • the adapter housing 25 has a transverse bore 29 which forms a connection of the
  • the transverse bore 29 is shown in Fig. 3.
  • the adapter housing 25 further has a vent hole 51.
  • the Vent hole 51 is disposed along the housing longitudinal axis 26 at substantially identical height with the transverse bore 29. Based on a rotation angle about the housing longitudinal axis 26, the transverse bore 29 and the vent 51 are spaced from one another. Typically, the transverse bore 29 and vent 51 are not in fluid communication with each other through the piston 27 disposed in the adapter housing 25, particularly during filling of the mold 9.
  • a streamlined recess Concentric with the transverse bore 29 in the piston 27 a streamlined recess is designed as a continuation of the fluid channel.
  • the streamlined recess causes turbulence of the molten metal 22 during filling of the mold 9 can be avoided.
  • an opening 30 is arranged, which faces the melt channel in the riser pipe 24.
  • the opening 30 can be seen in particular in FIGS. 3, 5 and 6.
  • the opening 30 makes it possible to supply air and / or gas to the riser pipe 24.
  • the opening 30 serves to aerate the fluid connection between the piston 27 and the casting furnace 2.
  • the opening 30 is embodied on an outer cylinder jacket surface as a groove-shaped depression of the piston 27.
  • the groove-shaped depression extends along the outer cylindrical surface of the piston 27 along a rotation angle range with respect to a longitudinal axis of the piston 27.
  • the rotation angle range is approximately 90 ° in accordance with the exemplary embodiment shown. It is essential that the rotation angle range is large enough that the opening 30 can serve as an air connection channel.
  • the opening 30 is designed like a blind hole. This means that the opening 30 is no Mandaringangsöff and in particular a connection of the Schmelzereservoirs 28 with the riser pipe 24 through the opening 30 is not given.
  • the opening 30 and the transverse bore 29 are arranged at a distance from one another on an outer side of the piston 27.
  • the piston 27 is connected to a drive unit, not shown, which allows the displacement of the piston 27 along a Nachdrückraum 31, ie along the housing longitudinal axis 26, or rotation about the housing longitudinal axis 26 independently or in combination with each other.
  • a drive unit not shown
  • the mold 9 facing away from the portion of the piston 27 has a cooling bore 32.
  • the cooling hole 32 serves to supply or flow through the lower piston portion with a coolant.
  • the cooling bore 32 can also be used to heat the piston 27 or to temper it in some other way.
  • a method for casting metal, in particular aluminum, will be explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • aluminum is provided as molten metal 22 in the first casting furnace 2.
  • the casting furnace 2 is positioned below the mold 9 to be filled, arranged to the left according to FIG. 1, and coupled by means of the adapter unit 23.
  • the coupling takes place in that the riser pipe 24 is placed on an end flange of the sampling tube 20.
  • the interior of the casting furnace 2 is pressurized.
  • the molten metal 22 rises via the removal tube 20, the riser pipe 24 and the adapter housing 25 into the casting mold 9.
  • FIGS. 2 and 3 An arrangement of the adapater unit 23 for filling the casting mold 9 is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the piston 27 is arranged at a distance from the transverse bore 29 during the filling of the casting mold 9 with the opening 30.
  • the transverse bore 29 is separated fluid-tight from the vent 51. A fluid connection between the transverse bore 29 and the vent opening 51 is not present during the filling of the casting mold 9.
  • the casting mold 9 is not completely filled with molten metal 22.
  • the filling of the casting mold 9 takes place by an axial displacement of the piston 27 along the housing longitudinal axis 26, in particular by pressing molten metal 22 from the melt reservoir 28 into the casting mold 9 which is not completely filled.
  • this process step isobaric.
  • An additional pressurization of Molten metal 22 in the melt reservoir 28 and in particular in the mold 9 does not take place.
  • the opening 30 is exposed.
  • the groove-shaped recess 30 allows fluid communication between the transverse bore 29 and the vent opening 51.
  • the fluid connection is ventilated by an end of the riser pipe 24 facing away from the casting furnace 2.
  • the molten metal in the adapter housing 25 is not shown and the piston 27 partially cut.
  • an air supply opening in the adapter housing 25 is used for ventilating the riser pipe 24. Relative to the transverse bore 29, the air supply opening is arranged around the housing longitudinal axis 26 by an angle of rotation of approximately 10 ° to 30 °.
  • the Luftzu Foodöffhung not shown corresponds to the opening 30, which is designed in particular as an outer groove in the piston 24.
  • the molten metal 22 can automatically flow from the riser pipe 24 back into the casting furnace 2 due to gravity.
  • the casting furnace 2 can be separated from the casting mold 9. In particular, the separation of the casting furnace 2 from the casting mold 9 takes place while the melt 22 in the casting mold 9 is still liquid.
  • the casting furnace 2 can be thermally and mechanically decoupled from the casting mold 9.
  • the melt in the mold 9 can be pushed.
  • the casting furnace 2 is decoupled after filling the casting mold 9 in the casting mold station 5 shown on the left and after venting the fluid connection and arranged by means of the roller conveyor 3 below the casting mold 9 of the casting mold station 5 shown on the right. Subsequently, the mold 9 is closed and connected to the casting furnace 2 for filling.
  • the connection is particularly uncomplicated via the adapter unit 23. The closing of the mold 9 and the relocation of the casting furnace 2 takes place independently.
  • a linear change between the two G manformstationen 5 takes place until the in the the first casting furnace 2 stockpiled molten metal is no longer processable, for example by the passage of time and / or the molten metal 22 is used up.
  • the first casting furnace 2 is conveyed via the roller conveyors 3, 13 for refilling and the second casting furnace 14 is conveyed under one of the casting mold stations 5 along the transverse conveying direction 15 for further operation of the apparatus 1.
  • the device 1 enables uninterrupted operation. Downtimes are minimized and especially excluded. An optimal quality of the molten metal 22 is ensured.
  • a further embodiment of a device wherein a plurality of mold stations 5, according to the embodiment shown six pieces, are arranged on a rotary indexing table 33 in the form of a casting carousel.
  • the rotary indexing table 33 is rotatable about a vertical axis of rotation 34 such that a respective mold 9 to be filled of a mold station 5 can be arranged above the caster 2 located in a casting position.
  • the Relatiwerlagerung between mold 9 and casting furnace 2 takes place in particular by rotating the rotary index table about the vertical axis of rotation 34 by an angular amount of 60 °.
  • an uninterrupted operation of the device 35 through the second casting furnace 14 can be ensured.
  • the casting furnace 2 is arranged on a rotary indexing table 33 and the G manform- stations 5 are arranged statically.
  • the replacement of the casting furnaces 2, 14 takes place in the apparatus 35 in the embodiment of FIG. 8 analogous to the first embodiment with the roller conveyors 3, 13. It is alternatively possible to provide other conveyors, the linear and / or rotational promotion of the casting 2 , 14 allow. Continuous conveyors, rail-bound systems and / or driverless transport systems are also possible. In particular, a combination of several of these systems is possible.
  • FIG. 9 a further embodiment of a device is shown, wherein the G manformstationen 5 are designed as a series system.
  • the main difference compared to the first version Form is that four mold stations 5 are arranged side by side in a row.
  • the casting furnace 2 is static and a Relatiwerlage- by a transport of the molds 9 takes place. It is essential that a cyclic method is provided, which means that a filling sequence is predetermined by a filling direction 37 for the device 36 in FIG. 9. This means that the filling molds 9 are filled from left to right as shown in FIG. If the mold 9 shown on the right in FIG. 9 is filled, a new filling cycle begins in the casting mold 9 shown on the left in FIG. 9 of the mold station 5. However, it is also possible that after filling the mold 9 shown on the right in FIG the casting furnace 2 is transported to the adjacent casting mold 9. In this case, the filling direction 37 is oriented from right to left. In principle, it is therefore conceivable that the filling direction 37 can be oriented in both directions along the roller conveyor 3.
  • a second casting furnace 14 is provided to ensure an uninterrupted flow.
  • the casting furnace 2 can again be conveyed back to the first casting station 5 and subsequently used for further filling of casting molds 9.
  • the second casting furnace 14 is only used when the first casting furnace 2 is emptied.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a device 38.
  • the device 38 essentially corresponds to the device 36 in FIG. 9, wherein a total of eight mold stations 5 are provided.
  • the first casting furnace 2 sequentially fills the casting molds 9 of the casting mold stations 5 arranged in series. If the first casting furnace 2 has reached the end of the row along the filling direction 37, ie has reached the casting mold station 5 shown on the right in FIG Casting cycle started by the second casting furnace 14 from the waiting position on the roller conveyor 13 to the first mold station 5, in Fig., 10 left is shown, is transported along the transverse conveying direction 15.
  • the first casting furnace 2 is transported back by the roller conveyor 3 along the transverse conveying direction 15 on the roller conveyor 13 and positioned against the filling direction 37 on the roller conveyor 13 back to the waiting position in front of the first Gelloformstation 5.
  • the first casting furnace 2 and the second casting furnace 14 are simultaneously used on the roller conveyor 3 for filling molds 9.
  • the casting furnaces 2, 14 are operated at a certain distance, which may be defined in terms of time or geometry, to each other.
  • the number of G cordformstationen 5, which are located in this distance in particular depends on the cycle time of the casting.
  • a third casting furnace 39 and a fourth casting furnace 40 are provided.
  • the third and fourth casting kilns 39, 40 are made ready to be poured and ready as soon as the first casting furnace 2 and / or the second casting furnace 14 are emptied.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a device 41 in which several, in particular two, first casting furnaces 2 for filling casting molds are used in parallel. Accordingly, two second casting furnaces 14 are provided in the waiting position and two third casting furnaces 39 for the replacement. Depending on the receiving volume of the caster, the casting weight and the cycle time for filling the mold 9, the number of G collectstationen 5 and / or the casting furnaces 2 can be set.
  • the inventive method is suitable for various types of foundries, in particular, the execution of the casting is irrelevant for the application of the method according to the invention.
  • the core pullers of the casting rack are mounted on a base plate, are designed to be suspended from columns, or move up and down as pinole pullers with the movable clamping plate.
  • the nature of the displaceability of the casting furnaces is also irrelevant for carrying out the method according to the invention. It is conceivable to use roller conveyors or rail-bound and / or driverless transport systems.
  • the execution of the mold for the production of the casting is irrelevant. It is possible to use masonry casting furnaces, which are tempered by ceiling heating elements.
  • inventive Method and the device according to the invention are not limited to the specific embodiments in which, as an example, a gantry, the change of casting furnaces via roller conveyors, as a mold a wheel mold and the casting furnace are designed as insulating.

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Abstract

Ein Verfahren zum Gießen von Metall umfasst die Verfahrensschritte Bereitstellen von Metallschmelze (22) in einem Gießofen (2), Füllen der Metallschmelze (22) aus dem Gießofen (2) in eine Gießform (9), Unterbrechen einer Fluidverbindung zwischen dem Gießofen (2) und der Gießform (9), Entlüften des Gießofens (2) und aktives Belüften der Fluidverbindung. Offenbart wird ferner eine Adaptereinheit (23) zum Entkoppeln eines Gießofens (2) von einer Gießform (9) mit einem eine Gehäuselängsachse (26) aufweisenden Adaptergehäuse (25) und einem entlang der Gehäuselängsachse (26) verlagerbaren und/oder um die Gehäuselängsachse (26) drehbaren Kolben (27), sowie eine Gießvorrichtung.

Description

Verfahren zum Gießen von Metall, Adaptereinheit und Vorrichtung zum Gießen von Metall umfassend eine derartige Adaptereinheit
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 208 964.9 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metall, eine Adaptereinheit sowie eine Vorrichtung zum Gießen von Metall umfassend eine derartige Adaptereinheit. Die DE 10 2012 101 055 AI offenbart ein Gießverfahren sowie eine Gießanlage zum Herstellen von Werkstücken. Mehrere Gießformen sind auf einem Rundtisch angeordnet und mit einem Gießofen verbindbar. Nach dem Abkühlen der Schmelze in der Gießform kann der Gießofen getrennt und mit einer nächsten Gießform verbunden werden. Ein Nachverdichten der Schmelze in der Gießform erfolgt maximal bei Ofendruck. Während des Abkühlens und des Erstarrens der Schmelze sinkt der Druck in der Gießform.
Die DE 102 33 962 AI offenbart einen Aktivspeisungsadapter, bei dem ein Kolben zum Nachdrücken von Schmelze in die Gießform vorgesehen ist. Um ein Blockieren des Gießofens während des Nachdrückens und des Erstarrens der Schmelze in einer Gießform zu vermeiden, ist Zusatzaufwand, insbesondere ein Beheizen der Steigleitung, erforderlich.
Die DE 198 21 419 AI offenbart ein Verfahren zum steigenden Niederdruck-Gießen von Metall, wobei ein steuerbarer Kolben zum Nachdrücken der Metallschmelze in der Gießform dient. Die DE 198 12 068 AI offenbart eine Gießvorrichtung und ein Gießverfahren mit Nachverdichtung mittels eines ersten und eines zweiten Kolbens. Während des Erstarrens der Schmelze in der Gießform ist der Gießofen für eine weitere Verwendung blockiert.
Die DE 43 32 760 AI offenbart ein Verfahren zum Niederdruckgießen von Kupfer oder Messing. Die Metallschmelze wird über ein Steigrohr aus dem Ofen in eine Formkokille gefüllt. Nach dem Erstarren der Schmelze in der Formkokille kann der Druck im Ofen abgesenkt werden. Während des Erstarrens der Schmelze ist die Gießform mit dem Gießofen thermisch gekoppelt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Gießen von Metall zu verbessern, und insbesondere die Taktzeit eines Gussteils zu reduzieren, den Energieaufwand zu verringen, verbesserte Materialeigenschaften des Gussteils zu gewährleisten und/oder die Aus- lastung des Gießofens zu erhöhen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Fluidverbindung zwischen einem Gießofen und einer Gießform zunächst unterbrochen und zum Entleeren zusätzlich aktiv belüftet wird. Das aktive Belüften bedeutet, dass der Fluidverbindung aktiv Luft und/oder ein anderes Gas, insbesondere gezielt, zugeführt wird. Das aktive Belüften erfolgt also beispielsweise durch die Zufuhr von Luft in ein Steigrohr, das den Gießofen mit der Gießform verbindet. Die Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von der DE 43 32 760 AI, bei der eine Belüftung der Fluidverbindung verhindert wird. Vor dem aktiven Belüften erfolgt ein Entlüften des Gießofens. Das aktive Belüften der Steigleitung und das Entlüften des Gießofens kann gleichzeitig erfolgen. Es ist auch denkbar, dass das Schutzgas in die Steigleitung gedrückt wird und der Gießofen danach entlüftet wird. Durch das Belüften der Fluidverbindung kann Metallschmelze aus der Fluidverbindung zurück in den Gießofen gelangen, also insbesondere während der Gießofen entlüftet wird. Die Fluidverbindung ist insbesondere durch eine Verbindungsleitung gewährleistet. Die Verbindungsleitung ist insbesondere als Steigleitung ausgeführt. Insbesondere kann eine Adaptereinheit Bestandteil der Verbindungsleitung sein. Insbesondere kann die flüssige Metallschmelze zurück in den Gießofen gelangen, während die Metallschmelze in der Gießform erstarrt und/oder nachgedrückt wird. Dadurch ist es möglich, den Gießofen von der Gießform schneller zu trennen. Die Taktzeit für den Gießofen selbst ist dadurch reduziert. Eine Wartezeit für den Gießofen während der Erstarrung der Metallschmelze in der Gießform entfällt. Die Auslastung des Gießofens kann dadurch erhöht werden. Insbesondere steht der Gießofen nach kürzerer Einsatzzeit für eine weitere Verwendung zur Verfügung.
Durch das Unterbrechen und das Belüften der Fluidverbindung kann der Gießofen von der Gießform thermisch und mechanisch entkoppelt werden. Durch das thermische und mechanische Entkoppeln des Gießofens von der Gießform wird eine weitere Zufuhr von Wärmeenergie in die Gießform, insbesondere während des Abkühlens der Metallschmelze in der Gießform, vermieden. Dies führt unmittelbar zu einer Verkürzung der Taktzeit für das Gussteil. Die Taktzeitverkürzung ist also auf die Reduzierung der Abkühldauer zurückzuführen. Je schneller ein Gussteil abkühlt, desto höher sind dessen Festigkeitswerte. Ein Gussteil mit erhöhter Festigkeit ermöglicht einen reduzierten Materialeinsatz und in der Bauteilauslegung reduzierte Wandstärken. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht erhöhte Flexibilität und Vielfalt bei der Herstellung von Leichtbau-Gussbauteilen. Ein Gießzyklus ist verkürzt. Die Gesamtenergiebilanz des Verfahrens ist dadurch verbessert. Es ist möglich, einen Gießofen mit reduzierter Wärmeleistung einzuset- zen. Vor dem Unterbrechen der Fluidverbindung wird Metallschmelze in dem Gießofen bereitgestellt und aus dem Gießofen in die Gießform gefüllt. Das Verfahren betrifft insbesondere Gießen von Leichtmetall, insbesondere von Aluminium und dessen Legierungen. Das Verfahren ist für das Niederdruckgießen, insbesondere mit aufsteigender Metallschmelze, auf das Gegendruckgießen und das Vakuumgießen anwendbar. Die Gießform kann eine Dauerform sein, die auch als Kokille bezeichnet wird. Die Gießform kann auch eine verlorene Form sein und eignet sich insbesondere für ein Sandgussverfahren. Das Verfahren eignet sich insbesondere für das Füllen einer Gießform mit Niederdruck. Bei dem sogenannten„lost fo am"- Verfahren werden Formteile aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere aus expandiertem Polystyrol (EPS), das als Styropor bekannt ist, in Formsand eingebettet. Nachdem die Form gieß fertig ist, wird diese mit der Me- tallschmelze gefüllt. Die Styropor-Formteile verdampfen beim Kontakt mit der heißen Metallschmelze. Das Volumen, das von den Styropor-Formteilen eingenommen worden ist, wird durch die Metallschmelze gefüllt. Für eine zusätzliche Reduktion der Taktzeit können mehrere Gießformen zu einer Traube gebündelt und gleichzeitig mittels Niederdruck steigend gefüllt werden. Insbesondere mittels einer, insbesondere zentral angeordneten, Adaptereinheit, kann der Materi- alschwund kompensiert und der Druck im Gussteil während des Erstarrens konstant aufrechterhalten werden. Das Bündeln der Gießformen zu der Traube ist insbesondere auf alle gängigen Sandguss verfahren anwendbar.
Ein Verfahren, bei dem ein Nachdrücken auf die Metallschmelze in der Gießform mittels einer Adaptereinheit erfolgt, ermöglicht das Ausüben beliebig hoher Drücke, insbesondere von bis zu 100 bar oder mehr. Hohe Drücke werden insbesondere zur Herstellung von Faserverbundmaterialien benötigt. Die Höhe des Drucks hängt insbesondere von der Geometrie der Gießform und/oder von der Adaptereinheit, insbesondere der Geometrie einzelner Komponenten der Adaptereinheit ab. Ein so hergestelltes Werkstück weist verbesserte Werkstoffeigenschaften und insbesondere erhöhte Festigkeitswerte auf. Durch das Nachdrücken wird der Materialschwund beim Abkühlen der Metallschmelze kompensiert. Ein nachträgliches Entfernen von großen Speisern ist entbehrlich. Insbesondere erfolgt das Nachdrücken nach dem Unterbrechen der Fluidverbin- dung.
Die einzelnen Prozessschritte können vorteilhaft mittels der Adaptereinheit integriert durchgeführt werden. Die Adaptereinheit weist eine erhöhte Funktionsdichte auf. Es ist alternativ mög- lieh, die Verfahrensschritte, insbesondere das Unterbrechen der Fluidverbindung zwischen dem Gießofen und der Gießform, das aktive Belüften der Fluidverbindung, das Nachdrücken auf die Metallschmelze, das Entformen des Gussteils aus der Gießform und/oder das Trennen des Gießofens von der Gießform, durch einzelne, voneinander getrennte Komponenten zu bewerkstelligen.
Ein Verfahren, bei dem das Nachdrücken durch Verlagerung eines Kolbens in einem Adaptergehäuse erfolgt, ermöglicht ein unmittelbares Aufbringen des Nachdrucks auf die Schmelze. Eine axiale Kolbenverlagerung ist unkompliziert realisierbar. Der axialen Hubbewegung des Kolbens kann eine Drehbewegung des Kolbens überlagert werden. Insbesondere ist es möglich, in Ab- hängigkeit der Nachdrückdauer den auf die Metallschmelze in der Gießform ausgeübten Druck veränderlich einzustellen. Insbesondere ist es möglich, den Druck derart einzustellen, dass er während der gesamten Erstarrungsphase konstant ist. Dadurch ergibt sich ein Vorteil gegenüber dem Abkühlen einer Metallschmelze ohne Nachdrücken, also ohne Aktivspeisung, bei dem der Druck während des Abkühlens abfällt. Insbesondere erfolgt das Nachdrücken nicht mehr unmit- telbar ausgehend von dem Gießofen.
Ein Verfahren, bei dem ein aktives Kühlen der Adaptereinheit vorgesehen ist, reduziert die Taktzeit des Verfahrens, insbesondere des Abkühlens und Erstarrens der Metallschmelze in der Gießform. Das Kühlen der Adaptereinheit erfolgt insbesondere während und/oder nach dem Nach- drücken. Das Kühlen der Adaptereinheit erfolgt insbesondere nachdem die Fluidverbindung unterbrochen worden ist. Insbesondere hat das Kühlen der Adaptereinheit und somit der Metallschmelze in der Gießform keinen negativen Einfluss auf den erwärmten Gießofen und die darin befindliche Metallschmelze, da der Gießofen nach dem Unterbrechen der Fluidverbindung thermisch und mechanisch von der Adaptereinheit getrennt, also entkoppelt, ist.
Ein Verfahren, bei welchem die Gießformen gebündelt und anschließend um eine horizontale Achse unter Speisungsdruck gedreht werden, ermöglicht eine vorteilhafte Erstarrung der
Schmelze. Da das durch den Kolbenhub nachdrückbare Speisevolumen bei einem Bündel von Gießformen nicht ausreichend sein könnte, ist es möglich, die Gießformen nach dem Belüften der Steigleitung vom Gießofen zu trennen und um 180° um eine horizontal angeordnete Drehachse zu drehen, wie dies beispielsweise aus DE 10 2004 043 444 B3 bekannt ist. Die Gießfor- men werden auf den Kopf gestellt. Das Schmelzevolumen, das zum Verteilen zu den einzelnen Gießformen führt, dient als Speisevolumen. Wenn die Gießformen gedreht sind, kann die darin befindliche Schmelze unter Schwerkrafteinwirkung erstarren und/oder von oben Druck, insbesondere mittels Druckluft, aufgebracht werden. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik liegt dann darin, dass über den Kolben während des Drehens Schmelze in die Gießform nachge- drückt wird. Ein Volumenschwund in Folge des Abkühlens während des Drehens wird kompensiert. Die Druckbeaufschlagung wirkt der Kavitation entgegen.
Dieses Vorgehen, insbesondere das Drehen einer gefüllten Gießform ist auch bei Einzelformen oder Kokillen möglich. Es ist denkbar, die Adaptereinheit stationär zu positionieren und die Gießformen offen zu lassen. Die Ausführung des Verfahrens eignet sich insbesondere bei einem stationären Gießofen und transportablen Gießformen. Das Verfahren weist eine reduzierte Taktzeit auf, da insbesondere das Abkühlen und/oder Erstarren der Metallschmelze in der Gießform für die Taktzeit des Gießofens nicht relevant sind. Ein zyklischer Prozessablauf, bei dem der Gießofen zum Einsatz kommt, ist entkoppelt von dem Abkühlen und/oder Erstarren der Metall- schmelze in der Gießform.
Ein Verfahren, bei dem ein maximaler Fülldruck in dem Gießofen zum Füllen der Metallschmelze in die Gießform vorgesehen ist, wobei der maximale Fülldruck kleiner ist als 0,5 bar, vereinfacht die Auslegung des Gießofens. Dadurch, dass der maximale Fülldruck kleiner ist als 0,5 bar, unterliegt der Gießofen nicht der Druckbehälterverordnung. Die Gestaltung und insbesondere die Konstruktion des Gießofens ist dadurch vereinfacht. Das Betreiben des Gießofens ist vereinfacht. Der maximale Druck, der vom Gießofen bereitgestellt werden muss, kann deutlich geringer aus- gelegt werden. Der Druck muss gerade so groß sein, dass die Metallschmelze aus dem Gießofen beispielsweise über ein Steigrohr in eine Gießform aufsteigen kann, bis die Gießform gefüllt ist. Das Nachdrücken erfolgt mittels der Adaptereinheit. Der Gießofen kann unkompliziert ausgeführt sein und muss insbesondere nicht nach einer Druckbehälterverordnung abgenommen wer- den. Die Investitionskosten und die Folgekosten sind reduziert. Der Planungsaufwand ist reduziert. Ein Gefahrenpotential ist reduziert.
Ein Verfahren, bei dem ein Entformen eines Gussteils aus der Gießform erfolgt, ermöglicht die Abbildung einer vollständigen Prozesskette eines Gießverfahrens. Insbesondere erfolgt das Ent- formen mittels der Adaptereinheit. Die Adaptereinheit weist eine erhöhte Funktionsintegration auf. Ein separates Entform- Werkzeug ist entbehrlich. Das Entformen kann unkompliziert durchgeführt werden. Das Entformen ist unmittelbar nach dem Erstarren der Metallschmelze zu dem Gussteil möglich. Ein Umrüsten eines aus dem Stand der Technik bekannten Gießverfahrens mittels eines Schwerkraft-Gießgestells ist dadurch besonders vorteilhaft möglich.
Bei einem Verfahren, bei dem das Unterbrechen der Fluidverbindung isobar erfolgt, ist das Unterbrechen der Fluidverbindung unabhängig von dem Schmelzedruck durchführbar. Gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Schieberverschluss ist es insbesondere entbehrlich, die verlagerte Schmelze zurückzuführen. Das Verfahren ist vereinfacht. Ein weiterer großer Vor- teil ist, dass durch die Formgebung im oberen Teil des Kolbens in Verbindung mit der Drehbewegung des Kolbens der Schmelzequerschnitt mittels des Kolbens durchgeschnitten, aber nicht abgequetscht wird wie bei einem Aktivspeiser gemäß dem Stand der Technik, insbesondere den Aktivspeisern, die aus der DE 102 33 962 AI oder der DE 198 12 068 AI bekannt sind. Insbesondere ist gewährleistet, dass das Erstarren der Metallschmelze in der Gießform von dem Un- terbrechen der Fluidverbindung entkoppelt ist. Es ist möglich, die Fluidverbindung zu unterbrechen, ohne dass eine zusätzliche Druckerhöhung auf die Metallschmelze erfolgt. Das Unterbrechen der Fluidverbindung ist unkompliziert und fehlerunanfällig. Das Risiko fertigungsbedingter Materialfehler in dem Gussteil ist reduziert. Insbesondere erfolgt das isobare Unterbrechen der Fluidverbindung durch Drehen des Kolbens in dem Adaptergehäuse. Das bedeutet, dass der Kol- ben eine Axialverlagerung und eine Rotation um die Längsachse des Adaptergehäuses durchführt. Die Verlagerungen können unabhängig voneinander ausgeführt werden, also entweder eine Axialverlagerung, oder eine Rotation oder eine kombinierte Axial-Rotations- Verlagerung. Ein Verfahren, bei dem ein Trennen des Gießofens von der Gießform vorgesehen ist, vereinfacht das thermische und mechanische Entkoppeln der Komponenten. Insbesondere ist ein Trennen einer Verbindungsleitung, die insbesondere fest mit der Gießform verbunden ist, von dem Gieß- ofen vorgesehen. Das Entlüften des Gießofens erfolgt insbesondere nach dem thermischen Entkoppeln des Ofens von der Gießform. Nach dem Entlüften des Gießofens steht dieser zum Verbinden mit weiteren Gießformen zur Verfügung.
Ein Verfahren, bei dem weitere Metallschmelze für folgende Gießzyklen während der Erstar- rungsphase des Gießzyklus bereitgestellt wird, insbesondere durch Austausch des zumindest teilweise entleerten Gießofens durch einen befüllten Gießofen und/oder durch Wiederbefüllen des zumindest teilweise entleerten Gießofens mit Metallschmelze, ermöglicht eine effektive Nutzung des Gießofens, insbesondere während des Erstarrens der Metallschmelze. Ein unterbrechungsfreies Betreiben des Verfahrens ist gewährleistet. Für den Fall, dass in dem Gießofen noch ausreichend Metallschmelze für einen nachfolgenden Gießzyklus vorhanden ist, kann der ausreichend gefüllte Gießofen an einer dafür vorgesehenen Position, insbesondere an einer Gießposition, verweilen.
Ein Verfahren, bei dem eine entlang der Fluidverbindung zu der Gießform beabstandet angeord- nete Öffnung vorgesehen ist, vereinfacht ein aktives Belüften der Fluidverbindung. Dadurch ist gewährleistet, dass nach dem Unterbrechen der Fluidverbindung Metallschmelze, die zwischen der Gießform und dem Gießofen angeordnet ist, selbsttätig, insbesondere infolge der Schwerkraft, in den Gießofen zurückfließen kann. Ein sogenannter Pipetten-Effekt, wonach die flüssige Metallschmelze in der Steigleitung verbleibt, ist verhindert. Insbesondere dient die Öffnung zum Belüften der Fluidverbindung. Dazu wird die Öffnung freigegeben.
Ein Verfahren, bei dem zum aktiven Belüften der Fluidverbindung ein Speichervolumen, insbesondere in Form eines druckbeaufschlagten Gases, insbesondere Luft, durch die Öffnung der Fluidverbindung zugeführt wird, führt zu einer Beschleunigung des Abfließens der Metall- schmelze in den Gießofen. Das druckbeaufschlagte Gas kann mit einem Belüftungsdruck von beispielsweise mindestens 2 bar, insbesondere mindestens 5 bar und insbesondere mindestens 10 bar, zugeführt werden. Das Speichervolumen kann vorteilhaft als mit druckbeaufschlagtem Gas gefülltes Rohr zur Verfügung gestellt werden. Ein Rohr kann unkompliziert und insbesondere nicht als Druckbehälter, ausgeführt sein. Beim Belüften der Fluidverbindung, insbesondere der Steigleitung wird die Gasmenge des Speichervolumens eingeleitet. Das Volumen des Behälters und der Druck des Gases bewirken eine schnelle Rückführung der Metallschmelze aus der Stei- gleitung in den Gießofen. Es wird verhindert, dass der Gießofen zusätzlich unter Druck gesetzt wird. Wesentlich für das Speichervolumen sind also Druck und Menge des Gases.
Alternativ zu einer aktiven Belüftung durch Zuführung von druckbeaufschlagtem Gas ist es auch möglich, das Gas, insbesondere inertes Gas aus einem Gasspeicher, der insbesondere mit der Öffnung verbunden ist, anzusaugen. Insbesondere wird das Gas durch die absinkende Schmelzesäule in der Verbindung angesaugt. Der Gasspeicher ist insbesondere ein flexibler Beutel, in dem sich das Gas unter Umgebungsdruck befindet.
Ein Verfahren, bei dem ein Verbinden des Gießofens mit mindestens einer zweiten Gießform nach dem Trennen der ersten Gießform erfolgt, ermöglicht eine vorteilhafte Ausnutzung der Ressourcen. Der Gießofen kann zum Füllen der zweiten Gießform benutzt werden, während die Metallschmelze in der ersten Gießform nachgedrückt wird und erstarrt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Metallschmelze im Gießofen in einem begrenzten Zeitintervall, das insbesondere höchstens 90 Minuten beträgt, komplett verarbeitet werden kann. Insbesondere dann, wenn der maxi- male Fülldruck kleiner ist als 0,5 bar, ist es möglich, großvolumige Gießöfen einzusetzen. Der Füllkapazität des Gießofens sind zumindest hinsichtlich der Druckbehälterverordnung keine Grenzen gesetzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Durchführung des Verfahrens zum Gießen von Metall zu vereinfachen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Adaptereinheit mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Es wurde erkannt, dass die Adaptereinheit das unmittelbare, insbesondere thermische und mechanische, Entkoppeln des Gießofens von der Gießform ermöglicht. Dadurch ist die Durchführung des Verfahrens vereinfacht. Insbesondere sind das Unterbrechen der Fluidverbindung zwi- sehen dem Gießofen und der Gießform sowie das Belüften der Fluidverbindung unkompliziert möglich. Die Gießform weist ein eine Gehäuselängsachse aufweisendes Adaptergehäuse sowie einen in dem Adaptergehäuse verlagerbaren Kolben auf. Der Kolben ist entlang der Gehäuselängsachse verlagerbar. Der Kolben ist um die Gehäuselängsachse drehbar. Eine Ansteuerung des Kolbens kann über verschiedene Antriebsarten, beispielsweise mittels eines Hydraulikantriebes, eines Pneumatikantriebes und/oder eines Elektroantriebes erfolgen.
Eine Adaptereinheit, bei der der Kolben eine Öffnung zum Belüften einer mit dem Adaptergehäuse verbindbaren Verbindungsleitung aufweist, weist eine erhöhte Funktionalität auf. Das Be- lüften der Verbindungsleitung ist unmittelbar über den Kolben möglich. Insbesondere ist das Belüften des Adaptergehäuses und insbesondere der Verbindungsleitung durch eine Öffnung ermöglicht, die beabstandet zu dem Gießofen angeordnet ist. Es ist alternativ denkbar, die Belüftung über einen separaten Kanal zu realisieren, der insbesondere im Inneren des Kolbens verläuft. Es ist auch denkbar, die Belüftung über eine separate Steuereinheit im Adaptergehäuse zu realisieren. Grundsätzlich ist es unerheblich, wie das Belüften im Detail erfolgt. Wesentlich ist, dass das zum Belüften verwendete Gas, beispielsweise Luft oder ein anderes inertes Gas, an einer Position, insbesondere der Steigleitung, zugeführt wird, sodass die Metallschmelze in der Steigleitung unkompliziert und vollständig in den Gießofen, insbesondere selbständig, zurückfließt. Wesentlich ist auch, dass dadurch verhindert ist, dass sich im Inneren der Metallschmelze und/oder an der Schmelzbadoberfläche Metalloxide bilden können und/oder dass Gasblasen in der Metallschmelze gelöst bleiben. Dadurch sind Materialfehler im späteren Gussteil verhindert.
Eine Adaptereinheit ist insbesondere entlang der Fluidverbindung zwischen dem Gießofen und der Gießform angeordnet. Die Adaptereinheit ist an bestehenden Vorrichtungen zum Gießen von Metall nachrüstbar. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, die durch die erfindungsgemäße Adaptereinheit nachgerüstet ist, durchzuführen. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Aufwertung einer an sich bekannten Vorrichtung, die durch die Nachrüstung der Adaptereinheit wesentliche Vorteile ermöglicht wie Taktzeitverkürzung des Gussteils, reduzierter Energieaufwand, Erhöhung der Festigkeitswerte des Gussteils, Erweiterung des Produktspektrums, insbesondere faserverstärkte Gussteile, Aufrechterhaltung eines permanenten, unterbrechungsfreien Gießbetriebs durch Bereitstellen von Metallschmelze während der Erstarrungsphase des Gussteils und Betreiben von Mehrgießapparaturen mit bestehenden Luft- und/oder Hydrauliknetzen durch die Taktung der Gießanlagen.
Eine Vorrichtung mit einer derartigen Adaptereinheit ist insbesondere modulartig aufgebaut. Der modulartige Aufbau ermöglicht insbesondere eine Vereinfachung einer zentralen Hydraulikversorgung. Hydraulische Fahrbewegungen sind beispielsweise zum Entformen des Gussteils, also zum Öffnen der Gießform, und/oder zum Schließen der Gießform für die Kokille notwendig. Ausschlag gebend für die Größe eines Hydraulikaggregats sind Fahrgeschwindigkeiten und Volumina, die für, insbesondere gleichzeitig stattfindende, hydraulische Fahrbewegungen mehrer Hydraulikzylinder in Ein- oder Ausfahrrichtung erforderlich sind. Mit der Vorrichtung ist es möglich, die Gießvorgänge der verschiedenen Module zeitlich nacheinander zu schalten, sodass die hydraulischen Fahrbewegungen zeitlich nacheinander erfolgen. Es ist ausreichend, ein Hydraulikaggregat für alle Gießapparaturen eines Moduls zu verwenden. Die Größe des Hydraulikaggregats wird durch die Größe der Gießstation vorgegeben. Die Größe des Hydraulikaggregats entspricht der Größe der Gießstation. Während des Füllens und während der Erstarrungsphase sind keine hydraulischen Fahrbewegungen im Wesentlichen erforderlich, mit Ausnahme des hydraulischen Betriebes der Adaptereinheit, wofür aber nur geringe Fördermengen an Hydraulikflüs- sigkeit erforderlich sind. Die geringen Fördermengen für die Adaptereinheit können beispielsweise über einen Hydraulikspeicher zur Verfügung gestellt werden. Es ist ausreichend, eine Drucksteuerung und eine Ofentemperatursteuerung vorzusehen. Dadurch können Druckluftleistung und Stromleistung der Vorrichtung reduziert werden. Bei einer Neuanschaffung einer Vorrichtung sind die Anlagenkosten deutlich reduziert. Dadurch, dass insbesondere die Adaptereinheit das Entformen eines Gussteils ermöglicht, ist die Ausgestaltung von Entnahmemitteln wie beispielsweise einer Greifeinheit zum Entnehmen eines Gusstücks aus der Gießform, verein- facht. Insbesondere ist der Steuer- und/oder Regelungsaufwand und insbesondere die hierfür erforderlichen Komponenten, reduziert.
Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Gießofen und mindestens eine Gießform. Ein wechselseitiges Verbinden des mindestens einen Gießofens mit einer Gießform erfordert eine Relativ- bewegung zwischen Gießofen und Gießform. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Gieß-form in einem dafür vorgesehenen Rahmen aufgehängt, also raumfest angeordnet, ist. In diesem Fall ist der Gießofen im Raum verlagerbar angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die mindestens eine Gießform beispielsweise an einer Karussellanordnung im Raum drehbar angeordnet ist, wobei die jeweils zu füllende Gießform zur Verbindung mit dem Gießofen relativ dazu verlagert wird. Es ist auch denkbar, sowohl den Gießofen als auch die Gießform beweglich im Raum anzuordnen.
Eine Vorrichtung mit mehreren Gießformen ermöglicht eine Wirkungsgrad- Steigerung der Vorrichtung. Das Verfahren kann wirtschaftlich effektiv ausgelegt werden. Insbesondere sind gerade so viele Gießformen vorgesehen, dass nach dem Füllen der letzten Gießform in einem ersten Gieß zyklus die erste Gießform zum Start eines zweiten Gießzyklus zur Verfügung steht, da das erstarrte Gussteil der ersten Gießform des ersten Gieß zyklus vollständig entformt worden ist. Die Anzahl der Gießformen ist deshalb insbesondere von der Fülldauer und der Erstarrungszeit der Metallschmelze abhängig. Es ist insbesondere denkbar, dass zwei Gießformen, fünf oder mehr Gießformen vorgesehen sind. Die Gießformen können beispielsweise rasterartig oder konzentrisch angeordnet sein. Insbesondere weist die Vorrichtung mindestens einen zweiten Gießofen auf, der Metallschmelze bereitstellt, wenn der erste Gießofen entleert ist. Dadurch ist ein im Wesentlichen unterbrechungsfreies Betreiben der Vorrichtung gewährleistet, sodass immer mindestens ein Gießofen mit Metallschmelze optimaler Qualität zum Gießen zur Verfügung steht. Nach dem Bereitstellen der Metallschmelze in den ersten Gießofen verbleibt etwa eine materialabhängige Verarbeitungsdauer von beispielsweise 90 Minuten, um die Metallschmelze in die Gießformen zu gießen. Nach Ablauf dieser Verarbeitungsdauer oder wenn der Gießofen entleert ist, kann ein zweiter Ofen mit Metallschmelze unmittelbar bereitgestellt und zum weiteren Füllen von Gießformen genutzt werden. Ein Stillstand der Vorrichtung, insbesondere ein Unterbrechen des Füllens der Gießformen während des Befüllens des ersten Gießofens ist dadurch vermieden. Die Auslastung und der Gesamt-wirkungsgrad der Vorrichtung sind dadurch zusätzlich erhöht.
Eine Vorrichtung, bei der die Adaptereinheit und/oder die Verbindungslei-tung aus Keramikmaterial hergestellt sind, weist eine besonders hohe Lebensdauer auf. Die Standzeit der thermisch und/oder mechanisch hoch belasteten Komponenten, also der Adaptereinheit und der Verbindungslei-tung, ist erhöht. Insbesondere sind Adaptereinheit und/oder die Verbindungsleitung aus Siliziumnitrit hergestellt. Es ist insbesondere möglich, das Adaptergehäuse und die Verbindungs- leitung einstückig, also als einteilige Komponente, auszuführen. Es aus denkbar, hochbeanspruchte Komponenten als Keramikeinsätze auszuführen und/oder mit keramischem Material, insbesondere Zirkondioxid (Zr02) beschichtetes Material.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Gießen von Metall mit einem zwischen zwei Gießformen verlagerbaren Gießofen,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Gießofen gemäß Fig. 1 mit der über eine Steigleitung und eine Adaptereinheit verbundene Gießform,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Details III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Anordnung der Adaptereinheit zum
Unterbrechen der Fluidverbindung zwischen Gießofen und Gießform,
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung einer Anordnung der Adaptereinheit zum
Belüften der Fluidverbindung,
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung in einer Anordnung der Adaptereinheit zum
Nachdrücken,
Fig. 7 eine perspektivische, vergrößerte Einzeldarstellung des Kolbens der Adaptereinheit,
Fig. 8 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung mit einem Gießkarussell,
Fig. 9 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung mit einer Reihenanordnung der Gießformen, Fig. 10 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung mit einer erweiterten Reihenanlage und Fig. 11 eine Fig. 10 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung mit einer mehrfach belegten Reihenanlage.
Eine in Fig. 1 bis 7 dargestellte Ausführung einer Vorrichtung 1 ist als sogenanntes Maschinenduo ausgeführt. Die Vorrichtung 1 dient zum Niederdruckgießen von Aluminium.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Gießofen 2, in dem Aluminium erwärmt und die Aluminium-Schmelze bereitgestellt wird. Der erste Gießofen 2 ist mittels einer antreibbaren Rollenfördereinrichtung 3 linear entlang einer ersten Gießofenförderrichtung 4 verlagerbar. Entlang der ersten Gießförderrichtung 4 sind zwei Gießform-Stationen 5 nebeneinander angeordnet. Die Gießform-Stationen 5 sind an sich identisch ausgeführt. Jede Gieß form- Station 5 weist ein rahmenartiges Portal 6 auf mit mehreren Vertikalstützen 7 und Horizontalträgern 8. An dem Portal 6 ist eine Gießform 9 vorgesehen. In einem unteren Ständerabschnitt des Portals 6 ist die Rollenfördereinrichtung 3 mit dem ersten Gießofen 2 angeordnet. In einem oberen Gießform- Abschnitt des Portals 6 ist die Gießform 9 angeordnet. Der vertikale Abstand der Gießform 9 zu der Rollenfördereinrichtung 3 ist derart gewählt, dass der erste Gießofen 2 mit der jeweils darüber angeordneten Gießform 9 koppelbar ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist der erste Gießofen 2 mit der Gießform 9 der links dargestellten Gießformstation 5 gekoppelt. Die Gießform 9 ist mehrteilig ausgeführt und weist vier in einer Ebene relativ zueinander verlagerbare Gießform-Seitenteile 10 auf. Die Gießform-Seitenteile 10 sind jeweils mittels eines Hydraulikzylinders in der Ebene verlagerbar. Senkrecht zu dieser Ebene ist ein Gießform-Oberteil 11 mittels eines Hub-Portals 12 verlagerbar. An einer Unterseite ist dem Gießform-Oberteil 11 ein Gießform-Unterteil 50 gegenüberliegend angeordnet. Das Gießform-Unterteil 50 ist plattenför- mig ausgeführt mit einer Zugangsöffnung zum Zuführen der Metallschmelze. Das Gießform- Unterteil 50 ist insbesondere fest, insbesondere unbeweglich, an der Gießformstation 5 gehalten. Zum Schließen der Gießform 9, die auch als Kokille bezeichnet wird, werden die Gießform- Seitenteile 10 und das Gießform-Oberteil 11 verlagert.
In der in Fig. 1 links dargestellten Gießform 9 sind die Seitenteile 10 und das Oberteil 11 in einer geschlossenen Anordnung der Gießform. In dieser Anordnung kann die Gießform 9 mit Metall- schmelze gefüllt werden. Die in Fig. 1 rechts dargestellte Gieß form- Station 5 zeigt die Gießform 9 in der Entformungs- Anordnung. Die Seitenteile 10 und das Oberteil 11 sind voneinander beabstandet angeordnet. In dieser Anordnung kann ein hergestelltes Gussteil entformt werden.
Benachbart zu der Rollenfördereinrichtung 3 und senkrecht zu der ersten Gussförderrichtung 4 ist eine weitere Rollenfördereinrichtung 13 vorgesehen, die im Wesentlichen identisch zu der ersten Rollenfördereinrichtung 3 ausgeführt ist. An der Rollenfördereinrichtung 13 ist ein zweiter Gießofen 14 angeordnet. Der zweite Gießofen 14 kann entlang der ersten Gießofenförderrich- tung 4 auf der Rollenfördereinrichtung 13 verlagert werden. Gemäß der gezeigten Anordnung in Fig. 1 ist der zweite Gießofen 14 vor der rechts dargestellten Gieß form- Station 5 angeordnet. Sowohl die Rollenfördereinrichtung 3 als auch die Rollenfördereinrichtung 13 ermöglichen einen Wechsel der Gießöfen 2, 14 senkrecht zur ersten Gießofenförderrichtung 4, also entlang einer Querförderrichtung 15. Entlang der Querförderrichtung 15 ist ein Gießofenaustausch möglich. Der erste Gießofen 2 weist einen Innenbehälter 16 auf mit einem oberen Zylinderabschnitt und einem einstückig daran angeformten Kugelkalotten-abschnitt. Der Innenbehälter 16 kann auch als Tiegel bezeichnet werden. Der Innenbehälter 16 ist standardmäßig auch in anderen geometrischen Formen verfügbar. Der Innenbehälter 16 ist von einer thermischen Isolierschicht 17 umgeben, um den Wärmeverlust während des Gießverfahrens zu reduzieren. Sofern die Isolierschicht 17 des Gießofens 2 ausreichend ausgeführt ist, ist es vorstellbar, dass der Gießofen 2 keine separate Heizung aufweist. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass eine separate Beheizung an dem Gießofen 2 vorgesehen ist, um eine ausreichende Temperierung der Metallschmelze 22 zu gewährleisten. Insbesondere ist es denkbar, dass der Gießofen bei jedem zweiten oder dritten Ab- guss zusätzlich extern beheizt wird. Das Beheizen erfolgt insbesondere, während der Gießofen 2 in der Gießformstation 5 angeordnet ist. Insbesondere kann an der Gießformstation 5 ein Anschluss zum Beheizen, insbesondere zum elektrischen Beheizen, vorgesehen sein. Der Anschluss zum elektrischen Beheizen ist insbesondere derart ausgeführt, dass der Gießofen 2 automatisch mit dem Anschluss gekoppelt wird, wenn er sich in der Anordnung zum Befüllen der Gießform 9 befindet. Zusätzlich ist ein nicht dargestellter Luftanschluss für die Luftversorgung vorgesehen. An den Luftanschluss kann eine Leitung zum Anschließen an eine zentrale Luftversorgung vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Steuerung des Fülldrucks im Gießofen 2 Teil der Ofeneinheit, also des Gießofens 2. Es ist auch möglich, über dem Luftanschluss eine geregelte Luftzufuhr vorzusehen. In diesem Fall ist die Steuerung des Gießofens 2 stationär ausgeführt.
An einer Oberseite ist der Innenbehälter 16 mit einem Deckel 18 druckdicht verschließbar. Der Deckel 18 ist an einer Innenseite nach außen hin isoliert. Der Gießofen 2 weist eine nicht darge- stellte druckdichte Verbindungsleitung nach außen auf, um die Druckatmosphäre oberhalb der Schmelze erhöhen zu können. Der Deckel 18 weist eine Deckelöffnung 19 auf, die insbesondere zentrisch am Deckel 18 angeordnet sein kann. Bei einer Umrüstung einer bestehenden Vorrichtung kann ein Adapter erforderlich werden, um einen seitlichen Versatz eines Steigrohres 24 und/oder eines Adaptergehäuses 25 auszugleichen. Dadurch ist es möglich, einen existierenden Gießofen unmittelbar zu nutzen. Ein Ersetzen des Gießofens ist entbehrlich. Durch die Deckelöffnung 19 ist ein Entnahmerohr 20 in den Innenbehälter 16 geführt. Das Entnahmerohr 20 ist gegen eine Federkraft eines Wellenkompensators 21 in den Innenraum des Innenbehälters 16 eindrückbar. Mittels der Federkraft des Wellenkompensators 21 kann die Trennstelle zwischen dem Entnahmerohr 20 und dem Steigrohr 24 druckdicht verbunden werden. Das Entnahmerohr 20 wird auch als Ofensteigrohr bezeichnet. Zur verbesserten Abdichtung können zusätzliche Dichtelemente im Bereich der Trennstelle eingesetzt werden, die nicht dargestellt sind. Der Wellen- kompensator 21 vereinfacht den Wechsel von Gießöfen 2. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aus dem Stand der Technik bekannte Steigrohranordnung zu verwenden, bei der das Steigrohr 24 fest am Deckel 18 fixiert ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtheit dadurch ga- rantiert, dass der Gießofen 2 mit der Gießform 9 verpresst ist und zusätzliche Dichtelemente eingesetzt werden.
Der Innenbehälter 16 ist mit einer Metallschmelze, insbesondere mit geschmolzenem Aluminium 22, gefüllt. Der Gießofen 2, insbesondere das Entnahmerohr 20, ist mit der Gießform 9 über eine Adaptereinheit 23 verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Adaptereinheit 23 ein im Wesentlichen konzentrisch zum Entnahmerohr 20 angeordnetes Steigrohr 24 als Verbindungsleitung auf. Mit dem Steigrohr 24 ist ein Adaptergehäuse 25 verbunden, das eine Gehäuselängsachse 26 aufweist. In dem Adaptergehäuse 25 ist ein Kolben 27 angeordnet.
Das Steigrohr 24 weist einen im Wesentlichen L-förmigen Strömungskanal auf, der sich in Verlängerung des Entnahmerohrs 20 vertikal nach oben erstreckt und an einem oberen Ende des Steigrohrs 24 einen 90°-Bogen aufweist. Ein in dem Adaptergehäuse 25 gebildeter Strömungskanal ist ebenfalls im Wesentlichen L-förmig ausgeführt. Die beiden Strömungskanäle im Steigrohr 24 und im Adaptergehäuse 25 ermöglichen eine Fluidverbindung zwischen dem Gießofen 2 und der Gießform 9. Die Strömungskanäle sind derart miteinander verbunden, dass die Fluidverbindung im Wesentlichen S-förmig ausgeführt ist.
Der Übergang vom Steigrohr 24 zu dem Adaptergehäuse 25 ist konisch ausgeführt. Dadurch ist gewährleistet, dass beim Entlüften die Metallschmelze 22 gänzlich und insbesondere selbstständig aus dem Steigrohr 24 in den Gießofen 2 zurückfließt. Im Folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 7 der Aufbau der Adaptereinheit 23 näher erläutert.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind Adaptergehäuse 25 und Steigrohr 24 als separate, eigenständige Komponenten ausgeführt. Es ist auch denkbar, das Adaptergehäuse 25 mit dem Steigrohr 24 einteilig auszuführen. Insbesondere ist es denkbar, ein einteiliges Bauteil aus Keramikwerkstoff herzustellen. Die Herstellung kann dadurch vereinfacht sein. Die getrennte Ausfüh- rung gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden können. Es ist insbesondere dadurch möglich, eine anforderungsgerechte Auswahl der Werkstoffe für Steigrohr 24 und Adaptergehäuse 25 zu wählen.
Entlang der Gehäuselängsachse 26 ist ein Kolben 27 verlagerbar. Der Kolben 27 ist um die Ge- häuselängsachse 26 in dem Adaptergehäuse 25 drehbar. In dem Adaptergehäuse 25 ist ein
Schmelzereservoir 28 vorgesehen, das der Gießform 9 zugewandt ist. Das Schmelzereservoir 28 ist als im Wesentlichen kegelstumpfförmige Ausnehmung ausgeführt. In dieser Ausnehmung kann Schmelze während des Füllens der Gießform 9 bevorratet sein. Durch das Schmelzereservoir 28 ist gewährleistet, dass ausreichend Metallschmelze 22 für das Nachdrücken zur Verfü- gung steht. Das Adaptergehäuse 25 weist eine Querbohrung 29 auf, die eine Verbindung des
Schmelzereservoirs 28 mit dem Fluidkanal in dem Steigrohr 24 ermöglicht. Die Querbohrung 29 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Adaptergehäuse 25 weist ferner eine Entlüftungsbohrung 51 auf. Die Entlüftungsbohrung 51 ist entlang der Gehäuselängsachse 26 im Wesentlichen auf identischer Höhe mit der Querbohrung 29 angeordnet. Bezogen auf einen Drehwinkel um die Gehäuselängsachse 26 sind die Querbohrung 29 und die Entlüftungsöff ung 51 beabstandet zueinander angeordnet. Typischerweise sind die Querbohrung 29 und die Entlüftungsöffhung 51 durch den Kol- ben 27, der in dem Adaptergehäuse 25 angeordnet ist, insbesondere während des Füllens der Gießform 9 nicht miteinander in Fluidverbindung.
Konzentrisch zu der Querbohrung 29 ist in dem Kolben 27 eine strömungsgünstige Ausnehmung als Weiterführung des Fluidkanals ausgeführt. Die strömungsgünstige Ausnehmung bewirkt, dass Turbulenzen der Metallschmelze 22 beim Füllen der Gießform 9 vermieden werden.
An einer Außenseite des Kolbens 27 ist eine Öffnung 30 angeordnet, die dem Schmelzekanal in dem Steigrohr 24 zugewandt ist. Die Öffnung 30 ist insbesondere in Fig. 3, 5 und 6 erkennbar. Die Öffnung 30 ermöglicht ein Zuführen von Luft und/oder Gas in das Steigrohr 24. Die Öff- nung 30 dient zum Belüften der Fluidverbindung zwischen Kolben 27 und Gießofen 2.
Die Öffnung 30 ist an einer äußeren Zylindermantelfläche als nutförmige Vertiefung des Kolbens 27 ausgeführt. Die nutförmige Vertiefung erstreckt sich entlang der äußeren Zylindermantelflä- che des Kolbens 27 entlang eines Drehwinkelbereichs bezogen auf eine Längsachse des Kolbens 27. Der Drehwinkelbereich beträgt gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 90°. Wesentlich ist, dass der Drehwinkelbereich groß genug ist, dass die Öffnung 30 als Luftverbindungskanal dienen kann. Insbesondere ist die Öffnung 30 sacklochartig ausgeführt. Das bedeutet, dass die Öffnung 30 keine Durchgangsöff ung ist und insbesondere eine Verbindung des Schmelzereservoirs 28 mit dem Steigrohr 24 durch die Öffnung 30 nicht gegeben ist. Entlang eines Dreh- winkels um die Gehäuselängsachse 26 sind die Öffnung 30 und die Querbohrung 29 beabstandet voneinander an einer Außenseite des Kolbens 27 angeordnet.
Der Kolben 27 ist mit einer nicht dargestellten Antriebseinheit verbunden, die die Verlagerung des Kolbens 27 entlang einer Nachdrückrichtung 31, also entlang der Gehäuselängsachse 26, oder eine Drehung um die Gehäuselängsachse 26 unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander ermöglicht. In einem unteren, dem der Gießform 9 abgewandten Abschnitt weist der Kolben 27 eine Kühlbohrung 32 auf. Die Kühlbohrung 32 dient zum Zuführen bzw. Durchströmen des unteren Kolbenabschnitts mit einem Kühlmittel. Die Kühlbohrung 32 kann auch dazu genutzt werden, den Kolben 27 zu beheizen oder in anderer Weise zu temperieren.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 1 bis 7 ein Verfahren zum Gießen von Metall, insbesondere von Aluminium, näher erläutert. Zunächst wird Aluminium als Metallschmelze 22 in dem ersten Gießofen 2 bereitgestellt. Der Gießofen 2 wird unter der zu füllenden, gemäß Fig. 1 links angeordneten, Gießform 9 positioniert und mittels der Adaptereinheit 23 gekoppelt. Das Koppeln erfolgt dadurch, dass das Steigrohr 24 auf einem endseitigen Flansch des Entnahmerohrs 20 aufgesetzt wird. Sobald der Gießofen 2 mit der Gießform 9 druckdicht verbunden ist, wird der Innenraum des Gießofens 2 mit Druck beaufschlagt. Durch die Druckbeaufschlagung steigt die Metallschmelze 22 über das Entnahmerohr 20, das Steigrohr 24 und das Adaptergehäuse 25 in die Gießform 9. Eine Anordnung der Adapatereinheit 23 zum Füllen der Gießform 9 ist in Fig. 2 und 3 gezeigt. Wie es sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, ist der Kolben 27 während des Füllens der Gießform 9 mit der Öffnung 30 von der Querbohrung 29 beabstandet angeordnet. Insbesondere ist die Querbohrung 29 von der Entlüftungsöffnung 51 fluiddicht getrennt. Eine Fluidver- bindung zwischen der Querbohrung 29 und der Entlüftungsöffnung 51 liegt während des Füllens der Gießform 9 nicht vor.
Nachdem die Gießform 9 vollständig mit Metallschmelze 22 gefüllt ist, wird der Kolben 27 um die Gehäuselängsachse 26 gedreht. Durch das Drehen wird das Schmelzreservoir 28 von der Querbohrung 29 getrennt. Eine durchgängige Fluidverbindung liegt dann nicht vor. Die Fluid- verbindung ist unterbrochen. Diese Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt.
Es ist auch denkbar, dass die Gießform 9 nicht vollständig mit Metallschmelze 22 gefüllt ist. In diesem Fall erfolgt das Füllen der Gießform 9 durch eine Axialverlagerung des Kolbens 27 entlang der Gehäuselängsachse 26, insbesondere indem Metallschmelze 22 aus dem Schmelzereservoir 28 in die nicht vollständig gefüllte Gießform 9 gedrückt wird.
Dadurch, dass das Unterbrechen der Fluidverbindung durch eine Drehung des zylindrischen Kolbens erfolgt, ist dieser Verfahrensschritt isobar. Eine zusätzliche Druckbeaufschlagung der Metallschmelze 22 in dem Schmelzereservoir 28 und insbesondere in der Gießform 9 erfolgt nicht. In der in Fig. 4 gezeigten Anordnung besteht keine direkte Fluidverbindung zwischen dem Gießofen 2 und der Gießform 9, insbesondere nicht über die Metallschmelze 22. Aufgrund des Pipetten-Effekts verbleibt die Metallschmelze auch bei unterbrochener Fluidverbindung zunächst in der Steigleitung 24, obwohl der Gießofen 9 entlüftet ist.
Durch weiteres Drehen des Kolbens 27 um die Gehäuselängsachse 26 wird die Öffnung 30 freigelegt. Das bedeutet, dass durch das Drehen des Kolbens 27 die nutförmige Vertiefung 30 eine Fluidverbindung zwischen der Querbohrung 29 und der Entlüftungsöffnung 51 ermöglicht. Dadurch wird die Fluidverbindung von einem dem Gießofen 2 abgewandten Ende des Steigrohrs 24 belüftet. Aus Darstellungsgründen ist in Fig. 6 die Metallschmelze im Adaptergehäuse 25 nicht und der Kolben 27 teilgeschnitten dargestellt. Zum Belüften des Steigrohrs 24 dient eine Luftzuführöffnung im Adaptergehäuse 25. Bezogen auf die Querbohrung 29 ist die Luftzuführöffnung um einen Drehwinkel von etwa 10° bis 30° um die Gehäuselängsachse 26 angeordnet. Die nicht dargestellte Luftzuführöffhung korrespondiert mit der Öffnung 30, die insbesondere als Außennut im Kolben 24 ausgeführt ist. Die Metallschmelze 22 kann selbsttätig infolge der Schwerkraft aus dem Steigrohr 24 zurück in den Gießofen 2 fließen. Der Gießofen 2 kann von der Gießform 9 getrennt werden. Insbesondere erfolgt die Trennung des Gießofens 2 von der Gießform 9 während die Schmelze 22 in der Gießform 9 noch flüssig ist. Mittels der Adapterein- heit kann der Gießofen 2 von der Gießform 9 thermisch und mechanisch entkoppelt werden.
Durch eine Axialverlagerung entlang der Nachdrückrichtung 31 des Kolbens 27 kann die Schmelze in der Gießform 9 nachgedrückt werden. Der Gießofen 2 wird nach dem Füllen der Gießform 9 in der links dargestellten Gießformstation 5 und nach dem Belüften der Fluidverbindung entkoppelt und mittels der Rollenfördereinrichtung 3 unterhalb der Gießform 9 der rechts dargestellten Gießformstation 5 angeordnet. Anschließend wird die Gießform 9 geschlossen und mit dem Gießofen 2 zum Füllen verbunden. Die Verbindung erfolgt insbesondere unkompliziert über die Adaptereinheit 23. Das Schließen der Gießform 9 und das Verlagern des Gießofens 2 erfolgt unabhängig voneinander.
Ein linearer Wechsel zwischen den beiden Gießformstationen 5 erfolgt so lange, bis die in dem ersten Gießofen 2 bevorratete Metallschmelze beispielsweise durch Zeitablauf nicht mehr verarbeitbar ist und/oder die Metallschmelze 22 aufgebraucht ist. In diesem Fall wird der erste Gießofen 2 über die Rollenfördereinrichtungen 3, 13 zum Nachfüllen gefördert und der zweite Gießofen 14 zum weiteren Betreiben der Vorrichtung 1 unter eine der Gießformstationen 5 entlang der Querförderrichtung 15 gefördert.
Die Vorrichtung 1 ermöglicht ein unterbrechungsfreies Betreiben. Die Stillstandzeiten sind minimiert und insbesondere ausgeschlossen. Eine optimale Qualität der Metallschmelze 22 ist gewährleistet.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführung einer Vorrichtung dargestellt, wobei mehrere Gießformstationen 5, gemäß der gezeigten Ausführungsform sechs Stück, auf einem Rundtakttisch 33 in Form eines Gießkarussells angeordnet sind. Der Rundtakttisch 33 ist um eine vertikale Drehachse 34 derart drehbar, dass eine jeweils zu füllende Gießform 9 einer Gießformstation 5 oberhalb des in einer Gießposition befindlichen Gießofens 2 anordenbar ist. Die Relatiwerlagerung zwischen Gießform 9 und Gießofen 2 erfolgt insbesondere durch Drehen des Rundtakttisches um die vertikale Drehachse 34 um einen Winkelbetrag von 60°. Sobald der in der Gießposition befindliche Gießofen 2 entleert ist, kann ein unterbrechungsfreier Betrieb der Vorrichtung 35 durch den zweiten Gießofen 14 gewährleistet werden.
Es ist denkbar, dass der Gießofen 2 an einem Rundtakttisch 33 angeordnet ist und die Gießform- stationen 5 statisch angeordnet sind.
Der Austausch der Gießöfen 2, 14 erfolgt bei der Vorrichtung 35 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 analog der ersten Ausführungsform mit den Rollenfördereinrichtungen 3, 13. Es ist alternativ möglich, andere Fördereinrichtungen vorzusehen, die eine lineare und/oder rotatorische Förderung der Gießöfen 2, 14 ermöglichen. Es sind auch Stetigförderer, schienengebundene Systeme und/oder führerlose Transportsysteme möglich. Insbesondere ist auch eine Kombination mehrerer dieser Systeme möglich.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführung einer Vorrichtung dargestellt, wobei die Gießformstationen 5 als Reihenanlage ausgeführt sind. Der wesentliche Unterschied gegenüber der ersten Ausfüh- rungsform besteht darin, dass vier Gießformstationen 5 nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Gießofen 2 statisch ausgeführt ist und eine Relatiwerlage- rung durch einen Transport der Gießformen 9 erfolgt. Wesentlich ist, dass ein zyklisches Verfahren vorgesehen ist, das bedeutet, dass eine Füllreihenfolge durch eine Füllrichtung 37 für die Vorrichtung 36 in Fig. 9 vorgegeben ist. Das bedeutet, dass die Füllformen 9 gemäß der Darstellung in Fig. 9 von links nach rechts gefüllt werden. Sofern die in Fig. 9 rechts dargestellte Gießform 9 gefüllt ist, beginnt ein neuer Füllzyklus bei der in Fig. 9 links dargestellten Gießform 9 der Gießformenstation 5. Es ist aber auch möglich, dass nach dem Füllen der in Fig. 9 rechts dargestellten Gießform 9 der Gießofen 2 zu der benachbarten Gießform 9 transportiert wird. In diesem Fall ist die Füllrichtung 37 von rechts nach links orientiert. Grundsätzlich ist es also denkbar, dass die Füllrichtung 37 in beide Richtungen entlang der Rollenfördereinrichtung 3 orientiert sein kann.
Auch hier ist ein zweiter Gießofen 14 vorgesehen, um eine unterbrechungsfreien Ablauf zu gewährleisten.
Der Gießofenaustausch geschieht während der Kühlphase, sodass gewährleistet ist, dass die Gießform 9 im Wesentlichen immer Betriebstemperatur aufweist und ein unbeabsichtigtes Abkühlen nicht erfolgt. Nachdem die letzte Gießform 9 gefüllt ist, kann der Gießofen 2 wieder zurück zur ersten Gießstation 5 gefördert und anschließend zum weiteren Füllen von Gießformen 9 verwendet werden. Insbesondere kommt der zweite Gießofen 14 erst dann zum Einsatz, wenn der erste Gießofen 2 entleert ist.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 38 dargestellt. Die Vorrichtung 38 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 36 in Fig. 9, wobei insgesamt acht Gießformstationen 5 vorgesehen sind. Der erste Gießofen 2 füllt sequentiell die in Reihe angeordneten Gießformen 9 der Gießformstationen 5. Sofern der erste Gießofen 2 das Ende der Reihe entlang der Füllrich- tung 37 erreicht hat, also gemäß Fig. 10 die rechts dargestellte Gießformstation 5 erreicht hat, wird ein neuer Gießformzyklus dadurch gestartet, dass der zweite Gießofen 14 aus der Warteposition an der Rollenfördereinrichtung 13 zu der ersten Gießformstation 5, die in Fig., 10 links dargestellt ist, entlang der Querförderrichtung 15 transportiert wird. Entsprechend wird der erste Gießofen 2 von der Rollenfördereinrichtung 3 entlang der Querförderrichtung 15 auf die Rollenfördereinrichtung 13 zurücktransportiert und entgegen der Füllrichtung 37 auf der Rollenfördereinrichtung 13 zurück in die Warteposition vor der ersten Gießformstation 5 positioniert. Bei der Vorrichtung 38 ist es auch möglich, dass der erste Gießofen 2 und der zweite Gießofen 14 gleichzeitig auf der Rollenfördereinrichtung 3 zum Füllen von Gießformen 9 verwendet werden. Die Gießöfen 2, 14 werden in einem bestimmten Abstand, der zeitlich oder geometrisch definiert sein kann, zueinander betrieben. Die Anzahl der Gießformstationen 5, die sich in diesem Abstand befinden, hängt insbesondere von der Taktzeit des Gussteils ab. Zusätzlich sind ein dritter Gieß- ofen 39 und ein vierter Gießofen 40 vorgesehen. Der dritte und der vierte Gießofen 39, 40 werden gießfertig gemacht und stehen bereit, sobald der erste Gießofen 2 und/oder der zweite Gießofen 14 entleert sind.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 41 dargestellt, bei der mehrere, insbe- sondere zwei erste Gießöfen 2 zum Füllen von Gießformen parallel genutzt werden. Entsprechend sind zwei zweite Gießöfen 14 in Warteposition und zwei dritte Gießöfen 39 für den Austausch vorgesehen. In Abhängigkeit des Aufnahmevolumens des Gießofens, des Gussteilgewichts und der Taktzeit zum Füllen der Gießform 9 kann die Anzahl der Gießformstationen 5 und/oder der Gießöfen 2 festgelegt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für verschiedene Arten von Gießgestellen, insbesondere ist die Ausführung des Gießgestells für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblich. Insbesondere ist es unerheblich, ob die Kernzüge des Gießgestells auf einer Grundplatte montiert sind, an Säulen hängend ausgeführt sind oder sich als Pinolenzüge mit der beweglichen Aufspannplatte auf- und abbewegen. Die Art der Verlagerbarkeit der Gießöfen ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls unerheblich. Es ist denkbar, Rollenförderer oder schienengebundene und/oder führerlose Transportsysteme einzusetzen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist auch die Ausführung der Kokille zur Herstellung des Gussteils unerheblich. Es können gemauerte Gießöfen, die über Deckenheizelemente temperiert werden, verwendet werden. Es ist auch möglich, Tiegelöfen, welche mittels Meanderelementen beheizt werden, eingesetzt werden. Es sind auch hochisolierende Gießöfen denkbar, welche beispielsweise mittels Tauchheizkörpern beheizt werden. Insbesondere sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die konkreten Ausführungsbeispiele, bei welchen exemplarisch als Gießgestell ein Portal, der Wechsel Gießöfen über Rollenförderer, als Kokille eine Räderkokille und der Gießofen als Isolierofen ausgeführt sind, beschränkt.

Claims

Patentansprüche
1 Verfahren zum Gießen von Metall umfassend die Verfahrensschritte
- Bereitstellen von Metallschmelze (22) in einem Gießofen (2),
- Füllen der Metallschmelze (22) aus dem Gießofen (2) in eine Gießform (9),
- Unterbrechen einer Fluidverbindung zwischen dem Gießofen (2) und der Gießform (9),
- Entlüften des Gießofens (2),
- aktives Belüften der Fluidverbindung.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Nachdrücken auf die Metallschmelze
(22) in der Gießform (9) mittels einer Adaptereinheit (23), insbesondere nach dem Unterbrechen der Fluidverbindung, wobei das Nachdrücken insbesondere durch Axialverlagerung eines Kolbens (27) in einem Adaptergehäuse (25) erfolgt, wobei insbesondere ein aktives Kühlen der Adaptereinheit (23) vorgesehen ist, insbesondere während und/oder nach dem
Nachdrücken.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bündeln mehrerer Gießformen (9) und Drehen der gebündelten Gießformen unter aktivem Speisungsdruck, wobei die Drehachse insbesondere horizontal orientiert ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen maximalen Fülldruck in dem Gießofen (2) zum Füllen der Metallschmelze (22) in die Gießform (9), wobei der maximale Fülldruck kleiner ist als 0,5 bar.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Entformen eines Gussteils aus der Gießform (9), insbesondere mittels der Adaptereinheit (23).
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Unterbrechen der Fluidverbindung isobar erfolgt, insbesondere isobares Abschneiden der Schmelze durch Drehung eines Kolbens (27) in einem Adaptergehäuse (25).
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Trennen des Gießofens (2) von der Gießform (9), insbesondere Trennen einer Verbindungsleitung (24) von dem Gießofen (2), insbesondere nach einem thermischen Entkoppeln des Gießofens (2) von der Gießform (9).
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bereitstellen weiterer Metallschmelze für folgende Gießzyklen während der Erstarrungsphase des Gießzyklus, insbesondere durch Austausch des zumindest teilweise entleerten Gießofens (2) durch einen befüllten Gießofen (2) und/oder durch Wiederbefüllen des zumindest teilweise entleerten Gießofens (2) mit Metallschmelze (22).
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine entlang der Fluidverbindung zu dem Gießofen (2) beabstandet angeordnete Öffnung (30), die insbesondere zum aktiven Belüften der Fluidverbindung freigegeben wird, wobei zum aktiven Belüften insbesondere ein Speichervolumen in Form eines druckbeaufschlagten Gases, insbesondere eines inerten Gases, durch die Öffnung (30) der Fluidverbindung zugeführt wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbinden des Gießofens (2) mit mindestens einer zweiten Gießform (9) nach dem Trennen der ersten Gießform (9), insbesondere während des Abkühlens der Metallschmelze (22) in der ersten Gießform (9).
11. Adaptereinheit (23) zum Entkoppeln eines Gießofens (2) von einer Gießform (9) mit einem eine Gehäuselängsachse (26) aufweisenden Adaptergehäuse (25) und einem entlang der Gehäuselängsachse (26) verlagerbaren und/oder um die Gehäuselängsachse (26) drehbaren Kolben (27).
12. Adaptereinheit gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (27) eine Öffnung (30) zum aktiven Belüften einer mit dem Adaptergehäuse (25) verbindbaren Verbindungsleitung (24) aufweist.
13. Vorrichtung zum Gießen von Metall mit
- einem Gießofen (2) zum Bereitstellen von Metallschmelze (22), - mindestens einer Gießform (9),
- mindestens einer Adaptereinheit (23) gemäß Anspruch 11 oder 12.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch mehrere Gießformen (9), insbesondere in einer rasterartigen oder konzentrischen Anordnung, wobei insbesondere mindestens ein zweiter Gießofen (14) vorgesehen ist zum Bereitstellen von Metallschmelze, wenn der erste Gießofen (2) entleert ist.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (23) und/oder die Verbindungsleitung (24) aus Keramikmaterial hergestellt sind, wobei das Adaptergehäuse (25) und die Verbindungsleitung (24) insbesondere einstückig ausgeführt sind.
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