EP3450050A1 - Device for low-pressure casting - Google Patents

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Publication number
EP3450050A1
EP3450050A1 EP18188900.7A EP18188900A EP3450050A1 EP 3450050 A1 EP3450050 A1 EP 3450050A1 EP 18188900 A EP18188900 A EP 18188900A EP 3450050 A1 EP3450050 A1 EP 3450050A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crucible
refractory
riser
furnace
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18188900.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lothar Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurtz GmbH
Original Assignee
Kurtz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurtz GmbH filed Critical Kurtz GmbH
Publication of EP3450050A1 publication Critical patent/EP3450050A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/30—Accessories for supplying molten metal, e.g. in rations
    • 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
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/08—Controlling, supervising, e.g. for safety reasons

Definitions

  • the present invention relates to a device for low-pressure casting.
  • a corresponding device for low-pressure casting accordingly comprises a furnace chamber in which a crucible can be arranged, a corresponding heating device for heating a melt held in the crucible. Furthermore, the furnace chamber can be acted upon with a gas, wherein in the crucible, a riser pipe is arranged such that after a corresponding loading of the furnace chamber with a gas, e.g. Compressed air, the melt is pressed via a riser in a mostly two-part mold (movable shell, fixed base), wherein a mold cavity of the mold is filled by the rising melt.
  • the mold may have a plunger and air-controlled closures.
  • casting cores also in the form of core packages, are required, which are fixed at appropriate points of the mold before the mold is filled. After cooling, the mold is opened and the casting removed.
  • the cores used whose binder is gasified or burned, are removed from the casting by a vibrator. Salt cores are also used, for the removal of which the casting is placed in water. Metallic cores are pulled with a pinch iron before the mold is opened.
  • Sand casting plants offer a wide range of applications. This starts with the forms, which range from chemically bonded sand molds to constructions with greensand molding machines to plaster molds for special parts with high demands on contour accuracy. In fine casting in ceramic molds even fine structures of 1 mm wall thickness are possible. As varied as the shapes are, so different are the parts. From small parts weighing only a few kilograms to full housings weighing 260 kg and more, this results in a wide range from high-tech prototype parts through to large-scale production.
  • From the DE 10 2008 051 998 A1 shows a casting process in which liquid casting material from a low-pressure furnace and the low pressure via a pouring column against gravity is transported to a sand-embedded foam model of a cast body in a casting container. In doing so, the foam model is destroyed, leaving behind a cavity which is filled up with the casting material. In this case, it is provided that the low pressure at the low-pressure furnace is lowered to the extent that at least part of the still existing in the pouring column and still liquid casting material flows back into the low-pressure furnace after completion of the casting.
  • a longitudinally elongated shape is understood to mean that the furnace chamber is approximately rectangular in plan view with or without rounded corners or elliptical or oval. That is, there are provided molds having a greater length compared to their width, so that an extension along the length of the mold in plan view is referred to as a longitudinal direction.
  • the furnace chamber in a plan view has a greater length compared to its width, so that the furnace chamber forms a longitudinally elongated shape, preferably approximately evenly distributed over about 60% to 95% of the length of the crucible several, can be arranged in the vertical direction, risers are arranged, can be provided over a furnace chamber with a single cylindrical crucible, a significantly larger riser distance. In this way it is possible to produce relatively large and / or thin-walled castings.
  • a grid of risers can be provided which can extend over a greater distance than conventional furnaces.
  • the distance between two riser tubes spaced apart from one another in such a grid is referred to as a riser distance.
  • the distance between two adjacent riser tubes in such a riser grid is referred to as riser spacing.
  • the invention thus allows grid with a riser distance of at least 250 mm and in particular at least 200 mm.
  • the riser distance may be at least 105 cm or at least 110 cm, preferably at least 135 cm, in particular at least 150 cm or at least 180 cm or at least 200 cm.
  • the invention can provide a larger crucible volume compared to conventional ovens. In this way, more material is available for potting.
  • the liquid metal reaches all the short path forming areas within the mold and reliably fills them before, and in particular, the remote from the gate thin-walled areas of the casting mold to be used solidification.
  • the device according to the invention for low pressure casting thus enables a controlled pressure filling process and is particularly suitable for the production of thin-walled cast parts due to the large riser distance. Furthermore, the device according to the invention can be easily fully automated, whereby a high efficiency in series production is achieved by controllable processes.
  • a low-turbulence mold filling with a multiplicity of different pressure curves for a mold filling process can be used with the device according to the invention.
  • the pressure can be controlled with a pressure curve, in which up to 20 points (pressure / time) can be controlled consecutively. Due to a high pressure feed, it is possible to achieve best microstructural properties in the component to be cast.
  • the plurality of riser tubes are arranged over a length of approximately 60% to 75% to approximately 75% to 95% in the longitudinal direction of the crucible.
  • a smallest distance between two riser tubes arranged in the longitudinal direction, in each case at the end, or the riser tubes which are furthest apart from one another in the longitudinal direction or at the ends may amount to at least 105 cm or 110 cm to 220 cm.
  • a smallest distance of the end risers also in the range between 115 cm to 195 cm or 120 cm to 190 cm or 130 cm to 180 cm amount.
  • the crucible device may be a trough-shaped crucible having in a plan view in approximately an elongated shape.
  • a trough-like crucible is understood to mean a shape which, in a plan view, has a greater length compared to the width and, for example, has a rectangular shape with rounded or bevelled corners or oval or elliptical.
  • the crucible on a greater extent in the longitudinal direction in comparison to a transverse thereto extending width direction or a width and a vertically extending height.
  • the heating device can then preferably be arranged in the crucible in the region of a bottom wall delimiting the crucible and or surrounding it in the vertical direction.
  • the heating device extends in the region of the bottom wall in the horizontal direction, in particular transversely to the longitudinal direction or in the longitudinal direction.
  • the heating device is arranged in the region of a bottom wall delimiting the crucible, the melt can be heated from below.
  • the crucible is loaded with liquid melt.
  • the heater must therefore only provide the heat that is released from the melt during the residence time in the crucible. The heater is not used to melt the melt.
  • the heating device is arranged in the region of the bottom of the crucible, it is possible to additionally provide radiant heaters above the melt. This allows additional heat. However, such radiant heaters limit the grid of risers, which is why preferably alone a heating device provided in the bottom area is formed.
  • the crucible means may comprise two crucibles, circular in plan view, arranged in the furnace chamber.
  • each crucible having at least one riser, a large riser distance can also be provided in relation to a furnace chamber with a single crucible which is circular in plan view.
  • These two crucibles can be arranged slightly spaced apart in the horizontal direction. Alternatively, it can also be provided that the two crucibles overlap each other slightly in an adjoining area, so that the two crucibles are spatially separated from one another by a common partition wall.
  • Each of these crucibles may have a separate pressure device.
  • the two pressure devices each have a separate pressure control device for the individual crucibles.
  • the heater may surround each of the crucibles in a horizontal plan view from above at an angle of approximately, 200 °, 235 °, 270 ° and 300 °, respectively. In this way, extremely efficient heating of the melt held in the crucibles is possible.
  • the crucibles may be approximately cylindrical in shape and have a circular cross-section in a plan view from above. Due to the circular cross-section of the crucible are more uniform pressure conditions in the melt before, if this means the pressure device to be pressurized by applying an overpressure to the furnace chamber with pressure.
  • a circulation device for circulating the melt held in the crucible or crucibles can be provided.
  • This circulation device can be designed, for example, as a rotor or as an impeller in order to circulate the melt for uniform heating with the circulation device.
  • the riser tubes of the crucible preferably form, in plan view, a roughly rectangular or oval riser array for filling a casting mold.
  • the riser tube may comprise at least eight riser tubes in the longitudinal direction, in particular at least ten and preferably at least twelve riser tubes, and at least three or at least four riser tubes in a width direction extending transversely thereto.
  • the low pressure casting apparatus may be molded into a mold having a footprint of about 2.20 mx 1.35 cm.
  • the furnace wall may comprise a furnace outer wall which is preferably made of steel and / or an oven intermediate wall provided between the furnace outer wall and the heating means and / or crucibles, which is preferably made of ceramic.
  • the crucibles may be formed substantially of clay graphite with a silicon content.
  • the device according to the invention for low-pressure casting with preferably an approximately rectangular or oval riser array, for example, light metal castings with particularly high demands on strength, elongation, pressure tightness and weldability can be produced.
  • the qualitative and economic advantages of the device according to the invention for heavy-duty aluminum castings is due to the two crucibles and the riser array.
  • the melt is introduced by gas pressurization of the crucible via the riser array or a Verteilerbox programmable and controllable in the mold made of steel or cast iron. After inserting the edge shell solidification, the gas pressure is increased to Dichtspeisung, the feed pressure is here about forty times higher than in gravity casting.
  • the low-pressure casting of aluminum castings in molds on the device according to the invention has considerable advantages due to the trough-shaped crucible or the two crucibles and the riser array.
  • the mold filling is extremely low turbulence and the machine side is controlled by different pressure curves for only one mold filling process, which is particularly useful for the production of high quality parts.
  • the melt has no contact with the environment during mold filling, so it remains clean. Due to the high pressure feed, these castings are dense and get the best structural properties.
  • the casting process can be highly automated on a device according to the invention for low-pressure casting, which is why the method is also particularly well suited for series production.
  • the device for low-pressure casting can therefore be provided with a pouring control device, which in addition to the form determination also allows the use of several other pressure levels with a control accuracy of +/- 1 mbar, and can be equipped with handling robots, peripherals and conveyor technology.
  • a highly productive embodiment is a device for low pressure with Shuttle Lobofen and media tree cooling (water, air, mist) and control over time and temperature, which allows even the reliable production of complex casting assortments such as engine blocks or chassis parts and so on.
  • Low-pressure casting is particularly suitable for the production of thin-walled castings due to the controlled pressure filling process.
  • the present invention can also be designed as a device for low-pressure mold casting. This is mainly used for the production of light metal castings (aluminum and magnesium).
  • the low-pressure castings are used in demanding mechanical engineering, chassis, transmission and engine construction as well as in vacuum or hydraulic-tight castings.
  • the present invention may also be designed for low-pressure sand casting, where sand molds are used instead of the metallic molds.
  • the device 1 comprises a furnace chamber 2.
  • the furnace chamber 2 is delimited by a furnace wall 3.
  • a width direction 10 is provided in the horizontal plane, over which the trough-shaped crucible extends over a width 11 of approximately 120 cm to 150 cm.
  • a heating device 13 is provided in the region of a bottom wall 12 of the crucible.
  • the heating device 13 preferably comprises a plurality of electrical heating rods 14 extending in the horizontal direction in the region of the bottom wall 12.
  • the device 1 has a furnace chamber and in particular the crucible 7 covering the furnace lid 15.
  • the furnace lid 15 eighteen riser sleeves 17 are provided according to this embodiment. In the riser sleeves 17 corresponding risers 18 are arranged. The eighteen risers 15 form a rectangular riser array 19 (dashed line).
  • a two-part mold (not shown) can be arranged.
  • This mold may, for example, have a movable upper part and a fixedly arranged or fixed lower part.
  • the mold delimits a mold cavity which can be filled by the melt rising in the riser pipes.
  • such a casting mold has at least one casting plunger.
  • the furnace chamber 2 is formed as an airtight container or space.
  • the furnace chamber 2 has at least one connection for connection to a pressure device (not shown) for applying an overpressure to the furnace chamber.
  • the device is preferably designed as a low-pressure casting furnace.
  • the overpressure is generated by supplying dried air (dew point about -40 ° C).
  • the furnace lid 15 can be provided with flaps closable filling openings (not shown).
  • openings are dimensioned such that a circulation device (not shown), such as a rotor or an impeller, can be passed therethrough.
  • a circulation device such as a rotor or an impeller
  • the furnace For cleaning the furnace is then provided to immerse the circulation device in the melt and to supply gas.
  • the gas used is preferably nitrogen or argon.
  • the gas bubbles transport the dirt to the surface, where it can be removed as scabies.
  • This process can also be done by lifting the furnace lid 15.
  • the openings may also be provided for filling the crucible.
  • the furnace may be provided with one or more purging stones, with which flushing gas can be supplied to the furnace.
  • filling channels allow the furnace to be filled without the furnace having to be moved out of a corresponding machine.
  • the filling preferably takes place via a filter device in order to limit the supply of dirt.
  • the device 1 according to the invention for low-pressure casting is explained by way of example with reference to a second exemplary embodiment ( FIGS. 3 and 4 ). Unless otherwise described, this device has the same technical features as a device designed according to the first embodiment. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the device 1 comprises the furnace chamber 2.
  • the furnace chamber 2 is delimited by the furnace wall 3.
  • the furnace wall 3 has the Ofenau touchwandung 4, which is formed of steel. Furthermore, the furnace wall 3, the furnace intermediate wall 5, which is formed of ceramic.
  • the furnace chamber 2 is formed in a plan view or in a horizontal cross-section approximately oval.
  • the crucible device 6 is arranged.
  • the crucible device 6 comprises at least two crucibles 7, which are arranged in the furnace chamber 3.
  • the crucibles 7 are formed substantially of graphite with a silicon content.
  • the heating device 13 is arranged in the area between the furnace intermediate wall 5 and the two crucibles 7.
  • the furnace covers 15 6 equidistant from each other arranged riser sleeves 17 are provided according to this embodiment.
  • the furnace lid 15 is formed identically in the region of both crucible 6, so that twelve riser sleeves 17 are provided according to this embodiment.
  • the casting mold may, for example, have a movable upper part and a fixedly arranged or fixed lower part.
  • the mold delimits a mold cavity which can be filled by the melt rising in the riser pipes. Furthermore, such a casting mold has at least one casting plunger.
  • the riser pipe can be formed with almost any number of riser pipes.
  • One, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, eleven, twelve or more riser tubes can be arranged in each crucible.
  • the risers are always equally spaced from each other and form according to the oval furnace chamber or due to the two crucibles 6 usually in a plane transverse to the crucible longitudinal direction extending riser 16 from.
  • the riser pipes can also be designed as multiple risers.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen, die eine einen Ofenraum begrenzende Ofenwandung, eine im Ofenraum angeordneten Schmelztiegeleinrichtung, eine Heizeinrichtung zum Erhitzten der Schmelztiegeleinrichtung, zumindest eine Druckeinrichtung zum Anlegen eines Überdrucks an die Schmelztiegeleinrichtung umfasst. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Ofenraum in einer Draufsicht eine größere Länge im Vergleich zur Breite aufweist, so dass der Ofenraum eine in einer Längsrichtung langestreckte Form ausbildet, wobei, vorzugsweise in etwa gleichmäßig verteilt, über in etwa 60% bis 95% der Länge des Schmelztiegels in Längsrichtung mehrere sich in vertikaler Richtung erstreckende Steigrohre angeordnet sind.The invention relates to a device for low-pressure casting, which comprises a furnace wall defining a furnace chamber, a crucible device arranged in the furnace chamber, a heating device for heating the crucible device, at least one pressure device for applying an overpressure to the crucible device. It is characterized in that the furnace chamber in a plan view has a greater length compared to the width, so that the furnace chamber forms a longitudinally elongated shape, wherein, preferably distributed approximately evenly over about 60% to 95% of Length of the crucible in the longitudinal direction a plurality of vertically extending risers are arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen.The present invention relates to a device for low-pressure casting.

Niederdruckgießen ist ein industrielles Gießverfahren zur Herstellung von Gussstücken. Dabei wird Metallschmelze, insbesondere Aluminium, aber auch Magnesium, Kupfer, Eisen und/oder Stahl mittels zumindest eines Steigrohrs von unten in einen Formhohlraum einer Gussform, meist eine Kokille (Dauerform), oder eine Sandform oder Feingussform (Schalenform) gedrückt. Eine entsprechende Aufwärtsbewegung des flüssigen Metalls entgegen der Schwerkraft erfolgt zumeist durch Gasdruckbeaufschlagung (Gasdruckprinzip) der Schmelze.Low pressure casting is an industrial casting process for the production of castings. Here, molten metal, in particular aluminum, but also magnesium, copper, iron and / or steel by means of at least one riser from below into a mold cavity of a mold, usually a permanent mold (mold), or pressed a sand mold or investment casting (shell mold). A corresponding upward movement of the liquid metal against gravity is usually by Gasdruckbeaufschlagung (gas pressure principle) of the melt.

Eine entsprechende Vorrichtung zum Niederdruckgießen umfasst demgemäß einen Ofenraum, in dem ein Schmelztiegel anordbar ist, eine entsprechende Heizeinrichtung zum Erwärmen einer in dem Schmelztiegel vorgehaltenen Schmelze. Weiterhin ist der Ofenraum mit einem Gas beaufschlagbar, wobei im Schmelztiegel ein Steigrohr derart angeordnet ist, dass nach einer entsprechenden Beaufschlagung des Ofenraumes mit einem Gas, z.B. Druckluft, die Schmelze über ein Steigrohr in eine meist zweigeteilte Gussform (bewegliches Oberteil, festes Unterteil) gedrückt wird, wobei ein Formhohlraum der Gussform durch die aufsteigende Schmelze gefüllt wird. Die Gussform kann einen Gießkolben (plunger) und pressluftgesteuerte Verschlüsse aufweisen.A corresponding device for low-pressure casting accordingly comprises a furnace chamber in which a crucible can be arranged, a corresponding heating device for heating a melt held in the crucible. Furthermore, the furnace chamber can be acted upon with a gas, wherein in the crucible, a riser pipe is arranged such that after a corresponding loading of the furnace chamber with a gas, e.g. Compressed air, the melt is pressed via a riser in a mostly two-part mold (movable shell, fixed base), wherein a mold cavity of the mold is filled by the rising melt. The mold may have a plunger and air-controlled closures.

Derartige Schmelztiegel sind aus Tongrafit ausgebildet und werden bei der Herstellung gebrannt. Die Tiegel weisen in der Draufsicht eine kreisförmige Form auf. Aufgrund des Herstellungsprozesses der Tiegel ist die maximale Größe der Tiegel begrenzt. Ein Innendurchmesser dieser Tiegel beträgt in etwa 1730 mm Ein maximaler Innendurchmesser beträgt in etwa 1350 mm auf dem Steigrohre bzw. deren Zentrale Längsachsen anordbar sind.Such crucibles are formed of clay graphite and are fired during manufacture. The crucibles have a circular shape in plan view. Due to the manufacturing process of the crucibles, the maximum size of the crucibles is limited. An inner diameter of this crucible is approximately 1730 mm. A maximum inner diameter is approximately 1350 mm on the riser pipes or their central longitudinal axes can be arranged.

Durch die Gasdruckbeaufschlagung der Schmelze gelangt diese steigend über das Steigrohr in einen Formhohlraum. Nach der vollständigen Füllung der Gussform bleibt der Gasdruck aufrechterhalten, um eine Nachspeisung zum Ausgleich von Volumendefiziten (Lunkern) beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand sicherzustellen. Dabei ist eine gerichtete Erstarrung von oben nach unten erwünscht, um eine möglichst günstige Gussstückgestaltung und/oder Querschnittsabstufungen zu realisieren. Diese Technik begünstigt einen dichten und porenfreien Guss.As a result of the gas pressure being applied to the melt, the latter passes rising over the riser pipe into a mold cavity. After complete filling of the mold, the gas pressure is maintained to ensure a make-up to compensate for volume deficiencies (voids) in the transition from the liquid to the solid state. This is a directed Solidification from top to bottom desirable to realize the most favorable casting design and / or cross-sectional gradations. This technique promotes a dense and non-porous casting.

Bei der Konstruktion der Gussform muss darauf geachtet werden, dass das flüssige Metall alle Formbereiche füllt, bevor in den vom Einguss entfernten und dünnwandigen Partien die Erstarrung einsetzt. Um das Entstehen von Volumendefiziten, die Bildung von Lunkern, zu verhindern, ist es meist erforderlich, bei bestimmten Bereichen des Gussstücks die Erstarrung entweder durch Isolation zu verzögern oder sie durch Kühlstifte zu beschleunigen.When designing the mold, care must be taken that the molten metal fills all mold areas before solidification starts in the thin-walled areas away from the sprue. In order to prevent the occurrence of volume deficits, the formation of voids, it is usually necessary to delay the solidification in certain areas of the casting either by insulation or to accelerate them by cooling pins.

Um Hohlräume bzw. komplexe Konturen abzubilden, sind Gießkerne, auch in Form von Kernpaketen, erforderlich, die vor der Formfüllung an entsprechenden Stellen der Kokille fixiert werden. Nach dem Abkühlen wird die Form geöffnet und das Gussteil entnommen. Die eingesetzten Kerne, deren Bindemittel vergast oder verbrannt ist, werden durch eine Rüttelvorrichtung aus dem Gussteil entfernt. Auch Salzkerne finden Verwendung, zu deren Entfernung das Gussteil in Wasser gelegt wird. Metallische Kerne werden mit einem Knippeisen gezogen, bevor die Form geöffnet wird.In order to image cavities or complex contours, casting cores, also in the form of core packages, are required, which are fixed at appropriate points of the mold before the mold is filled. After cooling, the mold is opened and the casting removed. The cores used, whose binder is gasified or burned, are removed from the casting by a vibrator. Salt cores are also used, for the removal of which the casting is placed in water. Metallic cores are pulled with a pinch iron before the mold is opened.

Der Einsatz von Sandkernen in den abzugießenden Formen oder das Abgießen von kompletten Sandpaketen ist ein weit verbreitetes Verfahren. Ist jedoch eine extrem hohe Oberflächengüte ohne sichtbare Fehlstellen erforderlich, kommen auch Kerne aus Gips zum Einsatz.The use of sand cores in the molds to be poured or the casting of complete sand packages is a widespread process. However, if an extremely high surface quality without visible defects is required, gypsum cores are also used.

Sandgießanlagen bieten ein breites Anwendungsspektrum. Dies beginnt bei den Formen, die von chemisch gebundenen Sandformen über Konstruktionen mit Grünsandformanlagen bis zu Gipsformen für spezielle Teile mit hohen Anforderungen an die Konturgenauigkeit reichen. Im Feinguss in Keramikformen sind sogar feine Strukturen von 1 mm Wandstärke möglich. So vielfältig die Formen sind, so unterschiedlich sind die Teile. Von kleinen Teilen mit nur wenigen kg Gewicht bis zu ganzen Gehäusen von 260 kg und mehr Gussgewicht ergibt sich eine breite Palette vom High-Tech-Prototypen-Einzelteil bis hin zur Großserienanwendung.Sand casting plants offer a wide range of applications. This starts with the forms, which range from chemically bonded sand molds to constructions with greensand molding machines to plaster molds for special parts with high demands on contour accuracy. In fine casting in ceramic molds even fine structures of 1 mm wall thickness are possible. As varied as the shapes are, so different are the parts. From small parts weighing only a few kilograms to full housings weighing 260 kg and more, this results in a wide range from high-tech prototype parts through to large-scale production.

Geometrisch komplizierte Keramiktrauben sollten schnell und dennoch beruhigt gefüllt werden. Eine solche Art der Formfüllung ist nötig, um sehr dünnwandige Teile mit vielen Querschnittsänderungen gießen zu können. Zudem müssen dabei die geforderten mechanischen Eigenschaften erreicht werden.Geometrically complicated ceramic screws should be filled quickly and yet calm. Such a type of mold filling is necessary to pour very thin-walled parts with many cross-sectional changes can. In addition, the required mechanical properties must be achieved.

In der DE 199 36 973 A1 ist eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Metallen offenbart. Diese umfasst einen Gießofen mit einer Einfüllkammer und ein Steigrohr, das endseitig über eine Gießdüse sukzessive mit Hohlräumen aufweisenden Sand-Gussformkästen verbindbar ist. Die Gießdüse ist aus feuerfestem Material ausgebildet und weist ein auswechselbares Mundstück auf.In the DE 199 36 973 A1 discloses an apparatus for low pressure casting of metals. This includes a casting furnace with a filling chamber and a riser, the end over a pouring nozzle is successively connectable with cavities having sand mold boxes connectable. The pouring nozzle is formed of refractory material and has a replaceable mouthpiece.

Aus der DE 10 2008 051 998 A1 geht ein Gießverfahren hervor, bei dem flüssiges Gießmaterial aus einem Niederdruckofen und der Niederdruck über eine Eingusssäule entgegen der Schwerkraft zu einem in Sand eingebetteten Schaumstoffmodell eines Gusskörpers in einem Gießbehälter transportiert wird. Dabei wird das Schaumstoffmodel zerstört und hinterlässt einen Hohlraum, der mit dem Gießmaterial aufgefüllt wird. Hierbei ist vorgesehen, dass der Niederdruck am Niederdruckofen nach Beendigung des Gießens soweit abgesenkt wird, dass zumindest ein Teil des noch in der Eingusssäule befindlichen und noch flüssigen Gießmaterials in den Niederdruckofen zurückfließt.From the DE 10 2008 051 998 A1 shows a casting process in which liquid casting material from a low-pressure furnace and the low pressure via a pouring column against gravity is transported to a sand-embedded foam model of a cast body in a casting container. In doing so, the foam model is destroyed, leaving behind a cavity which is filled up with the casting material. In this case, it is provided that the low pressure at the low-pressure furnace is lowered to the extent that at least part of the still existing in the pouring column and still liquid casting material flows back into the low-pressure furnace after completion of the casting.

In der DE 10 2004 050 781 A1 ist ein Niederdruckvollformgießverfahren offenbart, bei der eine geregelte Formfüllung ermöglicht werden soll, wobei im Bereich einer Verbindungsöffnung eines Formbehälters das flüssige Metall durch ein eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisende Verbindungsstück transportiert wird. Infolgedessen soll eine gerichtete Erstarrung von unten nach oben und eine feinkörnige Struktur des Urstücks erreicht werden.In the DE 10 2004 050 781 A1 is a Niederdruckvollformgießverfahren disclosed in which a controlled mold filling is to be made possible, wherein in the region of a connection opening of a mold container, the liquid metal is transported through a low thermal conductivity connecting piece. As a result, a directional solidification from bottom to top and a fine-grained structure of the original piece should be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Gießen bereitzustellen, mit der Bauteile mit großen Grundflächen und/oder relativ dünnwandige Bauteile sicher und zuverlässig herstellbar sind.Object of the present invention is to provide a device for casting, with the components with large base areas and / or relatively thin-walled components are safe and reliable to produce.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Gießen bereitzustellen, die energieeffizient ausgebildet sowie einfach aufgebaut ist und die sicher und zuverlässig im Betrieb ist.Another object of the present invention is to provide a device for casting which is energy efficient, simple in construction, and safe and reliable in operation.

Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind in den Unteransprüchen angegeben.One or more of these objects are solved by the features of independent claim 1. Advantageous embodiments thereof are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen vorgesehen. Diese umfasst eine einen Ofenraum begrenzende Ofenwandung, eine im Ofenraum angeordnete Schmelztiegeleinrichtung, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Schmelztiegeleinrichtung, und zumindest eine Druckeinrichtung zum Anlegen eines Überdrucks an die Schmelztiegeleinrichtung. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Ofenraum in einer Draufsicht eine größere Länge im Vergleich zu seiner Breite aufweist, so dass der Ofenraum eine in einer Längsrichtung langgestreckte Form ausbildet, wobei vorzugsweise in etwa gleichmäßig verteilt über in etwa 60% bis 95% der Länge in Längsrichtung des zumindest einen Schmelztiegels mehrere, sich in vertikaler Richtung erstreckende Steigrohre angeordnet sind.According to the invention, a device for low-pressure casting is provided. This comprises a furnace wall delimiting a furnace chamber, a crucible device arranged in the furnace chamber, a heating device for heating the crucible device, and at least one pressure device for applying an overpressure to the crucible device. The present invention is characterized in that the furnace chamber in a plan view has a greater length compared to its width, so that the furnace chamber forms an elongated shape in a longitudinal direction, wherein preferably approximately evenly distributed over in about 60% to 95% of the length in the longitudinal direction of the at least one crucible, a plurality of vertically extending risers are arranged.

Unter einer in einer Längsrichtung langgestreckten Form wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Ofenraum in einer Draufsicht von oben in etwa rechteckförmig mit oder ohne abgerundete bzw. abgeschrägte Ecken oder elliptisch bzw. oval ausgebildet ist. Das bedeutet, es sind Formen vorgesehen, die eine größere Länge im Vergleich zu ihrer Breite aufweisen, so dass eine Erstreckung entlang der Länge der Form in der Draufsicht als Längsrichtung bezeichnet wird.In the context of the present invention, a longitudinally elongated shape is understood to mean that the furnace chamber is approximately rectangular in plan view with or without rounded corners or elliptical or oval. That is, there are provided molds having a greater length compared to their width, so that an extension along the length of the mold in plan view is referred to as a longitudinal direction.

Dadurch, dass der Ofenraum in einer Draufsicht eine größere Länge im Vergleich zu seiner Breite aufweist, so dass der Ofenraum eine in einer Längsrichtung langgestreckte Form ausbildet, wobei vorzugsweise in etwa gleichmäßig verteilt über in etwa 60% bis 95% der Länge des Schmelztiegels mehrere, sich in vertikaler Richtung erstreckende, Steigrohre angeordnet sind, kann gegenüber einem Ofenraum mit einem einzigen zylindrischen Schmelztiegel ein wesentlicher größerer Steigrohrabstand vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es möglich, relativ große und/oder dünnwandige Gussteile herzustellen.Characterized in that the furnace chamber in a plan view has a greater length compared to its width, so that the furnace chamber forms a longitudinally elongated shape, preferably approximately evenly distributed over about 60% to 95% of the length of the crucible several, can be arranged in the vertical direction, risers are arranged, can be provided over a furnace chamber with a single cylindrical crucible, a significantly larger riser distance. In this way it is possible to produce relatively large and / or thin-walled castings.

Relativ große Gussformen für dünnwandige Bauteile können häufig nur relativ langsam befüllt werden. Dies ist dahingehend nachteilig, dass es zu einem relativ raschen Abkühlen der Schmelze während des Befüllens kommt. Zudem ist es auf Grund von Volumendefiziten und der Bildung von Lunkern generell schwer derartige Formen zu befüllen.Relatively large molds for thin-walled components can often only be filled relatively slowly. This is disadvantageous in that it comes to a relatively rapid cooling of the melt during filling. In addition, it is generally difficult to fill such forms due to volume deficits and the formation of voids.

Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Raster von Steigrohren vorgesehen werden, das sich über eine größere Distanz als bei herkömmlichen Schmelzöfen erstrecken kann.
Im Folgenden wird der Abstand zwischen zwei maximal voneinander in einem solchen Raster beabstandeten Steigrohren als Steigrohrdistanz bezeichnet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Steigrohren in einem solchen Steigrohrraster wird als Steigrohrabstand bezeichnet.With the present invention, a grid of risers can be provided which can extend over a greater distance than conventional furnaces.
In the following, the distance between two riser tubes spaced apart from one another in such a grid is referred to as a riser distance. The distance between two adjacent riser tubes in such a riser grid is referred to as riser spacing.

Die Erfindung erlaubt somit Raster mit einem Steigrohrabstand von minimal 250 mm und insbesondere minimal 200 mm. Die Steigrohrdistanz kann zumindest 105 cm bzw. zumindest 110 cm vorzugsweise zumindest 135 cm, insbesondere zumindest 150 cm bzw. zumindest 180 cm oder zumindest 200 cm betragen. Weiterhin kann mit der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Öfen ein größeres Schmelztiegelvolumen bereitgestellt werden. Auf diese Weise steht mehr Material zum Vergießen zur Verfügung.The invention thus allows grid with a riser distance of at least 250 mm and in particular at least 200 mm. The riser distance may be at least 105 cm or at least 110 cm, preferably at least 135 cm, in particular at least 150 cm or at least 180 cm or at least 200 cm. Furthermore, the invention can provide a larger crucible volume compared to conventional ovens. In this way, more material is available for potting.

Insbesondere ist bei der vorliegenden Erfindung durch die große Steigrohrdistanz der in Längsrichtung endseitig angeordneten Steigrohre, vorteilhaft, dass bei einer großen Form das flüssige Metall alle Formbereiche mit kurzem Weg innerhalb der Gussform erreicht und so diese zuverlässig füllt, bevor in den vom Einguss entfernten und insbesondere dünnwandigen Bereichen der zu gießenden Gussform die Erstarrung einsetzt.Particularly, in the present invention, because of the large riser distance of the risers arranged endwise in the longitudinal direction, it is advantageous that, in a large mold, the liquid metal reaches all the short path forming areas within the mold and reliably fills them before, and in particular, the remote from the gate thin-walled areas of the casting mold to be used solidification.

Auf diese Weise wird die Entstehung von Volumendefiziten, die Bildung von Lunkern, effektiv verhindert. Da in dem zumindest einen Schmelztiegel mehrere Steigrohre zum Befüllen der Gussform über eine größere Länge in Längsrichtung angeordnet sind kommt es bei der Erstarrung in nahezu keinem Bereich des Gussstücks vor, das die Erstarrung entweder durch Isolation verzögert oder durch Kühlstifte beschleunigt werden muss. Somit kann eine entsprechende Vorrichtung äußerst kostengünstig und wartungsarm aufgebaut werden, da auf die entsprechenden Bauteile verzichtet werden kann. Weiterhin sind große Gussstücke von hoher Qualität sicher und zuverlässig herstellbar.In this way, the formation of volume deficits, the formation of voids, effectively prevented. Since in the at least one crucible several risers for filling the mold are arranged over a greater length in the longitudinal direction, it occurs during solidification in almost no area of the casting that retards the solidification either by insulation or has to be accelerated by cooling pins. Thus, a corresponding device can be constructed extremely inexpensive and low maintenance, since it can be dispensed with the corresponding components. Furthermore, large castings of high quality are safe and reliable to produce.

Dadurch ist es möglich, relativ große, dünnwandige Bauteile, wie z.B. Batteriegehäuse für Kraftfahrzeuge, herzustellen, beziehungsweise Gussformen zum Herstellen solcher Bauteile auf einfache Weise effizient zu Befüllen.This makes it possible to use relatively large, thin-walled components, such as e.g. Battery housing for motor vehicles, or produce molds for producing such components in a simple way to efficiently fill.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen ermöglicht somit einen gesteuerten Druckfüllprozess und ist durch die große Steigrohrdistanz zur Herstellung dünnwandiger Gussteile besonders geeignet. Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht Vollautomatisieren, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit in der Serienfertigung durch steuerbare Prozesse erzielt wird.The device according to the invention for low pressure casting thus enables a controlled pressure filling process and is particularly suitable for the production of thin-walled cast parts due to the large riser distance. Furthermore, the device according to the invention can be easily fully automated, whereby a high efficiency in series production is achieved by controllable processes.

Zudem lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine turbulenzarme Formfüllung mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Druckkurven für einen Formfüllprozess verwenden. Der Druck kann mit einer Druckkurve gesteuert werden, bei welcher bis zu 20 Punkte (Druck/Zeit) aufeinanderfolgend ansteuerbar sind. Durch eine hohe Druckspeisung ist es möglich, beste Gefügeeigenschaften im zu gießenden Bauteil zu erreichen.In addition, a low-turbulence mold filling with a multiplicity of different pressure curves for a mold filling process can be used with the device according to the invention. The pressure can be controlled with a pressure curve, in which up to 20 points (pressure / time) can be controlled consecutively. Due to a high pressure feed, it is possible to achieve best microstructural properties in the component to be cast.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die mehreren, Steigrohre über eine Länge von in etwa 60% bis 75% bis in etwa 75% bis 95% in Längsrichtung des Schmelztiegels angeordnet sind.Furthermore, it can be provided according to the invention that the plurality of riser tubes are arranged over a length of approximately 60% to 75% to approximately 75% to 95% in the longitudinal direction of the crucible.

Eine kleinste Distanz zweier in Längsrichtung, jeweils endseitig angeordneter Steigrohre bzw. der in Längsrichtung am weitesten voneinander beabstandeten bzw. endseitig angeordneten Steigrohre, kann zumindest 105 cm bzw. 110 cm bis 220 cm betragen. Alternativ kann eine kleinste Distanz der endseitig angeordneten Steigrohre auch im Bereich zwischen 115 cm bis 195 cm bzw. 120 cm bis 190 cm bzw. 130 cm bis 180 cm betragen.A smallest distance between two riser tubes arranged in the longitudinal direction, in each case at the end, or the riser tubes which are furthest apart from one another in the longitudinal direction or at the ends may amount to at least 105 cm or 110 cm to 220 cm. Alternatively, a smallest distance of the end risers also in the range between 115 cm to 195 cm or 120 cm to 190 cm or 130 cm to 180 cm amount.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann die Schmelztiegeleinrichtung ein wannenartig ausgebildeter Schmelztiegel sein, der in einer Draufsicht in etwa eine langgestreckte Form aufweisen.According to a first embodiment, the crucible device may be a trough-shaped crucible having in a plan view in approximately an elongated shape.

Unter einem wannenartigen Schmelztiegel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Form verstanden, die in einer Draufsicht eine größere Länge im Vergleich zur Breite aufweist und beispielsweise rechteckförmig mit abgerundeten oder abgeschrägten Ecken oder oval bzw. elliptisch ausgebildet ist. Dabei weist der Schmelztiegel eine größere Erstreckung in der in Längsrichtung im Vergleich zu einer quer dazu verlaufenden Breitenrichtung bzw. einer Breite und einer in vertikaler Richtung erstreckenden Höhe auf.In the context of the present invention, a trough-like crucible is understood to mean a shape which, in a plan view, has a greater length compared to the width and, for example, has a rectangular shape with rounded or bevelled corners or oval or elliptical. In this case, the crucible on a greater extent in the longitudinal direction in comparison to a transverse thereto extending width direction or a width and a vertically extending height.

Die Heizeinrichtung kann dann vorzugsweise im Schmelztiegel im Bereich einer den Schmelztiegel begrenzenden Bodenwandung und oder diesen in vertikaler Richtung umgebend angeordnet sein.The heating device can then preferably be arranged in the crucible in the region of a bottom wall delimiting the crucible and or surrounding it in the vertical direction.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung sich im Bereich der Bodenwandung in horizontaler Richtung, insbesondere quer zur Längsrichtung oder auch in Längsrichtung erstreckt.It can be provided that the heating device extends in the region of the bottom wall in the horizontal direction, in particular transversely to the longitudinal direction or in the longitudinal direction.

Dadurch, dass im Bereich einer den Schmelztiegel begrenzenden Bodenwandung die Heizeinrichtung angeordnet ist, kann die Schmelze von unten erhitzt werden. Der Schmelztiegel wird mit flüssiger Schmelze beladen. Die Heizeinrichtung muss daher lediglich die Wärme zur Verfügung stellen, welche von der Schmelze während der Verweildauer im Schmelztiegel abgegeben wird. Die Heizeinrichtung wird nicht zum Aufschmelzen der Schmelze verwendet.Because the heating device is arranged in the region of a bottom wall delimiting the crucible, the melt can be heated from below. The crucible is loaded with liquid melt. The heater must therefore only provide the heat that is released from the melt during the residence time in the crucible. The heater is not used to melt the melt.

Dadurch, dass die Heizeinrichtung im Bereich des Bodens des Schmelztiegels angeordnet ist, ist es möglich, zusätzlich Heizstrahler oberhalb der Schmelze vorzusehen. Dies erlaubt eine zusätzliche Wärmezufuhr. Jedoch begrenzen derartige Heizstrahler das Raster an Steigrohren, weshalb vorzugsweise alleine eine im Bodenbereich vorgesehene Heizeinrichtung ausgebildet wird.Because the heating device is arranged in the region of the bottom of the crucible, it is possible to additionally provide radiant heaters above the melt. This allows additional heat. However, such radiant heaters limit the grid of risers, which is why preferably alone a heating device provided in the bottom area is formed.

Die Heizeinrichtung weist vorzugsweise mehrere elektrisch betriebene Heizstäbe. Die Heizstäbe können jeweils in einem Aluminiumtitanatrohr angeordnet sein. Die Aluminiumtitanatrohre können ein Stück beabstandet vom Boden des Schmelztiegels angeordnet oder unmittelbar in die Bodenwandung des Schmelztiegels integriert sein. Das Integrieren der Aluminiumtitanatrohr bzw. der Heizstäbe in die Bodenwandung ist beim Reinigen des Schmelztiegels vorteilhaft.The heating device preferably has a plurality of electrically operated heating elements. The heating rods can each be arranged in an aluminum titanate tube. The aluminum titanate tubes may be located a distance from the bottom of the crucible or integrated directly into the bottom wall of the crucible. Integrating the aluminum titanate tube or the heating elements in the bottom wall is advantageous when cleaning the crucible.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Schmelztiegeleinrichtung zwei, in der Draufsicht kreisförmig ausgebildete Schmelztiegel, die im Ofenraum angeordnet sind, aufweisen.According to a second embodiment, the crucible means may comprise two crucibles, circular in plan view, arranged in the furnace chamber.

Dadurch, dass zwei Schmelztiegel im Ofenraum angeordnet sind, wobei jeder Schmelztiegel zumindest ein Steigrohr aufweist, kann gegenüber einem Ofenraum mit einem einzigen in der Draufsicht kreisförmigen Schmelztiegel ebenfalls eine große Steigrohrdistanz vorgesehen werden.Because two crucibles are arranged in the furnace chamber, each crucible having at least one riser, a large riser distance can also be provided in relation to a furnace chamber with a single crucible which is circular in plan view.

Diese beiden Schmelztiegel können in horizontaler Richtung geringfügig beabstandet voneinander angeordnet sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die zwei Schmelztiegel in einem aneinander angrenzenden Bereich einander geringfügig überlappen, so dass die zwei Schmelztiegel von einer gemeinsamen Trennwandung räumlich voneinander getrennt sind.These two crucibles can be arranged slightly spaced apart in the horizontal direction. Alternatively, it can also be provided that the two crucibles overlap each other slightly in an adjoining area, so that the two crucibles are spatially separated from one another by a common partition wall.

Jeder dieser Schmelztiegel kann eine separate Druckeinrichtung aufweisen. Durch das Vorsehen zweier Schmelztiegel besteht die Gefahr, dass in beiden Schmelztiegeln unterschiedliche Drücke vorherrschen können, so dass die Schmelze mit unterschiedlichem Druck über die Steigrohre in eine Form getrieben wird. Daher weisen die beiden Druckeinrichtungen jeweils eine separate Druckregeleinrichtung für die einzelnen Tiegel auf.Each of these crucibles may have a separate pressure device. By providing two crucibles, there is the danger that in both crucibles different pressures prevail, so that the melt is driven with different pressure via the riser tubes in a mold. Therefore, the two pressure devices each have a separate pressure control device for the individual crucibles.

Durch das Vorsehen zweier separater Druckeinrichtungen können zwei kleine Gussformen unabhängig voneinander aber gleichzeitig mit Schmelze aus jeweils einem der beiden Tiegel gefüllt werden. Mit dieser Vorrichtung kann selbstverständlich auch eine große Gussform mit Schmelze aus beiden Tiegeln gleichzeitig befüllt werden.By providing two separate pressure means two small molds can be filled independently but simultaneously with melt from one of the two crucibles. With this device, of course, a large mold with melt from both crucibles can be filled at the same time.

Die Heizeinrichtung kann jeden der Schmelztiegel in einer horizontalen Draufsicht von oben in einem Winkel von in etwa, jeweils 200°, beziehungsweise 235°, beziehungsweise 270°, beziehungsweise 300° umgeben. Auf diese Weise ist eine äußerst effiziente Erwärmung der in den Schmelztiegeln vorgehaltener Schmelze möglich.The heater may surround each of the crucibles in a horizontal plan view from above at an angle of approximately, 200 °, 235 °, 270 ° and 300 °, respectively. In this way, extremely efficient heating of the melt held in the crucibles is possible.

Die Schmelztiegel können in etwa zylinderförmig ausgebildet sein und in einer Draufsicht von oben einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Durch den kreisförmigen Querschnitt der Schmelztiegel liegen gleichmäßigere Druckverhältnisse in der Schmelze vor, wenn diese mittels der Druckeinrichtung durch Anlegen eines Überdrucks an den Ofenraum mit Druck beaufschlagt werden.The crucibles may be approximately cylindrical in shape and have a circular cross-section in a plan view from above. Due to the circular cross-section of the crucible are more uniform pressure conditions in the melt before, if this means the pressure device to be pressurized by applying an overpressure to the furnace chamber with pressure.

Weiterhin kann eine Umwälzeinrichtung zum Umwälzen der in dem bzw. den Schmelztiegeln vorgehaltenen Schmelze vorgesehen sein. Diese Umwälzeinrichtung kann beispielsweise als Rotor oder als Impeller ausgebildet sein, um die Schmelze zur gleichmäßigen Erwärmung mit der Umwälzeinrichtung umzuwälzen.Furthermore, a circulation device for circulating the melt held in the crucible or crucibles can be provided. This circulation device can be designed, for example, as a rotor or as an impeller in order to circulate the melt for uniform heating with the circulation device.

Die Steigrohre der Schmelztiegel bilden vorzugsweise in der Draufsicht ein in etwa rechteckförmiges oder ovales Steigrohrarray zum Befüllen einer Gussform aus. Das Steigrohrarray kann in der Längsrichtung zumindest acht, insbesondere zumindest zehn und vorzugsweise zumindest zwölf Steigrohre und in einer quer dazu verlaufenden Breitenrichtung zumindest drei bzw. zumindest vier Steigrohre umfassen.The riser tubes of the crucible preferably form, in plan view, a roughly rectangular or oval riser array for filling a casting mold. The riser tube may comprise at least eight riser tubes in the longitudinal direction, in particular at least ten and preferably at least twelve riser tubes, and at least three or at least four riser tubes in a width direction extending transversely thereto.

Die Vorrichtung zum Niederdruckgießen kann an eine Gussform mit einer Grundfläche von in etwa 2,20 m x 1, 35 cm aufweisen.The low pressure casting apparatus may be molded into a mold having a footprint of about 2.20 mx 1.35 cm.

Die Ofenwandung kann eine Ofenaußenwandung aufweisen, die vorzugsweise aus Stahl ausgebildet ist und/eine Ofenzwischenwandung, die zwischen der Ofenaußenwandung und der Heizeinrichtung und/oder dem bzw. den Schmelztiegeln vorgesehen ist, die vorzugsweise aus Keramik ausgebildet ist.The furnace wall may comprise a furnace outer wall which is preferably made of steel and / or an oven intermediate wall provided between the furnace outer wall and the heating means and / or crucibles, which is preferably made of ceramic.

Die Schmelztiegel können im Wesentlichen aus Tongrafit mit einem Siliziumanteil ausgebildet sein.The crucibles may be formed substantially of clay graphite with a silicon content.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Niederdruckgießen mit vorzugsweise einem in etwa rechteckförmigen oder ovalen Steigrohrarray sind bspw. Leichtmetallgussteile mit besonders hohen Anforderungen an Festigkeit, Dehnung, Druckdichtheit und Schweißbarkeit herstellbar.By means of the device according to the invention for low-pressure casting with preferably an approximately rectangular or oval riser array, for example, light metal castings with particularly high demands on strength, elongation, pressure tightness and weldability can be produced.

Die qualitativen und wirtschaftlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung für hoch beanspruchbare Aluminiumgussteile ist durch die beiden Schmelztiegel und das Steigrohrarray begründet. Die Schmelze wird durch Gasdruckbeaufschlagung der Schmelztiegel über das Steigrohrarray oder eine Verteilerbox programmier- und steuerbar in die Gussform aus Stahl oder Gusseisen verbracht. Nach Einsetzen der Randschalenerstarrung wird der Gasdruck zur Dichtspeisung erhöht, der Speisungsdruck liegt hierbei etwa vierzigmal höher als beim Schwerkraftgießen.The qualitative and economic advantages of the device according to the invention for heavy-duty aluminum castings is due to the two crucibles and the riser array. The melt is introduced by gas pressurization of the crucible via the riser array or a Verteilerbox programmable and controllable in the mold made of steel or cast iron. After inserting the edge shell solidification, the gas pressure is increased to Dichtspeisung, the feed pressure is here about forty times higher than in gravity casting.

Das bringt auf Grund der Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere des Steigrohrarrays folgende Vorteile, wie z.B.:

  • äußerst turbulenzarme Formfüllung mit bis zu zwanzig unterschiedlichen Druckkurven für nur einen Formfüllprozess,
  • hohe Druckspeisung für beste Gefügeeigenschaften, und
  • hoher Automatisierungsgrad des Gießprozesses.
This brings due to the formation of the device according to the invention and in particular of the riser array the following advantages, such as:
  • extremely low-turbulence mold filling with up to twenty different pressure curves for just one mold filling process,
  • high pressure feed for best structural properties, and
  • high degree of automation of the casting process.

Das führt zu folgenden Effekten, die sich bei der Gussfertigung und in den Gussteileigenschaften widerspiegeln und den Forderungen der Gussanwender und Gusskonstrukteure bezüglich höher belastbarer und leichterer Gussteile vielfach besser entsprechen können, als mit bekannten Niederdrucköfen hergestellte Gussteile:

  • feinkörniges Gefüge durch gelenkte Erstarrung (Luft/Wasser/LW-Gemische),
  • höhere Festigkeits- und Dehnungseigenschaften als bei Schwerkraft- Kokillengussteilen,
  • hohe Druckdichtheit durch oxid- und porenarmes Gefüge,
  • problemlose Schweißbarkeit durch Porenfreiheit, und
  • hohe Wirtschaftlichkeit in der Serienfertigung durch steuerbare Prozesse.
This leads to the following effects, which are reflected in the casting production and in the casting properties and can meet the requirements of the casting users and casting designers for higher load capacity and lighter castings many times better than castings produced with known low-pressure furnaces:
  • fine-grained microstructure by controlled solidification (air / water / LW mixtures),
  • higher strength and elongation properties than gravity die casting parts,
  • high pressure tightness due to low-oxide and low-pore structure,
  • easy weldability through freedom from pores, and
  • High efficiency in series production through controllable processes.

Das Niederdruckgießen von Aluminiumgussteilen in Kokillen auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist aufgrund des wannenförmigen Schmelztiegels bzw. der beiden Schmelztiegel und des Steigrohrarrays erhebliche Vorteile auf. So erfolgt die Formfüllung äußerst turbulenzarm und ist maschinenseitig über unterschiedliche Druckkurven für nur einen Formfüllprozess steuerbar, was vor allem für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Teilen dienlich ist. Die Schmelze hat bei der Formfüllung keinen Kontakt mit der Umgebung, weshalb sie sauber bleibt. Durch die hohe Druckspeisung sind diese Gussteile dicht und erhalten beste Gefügeeigenschaften.The low-pressure casting of aluminum castings in molds on the device according to the invention has considerable advantages due to the trough-shaped crucible or the two crucibles and the riser array. Thus, the mold filling is extremely low turbulence and the machine side is controlled by different pressure curves for only one mold filling process, which is particularly useful for the production of high quality parts. The melt has no contact with the environment during mold filling, so it remains clean. Due to the high pressure feed, these castings are dense and get the best structural properties.

Der Gießprozess ist auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Niederdruckgießen hoch automatisierbar, weshalb das Verfahren auch für die Serienfertigung besonders gut geeignet ist. Die Vorrichtung zum Niederdruckgießen kann daher mit einer Gießsteuerungseinrichtung versehen sein, die neben der Vordruckbestimmung auch die Nutzung von mehreren weiteren Druckstufen mit einer Regelgenauigkeit von +/-1 mbar ermöglicht, und mit Handlingrobotern, Peripheriegeräten und Fördertechnik ausgestattet werden kann. Eine hoch produktive Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Niederdrucken mit Shuttlewechselofen und Medienbaumkühlung (Wasser, Luft, Nebel) und Steuerung über Zeit und Temperatur, die selbst die prozesssichere Herstellung komplizierter Gusssortimente wie Motorblöcken- oder Fahrwerksteilen usw. ermöglicht.The casting process can be highly automated on a device according to the invention for low-pressure casting, which is why the method is also particularly well suited for series production. The device for low-pressure casting can therefore be provided with a pouring control device, which in addition to the form determination also allows the use of several other pressure levels with a control accuracy of +/- 1 mbar, and can be equipped with handling robots, peripherals and conveyor technology. A highly productive embodiment is a device for low pressure with Shuttlewechselofen and media tree cooling (water, air, mist) and control over time and temperature, which allows even the reliable production of complex casting assortments such as engine blocks or chassis parts and so on.

Das Niederdruckgießen ist durch den gesteuerten Druckfüllprozess besonders für die Herstellung dünnwandiger Gussteile geeignet.Low-pressure casting is particularly suitable for the production of thin-walled castings due to the controlled pressure filling process.

Die vorliegende Erfindung kann auch als Vorrichtung zum Niederdruck-Kokillengießen ausgebildet sein. Diese kommt vor allem für die Herstellung von Leichtmetallgussteilen (Aluminium und Magnesium) zum Einsatz. Die Niederdruckgussteile kommen im anspruchsvollen Maschinenbau, Fahrwerks-, Getriebe- und Motorenbau sowie bei vakuum- oder hydraulikdichtem Gussteilen zur Anwendung.The present invention can also be designed as a device for low-pressure mold casting. This is mainly used for the production of light metal castings (aluminum and magnesium). The low-pressure castings are used in demanding mechanical engineering, chassis, transmission and engine construction as well as in vacuum or hydraulic-tight castings.

Der Anteil von Niederdruckgussteilen innerhalb der in Kokillen gegossenen Aluminiumgussteile wächst ständig, teilweise auch in Substitution von GJS- oder Al-Druckgussteilen, da das Verfahren überall dort eine Alternative ist, wo Qualität und Wirtschaftlichkeit gefordert sind. Beim Niederdruckgießen können Sandkerne eingesetzt werden, die Teile sind vergütbar durch entsprechende Wärmebehandlungen. Somit bietet die vorliegende Erfindung ein sehr breites Anwendungsspektrum.The proportion of low-pressure castings within die-cast aluminum castings is growing steadily, sometimes in substitution of GJS or Al die castings, as the process is an alternative wherever quality and economy are required. In low-pressure casting sand cores can be used, the parts are heat-treatable by appropriate heat treatments. Thus, the present invention offers a very wide range of applications.

Zum Herstellen hochfester Eisengussteile kann die vorliegende Erfindung auch zum Niederdruck-Sandgießen ausgebildet sein, wo statt der metallischen Kokillen Sandformen zur Anwendung kommen.For producing high-strength iron castings, the present invention may also be designed for low-pressure sand casting, where sand molds are used instead of the metallic molds.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in

Figur 1
eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer seitlich geschnittenen Ansicht ohne einen Ofendeckel,
Figur 2
die Darstellung aus Figur 1 mit einem Ofendeckel in einer Draufsicht von oben,
Figur 3
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ohne einen Ofendeckel, und
Figur 4
die Darstellung aus Figur 3, wobei ein Schmelztiegel der Vorrichtung mit einem Deckel, der sechs Steigrohre aufweist, abgedeckt ist.
The present invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying figures. These show in
FIG. 1
a device according to the invention for low-pressure casting according to a first embodiment in a side-sectional view without a furnace lid,
FIG. 2
the presentation FIG. 1 with a furnace lid in a top view,
FIG. 3
a plan view of a device according to the invention for low-pressure casting according to a second embodiment without a furnace cover, and
FIG. 4
the presentation FIG. 3 wherein a crucible of the device is covered with a lid having six risers.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Niederdruckgießen anhand eines ersten Ausführungsbeispiels beispielhaft erläutert (Figuren 1 und 2).In the following, the device 1 according to the invention for low-pressure casting will be explained by way of example with reference to a first exemplary embodiment ( Figures 1 and 2 ).

Die Vorrichtung 1 umfasst einen Ofenraum 2. Der Ofenraum 2 ist von einer Ofenwandung 3 begrenzt.The device 1 comprises a furnace chamber 2. The furnace chamber 2 is delimited by a furnace wall 3.

Die Ofenwandung 3 weist eine Ofenaußenwandung 4 auf, die aus Stahl ausgebildet ist. Weiterhin weist die Ofenwandung 3 eine Ofenzwischenwandung 5 auf, die aus einem feuerfesten Material, wie z.B. eine feuerfeste Ausmauerung, Keramik, feuerfeste Stampfmasse, feuerfeste Spritzmasse oder feuerfester Beton, ausgebildet ist.The furnace wall 3 has a Ofenaußenwandung 4, which is formed of steel. Furthermore, the furnace wall 3 has an oven wall 5 made of a refractory material, such as e.g. a refractory lining, ceramic, refractory ramming mass, refractory spray or refractory concrete is formed.

Die Ofenzwischenwandung 5 ist mit einer feuerfesten Schicht 6, insbesondere einer Aluminiumoxidschicht, einer feuerfesten Ausmauerung, Keramik, feuerfesten Stampfmasse, feuerfesten Spritzmasse oder feuerfesten Beton, beschichtet. Die Aluminiumoxidschicht kann mit einem Bindemittel auf die Ofenzwischenwandung aufgetragen oder in Form von Platten angeordnet sein.The furnace wall 5 is coated with a refractory layer 6, in particular an aluminum oxide layer, a refractory lining, ceramic, refractory ramming mass, refractory spray or refractory concrete. The aluminum oxide layer can be applied with a binder to the furnace wall or arranged in the form of plates.

Die Keramik ist vorzugsweise eine dichte, schlecht benetzbare feuerfeste Oxidkeramik mit geringer Wärmedehnung.The ceramic is preferably a dense, poorly wettable refractory oxide ceramic with low thermal expansion.

Die feuerfeste Schicht ist bei Gebrauch in Kontakt mit der Schmelze und bildet somit eine Schmelztiegeleinrichtung 6. Diese Schmelztiegeleinrichtung 6 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein wannenartig ausgebildet und die Ofenwandung 3 bildet somit einen wannenartigen Schmelztiegel 7.The refractory layer is in use in contact with the melt and thus forms a crucible device 6. This crucible device 6 is formed according to the first embodiment, a trough-like and the furnace wall 3 thus forms a trough-like crucible. 7

Der Schmelztiegel 7 weist eine sich in einer, in der horizontalen Ebene, erstreckenden Längsrichtung 8 langgestreckte Form auf.The crucible 7 has an elongated shape in a longitudinal direction 8 extending in the horizontal plane.

Eine Länge 9 des wannenartigen Schmelztiegels 7 in Längsrichtung 8 beträgt in etwa 190 cm bis 250 cm.A length 9 of the trough-like crucible 7 in the longitudinal direction 8 is approximately 190 cm to 250 cm.

Quer zu dieser Längsrichtung 8 ist in der horizontalen Ebene eine Breitenrichtung 10 vorgesehen, über die sich der wannenförmige Schmelztiegel über eine Breite 11 von in etwa 120 cm bis 150 cm erstreckt.Transverse to this longitudinal direction 8, a width direction 10 is provided in the horizontal plane, over which the trough-shaped crucible extends over a width 11 of approximately 120 cm to 150 cm.

Durch eine entsprechende Erstreckung in vertikaler Richtung 16 bzw. in einer Höhe kann der Schmelztiegel in etwa einen Inhalt von 4000 kg bis 5000 kg Schmelze, insbesondere Aluminiumschmelze, aufnehmen.By a corresponding extent in the vertical direction 16 or at a height of the crucible in about a content of 4000 kg to 5000 kg melt, in particular aluminum melt record.

Im Bereich einer Bodenwandung 12 des Schmelztiegels ist eine Heizeinrichtung 13 vorgesehen.In the region of a bottom wall 12 of the crucible, a heating device 13 is provided.

Die Heizeinrichtung 13 umfasst vorzugsweise mehrere, sich im Bereich der Bodenwandung 12 in horizontaler Richtung erstreckende elektrische Heizstäbe 14.The heating device 13 preferably comprises a plurality of electrical heating rods 14 extending in the horizontal direction in the region of the bottom wall 12.

Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen den Ofenraum und insbesondere den Schmelztiegel 7 abdeckenden Ofendeckel 15 auf.Furthermore, the device 1 has a furnace chamber and in particular the crucible 7 covering the furnace lid 15.

Im Ofendeckel 15 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel achtzehn Steigrohrmuffen 17 vorgesehen. In den Steigrohrmuffen 17 sind entsprechende Steigrohre 18 angeordnet. Die achtzehn Steigrohre 15 bilden ein rechteckförmiges Steigrohrarray 19 (gestrichelte Linie) aus.In the furnace lid 15 eighteen riser sleeves 17 are provided according to this embodiment. In the riser sleeves 17 corresponding risers 18 are arranged. The eighteen risers 15 form a rectangular riser array 19 (dashed line).

Auf dem Steigrohrarray 19 ist eine beispielsweise zweiteilig ausgebildete Gussform (nicht dargestellt) anordbar.On the riser array 19, for example, a two-part mold (not shown) can be arranged.

Diese Gussform kann beispielsweise ein bewegliches Oberteil und ein ortsfest angeordnetes beziehungsweise feststehendes Unterteil aufweisen. Die Gussform begrenzt einen Formhohlraum der durch die in den Steigrohren aufsteigende Schmelze befüllbar ist. Weiterhin weist eine solche Gussform zumindest einen Gießkolben (Plunger) auf.This mold may, for example, have a movable upper part and a fixedly arranged or fixed lower part. The mold delimits a mold cavity which can be filled by the melt rising in the riser pipes. Furthermore, such a casting mold has at least one casting plunger.

Durch Anordnung des Ofendeckels 15 auf der Ofenwandung 3 ist der Ofenraum 2 als luftdichter Behälter beziehungsweise Raum ausgebildet.By arranging the furnace lid 15 on the furnace wall 3, the furnace chamber 2 is formed as an airtight container or space.

Weiterhin weist der Ofenraum 2 zumindest einen Anschluss zum Verbinden mit einer Druckeinrichtung (nicht dargestellt) zum Anlegen eines Überdrucks an den Ofenraum auf. Die Vorrichtung ist vorzugsweise als ein Ofen zum Niederdruckgießen ausgebildet. Der Überdruck wird durch Zuführen von getrockneter Luft (Taupunkt ca. -40°C) erzeugt.Furthermore, the furnace chamber 2 has at least one connection for connection to a pressure device (not shown) for applying an overpressure to the furnace chamber. The device is preferably designed as a low-pressure casting furnace. The overpressure is generated by supplying dried air (dew point about -40 ° C).

Im Ofendeckel 15 können mit Klappen verschließbare Einfüllöffnungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein.In the furnace lid 15 can be provided with flaps closable filling openings (not shown).

Diese Öffnungen sind derart bemessen, dass eine Umwälzeinrichtung (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Rotor oder ein Impeller durch diese hindurchführbar ist.These openings are dimensioned such that a circulation device (not shown), such as a rotor or an impeller, can be passed therethrough.

Zum Reinigen des Ofens ist dann vorgesehen, die Umwälzeinrichtung in die Schmelze einzutauchen und Gas zuzuführen. Als Gas wird vorzugsweise Stickstoff oder Argon verwendet. Die Gasblasen transportieren den Schmutz an die Oberfläche, wo er als Krätze entfernt werden kann.For cleaning the furnace is then provided to immerse the circulation device in the melt and to supply gas. The gas used is preferably nitrogen or argon. The gas bubbles transport the dirt to the surface, where it can be removed as scabies.

Dieser Vorgang kann auch durch Abheben des Ofendeckels 15 erfolgen. Je größer die Öffnungsfläche der mit Klappen verschließbaren Öffnungen bzw. die Fläche des Schmelztiegels in der Draufsicht ausgebildet ist, desto einfacher ist die Reinigung.This process can also be done by lifting the furnace lid 15. The larger the opening area of the closable with flaps openings or the surface of the crucible is formed in plan view, the easier the cleaning.

Die Öffnungen können auch zum Befüllen des Schmelztiegels vorgesehen sein.The openings may also be provided for filling the crucible.

Zum Reinigen des Ofens bzw. der darin befindlichen Schmelze kann der Ofen mit einem oder mehreren Spülsteinen versehen sein, mit welchem dem Ofen Spülgas zugeführt werden kann.For cleaning the furnace or the melt therein, the furnace may be provided with one or more purging stones, with which flushing gas can be supplied to the furnace.

Es können auch ein oder mehrere Einfüllkanäle vorgesehen sein. Derartige Einfüllkanäle erlauben ein Füllen des Ofens, ohne dass der Ofen aus einer entsprechenden Maschine verfahren werden muss. Das Füllen erfolgt vorzugsweise über eine Filtereinrichtung, um die Zufuhr von Schmutz zu begrenzen.It can also be provided one or more filling channels. Such filling channels allow the furnace to be filled without the furnace having to be moved out of a corresponding machine. The filling preferably takes place via a filter device in order to limit the supply of dirt.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Niederdruckgießen anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels beispielhaft erläutert (Figuren 3 und 4). Sofern nichts anderes beschrieben ist, weist diese Vorrichtung dieselben technischen Merkmale wie eine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Vorrichtung auf. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the following, the device 1 according to the invention for low-pressure casting is explained by way of example with reference to a second exemplary embodiment ( FIGS. 3 and 4 ). Unless otherwise described, this device has the same technical features as a device designed according to the first embodiment. Identical components are provided with the same reference numerals.

Die Vorrichtung 1 umfasst den Ofenraum 2. Der Ofenraum 2 ist von der Ofenwandung 3 begrenzt.The device 1 comprises the furnace chamber 2. The furnace chamber 2 is delimited by the furnace wall 3.

Die Ofenwandung 3 weist die Ofenaußenwandung 4 auf, die aus Stahl ausgebildet ist. Weiterhin weist die Ofenwandung 3 die Ofenzwischenwandung 5 auf, die aus Keramik ausgebildet ist.The furnace wall 3 has the Ofenaußenwandung 4, which is formed of steel. Furthermore, the furnace wall 3, the furnace intermediate wall 5, which is formed of ceramic.

Der Ofenraum 2 ist in einer Draufsicht beziehungsweise in einem horizontalen Querschnitt in etwa oval ausgebildet.The furnace chamber 2 is formed in a plan view or in a horizontal cross-section approximately oval.

Im Ofenraum 2 ist die Schmelztiegeleinrichtung 6 angeordnet.In the furnace chamber 2, the crucible device 6 is arranged.

Die Schmelztiegeleinrichtung 6 umfasst zumindest zwei Schmelztiegel 7, die im Ofenraum 3 angeordnet sind. Die Schmelztiegel 7 sind im Wesentlichen aus Grafit mit einem Siliziumanteil ausgebildet.The crucible device 6 comprises at least two crucibles 7, which are arranged in the furnace chamber 3. The crucibles 7 are formed substantially of graphite with a silicon content.

Die Schmelztiegel 7 sind zylinderförmig mit einem kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von in etwa 1,3 m ausgebildet.The crucibles 7 are cylindrically formed with a circular cross-section having a diameter of about 1.3 m.

Im Bereich zwischen der Ofenzwischenwandung 5 und den beiden Schmelztiegeln 7 ist die Heizeinrichtung 13 angeordnet.In the area between the furnace intermediate wall 5 and the two crucibles 7, the heating device 13 is arranged.

Die Heizeinrichtung 13 umgibt Mantelwandungen der beiden Schmelztiegel in einer horizontalen Draufsicht von oben in einem Winkel von in etwa um 270 °C.The heater 13 surrounds shell walls of the two crucibles in a horizontal plan view from above at an angle of about 270 ° C.

Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen oder zwei den Ofenraum und insbesondere die Schmelztiegel 6 abdeckende Ofendeckel 15 auf.Furthermore, the device 1 has one or two furnace cover 15 covering the furnace chamber and in particular the crucible 6.

Im bzw. den Ofendeckeln 15 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel 6 gleich beabstandet voneinander angeordnete Steigrohrmuffen 17 vorgesehen. Der Ofendeckel 15 ist im Bereich beider Schmelztiegel 6 gleichartig ausgebildet, sodass gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwölf Steigrohrmuffen 17 vorgesehen sind.In or the furnace covers 15 6 equidistant from each other arranged riser sleeves 17 are provided according to this embodiment. The furnace lid 15 is formed identically in the region of both crucible 6, so that twelve riser sleeves 17 are provided according to this embodiment.

In den Steigrohrmuffen 17 sind die Steigrohre 18 angeordnet. Jeweils sechs Steigrohre 18 eines Schmelztiegels 6 sind in etwa gleich beabstandet und rechteckförmig angeordnet.In the riser sleeves 17, the risers 18 are arranged. Each six risers 18 of a crucible 6 are approximately equally spaced and arranged in a rectangular manner.

Die zwölf Steigrohre 18 bilden das Steigrohrarray 19 (gestrichelte Linie) aus.The twelve risers 18 form the riser array 19 (dashed line).

Das Steigrohrarray 19 ist demgemäß im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls rechteckförmig ausgebildet. Auf diesem Steigrohrarray 16 ist eine beispielsweise zweiteilig ausgebildete Gussform (nicht dargestellt) anordbar.The riser array 19 is accordingly also rectangular in the present embodiment. On this riser array 16, for example, a two-part mold (not shown) can be arranged.

Die Gussform kann beispielsweise ein bewegliches Oberteil und ein ortsfest angeordnetes beziehungsweise feststehendes Unterteil aufweisen. Die Gussform begrenzt einen Formhohlraum der durch die in den Steigrohren aufsteigende Schmelze befüllbar ist. Weiterhin weist eine solche Gussform zumindest einen Gießkolben (Plunger) auf.The casting mold may, for example, have a movable upper part and a fixedly arranged or fixed lower part. The mold delimits a mold cavity which can be filled by the melt rising in the riser pipes. Furthermore, such a casting mold has at least one casting plunger.

Das Steigrohrarray kann je nach Gussform mit einer nahezu beliebigen Anzahl von Steigrohren ausgebildet werden. Dabei können in jedem Schmelztiegel ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf oder mehr Steigrohre anordbar sein. Vorzugsweise sind die Steigrohre jedoch immer gleich beabstandet voneinander angeordnet und bilden gemäß dem ovalen Ofenraum beziehungsweise aufgrund der beiden Schmelztiegel 6 in der Regel ein sich in einer Ebene quer zur Tiegellängsrichtung erstreckendes Steigrohrarray 16 aus.Depending on the casting mold, the riser pipe can be formed with almost any number of riser pipes. One, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, eleven, twelve or more riser tubes can be arranged in each crucible. Preferably, however, the risers are always equally spaced from each other and form according to the oval furnace chamber or due to the two crucibles 6 usually in a plane transverse to the crucible longitudinal direction extending riser 16 from.

Die Steigrohre können auch als Vielfach-Steigrohre ausgebildet sein.The riser pipes can also be designed as multiple risers.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungdevice
22
Ofenraumfurnace
33
Ofenwandungfurnace wall
44
OfenaußenwandungOfenaußenwandung
55
OfenzwischenwandungOfenzwischenwandung
66
SchmelztiegeleinrichtungCrucible means
77
Schmelztiegelmelting pot
88th
Längsrichtunglongitudinal direction
99
Längelength
1010
Breitenrichtungwidth direction
1111
Breitewidth
1212
Bodenwandungbottom wall
1313
Heizeinrichtungheater
1414
Heizstäbeheaters
1515
Ofendeckelfurnace cover
1616
vertikale Richtungvertical direction
1717
SteigrohrmuffeRiser sleeve
1818
Steigrohrriser
1919
SteigrohrarrayRiser Array

Claims (14)

Vorrichtung zum Niederdruckgießen umfassend
eine einen Ofenraum begrenzende Ofenwandung,
eine im Ofenraum angeordneten Schmelztiegeleinrichtung,
eine Heizeinrichtung zum Erhitzten der Schmelztiegeleinrichtung,
zumindest eine Druckeinrichtung zum Anlegen eines Überdrucks an die Schmelztiegeleinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ofenraum in einer Draufsicht eine größere Länge im Vergleich zur Breite aufweist, so dass der Ofenraum eine in einer Längsrichtung langestreckte Form ausbildet, wobei, vorzugsweise in etwa gleichmäßig verteilt, über in etwa 60% bis 95% der Länge des Schmelztiegels in Längsrichtung mehrere sich in vertikaler Richtung erstreckende Steigrohre angeordnet sind.Device for low-pressure casting comprising
a furnace wall defining a furnace space,
a crucible device arranged in the furnace chamber,
a heater for heating the crucible device,
at least one pressure device for applying an overpressure to the crucible device,
characterized,
in that the furnace space has a greater length in a plan view compared to the width, so that the furnace space forms a longitudinally elongated shape, several, preferably approximately evenly distributed over about 60% to 95% of the length of the crucible in the longitudinal direction arranged vertically extending risers are arranged. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine kleinste Distanz zweier in horizontaler Längsrichtung, jeweils endseitig angeordneter Steigrohre zumindest 105 cm bzw. zumindest 110 cm bzw. zumindest 135 cm und insbesondere zumindest 180 cm beträgt.Device according to claim 1,
characterized,
that a smallest distance between two riser tubes arranged in the horizontal longitudinal direction, in each case at the end, is at least 105 cm or at least 110 cm or at least 135 cm and in particular at least 180 cm. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmelztiegeleinrichtung ein wannenartiger Schmelztiegel ist, der in einer Draufsicht von oben in etwa oval ausgebildet ist.Device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the crucible means is a trough-like crucible, which is formed in a plan view from above approximately oval. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmelztiegeleinrichtung zumindest zwei Schmelztiegel aufweist, die in einer Draufsicht in etwa kreisförmig ausgebildet sind.Device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the crucible device has at least two crucibles, which are formed in a circular view in a plan view. Vorrichtung gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
das die zwei Schmelztiegel von einer gemeinsamen Trennwandung räumlich voneinander getrennt sindDevice according to claim 4,
characterized
that the two crucibles are spatially separated from a common partition wall Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Schmelztiegel eine separate Druckeinrichtung aufweist.Device according to claim 4 or 5,
characterized,
that each crucible has a separate printing device. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizeinrichtung eine Mantelwandung der Schmelztiegeleinrichtung umgibt und/oder dass die Heizeinrichtung in vertikaler Richtung im Bereich einer die Schmelztiegeleinrichtung begrenzenden Bodenwandung angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the heating device surrounds an outer wall of the crucible means and / or that the heating device is arranged in the vertical direction in the region of the crucible means bounding bottom wall. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steigrohre ein vorzugsweise rechteckförmiges oder ovales Steigrohrarray zum Befüllen einer Gussform ausbilden, wobei das Steigrohrarray in der Längsrichtung zwischen vier und zwölf bzw. zwischen sechs und acht Steigrohre und in einer quer dazu verlaufenden Breitenrichtung zwei bis fünf bzw. drei bis vier Steigrohre umfasst.Device according to one of claims 1 to 7,
characterized,
in that the riser pipes form a preferably rectangular or oval riser array for filling a casting mold, the riser pipe assembly comprising between four and twelve or between six and eight riser pipes in the longitudinal direction and two to five or three to four riser pipes in a transverse width direction. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ofenwandung (3) eine Ofenaußenwandung (4), eine Ofenzwischenwandung (5) und eine feuerfeste Schicht (6) aufweist.Device according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the furnace wall (3) has a Ofenaußenwandung (4), a Ofenzwischenwandung (5) and a refractory layer (6). Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ofenaußenwandung (4) aus Stahl ausgebildet ist und/oder die Ofenzwischenwandung (5) aus einem feuerfesten Material, einer feuerfesten Ausmauerung, Keramik, einer feuerfesten Stampfmasse, einer feuerfesten Spritzmasse oder aus feuerfestem Beton ausgebildet ist.Device according to claim 9,
characterized,
that the Ofenaußenwandung (4) is formed of steel and / or the Ofenzwischenwandung (5) made of a refractory material, a refractory lining, ceramic, a refractory ramming mass, a refractory spray material or formed of refractory concrete. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die feuerfeste Schicht (6) eine Aluminiumoxidschicht ist oder aus einer feuerfesten Ausmauerung, Keramik, feuerfesten Stampfmasse, feuerfesten Spritzmasse oder feuerfestem Beton ausgebildet ist.Device according to claim 9 or 10,
characterized,
that the refractory layer (6) is an aluminum oxide layer, or is formed of a refractory lining, ceramic, refractory ramming mix, spray-on refractory composition or refractory concrete. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizeinrichtung in der Nähe einer Bodenwandung angeordnet oder in die Bodenwandung integriert ist.Device according to one of claims 1 to 11,
characterized,
that the heating device is arranged in the vicinity of a bottom wall or integrated in the bottom wall. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizeinrichtung mehrere elektrisch betriebene Heizstäbe umfasst.Device according to one of claims 1 to 12,
characterized,
that the heating device comprises a plurality of electrically powered heating elements. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizstäbe jeweils von einem Aluminiumtitanatrohr umgeben sind.Device according to claim 13,
characterized,
that the heating elements are each surrounded by a Aluminiumtitanatrohr.
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