EP3927483A1 - EINTEILIGER SPEISERKÖRPER ZUR VERWENDUNG BEIM GIEßEN VON METALLEN - Google Patents

EINTEILIGER SPEISERKÖRPER ZUR VERWENDUNG BEIM GIEßEN VON METALLEN

Info

Publication number
EP3927483A1
EP3927483A1 EP20706165.6A EP20706165A EP3927483A1 EP 3927483 A1 EP3927483 A1 EP 3927483A1 EP 20706165 A EP20706165 A EP 20706165A EP 3927483 A1 EP3927483 A1 EP 3927483A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feeder
feeder body
passage opening
cavity
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.)
Pending
Application number
EP20706165.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars ZUMBUSCH
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.)
Chemex Foundry Solutions GmbH
Original Assignee
Chemex Foundry Solutions 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 Chemex Foundry Solutions GmbH filed Critical Chemex Foundry Solutions GmbH
Publication of EP3927483A1 publication Critical patent/EP3927483A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads

Definitions

  • the invention relates to a one-piece feeder body for use as a feeder insert or component of a two-part or multi-part feeder insert when casting metals, with a feeder wall that at least partially delimits a feeder cavity for receiving liquid metal, the feeder wall being one of the feeders - Has an inner surface facing the cavity, an outer surface for contact with a molded material surrounding the feeder body in some areas, and a passage opening for the liquid metal into the feeder cavity.
  • the invention also relates to a feeder insert for use in casting metals in casting molds, a kit for the production of feeder inserts and a device for producing a feeder body.
  • One-piece feeder bodies are used in large numbers and varieties in casting metals in molds; such feeder bodies are at least part of a feeder insert, also referred to as a feeder system.
  • a feeder insert also referred to as a feeder system.
  • Such a one-piece feeder body is for the most part surrounded by a molding material used to produce a casting mold, such as molding sand, and is thus held in position relative to a mold cavity in the casting mold.
  • the known one-piece feeder bodies have a feeder wall which is designed to at least partially delimit a feeder cavity for receiving the liquid metal.
  • the feeder wall of the feeder body pers has an inner surface which faces the feeder cavity and an outer surface which is partially surrounded by the molding material that forms the casting mold.
  • the feeder wall has a passage opening for the liquid metal into the feeder cavity.
  • the liquid material enters the feeder cavity, which is at least partially delimited by the feeder body, via the passage opening.
  • the metal in the feeder cavity which is used to replenish the casting, is kept in the liquid state for a certain period of time until the metal in the casting mold has already partially solidified.
  • the cast part After the cast part has solidified and at least partially cooled, the cast part must be removed from the casting mold and undesired casting residues removed, such as a residual feeder sticking out from the cast part. To remove them, they can be knocked off with a hammer or removed with the help of a cutting device. Casting residues can also be separated using a hydraulically driven separating wedge, with the risk of injury being significantly reduced compared to separating using a hammer or a separating disk. To separate the residues, two opposing surfaces are usually required, between which the separating wedge is placed. When the separating wedge is actuated, forces are exerted on the surfaces in opposite directions, thereby displacing the surfaces from one another.
  • a hydraulically driven separating wedge To separate the residues, two opposing surfaces are usually required, between which the separating wedge is placed.
  • Difficulties in separating arise in particular if residual feeders protrude from the cast part, which either taper conically in the connection area to the cast part, or if the underside of the residual feeder facing the cast part is arranged at such a small distance that the separating wedge is not placed between these two surfaces can.
  • Typical feeder bodies are known, for example, from EP 1 184 104 B2 or DE 10 2015 202 709 A1.
  • the invention is primarily based on the object of providing a one-piece feeder body, a feeder insert and a device for producing a feeder body, with which the separation of a corresponding residual feeder protruding from a casting is simplified and in particular while avoiding the disadvantages described above is made possible.
  • the invention solves the problem on which it is based by a feeder body with the features according to claim 1.
  • the feeder wall of a corresponding one-piece feeder body has one, two or more material recesses on the inside to form one or more outwardly protruding projections on the metal solidifying within the feeder cavity .
  • the invention thus relates to a one-piece feeder body for use as a feeder insert or component of a two-part or multi-part feeder insert when casting metals, with a feeder wall which at least partially delimits a feeder cavity for receiving liquid metal, the feeder wall being one of the feeder cavity facing inner surface, an outer surface for contact with a molding material surrounding the feeder body in some areas and a passage opening for the liquid metal into the feeder cavity, the feeder wall having one, two or more material recesses on the inside to form one or more outwardly protruding projections on the inside of the feeder cavity has solidifying metal .
  • an attachment area for attaching the feeder body to a mold model and / or a mold plate or a wall area for forming a wall abutment Section of the mold cavity of a casting mold provided.
  • the approach is pursued here by means of the material recess on the inner surface of the feeder body when the metal solidifies after the casting process, to form a residual feeder which has one or more outwardly protruding defined projections on its surface.
  • the outwardly protruding projections form, in particular, abutments for a separating wedge that can be brought into operative connection with the projection.
  • a targeted area of attack for the separating wedge is generated on a residual feeder protruding from the cast part.
  • the feeder body according to the invention is preferably designed as a one-piece open or one-piece closed feeder insert.
  • the term “one-piece” is to be understood as meaning that the feeder body is formed from a one-piece component.
  • Such a “one-piece” feeder body can originally also be made up of several individual parts, but these are then not intended or suitable to be separated from one another and reassembled at will or to be moved relative to one another.
  • “One-piece” is a feeder insert even if it is composed of several individual parts, for example if the feeder body is formed into a closed feeder insert by means of a cover, the individual parts then being permanent working together.
  • a one-piece feeder insert can preferably be irreversibly dismantled into its individual parts; that is, after dismantling, the individual parts cannot simply be reassembled into a functional whole.
  • the one material recess or at least one of the two or more material recesses defines an inner surface section of the feeder wall facing the passage opening, which is at an angle a in the range from 70 ° to 110 ° to the center axis of the passage opening, preferably in one Angle a in the range from 80 ° to 100 ° and / or has one or more flat surface areas which protrude outward in the feeder wall.
  • the flat inner surface section preferably runs at a right angle a to the center axis of the passage opening.
  • the course of the inner surface section of the material recess is adapted to the component geometry of the cast part to be produced so that a flat surface defined thereby on a remaining feeder runs approximately parallel to a surface of the cast part to be produced.
  • the surface on the cast part is preferably arranged opposite the surface on the material projection of the residual feeder.
  • the material recess is preferably designed in such a way that metal solidifying in the feeder cavity forms an undercut.
  • the liquid metal solidifying within the feeder cavity of the one-piece feeder body fills the material recess at least partially, preferably completely, so that a form fit is brought about between the solidifying metal in the feeder cavity and the material recess.
  • the region of the solidified material of the residual feeder defined by the inner surface section on the feeder body preferably forms a surface on the material projection which can serve as a force application surface for the separating wedge.
  • a preferred development of the one-piece feeder body according to the invention provides that several material recesses are arranged at an angular distance around the center axis of the passage opening, preferably at a uniform angular distance around the center axis of the passage opening on the inner surface.
  • a corresponding number of projections is preferably produced on the solidifying residual feeder in accordance with the number of material recesses. This preferably ensures that at least one of the material recesses on the inner surface of a feeder body is assigned to a wall area of the casting mold that delimits a surface area of the later cast part that can be used as an abutment for the separating wedge to be attached to the remaining feeder.
  • a rotationally symmetrical feeder body which therefore has no preferred direction when being arranged in the casting mold, can thus be used anywhere within the casting mold regardless of its orientation.
  • the plurality of material recesses starting from the attachment area with the passage opening or the wall area with its passage opening, are preferably arranged approximately at the same height and arranged on the inner surface along the circumference at a uniform angular distance from one another.
  • three material recesses are arranged on the inner surface with an offset of approximately 120 degrees from one another. This results in correspondingly associated three projections offset from one another at an angle of 120 ° on a remaining feeder. This means that at least one of the projections protruding on the remaining feeder should correspond to a surface of the cast part for the attachment of the separating wedge.
  • four material recesses can also be formed on the inner surface of the feeder body with an offset of preferably 90 ° to one another.
  • a single material recess can be provided, which is preferably designed as a circumferential step on the inner surface of the feeder body. This achieves a completely independent alignment of the feeder body with its material recess in relation to the casting mold to be generated within the casting mold.
  • the feeder cavity narrows from the material recess in the direction of the passage opening and / or in the area of the passage opening a constriction with a minimal passage cross section is integrated into the feeder body.
  • the inner surface of the one-piece feeder body preferably tapers in a funnel shape in the direction of the passage opening.
  • the material recess partially forms a shoulder in the circumferential direction on the inner surface which tapers in cross section.
  • the tapering cross-section and / or the constriction in the transition area between the mold cavity of the casting mold and the feeder cavity defined at least partially by the feeder body preferably produce a sharp breaking edge. This simplifies the separation of the solidified residual feeder from the later cast part.
  • the inner surface tapers regularly and uniformly in the direction of the passage opening.
  • the inner surface accordingly tapers regularly and non-uniformly.
  • the inner surface of the feeder body has surface areas with different angles of inclination to the passage opening.
  • the inner surface of the feeder body preferably has a shape similar to a straight truncated cone or an oblique truncated cone.
  • the feeder body has a first end defining the passage opening, preferably defined by the attachment area or the wall area, and an opposite second end which is open.
  • the one material recess or at least one of the two or more material recesses, preferably all of the material recesses, extend to the open second end.
  • the material recess or the material recesses on the inner surface in the direction of the second end are preferably designed without undercuts. This has the effect, in particular during the production of the feeder body according to the invention, that the produced feeder body can easily be removed from a molded part forming the inner surface of the feeder body.
  • the material recess extends to the second end of the feeder body according to the invention.
  • a feeder body with a material recess extending up to the second end of the feeder body preferably has a substantially equal wall thickness over the entire height of the material recess.
  • the material recess can be formed on the inner surface of the feeder body in such a way that, starting from the undercut generated by the inner surface section on the inner surface of the feeder body, the material recess is formed in the direction of the second end of the feeder body, in particular in the case of a cone shape the inner surface, runs out below the second end of the feeder body.
  • a feeder body according to the invention preferably has a wall thickness that changes in the area of the material recess. Starting from the undercut at the material recess, the feeder body has a wall thickness that increases in the direction of its second end.
  • the inside material recess has a height parallel to the central axis of the passage opening, which in relation to the total height of the feeder body is in the range from approximately 0.25 to approximately 0.5.
  • the material recess thus preferably has a height that is little corresponds to at least a quarter to about half of the total height of the feeder body according to the invention.
  • the width of the material recess formed on the inner surface varies depending on the external dimensions of the feeder body. In relation to the circumference of the inner surface, the respective material recess along the inner surface preferably has a degree of approximately 10 ° to 30 °.
  • the material recess has a height parallel to the central axis of the passage opening of at least 10 mm and / or a thickness, measured perpendicular to the central axis of the passage opening, of at least 3 mm and / or a minimum distance to the passage opening of about 10 mm , preferably a distance in the range of about 15 to about 20 mm.
  • a residual feeder made of a metal solidified within a feeder body configured in this way has a projection on its outer surface, which preferably projects outwards at its lower end at least 3 mm on the surface; and / or the material projection has a height of at least 10 mm.
  • the material protrusion extends at least approximately over 10 degrees along the circumference of the residual feeder.
  • the minimum thickness ensures that the separating wedge cannot accidentally slide off the material protrusion when the residual feeder is wedged.
  • the wall thickness of at least 3 mm By means of the wall thickness of at least 3 mm, a sufficiently large area is created as a Wderlager for the separating wedge to be attached to this projection of the residual feeder.
  • the minimum distance between the material recess and the passage opening of at least 10 mm preferably over the distance in a range of about 15 to 20 mm, results in a sufficiently large distance between the material projection on the residual feeder and the cast part for the secure attachment of a separating wedge.
  • a one-piece feeder body according to the invention is preferred, the feeder body (i) being formed from exothermic feeder material or at least partially comprising exothermic feeder material and / or (ii) being formed from insulating feeder material or comprising insulating feeder material in sections.
  • the material located in the feeder cavity is preferably kept in a liquid state for a comparatively long period of time.
  • the entire one-piece feeder body is preferably formed from an exothermic feeder material.
  • the feeder body according to the invention can also consist completely or only partially of an insulating feeder material bound with a binder, with which the heat dissipation from the interior of the feeder body is reduced in a simple manner.
  • the feeder cavity is designed to be rotationally symmetrical around the center axis of the passage opening and / or the outer surface of the feeder body is configured symmetrically, preferably rotationally symmetrical about the center axis, in a plane running through the center axis of the passage opening and / or the feeder body has an attachment region which tapers in the direction of the passage opening for attachment to a mold model or a mold plate.
  • the feeder insert comprises at least one feeder body according to the invention (preferably according to one of the embodiments described above as preferred) and one or more further feeder elements, wherein the feeder body is connected to the one or more feeder elements for the feeder insert and wherein the feeder body defines the feeder cavity together with the one further or together with at least one of the further feeder elements.
  • the invention thus relates to a two-part or multi-part feeder insert in which the inventive
  • Feeder body interacts in particular with at least one further feeder element to form the feeder cavity.
  • the multi-part feeder insert is composed of the one-part feeder body and the at least one feeder element.
  • a two-part or multi-part feeder insert is to be understood in particular as a feeder insert composed of the feeder body and at least one further individual feeder element.
  • the feeder body and the (at least one further) feeder element can move relative to one another or the feeder body and the (at least one further) feeder element can be reversibly separated from one another and joined together again as often as desired.
  • a preferred development of the feeder insert according to the invention provides that the feeder body and the second feeder element corresponding to the feeder body are designed to be telescopic relative to one another.
  • a multi-part feeder insert is designed in particular as a “telescopic feeder”, with one part of the feeder insert (eg the feeder body) being pushed into the other or part of the feeder insert (eg the feeder body) being pushed over the other, particularly when the molding material is compressed becomes.
  • the feeder bodies and (further) feeder elements are then preferably designed to be compressible (telescopic) along their longitudinal axes so that the distance between opposite ends of the two-part or multi-part feeder insert can be changed.
  • the feeder body according to the invention and the feeder element or elements are moved relative to one another (cf. DE 100 39 519 A1).
  • the associated feeder element is preferably pushed over the feeder body at least in sections when the molding material used to form the casting mold is compressed.
  • the feeder body and feeder element are generally not designed to be deformable in themselves.
  • the feeder body of a two-part or multi-part feeder insert preferably has a first end designed as an attachment area with the passage opening, which is provided for attachment to a mold model or a mold plate.
  • the feeder body of such a two-part or multi-part feeder insert then preferably does not change its position relative to the mold plate or the mold model during the compression of the molding material. When compressing the molding material, the associated food relement is therefore primarily moved.
  • the feeder body has a tapering attachment area on its outer surface and / or the feeder body is designed to be rotationally symmetrical as a lower part of a feeder insert.
  • the outer surface of the feeder body is preferably constricted from the second end of the feeder body in the direction of the first end with the passage opening. This ensures that when the casting mold is being produced, a sufficient amount of molding material collects below the feeder insert and, in particular, during compression, a sufficiently high strength is achieved in the area around the feeder insert.
  • the constricting area of the feeder body brings about an improved separation of the solidified residual feeder protruding from the cast part.
  • the feeder body according to the invention is preferably designed to be rotationally symmetrical for use as a lower part of a feeder insert.
  • Such a rotationally symmetrical feeder body can be arranged without any preferred direction within a mold cavity for forming a casting mold.
  • the feeder body according to the invention is designed asymmetrically.
  • a feeder body of a side feeder for use in vertically divisible casting molds which has a center of gravity of the feeder cavity offset from the center axis of the passage opening, is designed asymmetrically.
  • Such an asymmetrically designed feeder body also preferably occupies one or more material recesses according to the invention described in more detail above on its inner surface.
  • a further aspect of the present invention relates to a kit for the production of a feeder insert, comprising one or more feeder bodies according to one of the preferred embodiments described above, and at least two further feeder elements which are connected to the feeder body (s) according to the invention (preferably according to one of the above preferred embodiments described) correspond in such a way that two or more different feeder inserts can be produced whose feeder cavities have different volumes.
  • the invention is based on the additional idea of being able to assemble a single feeder body according to the invention with different feeder elements to form a feeder insert which are configured differently.
  • the one or more feeder bodies preferably each have a coupling section which is designed to be complementary or corresponding to a respective coupling area of a feeder element to be joined therewith.
  • the coupling areas of the different feeder bodies or the coupling areas of the different feeder elements are preferably each designed identically.
  • the kit according to the invention preferably comprises a centering pin which corresponds to the passage opening in the one feeder body or in at least one of the at least two feeder bodies according to one of the preferred embodiments described above.
  • the centering mandrel there is preferably a vertical alignment of the feeder insert with the feeder body according to the invention and the feed element to the mold plate or to the mold model.
  • the centering mandrel preferably has a centering mandrel foot which is shaped to match the shape of the passage opening.
  • the passage opening does not have a cylindrical cross section, but preferably has a cross section, preferably selected from the group consisting of oval, non-circular, flattened circle and polygonal, and the cross section of the centering mandrel foot is designed to be complementary to the cross section of the passage opening, there is a form-fitting receiving of at least one or more feeder bodies on the centering mandrel. Preference is given to producing a security against rotation between the centering mandrel and the feeder body or bodies, by means of which the feeder body can be brought into contact with one another in one or more preferred positions for the centering mandrel.
  • a feeder body with its material recesses present on the inner surface can be specifically aligned with the mold plate or with the mold model.
  • the material recesses can be positioned specifically to the cast part to be produced.
  • the invention relates to a device for producing a feeder body according to the invention, in particular a molding box, with at least two mold parts that can be moved relative to one another, a first mold part being designed to at least regionally form the outer surface of the feeder body, and a second mold part being designed for this purpose is to form the inner surface of the feeder body that delimits the feeder cavity at least in some areas.
  • the device according to the invention achieves the object described at the beginning in that the second molded part has one or more outwardly protruding molded part projections on its surface that at least partially forms the inner surface of the feeder body, which are designed to form the material recess or material recesses.
  • the invention is based on the knowledge that with the help of at least one molded part projection on the second molded part, which preferably forms the inner surface of the feeder body, a possibility of forming a material recess on the inner surface is achieved.
  • the molded part projections are designed without steps in the direction of the second end of the feeder body to be produced.
  • the molded part projections preferably form an undercut on the inner surface of the feeder body to be produced in the direction of the first end at which the passage opening for the liquid metal is formed. Liquid metal then enters the undercuts of the material recess during the casting operation, which after solidification of the metal within the feeder body forms a residual feeder with protrusions protruding outward on the residual feeder, which serve as force application surfaces for a separating wedge to be attached to it.
  • two, three or more molded part projections are arranged on the second molded part, which are preferably arranged at the same angular distance around the center axis of the second molded part.
  • Yet another aspect of the present invention relates to the use of a device according to the invention for producing a feeder body according to the invention.
  • a molding material is introduced into a cavity between a first molding and a second molding; Then the introduced molding material is pressed by a relative movement of the first and second molded part to each other, and a feeder body with an inner surface which has one or more recessed material recesses is created, the material recess being formed without undercuts, counter to the removal direction of the feeder body on the second molded part so that the feeder body can be removed from the second molded part without being destroyed.
  • a one-piece feeder body according to the invention with at least one material recess on its inner surface which can be produced by means of the device according to the invention, can be produced with the aid of the above method steps without disadvantageous additional expenditure.
  • the molded part projections on the second molded part used to design the inner surface of the feeder body are arranged such that the material recesses extend to the second end of the feeder body on the inner surface.
  • the material recesses run out on the inner surface below the second end of the feeder body.
  • the invention relates to a method for producing a casting with a residual feeder arranged thereon, wherein the residual feeder has at least one material projection as an abutment for a separating wedge that can be brought into contact with the material projection, comprising at least the steps: providing or producing one with at least one feeder body according to the invention (preferably according to one of the preferred embodiments described above) equipped casting mold with a mold cavity; Pouring liquid metal through a sprue formed on the casting mold into the mold cavity of the casting mold, so that liquid metal enters the feeder cavity, allowing the metal to solidify in the mold cavity and in the feeder cavity, so that the residual feeder results.
  • the present method according to the invention is also based, inter alia, on the knowledge that by means of material projections protruding outward on the surface of the residual feeder, to which a separating wedge can be attached, a simplified separation of a casting residue remaining after the casting process as residual feeder is possible.
  • the material projection preferably has a flat surface, which is preferably aligned parallel to an oppositely arranged surface of the cast part produced. A separating wedge used to separate the casting residues can thus be securely attached to the essentially opposite surfaces.
  • a one-piece feeder body according to the invention is arranged within the provided or produced casting mold, which is designed as a one-piece open or closed feeder insert or as part of a two-part or multi-part feeder insert, the one-piece feeder body then corresponding to a further feeder element to form the feeder cavity.
  • the one-piece feeder body used as a feeder insert is preferably inserted into a recess initially provided for this after the production of the casting mold. At least one wall area of the feeder preferably forms a wall section of the mold cavity mes the mold.
  • the one-piece feeder body is thus subsequently inserted into the casting mold that has already been largely produced or a molded part of such a casting mold.
  • the feeder body according to the invention is pressed together with the molding material forming the casting mold.
  • a feeder body according to the invention is preferably received in a form-fitting manner within the casting mold.
  • the method described above characterizes a casting method which preferably comprises further steps: providing or producing a first molded part equipped with at least one feeder body according to the invention (preferably according to one of the preferred embodiments described above) with a first dividing surface for partially defining the mold cavity of the casting mold; Provision or manufacture of at least one second mold part for the partial definition of the mold cavity of the casting mold, with a second division surface designed to be complementary to the first division surface, and joining the first division surface of the first mold part with the second division surface of the second mold part, so that the with at least one feeder body according to the invention ( preferably according to one of the preferred embodiments described above) equipped casting mold with the mold cavity results.
  • a casting mold is preferably produced which is composed of at least two molded parts to be joined together.
  • a feeder insert consisting solely of the feeder body according to the invention or a multi-part feeder insert, comprising a feeder body according to the invention and at least one further feeder element, is arranged in at least one of the molded parts forming the casting mold.
  • the molded part comprising the feeder body can be produced in a molding chamber into which the molding material for forming the molded part is introduced and then pressed. Depending on the design of the feeder insert, whether in one piece or in several parts, the molded part is produced either with or without the feeder insert.
  • this is preferably positioned beforehand on a mold plate and / or a mold model and the feeder insert is pressed together with the molding material to form a solid molded part.
  • a feeder insert consisting of only one feeder body according to the invention is preferably inserted into a recess provided for this purpose after the molded part has been produced. After the production of the at least two molded parts, in particular the complementarily designed dividing surfaces of the first and second molded parts are joined to one another.
  • the method according to the invention is further developed by the steps: Production of a casting with a residual feeder arranged on it according to one of the above described preferred embodiments, and processing of the cast piece, the remaining feeder arranged on the casting being separated by means of a separating wedge that engages on its outwardly protruding metallic projection.
  • the casting is removed from the casting mold after the metal used to form the casting has solidified and cooled.
  • the remaining feeder made of solidified material can be separated by means of a separating wedge that engages an outwardly protruding material projection on the remaining feeder.
  • the preferred embodiments or developments described for the feeder body according to the invention are at the same time or analogously preferred embodiments of the feeder insert according to the invention, the kit for producing a feeder insert, the device for producing a feeder body and the method for producing a casting.
  • Preferred embodiments or further developments described herein for the feeder insert, the kit for producing a feeder insert, for the device for producing a feeder body and for the method for producing a casting, which relate to the feeder body, are at the same time also preferred embodiments of the feeder body, etc.
  • FIG. 1 a perspective illustration of a feeder body according to the invention for use in casting metals
  • FIG. 2 a plan view of the feeder body according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 3 a side view of the feeder body according to the invention
  • FIG. 4 a sectional view of the feeder body according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 5 a sectional view of a feeder insert according to the invention, composed of a feeder body according to the invention and a feeder element, for use in casting metals in casting molds.
  • 1 shows a one-piece feeder body 1 according to the invention, which is used when casting metals in a casting mold not shown in detail.
  • the feeder body 1 has a feeder wall 2 with an inner surface 3 which is designed to at least partially delimit a feeder cavity 10 (FIG. 4) for receiving liquid metal.
  • the feeder wall 2 of the feeder body 1 furthermore comprises an outer surface 4, which is set up as a contact surface for a molding material surrounding the feeder body in some areas, by means of which the casting mold is formed.
  • An attachment area 6 of the feeder body is provided on the outer surface 4, with which the feeder body 1 is attached to a mold model and / or a mold plate 20 (FIG. 5).
  • the outer surface has, instead of the attachment area 6, a wall area by means of which a wall section of a mold cavity of the casting mold can be formed.
  • a passage opening 8 (FIG. 2; FIG. 4) is arranged for the liquid metal into the feeder cavity.
  • the feeder body 1 has three material recesses 12 on its inner surface 3 in the present embodiment, which are set up so that a corresponding number of outwardly protruding projections are formed on the metal solidifying within the feeder cavity.
  • the material recesses 12 have one or more planar inner surface sections 14 and / or surface areas 16, 16 'running at an angle a (FIG. 4) to the inner surface 3 (FIG. 2).
  • an undercut acting in the direction of the passage opening 8 is formed by means of the inner surface section 14 of the material recesses 12.
  • the multiple material recesses 12 are arranged at a uniform angular distance around a center axis 18 of the passage opening 8 on the inner surface 3 of the feeder wall 2.
  • Adjacent material recesses 12 preferably have an offset of approximately 120 degrees from one another on the inner surface 3.
  • the feeder body 1 has a first end 22 defined by the attachment region 6.
  • a second, upper end 24 of the feeder body 1 is formed opposite the first end 22.
  • the second end 24 is designed to be open in the embodiment shown.
  • the material recesses 12 on the inner surface 3 of the feeder wall 2 extend to the second end 24 of the feeder body 1.
  • the wall thickness of the feeder wall 2 in the direction of the outer surface 4 is reduced in comparison to the wall thickness from the inner surface 3 to the outer surface 4.
  • the material recesses run out at a distance from the second end on the feeder body 1 without any steps, so that the feeder body is defined at its upper end, based on its cross section, solely by the uniform circumferential inner surface 3.
  • FIG. 3 shows a side view of the feeder body 1 according to the invention, which shows that the feeder body 1 has a sleeve section 26 with an outer cross section increasing slightly from the second end in the direction of the first end. A tapering outer contour, similar to a cone, adjoins the sleeve section 26. In particular, the feeder body 1 has a tapering attachment region 6.
  • the one-piece feeder body 1 according to the invention is, as can also be seen from FIG. 2, essentially rotationally symmetrical.
  • the one-piece feeder body shown in FIG. 3 can be used in one embodiment of the invention as a one-piece, open or closed feeder insert, not shown in detail, within a casting mold. Such a one-piece feeder insert is, for example, subsequently inserted into a prefabricated casting mold or a prefabricated molded part of a casting mold.
  • the sectional view of the feeder body 1 according to the invention shown in FIG. 4 illustrates the preferably flat configuration of the inner surface section 14 protruding outward on the inner surface 3 to form the undercut on the inner surface 3.
  • the inner surface section 14 of the material recesses 12 runs towards the center axis 18 of the passage opening in an angle a in the range from 70 ° to 1 10 °.
  • the material recess on the inner surface 3 in the direction of the second end 24 is formed without undercuts, whereby a feeder body 1 constructed in accordance with the invention can be removed non-destructively from a molded part forming the inner surface 3 of the feeder body 1 after its manufacture.
  • the inner surface 3 of the feeder wall 2 is designed such that the feeder cavity 10 narrows from the second end 24 of the feeder body 1 in the direction of the passage opening.
  • the feeder cavity 10 has a cross-section that tapers in the direction of the passage opening 8.
  • the inner surface 3 has an approximately conical shape.
  • a constriction 28 with a minimal cross-section is integrated into the feeder body 1 to form a breaker core.
  • the material recesses 12 have a height which, in relation to the total height of the feeder body, is essentially parallel to the center axis of the passage opening 8 in the range from approximately 0.25 to approximately 0.5.
  • the material recess has a height of at least 10 mm and a minimum thickness in the area of the greatest offset to Inner surface 3 of at least 3 mm.
  • the absolute dimensions of the material recesses 12 can vary depending on the basic dimensions of the one-piece feeder body 1 according to the invention.
  • the feeder body 1 can be formed from an exothermic feeder material or can comprise exothermic feeder material in sections.
  • the feeder body consists of insulating feeder material or is at least partially made of insulating feeder material.
  • the feeder body is formed in some areas from exothermic and insulating feeder material.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a two-part feeder insert 30 according to the invention, which comprises a feeder body 1 according to the invention, which in the embodiment shown interacts with a feeder element 32.
  • the feeder cavity 10 is defined by the feeder body 1 and the feeder element 32.
  • the feeder insert 30 is a multi-part, closed feeder with a passage opening 8 at the attachment area 6 of the feeder body 1.
  • Feeder body 1 and feeder element 32 are designed so that they can be telescoped relative to one another, wherein in the present embodiment the feeder body 1 usually rests firmly on a mold plate 20 or on a mold model not shown in detail.
  • the feeder element 32 When compressing the molding material surrounding the feeder insert 30 to form at least one molded part of a casting mold, the feeder element 32 is moved parallel to the central axis 18 of the feeder body 1 and thus in the longitudinal direction 34 of the feeder insert. In particular, the feeder element 30 is pushed over the one-piece feeder body 1 in sections.
  • the feeder element 32 has a receptacle 36 for a centering pin which cooperates with the feeder insert 30 but is not shown in detail.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Speiserkörper zur Verwendung als Speisereinsatz oder Bauteil eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes beim Gießen von Metallen, mit einer Speiserwandung, die mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall begrenzt, wobei die Speiserwandung eine dem Speiser-Hohlraum zugewandte Innenfläche, eine Außenfläche zur Anlage an einen den Speiserkörper bereichsweise umgebenden Formstoff und eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum besitzt, wobei die Speiserwandung innenseitig eine, zwei oder mehr Materialausnehmungen zur Ausbildung eines oder mehrerer nach außen vorstehender Vorsprünge an dem innerhalb des Speiser-Hohlraumes erstarrenden Metall besitzt.

Description

Einteiliger Speiserkörper zur Verwendung beim Gießen von Metallen
Die Erfindung bezieht sich auf einen einteiligen Speiserkörper zur Verwendung als Speise reinsatz oder Bauteil eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes beim Gießen von Metallen, mit einer Speiserwandung, die mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall begrenzt, wobei die Speiserwandung eine dem Speiser- Hohlraum zugewandte Innenfläche, eine Außenfläche zur Anlage an einen den Speiserkörper bereichsweise umgebenden Formstoff und eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum besitzt. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen Speisereinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in Gießformen, ein Kit zur Herstellung von Speisereinsätzen sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Speiserkör- pers.
Einteilige Speiserkörper werden in großer Anzahl und Vielfalt beim Gießen von Metallen in Gießformen verwendet; solche Speiserkörper sind zumindest Teil eines Speisereinsatzes, auch bezeichnet als Speisersystem. Ein solcher einteiliger Speiserkörper wird im Betrieb zum Großteil von einem zum Herstellen einer Gießform verwendeten Formstoff, wie bei- spielsweise Formsand, umgeben und damit relativ zu einem Formhohlraum in der Gießform in Position gehalten. Die bekannten einteiligen Speiserkörper weisen eine Speiserwandung auf, welche dazu eingerichtet ist, mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme des flüssigen Metalls zu begrenzen. Die Speiserwandung des Speiserkör- pers besitzt eine Innenfläche, welche dem Speiser-Hohlraum zugewandt ist, und eine Außenfläche, die bereichsweise von dem die Gießform ausbildenden Formstoff umgeben ist. Zudem weist die Speiserwandung eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum auf. Während des Gießvorganges tritt eine Teilmenge des flüssigen Ma- terials über die Durchtrittsöffnung in den zumindest teilweise vom Speiserkörper begrenzten Speiser-Hohlraum ein. Das zum Nachspeisen des Gussstückes dienende, im Speiser- Hohlraum befindliche Metall wird eine gewisse Zeitdauer im flüssigen Zustand gehalten, bis das in der Gießform vorhandene Metall bereits teilweise erstarrt ist.
Nach dem Erstarren und dem mindestens teilweisen Abkühlen des Gussteiles sind das Gussteil aus der Gießform auszuformen und unerwünschte Gießrückstände zu entfernen, wie beispielsweise ein am Gussteil abstehender Restspeiser. Zum Entfernen können diese mittels eines Hammers abgeschlagen oder mit Hilfe einer Schneideinrichtung entfernt werden. Gießrückstände können auch mittels eines hydraulisch angetriebenen Trennkeiles abgetrennt werden, wobei im Vergleich zum Trennen mittels Hammer oder einer Trenn- scheibe ein deutlich verringertes Verletzungsrisiko besteht. Zum Abtrennen der Rückstände werden üblicherweise zwei einander gegenüberliegend angeordnete Flächen benötigt, zwischen die der Trennkeil angesetzt wird. Mit Betätigung des Trennkeiles werden Kräfte in entgegengesetzte Richtungen auf die Flächen ausgeübt und damit die Flächen voneinander deplatziert. Schwierigkeiten beim Abtrennen entstehen insbesondere dann, wenn Restspeiser am Gussteil abstehen, die entweder im Verbindungsbereich zum Gussteil sich kegelförmig verjüngen, oder wenn die dem Gussteil zugewandte Unterseite des Restspeisers in einem derart geringen Abstand angeordnet ist, dass der Trennkeil nicht zwischen diesen beiden Flächen angesetzt werden kann.
Typische Speiserkörper sind beispielsweise aus EP 1 184 104 B2 oder DE 10 2015 202 709 A1 bekannt.
Es sei zudem auf den folgenden Stand der Technik verwiesen: DE 10 2015 103 593 B3, DE 100 39 519 A1 , DE 10 2010 054 513 A1 , DE 295 10 068 U1 , und DE 20 2015 104 866 U1 .
Ausgehend von der vorstehend angegebenen Problematik liegt der Erfindung primär die Aufgabe zugrunde, einen einteiligen Speiserkörper, einen Speisereinsatz sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Speiserkörpers aufzuzeigen, mit denen das Abtrennen eines entsprechenden, an einem Gussteil abstehenden Restspeisers vereinfacht und insbesondere unter Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile ermöglicht wird. Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe durch einen Speiserkörper mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß besitzt die Speiserwandung eines entsprechenden einteiligen Speiserkörpers innenseitig eine, zwei oder mehr Materialausnehmungen zur Ausbildung eines oder mehrerer nach außen vorstehender Vorsprünge an dem innerhalb des Speiser-Hohlraumes erstarrenden Metall.
Die Erfindung betrifft somit einen einteiligen Speiserkörper zur Verwendung als Speisereinsatz oder Bauteil eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes beim Gießen von Metallen, mit einer Speiserwandung, die mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall begrenzt, wobei die Speiserwandung eine dem Speiser- Hohlraum zugewandte Innenfläche, eine Außenfläche zur Anlage an einen den Speiserkörper bereichsweise umgebenden Formstoff und eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum besitzt, wobei die Speiserwandung innenseitig eine, zwei oder mehr Materialausnehmungen zur Ausbildung eines oder mehrerer nach außen vorstehender Vorsprünge an dem innerhalb des Speiser-Hohlraumes erstarrenden Metall be- sitzt.. Bevorzugt ist im Bereich der Durchtrittsöffnung des Speiserkörpers an der Außenfläche ein Ansetzbereich zum Ansetzen des Speiserkörpers an einem Formmodell und/oder einer Formplatte oder ein Wandbereich zum Ausbilden eines Wandabschnittes des Formhohlraumes einer Gießform vorgesehen. Erfindungsgemäß wird hier der Ansatz verfolgt, mittels der Materialausnehmung auf der Innenfläche des Speiserkörpersbeim Erstarren des Metalls nach dem Gießvorgang einen Restspeiser auszubilden, der an seiner Oberfläche einen oder mehrere nach außen vorstehende definierte Vorsprünge aufweist. Die nach außen vorstehenden Vorsprünge bilden insbesondere Widerlager für einen mit dem Vorsprung in Wirkverbindung bringbaren Trennkeil. Mittels der Vorsprünge ist insbesondere ein gezielter Angriffsbereich für den Trennkeil an einem am Gussteil abstehenden Rest- speiser erzeugt.
Der erfindungsgemäße Speiserkörper ist vorzugsweise als ein einteiliger offener oder einteiliger geschlossener Speisereinsatz ausgebildet. Vorliegend ist unter dem Begriff„einteilig“ zu verstehen, dass der Speiserkörper aus einem einteiligen Bauteil ausgebildet ist. Ein solch„einteiliger“ Speiserkörper kann zwar originär auch aus mehreren Einzelteilen aus- gebildet sein, diese sind dann jedoch nicht dazu bestimmt oder geeignet, beliebig voneinander getrennt und wieder zusammengesetzt zu werden oder, relativ zueinander bewegt zu werden.„Einteilig“ ist ein Speisereinsatz auch dann, wenn er aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist, wenn beispielsweise der Speiserkörper durch einen Deckel zu einem geschlossenen Speisereinsatz ausgebildet wird, wobei die Einzelteile dann dauerhaft miteinander Zusammenwirken. Ein einteiliger Speisereinsatz ist vorzugsweise nicht reversibel in seine Einzelteile zerlegbar; das heißt, nach dem Zerlegen sind die Einzelteile nicht ohne Weiteres wieder zu einem funktionsfähigen Ganzen zusammensetzbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des einteiligen Speiserkörpers definiert die eine Materialausnehmung oder zumindest eine der zwei oder mehr Materialausnehmungen einen der Durchtrittsöffnung zugewandten Innenflächenabschnitt der Speiserwandung, der zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung in einem Winkel a im Bereich von 70° bis 1 10° steht, vorzugsweise in einem Winkel a im Bereich von 80° bis 100° und/oder weist eine oder mehrere ebene Flächenbereiche auf, welche in der Speiserwandung nach außen vorspringen. Bevorzugt verläuft der ebene Innenflächenabschnitt in einem rechten Winkel a zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verlauf des Innenflächenabschnittes der Materialausnehmung an die Bauteilgeometrie des zu erzeugenden Gussteiles angepasst, dass eine dadurch definierte ebene Fläche an einem entstehenden Restspeiser etwa parallel zu einer Fläche des zu erzeugenden Gusstei- les verläuft. Vorzugsweise ist die Fläche am Gussteil gegenüberstehend zu der Fläche am Materialvorsprung des Restspeisers angeordnet.
Bevorzugt ist die Materialausnehmung so ausgestaltet, dass im Speiser-Hohlraum erstarrendes Metall eine Hinterschneidung ausbildet. Das innerhalb des Speiser-Hohlraumes des einteiligen Speiserkörpers erstarrende flüssige Metall füllt die Materialausnehmung wenigstens teilweise bevorzugt vollständig aus, sodass zwischen dem erstarrenden Metall im Speiser-Hohlraum und der Materialausnehmung ein Formschluss bewirkt ist. Vorzugsweise bildet der vom Innenflächenabschnitt am Speiserkörper definierte Bereich des erstarrten Materials des Restspeisers eine Fläche am Materialvorsprung aus, welche als Kraftangriffsfläche für den Trennkeil dienen kann. Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen einteiligen Speiserkörpers sieht vor, dass mehrere Materialaussparungen im Winkelabstand um die Mittenachse der Durchtrittsöffnung herum angeordnet, bevorzugt in einem gleichmäßigen Winkelabstand um die Mittenachse der Durchtrittsöffnung herum an der Innenfläche angeordnet sind. Mit dem Vorsehen mehrerer Materialaussparungen wird bevorzugt entsprechend der Anzahl der Materialaussparungen eine entsprechende Anzahl an Vorsprüngen am erstarrenden Restspeiser erzeugt. Damit wird vorzugsweise bewirkt, dass mindestens eine der Materialaussparungen an der Innenfläche eines Speiserkörpers einem Wandbereich der Gießform zugeordnet ist, der einen Flächenbereich des späteren Gussteiles begrenzt, der als Widerlager für den am Restspeiser anzusetzenden Trennkeil verwendbar ist. Insbesondere ein rotationssymmetrischer Speiserkörper, welcher also keine Vorzugsrichtung bei der Anordnung in der Gießform hat, kann somit ungeachtet seiner Ausrichtung beliebig innerhalb der Gießform eingesetzt werden. Bevorzugt sind die mehreren Materialaussparungen, ausgehend vom Ansetzbereich mit der Durchtrittsöffnung oder dem Wandbereich mit seiner Durchtrittsöffnung, etwa auf gleicher Höhe angeordnet und an der Innenfläche entlang des Umfangs in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen einteiligen Speiserkörpers sind drei Materialaussparungen mit einem Versatz von etwa 120 Winkelgrad zueinander an der Innenfläche angeordnet. Damit entstehen an einem Restspeiser entspre- chend zugehörige drei unter einem Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnete Vorsprünge. Damit sollte mindestens einer der am Restspeiser vorstehenden Vorsprünge mit einer Fläche des Gussteiles zum Ansetzen des Trennkeiles korrespondieren. In Abhängigkeit von der zu erstellenden Gussteilgeometrie, insbesondere in Abhängigkeit von der Größe des zu erzeugenden Gussteiles, können auch vier Materialaussparungen mit einem Versatz von bevorzugt 90° zueinander an der Innenfläche des Speiserkörpers ausgebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann eine einzige Materialausnehmung vorgesehen, welche bevorzugt als umlaufende Stufe an der Innenfläche des Speiserkörpers ausgebildet ist. Damit ist eine völlig unabhängige Ausrichtung des Speiserkörpers mit seiner Materialausnehmung zur erzeugenden Gussform innerhalb der Gießform erreicht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen einteiligen Speiserkörpers verengt sich der Speiser-Hohlraum von der Materialaussparung in Richtung der Durchtrittsöffnung und/oder im Bereich der Durchtrittsöffnung ist eine Einschnürung mit minimalem Durchtrittsquerschnitt in den Speiserkörper integriert. Bevorzugt verjüngt sich die Innenfläche des einteiligen Speiserkörpers trichterförmig in Richtung der Durchtrittsöff- nung. Die Materialausnehmung bildet an der sich im Querschnitt verjüngenden Innenfläche in einer Ausführungsform in Umfangsrichtung partiell einen Absatz aus. Des Weiteren ist durch den sich verjüngenden Querschnitt und/oder die Einschnürung im Übergangsbereich zwischen dem Formhohlraum der Gießform und dem zumindest teilweise durch den Speiserkörper definierten Speiser-Hohlraum bevorzugt eine scharfe Brech kante erzeugt. Hier- durch ist das Trennen des erstarrten Restspeisers vom späteren Gussteil vereinfacht. Bei einem beispielsweise rotationssymmetrischen Speiserkörper verjüngt sich die Innenfläche in Richtung der Durchtrittsöffnung regelmäßig gleichförmig. In einer Ausführungsform, welche eine Innenfläche mit einer im Querschnitt ovalen Ausgestaltung aufweist, verjüngt sich die Innenfläche demnach regelmäßig ungleichförmig. Bei einer ovalen Ausgestaltung weist die Innenfläche des Speiserkörpers Flächenbereiche mit unterschiedlichen Neigungswinkeln zur Durchtrittsöffnung auf. Vorzugsweise weist die Innenfläche des Speiserkörpers eine Form ähnlich einem geraden Kegelstumpf oder einem schiefen Kegelstumpf auf.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speiserkörpers weist der Speiserkörper ein die Durchtrittsöffnung definierendes, vorzugsweise durch den Ansetzbereich oder den Wandbereich definiertes, erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende auf, welches offen ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die eine Materialausnehmung oder zumindest eine der zwei oder mehr Materialausnehmungen, vorzugsweise sämtliche Materialausneh- mungen, bis zum offenen zweiten Ende erstrecken. Bevorzugt ist die Materialausnehmung oder sind die Materialausnehmungen an der Innenfläche in Richtung des zweiten Endes hinterschneidungsfrei ausgebildet ist. Damit ist insbesondere während des Herstellens des erfindungsgemäßen Speiserkörpers bewirkt, dass der hergestellte Speiserkörper einfach von einem die Innenfläche des Speiserkörpers ausbildenden Formteil entfernt werden kann. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speiserkörpers erstreckt sich die Materialausnehmung bis zum zweiten Ende des erfindungsgemäßen Speiserkörpers. Bevorzugt weist ein Speiserkörper mit einer sich bis zum zweiten Ende des Speiserkörpers erstreckenden Materialausnehmung über die Gesamthöhe der Materialausnehmung eine im Wesentlichen gleiche Wandstärke auf. In einer weiteren Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Speiserkörpers kann die Materialausnehmung derart an der Innenfläche des Speiserkörpers ausgebildet sein, dass ausgehend von der durch den Innenflächenabschnitt an der Innenfläche des Speiserkörpers erzeugten Hinterschneidung in Richtung des zweiten Endes des Speiserkörpers die Materialausnehmung, bei insbesondere einer Kege Iform der Innenfläche, unterhalb des zweiten Endes des Speiserkörpers ausläuft. Bevor- zugt weist ein derartig erfindungsgemäßer Speiserkörper eine sich im Bereich der Materialausnehmung verändernde Wandstärke auf. Ausgehend von der Hinterschneidung an der Materialausnehmung weist der Speiserkörper eine sich in Richtung seines zweiten Endes vergrößernde Wandstärke auf.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speiserkörpers sieht vor, dass die innenseitige Materialausnehmung eine Höhe parallel zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung aufweist, welche im Verhältnis zur Gesamthöhe des Speiserkörpers im Bereich von etwa 0,25 bis ungefähr 0,5 liegt. In Abhängigkeit von den Grundabmessungen des Speise rkörpers hat die Materialausnehmung somit vorzugsweise eine Höhe, welche wenigs- tens einem Viertel bis etwa zur Hälfte der Gesamthöhe des erfindungsgemäßen Speiserkörpers entspricht. Die Breite der an der Innenfläche ausgebildeten Materialausnehmung variiert in Abhängigkeit von den Außenabmessungen des Speiserkörpers. Bezogen auf den Umfang der Innenfläche weist die jeweilige Materialausnehmung entlang der Innenflä- che vorzugsweise ein Gradmaß von etwa 10° bis 30° auf.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des einteiligen Speiserkörpers weist die Materialausnehmung ein Höhe parallel zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung von wenigstens 10 mm und/oder eine Stärke, gemessen senkrecht zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung, von mindestens 3 mm und/oder einen Mindestabstand zur Durchtrittsöffnung von etwa 10 mm auf, vorzugsweise einen Abstand in einem Bereich von etwa 15 bis ungefähr 20 mm. Ein Restspeiser aus einem innerhalb eines derartig ausgebildeten Speiserkörpers erstarrten Metall weist an seiner Außenfläche einen Vorsprung auf, der bevorzugt an seinem unteren Ende mindestens 3 mm an der Oberfläche nach außen vorspringt; und/oder der Materialvorsprung weist eine Höhe von wenigstens 10 mm auf. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Materialvorsprung mindestens etwa über 10 Winkelgrad entlang des Umfangs des Restspeisers erstreckt Zum einen ist durch die Mindeststärke erreicht, dass beim Abkeilen des Restspeisers der Trennkeil nicht versehentlich an dem Materialvorsprung abgleiten kann. Mittels der zumindest 3 mm Wandstärke ist eine ausreichend große Fläche als Wderlager für den an diesem Vorsprung des Restspeisers anzusetzenden Trennkeil erzeugt. Überden Mindestabstand der Materialausnehmung zur Durchtrittsöffnung von wenigstens 10 mm, bevorzugt über den Abstand in einem Bereich von etwa 15 bis 20 mm, ist ein ausreichender großer Abstand zwischen dem Materialvorsprung am Restspeiser und dem Gußteil zum sicheren Ansetzen eines Trennkeiles bewirkt.
Ein erfindungsgemäßer einteiliger Speiserkörper ist bevorzugt, wobei der Speiserkörper (i) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder zumindest abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst und/oder (ii) aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst. Mit dem Einsatz von exothermem Speisermaterial wird bevorzugt das im Speiser-Hohlraum befindliche Material über einen vergleichsweise langen Zeitraum in flüssigem Zustand gehalten. Bevorzugt ist in einer Aus- führung der gesamte einteilige Speiserkörper aus einem exothermen Speisermaterial ausgebildet. Alternativ oder optional kann der erfindungsgemäße Speiserkörper auch vollständig oder auch nur teilweise aus einem isolierenden mit Bindemittel gebundenen Speisermaterial bestehen, mit dem die Wärmeabgabe aus dem Inneren des Speiserkörpers auf einfache Weise verringert wird. Ein Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Speiser-Hohlraum um die Mittenachse der Durchtrittsöffnung herum rotations-symmetrisch ausgestaltet ist und/oder die Außenfläche des Speiserkörpers in einer durch die Mittenachse der Durchtrittsöffnung verlaufenden Ebene symmetrisch, vorzugsweise um die Mittenachse rotationssymmetrisch ausge- staltet ist und/oder der Speiserkörper einen sich in Richtung Durchtrittsöffnung verjüngenden Ansetzbereich zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine Formplatte besitzt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrteiligen Speise reinsatz zur Verwendung beim Gießen von Metallen in Gießformen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Speisereinsatz wenigstens einen erfindungsgemäßen Speiser- körper (vorzugsweise nach einer der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen) und ein oder mehr weitere Speiserelemente umfasst, wobei der Speiserkörper mit dem einen oder den weiteren Speiserelementen zum Speisereinsatz verbunden ist und wobei der Speiserkörper gemeinsam mit dem einen weiteren oder gemeinsam mit zumindest einem der weiteren Speiserelemente den Speiser-Hohlraum definiert. Die Erfindung betrifft somit einen zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatz, bei dem der erfindungsgemäße
Speiserkörper insbesondere mit wenigstens einem weiteren Speiserelement zur Ausbildung des Speiser-Hohlraumes zusammenwirkt. Für den erfindungsgemäßen Gebrauch wird der mehrteilige Speisereinsatz aus dem einteiligen Speiserkörper und dem zumindest einen Speiserelement zusammengesetzt. Unter einem zwei- oder mehrteiligen Speiserein- satz ist vorliegend insbesondere ein sich aus dem Speiserkörper und zumindest einem einzelnen weiteren Speiserelement zusammensetzender Speisereinsatz zu verstehen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können der Speiserkörper und das (zumindest eine weitere) Speiserelement eine Relativbewegung zueinander ausführen bzw. können der Speiserkörper und das (zumindest eine weitere) Speiserelement beliebig oft reversibel voneinander getrennt und wieder miteinander gefügt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes sieht vor, dass der Speiserkörper und das mit dem Speiserkörper korrespondierende, zweite Speiserelement relativ zueinander telekopierbar ausgebildet sind. Ein solch mehrteiliger Speisereinsatz ist insbesondere als„Teleskop-Speiser“ ausgebildet, wobei insbesondere beim Ver- dichten des Formstoffes ein Teil des Speisereinsatzes (z.B. der Speiserkörper) in das andere eingeschoben bzw. ein Teil des Speisereinsatzes (z.B. der Speiserkörper) über das andere hinweggeschoben wird. Bevorzugt sind dann die teleskopierbar zueinander ausgebildeten Speiserkörper und (weiteren) Speiserelemente entlang ihrer Längsachsen komprimierbar (teleskopierbar) ausgebildet, sodass der Abstand zwischen einander gegen- überliegenden Enden des zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes veränderbar ist. Bei einem als„Teleskop-Speiser“ ausgebildeten zwei- oder mehrteiligen erfindungsgemäßen Speisereinsatz werden der erfindungsgemäße Speiserkörper und das oder die Speiserelemente relativ zueinander bewegt (vgl. DE 100 39 519 A1 ). Bevorzugt wird das zugeordnete Speiserelement beim Verdichten des zur Ausbildung der Gießform verwendeten Formstof- fes zumindest abschnittsweise über den Speiserkörper geschoben. Speiserkörper und Speiserelement sind dabei in sich selbst regelmäßig nicht verformbar ausgebildet. Insbesondere der Speiserkörper eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes weist vorzugsweise ein als Ansetzbereich ausgebildetes erstes Ende mit der Durchtrittsöffnung auf, das zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine Formplatte vorgesehen ist. Der Speiserkörper eines solchen zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes, ändert dann während des Verdichtens des Formstoffes bevorzugt seine Position relativ zur Formplatte oder dem Formmodell nicht. Beim Verdichten des Formstoffes wird somit vorrangig das zugeordnete Speise relement bewegt.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes sieht vor, dass der Speiser- körper an seiner Außenfläche einen sich verjüngenden Ansetzbereich aufweist und/oder der Speiserkörper als Unterteil eines Speisereinsatzes rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Die Außenfläche des Speiserkörpers wird bevorzugt vom zweiten Ende des Speiserkörpers in Richtung des ersten Endes mit der Durchtrittsöffnung eingeschnürt. Damit ist erreicht, dass sich beim Herstellen der Gießform eine ausreichende Menge an Formstoff unterhalb des Speisereinsatzes ansammelt und insbesondere während des Verdichtens eine ausreichend hohe Festigkeit im Bereich um den Speisereinsatz herum bewirkt ist. Zudem ist mit dem sich einschnürenden Bereich des Speiserkörpers ein verbessertes Abtrennen des am Gussteil abstehenden, erstarrten Restspeisers bewirkt. In einer Weiterbildung ist der erfindungsgemäße Speiserkörper vorzugsweise zur Verwendung als Unterteil eines Speisereinsatzes rotationssymmetrisch ausgebildet. Ein derartig rotationssymmetrisch ausgebildeter Speiserkörper kann ohne eine beliebige Vorzugsrichtung innerhalb eines Formhohlraumes zum Ausbilden einer Gießform angeordnet werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Speiserkörper asymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ein Speiserkörper eines Seitenspeisers zur Verwendung in vertikal teilbaren Gießformen, der einen zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung versetzten Volumenschwerpunkt des Speiser-Hohlraumes aufweist, ist asymmetrisch ausgebildet. Auch ein solch asymmetrisch ausgebildeter Speiserkörper besetzt vorzugsweise an seiner Innenfläche ein oder mehrere oben näher beschriebene erfindungsgemäße Materialausnehmungen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Kit zur Herstellung eines Speisereinsatzes, umfassend einen oder mehrere Speiserkörper nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, und mindestens zwei weitere Speiserelemente, welche mit dem oder den erfindungsgemäßen Speiserkörpern (vorzugs- weise nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen) derart korrespondieren, dass zwei oder mehr unterschiedliche Speisereinsätze erzeugbar sind, deren Speiser-Hohlräume unterschiedliche Volumina besitzen.
Der Erfindung liegt insoweit der ergänzende Gedanke zugrunde, einen einzigen erfindungsgemäßen Speiserkörper mit verschiedenen Speiserelementen zu einem Speiserein- satz zusammensetzen zu können, die unterschiedlich ausgestaltet sind. Bevorzugt weisen der eine oder die mehreren Speiserkörper jeweils einen Kopplungsabschnitt auf, der komplementär bzw. korrespondierend mit einem jeweiligen Kopplungsbereich eines damit zusammenzufügenden Speiserelements ausgebildet ist. Um verschiedene erfindungsgemäße Speiserkörper mit verschiedenen Speiserelementen kombinieren zu können, sind die Kopplungsbereiche der verschiedenen Speiserkörper bzw. die Kopplungsbereiche der verschiedenen Speiserelemente vorzugsweise jeweils identisch ausgebildet.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Kit vorzugsweise einen Zentrierdorn, der mit der Durchtrittsöffnung in dem einen Speiserkörper oder in zumindest einem der mindestens zwei Speiserkörper nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungs- formen korrespondiert. Mit Hilfe des Zentrierdorns erfolgt bevorzugt eine senkrechte Ausrichtung des Speisereinsatzes mit dem erfindungsgemäßen Speiserkörper und dem Speise relement zur Formplatte bzw. zum Formmodell. Der Zentrierdorn weist bevorzugt einen Zentrierdomfuß auf, der eine an die Form der Durchtrittsöffnung angepasste Formgebung aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, in der die Durchtrittsöffnung einen nicht zylindrischen Querschnitt umfasst, sondern vorzugsweise einen Querschnitt hat, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oval, unrund, abgeflachter Kreis und polygonal, und der Querschnitt des Zentrierdornfußes komplementär zum Querschnitt der Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, erfolgt ein formschlüssiges Aufnehmen von zumindest dem oder den Speiserkörpern am Zentrierdorn. Bevorzugt wird eine Verdrehsicherung zwischen dem Zentrierdorn und dem oder den Speiserkörpern erzeugt, worüber der Speiserkörper zum Zentrierdorn in einer oder mehreren Vorzugspositionen miteinander in Kontakt gebracht werden kann. Insbesondere kann ein Speiserkörper mit seinen auf der Innenfläche vorhandenen Materialausnehmungen gezielt zur Formplatte oder zum Formmodell ausgerichtet werden. Darüber können die Materialaussparungen gezielt zu dem zu erzeugenden Gussteil positioniert werden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Speiserkörpers, insbesondere einen Formkasten, mit zumindest zwei relativ zueinander bewegbaren Formteilen, wobei ein erstes Formteil dazu eingerichtet ist, zumindest bereichsweise die Außenfläche des Speiserkörpers auszubilden, und wobei ein zweites Formteil dazu eingerichtet ist, die den Speiser-Hohlraum zumindest bereichsweise begrenzende Innenfläche des Speiserkörpers auszubilden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die eingangs beschriebene Aufgabe dadurch, dass das zweite Formteil an seiner die Innenfläche des Speiserkörpers zumindest bereichsweise ausbildenden Oberfläche einen oder mehrere nach außen abstehende Formteilvorsprünge aufweist, welche zur Ausbildung der Materialausnehmung bzw. Materialausnehmungen eingerichtet sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit Hilfe wenigstens eines Formteilvorsprunges an dem zweiten, bevorzugt die Innenfläche des Speiserkörpers ausbildenden Formteil eine Möglichkeit zur Ausbildung einer Materialausnehmung an der Innenfläche erreicht ist. Vorzugsweise sind die Formteilvorsprünge in Richtung des zweiten Endes des zu erzeugenden Speiserkörpers absatzfrei ausgebildet. Vorzugsweise bilden die Formteilvorsprünge in Richtung des ersten Endes, an dem die Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall ausgebildet wird, eine Hinterschneidung an der Innenfläche des zu erzeugenden Speiserkörpers aus. In die Hinterschneidungen der Materialausnehmung tritt dann im Gussbetrieb flüssiges Metall ein, welches nach Erstarren des Metalls innerhalb des Spei- serkörpers einen Restspeiser mit am Restspeiser nach außen vorstehenden Vorsprüngen ausbildet, die als Kraftangriffsflächen für einen daran anzusetzenden Trennkeil dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei, drei oder mehr Formteilvorsprünge an dem zweiten Formteil angeordnet, welche bevorzugt in einem gleichen Winkelabstand um die Mittenachse des zweiten Formteiles herum ange- ordnet sind.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Speiserkörpers. Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Formstoff in einen Hohlraum zwischen ein erstes Formteil und ein zweites Formteil eingebracht; an- schließend wird der eingebrachte Formstoff durch eine Relativbewegung von erstem und zweitem Formteil zueinander verpresst, und ein Speiserkörper mit einer Innenfläche, welche eine oder mehrere zurückspringende Materialausnehmungen aufweist erzeugt, wobei die Materialausnehmung, entgegen der Entnahmerichtung des Speiserkörpers an dem zweiten Formteil, hinterschneidungsfrei ausgebildet ist, sodass der Speiserkörper zerstö- rungsfrei am zweiten Formteil entnehmbar ist. Ein mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbarer erfindungsgemäßer einteiliger Speiserkörper mit mindestens einer Materialausnehmung auf seiner Innenfläche ist mit Hilfe der obigen Verfahrensschritte ohne einen nachteiligen Mehraufwand herstellbar. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Formteilvorsprünge am zweiten, zur Aus- gestaltung der Innenfläche des Speiserkörpers verwendeten Formteil so angeordnet, dass die Materialaussparungen sich bis zum zweiten Ende des Speiserkörpers an der Innenfläche erstrecken. In einer alternativen Ausgestaltung laufen die Materialaussparungen an der Innenfläche unterhalb des zweiten Endes des Speiserkörpers aus.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gussstückes mit einem daran angeordneten Restspeiser, wobei der Restspeiser wenigstens einen Materialvorsprung als Widerlager für einen mit dem Materialvorsprung in Kontakt bring baren Trennkeil aufweist, umfassend zumindest die Schritte: Bereitstellen oder Herstellen einer mit zumindest einem erfindungsgemäßen Speiserkörper (vorzugsweise nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen) ausgerüste- ten Gießform mit einem Formhohlraum; Eingießen von flüssigem Metall durch einen an der Gießform ausgebildeten Einguss in den Formhohlraum der Gießform, so dass flüssiges Metall in den Speiser-Hohlraum eintritt, Erstarrenlassen des Metalls im Formhohlraum und im Speiser-Hohlraum, so dass der Restspeiser resultiert. Auch dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass mittels an der Oberfläche des Restspeisers nach außen abstehender Materialvorsprünge, an die ein Trennkeil angesetzt werden kann, ein vereinfachtes Abtrennen eines nach dem Gießvorgang als Restspeiser zurückbleibenden Gießrückstandes möglich ist. Bevorzugt weist der Materialvorsprung eine ebene Fläche auf, welche bevorzugt parallel zu einer gegenüberliegend angeordneten Fläche des erzeugten Gussteils ausgerichtet ist. Ein zum Abtrennen der Gießrückstände verwendeter T rennkeil kann damit sicher an den im Wesentlichen einander gegenüberliegenden Flächen angesetzt werden.
Innerhalb der bereitgestellten oder hergestellten Gießform ist ein einteiliger erfindungsgemäßer Speiserkörper angeordnet, der als einteiliger offener oder geschlossener Speisereinsatz ausgebildet ist oder als Teil eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes ist, wobei dann der einteilige Speiserkörper zur Ausbildung des Speiser-Hohlraumes mit einem weiteren Speiserelement korrespondiert. In einer Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt der einteilige als Speisereinsatz verwendete Speiserkörper nach dem Herstellen der Gießform in eine dafür zunächst vorgesehene Aussparung eingesetzt. Vorzugsweise bildet wenigstens ein Wandbereich des Speisers einen Wandabschnitt des Formhohlrau- mes der Gießform. Der einteilige Speiserkörper wird somit nachträglich in die bereits weitgehend hergestellte Gießform bzw. ein Formteil einer solchen Gießform eingesetzt. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der erfindungsgemäße Speiserkörper zusammen mit dem die Gießform ausbildenden Formstoff verpresst. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Speiserkörper formschlüssig innerhalb der Gießform aufgenommen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kennzeichnet ein Gießverfahren, das bevorzugt als weitere Schritte umfasst: Bereitstellen oder Herstellen eines ersten, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Speiserkörper (vorzugsweise gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen) ausgerüsteten Formteils mit einer ersten Teilungsfläche zur teilweisen Definition des Formhohlraumes der Gießform; Bereitstellen oder Herstellen zumindest eines zweiten Formteils zur teilweisen Definition des Formhohlraumes der Gießform, mit einer komplementär zur ersten Teilungsfläche ausgebildeten zweiten Teilungsfläche, und Zusammenfügen der ersten Teilungsfläche des ersten Formteils mit der zweiten Teilungsfläche des zweiten Formteils, so dass die mit zumindest einem erfindungsgemäßen Speiserkörper (vorzugsweise nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen) ausgerüstete Gießform mit dem Formhohlraum resultiert. Vorzugsweise wird eine Gießform hergestellt, die sich aus mindestens zwei miteinander zu fügenden Formteilen zusammensetzt. Ein allein aus dem erfindungsgemäßen Speiserkörper bestehender Speisereinsatz oder ein mehrteiliger Speisereinsatz, umfas- send einen erfindungsgemäßen Speiserkörper und mindestens ein weiteres Speiserelement, ist zumindest in einem der die Gießform ausbildenden Formteile angeordnet. Das Herstellen des den Speiserkörper umfassenden Formteils kann in einer Formkammer erfolgen, in die der Formstoff zum Ausbilden des Formteils eingegeben und anschließend verpresst wird. Je nach Ausgestaltung des Speisereinsatzes, ob einteilig oder mehrteilig, erfolgt das Herstellen des Formteils entweder mit oder ohne den Speisereinsatz. Bei einem mehrteiligen erfindungsgemäßen Speisereinsatz wird dieser bevorzugt zuvor auf einer Formplatte und/oder einem Formmodell positioniert und der Speisereinsatz zusammen mit dem Formstoff zu einem festen Formteil verpresst. Ein aus nur einem erfindungsgemäßen Speiserkörper bestehender Speisereinsatz wird vorzugsweise nach dem Herstellen des Formteils in eine dafür vorgesehene Ausnehmung eingesetzt. Nach dem Herstellen der zumindest zwei Formteile werden insbesondere die komplementär ausgebildeten Teilungsflächen von erstem und zweitem Formteil miteinander gefügt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird weitergebildet durch die Schritte: Herstellen eines Gussstückes mit einem daran angeordneten Restspeiser nach einer der vorstehend be- schriebenen bevorzugten Ausführungsformen, und Bearbeiten des gegossenen Gussstückes, wobei der am Gussstück angeordnete Restspeiser mittels eines an seinem nach außen vorstehenden metallischen Vorsprung angreifenden Trennkeils abgetrennt wird. Zum Bearbeiten wird das Gussstück nach dem Erstarren und Abkühlen des zur Ausbildung des Gussstückes verwendeten Metalls aus der Gießform entformt. Nach dem Entformen kann der Restspeiser aus erstarrtem Material mittels eines an einem nach außen abstehenden Materialvorsprung am Restspeiser angreifenden Trennkeils abgetrennt werden.
Die zum erfindungsgemäßen Speiserkörper beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen sind zugleich bzw. analog auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Speisereinsatzes, des Kits zur Herstellung eines Speisereinsatzes, der Vorrichtung zum Herstellen eines Speiserkörpers sowie des Verfahrens zum Herstellen eines Gussstückes. Hierin beschriebene bevorzugte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen zum Speisereinsatz, zum Kit zur Herstellung eines Speisereinsatzes, zur Vorrichtung zur Herstellung eines Speiserkörpers sowie zum Verfahren zur Herstellung eines Gussstückes, welche sich auf den Speiserkörper beziehen, sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des Speiserkörpers, usw.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Speiserkörpers sowie eines erfindungsgemäßen Speisereinsatzes, aus denen sich weitere für die vorliegende Erfindung bevorzugte Merkmale ergeben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speiserkörpers zur Verwendung beim Gießen von Metallen;
Fig. 2: eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Speiserkörpers nach Fig. 1 ;
Fig. 3: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Speiserkörpers; Fig. 4: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Speiserkörpers nach Fig. 1 ;
und
Fig. 5: eine Schnittdarstellung eines sich aus einem erfindungsgemäßen Speiserkörper und einem Speiserelement zusammensetzenden erfindungsgemäßen Speisereinsatzes zur Verwendung beim Gießen von Metallen in Gießformen. Fig. 1 zeigt einen einteiligen erfindungsgemäßen Speiserkörper 1 , der beim Gießen von Metallen in einer nicht näher gezeigten Gießform verwendet wird. Der Speiserkörper 1 weist eine Speiserwandung 2 mit einer Innenfläche 3 auf, welche dazu eingerichtet ist, mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum 10 (Fig.4) zur Aufnahme von flüssigem Me- fall zu begrenzen. Die Speiserwandung 2 des Speiserkörpers 1 umfasst ferner eine Außenfläche 4, welche als Anlagefläche für einen den Speiserkörper bereichsweise umgebenden Formstoff eingerichtet ist, mittels dem die Gießform ausgebildet wird. An der Außenfläche 4 ist ein Ansetzbereich 6 des Speiserkörpers vorgesehen, mit dem der Speiserkörper 1 an einem Formmodell und/oder einer Formplatte 20 (Fig.5) angesetzt wird. In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist die Außenfläche anstelle des Ansetzbereiches 6 einen Wandbereich auf, mittels dem ein Wandabschnitt eines Formhohlraumes der Gießform ausgebildet werden kann.
Am Ansetzbereich 6 des in Fig. 1 gezeigten Speiserkörpers 1 ist eine Durchtrittsöffnung 8 (Fig.2; Fig.4) für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum angeordnet. Erfindungsge- mäß weist der Speiserkörper 1 an seiner Innenfläche 3 in der vorliegenden Ausführungsform drei Materialausnehmungen 12 auf, welche dazu eingerichtet sind, dass an dem innerhalb des Speiser-Hohlraumes erstarrenden Metall eine entsprechende Anzahl an nach außen vorstehenden Vorsprüngen ausgebildet werden. Die Materialausnehmungen 12 weisen ein oder mehrere unter einem Winkel a (Fig.4) zur Innenfläche 3 verlaufende ebene Innenflächenabschnitte 14 und/oder Flächenbereiche 16, 16‘ auf (Fig .2). Insbesondere ist mittels des Innenflächenabschnittes 14 der Materialausnehmungen 12 eine in Richtung der Durchtrittsöffnung 8 wirkende Hinterschneidung ausgebildet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die mehreren Materialaussparungen 12 in einem gleichmäßigen Winkelabstand um eine Mittenachse 18 der Durchtrittsöffnung 8 an der Innenfläche 3 der Speiserwandung 2 angeordnet. Bevorzugt weisen benachbarte Materialaussparungen 12 einen Versatz von etwa 120 Winkelgrad zueinander an der Innenfläche 3 auf. Der Speiserkörper 1 weist ein durch den Ansetzbereich 6 definiertes, erstes Ende 22 auf. Dem ersten Ende 22 gegenüberliegend ist ein zweites, oberes Ende 24 des Speiserkörpers 1 ausgebildet. Das zweite Ende 24 ist in der gezeigten Ausführung offen ausgebildet. Wie den Fig. 1 und 4 zu entnehmen, erstrecken sich die Materialausnehmungen 12 an der Innenfläche 3 der Speiserwandung 2 bis zum zweiten Ende 24 des Speiserkörpers 1 . Insbesondere ist im Bereich der Materialausnehmungen 12 die Wandstärke der Speiserwandung 2 in Richtung der Außenfläche 4 im Vergleich zu der Wandstärke von der Innenfläche 3 zur Außenfläche 4 verringert. In einer nicht näher gezeigten Ausführungsform laufen die Materialausnehmungen im Abstand zum zweiten Ende am Speiserkörper 1 absatzfrei aus, sodass der Speiserkörper an seinem oberen Ende, bezogen auf seinen Querschnitt, allein durch die gleichmäßige umlaufende Innenfläche 3 definiert wird.
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Speiserkörpers 1 gezeigt, wodurch sichtbar wird, dass der Speiserkörper 1 einen Hülsenabschnitt 26 mit einem sich vom zwei- ten Ende in Richtung des ersten Endes geringfügig zunehmenden äußeren Querschnitt aufweist. An den Hülsenabschnitt 26 schließt sich eine verjüngende Außenkontur an, ähnlich einem Kegel. Insbesondere weist der Speiserkörper 1 einen sich verjüngenden Ansetzbereich 6 auf. Der erfindungsgemäße einteilige Speiserkörper 1 ist, wie ferner aus Fig. 2 ersichtlich, im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Der in Fig. 3 gezeigte einteilige Speiserkörper kann in einer Ausführungsform der Erfindung als nicht näher gezeigter, einteiliger offener oder geschlossener Speisereinsatz innerhalb einer Gießform verwendet werden. Ein solch einteiliger Speisereinsatz wird zum Beispiel nachträglich in eine vorgefertigte Gießform bzw. ein vorgefertigtes Formteil einer Gießform eingesetzt.
Die in Fig. 4 gezeigte Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Speiserkörpers 1 ver- deutlicht die bevorzugt ebene Ausgestaltung des an der Innenfläche 3 nach außen abstehenden Innenflächenabschnitts 14 zur Ausbildung der Hinterschneidung an der Innenfläche 3. Der Innenflächenabschnitt 14 der Materialausnehmungen 12 verläuft zur Mittenachse 18 der Durchtrittsöffnung in einem Winkel a im Bereich von 70° bis 1 10°. Wie ferner aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Materialaussparung an der Innenfläche 3 in Richtung des zweiten Endes 24 hinterschneidungsfrei ausgebildet, wodurch ein derartig erfindungsgemäß ausgebildeter Speiserkörper 1 nach seiner Herstellung zerstörungsfrei von einem die Innenfläche 3 des Speiserkörpers 1 ausbildenden Formteil abnehmbar ist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Innenfläche 3 der Speiserwandung 2 so gestaltet ist, dass sich der Speiser-Hohlraum 10 vom zweiten Ende 24 des Speiserkörpers 1 aus in Richtung der Durchtrittsöffnung verengt. Insbesondere weist der Speiser-Hohlraum 10 einen sich in Richtung der Durchtrittsöffnung 8 verjüngenden Querschnitt auf. In der gezeigten Ausführungsform weist die Innenfläche 3 annähernd eine Kegelform auf. Zudem ist im Bereich der Durchtrittsöffnung 8 eine Einschnürung 28 mit minimalem D u rchtrittsq u e rsch n itt zur Ausbildung eines Brechkerns in den Speiserkörper 1 integriert. Die Materialausnehmungen 12 weisen eine Höhe auf, welche im Verhältnis zur Gesamthöhe des Speiserkörpers im Wesentlichen parallel zur Mittenachse der Durchtrittsöffnung 8 im Bereich von etwa 0,25 bis ungefähr 0,5 liegt. Die Materialausnehmung hat ein Höhenmaß von wenigstens 10 mm und eine Mindeststärke im Bereich des größten Versatzes zur Innenfläche 3 von wenigstens 3 mm. Die absoluten Abmessungen der Materialausnehmungen 12 können in Abhängigkeit von den Grundabmessungen des erfindungsgemäßen einteiligen Speiserkörpers 1 variieren.
Der Speiserkörper 1 kann aus einem exothermen Speisermaterial gebildet sein oder ab- schnittsweise exothermes Speisermaterial umfassen. In einer alternativen Ausgestaltung besteht der Speiserkörper aus isolierendem Speisermaterial oder ist zumindest abschnittsweise aus isolierendem Speisermaterial ausgebildet. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung wird der Speiserkörper bereichsweise aus exothermem und isolierendem Speisermaterial gebildet. Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen zweiteiligen Speisereinsatzes 30, der einen erfindungsgemäßen Speiserkörper 1 umfasst, welcher in der gezeigten Ausführung mit einem Speiserelement 32 zusammenwirkt. Der Speiser-Hohlraum 10 wird durch den Speiserkörper 1 und das Speiserelement 32 definiert. Der Speisereinsatz 30 ist ein mehrteiliger geschlossener Speiser mit einer Durchtrittsöffnung 8 am Ansetzbereich 6 des Speiserkörpers 1 . Speiserkörper 1 und Speiserelement 32 sind relativ zueinander te- leskopierbar ausgebildet, wobei in der vorliegenden Ausführungsform der Speiserkörper 1 üblicherweise fest auf einer Formplatte 20 oder auf einem nicht näher dargestellten Formmodell aufsteht. Beim Verdichten des den Speisereinsatz 30 umgebenden Formstoffes zum Ausbilden zumindest eines Formteiles einer Gießform wird das Speiserelement 32 parallel zur Mittenachse 18 des Speiserkörpers 1 und damit in Längsrichtung 34 des Speise reinsatzes bewegt. Insbesondere wird das Speiserelement 30 abschnittsweise über den einteiligen Speiserkörper 1 geschoben. Wie ferner aus Fig. 5 ersichtlich, weist das Speiserelement 32 eine Aufnahme 36 für einen mit dem Speisereinsatz 30 zusammenwirkenden, jedoch nicht näher gezeigten Zentrierdorn auf.
Bezuqszeichenliste
1 Speiserkörper
2 Speiserwandung
3 Innenfläche
4 Außenfläche
6 Ansetzbereich
8 Durchtrittsöffnung
10 Speiser-Hohlraum
12 Materialausnehmung 14 Innenflächenabschnitt
16, 16‘ Flächebereich 18 Mittenachse
20 Formplatte
22 erstes Ende
24 zweites Ende
26 Hülsenabschnitt 28 Einschnürung 30 Speisereinsatz 32 Speiserelement 34 Längsrichtung
36 Aufnahme

Claims

Ansprüche
1 . Einteiliger Speiserkörper (1) zur Verwendung als Speisereinsatz oder Bauteil eines zwei- oder mehrteiligen Speisereinsatzes (30) beim Gießen von Metallen, mit einer Speise rwandung (2), die mindestens teilweise einen Speiser-Hohlraum (10) zur Aufnahme von flüssigem Metall begrenzt, wobei die Speiserwandung (2)
eine dem Speiser-Hohlraum (10) zugewandte Innenfläche (3),
eine Außenfläche (4) zur Anlage an einen den Speiserkörper (1 ) bereichsweise umgebenden Formstoff
und
eine Durchtrittsöffnung (8) für das flüssige Metall in den Speiser-Hohlraum (10) besitzt,
wobei die Speiserwandung (2) innenseitig eine, zwei oder mehr Materialausnehmungen (12) zur Ausbildung eines oder mehrerer nach außen vorstehender Vorsprünge an dem innerhalb des Speiser-Hohlraumes (10) erstarrenden Metall besitzt.
2. Speiserkörper (1) nach Anspruch 1 ,
wobei die eine Materialausnehmung (12) oder zumindest eine der zwei oder mehr Materialausnehmungen (12)
einen der Durchtrittsöffnung (8) zugewandten Innenflächenabschnitt (14) der Speiserwandung definiert, der zur Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) in einem Winkel a im Bereich von 70° bis 1 10° steht, vorzugsweise in einem Wnkel a im Bereich von 80° bis 100°
und/oder
eine oder mehrere ebene Flächenbereiche (16, 16‘) aufweist, welche in der Speiserwandung (2) nach außen vorspringen.
3. Speiserkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Materialausnehmung (12) so ausgestaltet ist, dass im Speiser-Hohlraum (10) erstarrendes Metall eine Hinterschneidung ausbildet.
4. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei mehrere Materialaussparungen (12) im Wnkelabstand um die Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) herum angeordnet sind, bevorzugt in einem gleichmäßigen Wnkelabstand um die Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) herum.
5. Speiserkörper nach Anspruch 4,
wobei drei Materialaussparungen (12) mit einem Versatz von vorzugsweise etwa 120 Winke lg rad zueinander an der Innenfläche (3) angeordnet sind.
6. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei
sich der Speiser-Hohlraum (10) von der Materialaussparung (12) in Richtung der Durchtrittsöffnung (8) verengt
und/oder
- im Bereich der Durchtrittsöffnung (8) eine Einschnürung (28) mit minimalem Durchtrittsquerschnitt in den Speiserkörper (1) integriert ist.
7. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Speiserkörper (1) ein die Durchtrittsöffnung (8) definierendes erstes Ende (22) und ein der Durchtritts- Öffnung (8) gegenüberliegendes zweites Ende (24) besitzt, welches offen ist.
8. Speiserkörper (1) nach Anspruch 7,
wobei sich die eine Materialausnehmung (12) oder zumindest eine der zwei oder mehr Materialausnehmungen (12), vorzugsweise sämtliche Materialausnehmungen (12), bis zum offenen zweiten Ende (24) erstrecken.
9. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die innenseitige Materialausnehmung (12) eine Höhe parallel zur Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) aufweist, welche im Verhältnis zur Gesamthöhe des Speiserkör- pers (1) im Bereich von 0,25 bis 0,5 liegt.
10. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Materialausnehmung (12)
eine Höhe parallel zur Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) von wenigstens 10 mm
und/oder
eine Stärke, gemessen senkrecht zur Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8), von mindestens 3 mm
und/oder
- einen Mindestabstand zur Durchtrittsöffnung (8) von etwa 10 mm aufweist, vorzugsweise einen Abstand in einem Bereich von etwa 15 bis ungefähr 20 mm.
1 1 . Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Speiserkörper (1 )
(i) aus exothermem Speisermaterial gebildet ist oder abschnittsweise exothermes Speisermaterial umfasst,
und//oder
(ii) aus isolierendem Speisermaterial gebildet ist oder abschnittsweise isolierendes Speisermaterial umfasst.
12. Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- der Speiser-Hohlraum (10) um die Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) herum rotationssymmetrisch ausgestaltet ist
und/oder
die Außenfläche des Speiserkörpers (1) in einer durch die Mittenachse (18) der Durchtrittsöffnung (8) verlaufenden Ebene symmetrisch, vorzugsweise um die Mit- tenachse (18) rotationssymmetrisch ausgestaltet ist
und/oder
der Speiserkörper (1) einen sich in Richtung Durchtrittsöffnung (8) verjüngenden Ansetzbereich (6) zum Ansetzen an ein Formmodell oder eine Formplatte (20) besitzt.
13. Zwei- oder mehrteiliger Speisereinsatz (30) zur Verwendung beim Gießen von Metallen in Gießformen, umfassend
einen Speiserkörper (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
und
ein oder mehr weitere Speiserelemente (32),
wobei der Speiserkörper (1 ) mit dem einen oder den weiteren Speiserelementen (32) zum Speisereinsatz (30) verbunden ist
und
wobei der Speiserkörper (1) gemeinsam mit dem einen weiteren oder gemeinsam mit zumindest einem der weiteren Speiserelemente (32) den Speiser-Hohlraum (10) definiert.
14. Speisereinsatz (30) nach Anspruch 13,
wobei der Speiserkörper (1) und das eine weitere Speiserelement (32) oder zumindest eines der weiteren Speiserelemente (32) relativ zueinander teleskopierbar ausgebildet sind.
15. Speisereinsatz (30) nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Speiserkörper (1) an seiner Außenfläche einen sich verjüngenden Ansetzbereich
(6) aufweist,
und/oder
wobei der Speiserkörper (1) als Unterteil eines Speisereinsatzes (30) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
16. Kit zur Herstellung von Speisereinsätzen (30), umfassend
ein oder mehrere Speiserkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, und mindestens zwei weitere Speiserelemente (32), welche mit dem oder den Speiser- körpern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 derart korrespondieren, dass zwei oder mehr unterschiedliche Speisereinsätze (30) erzeugbar sind, deren Speiser-Hohlräume (10) unterschiedliche Volumina besitzen.
17. Kit nach Anspruch 16, umfassend
einen Zentrierdom, der mit der Durchtrittsöffnung (8) in dem einen Speiserkörper (1) oder in zumindest einem der mindestens zwei Speiserkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 korrespondiert.
18. Vorrichtung zur Herstellung eines Speiserkörpers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere Formkasten, mit
zumindest zwei relativ zueinander bewegbaren Formteilen,
wobei ein erstes Formteil dazu eingerichtet ist, zumindest bereichsweise die Außenfläche des Speiserkörpers (1) auszubilden, und
wobei ein zweites Formteil dazu eingerichtet ist, die den Speiser-Hohlraum (10) begren- zende Innenfläche (3) des Speiserkörpers (1 ) zumindest bereichsweise auszubilden, wobei das zweite Formteil an seiner die Innenfläche (3) des Speiserkörpers (1) zumindest bereichsweise ausbildenden Oberfläche eine oder mehrere nach außen abstehende Formteilvorsprünge aufweist, welche zur Ausbildung der Materialausnehmung (12) bzw. Materialausnehmungen (12) eingerichtet sind.
19. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 18 zur Herstellung eines Speiserkörpers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
20. Verfahren zur Herstellung eines Gussstückes mit einem daran angeordneten Rest- speiser, wobei der Restspeiser wenigstens einen nach außen vorstehenden metallischen
Vorsprung als Widerlager für einen mit dem metallischen Vorsprung in Kontakt bringbaren Trennkeil aufweist, umfassend zumindest die Schritte: - Bereitstellen oder Herstellen einer mit zumindest einem Speiserkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgerüsteten Gießform mit einem Formhohlraum;
- Eingießen von flüssigem Metall durch einen an der Gießform ausgebildeten Einguss in den Formhohlraum der Gießform, so dass flüssiges Metall in den Speiser-Hohlraum eintritt, - Erstarren lassen des Metalls im Formhohlraum und im Speiser-Hohlraum (10), so dass der Restspeiser resultiert.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen oder Herstellen eines ersten, mit zumindest einem Speiserkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgerüsteten Formteils mit einer ersten Teilungsfläche zur teilweisen Definition des Formhohlraumes der Gießform;
- Bereitstellen oder Herstellen eines zweiten Formteils zur teilweisen Definition des Formhohlraumes der Gießform, mit einer komplementär zur ersten Teilungsfläche ausgebildeten zweiten Teilungsfläche,
- Zusammenfügen der ersten Teilungsfläche des ersten Formteils mit der zweiten Teilungsfläche des zweiten Formteils, so dass die mit zumindest einem Speiserkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgerüstete Gießform mit dem Formhohlraum resultiert.
22. Verfahren zur Herstellung eines Gusstückes, mit folgenden Schritten:
- Herstellen eines Gusstückes mit einem daran angeordneten Restspeiser gemäß Anspruch 20 oder 21 , und
- Bearbeiten des gegossenen Gussstückes, wobei der am Gussstück angeordnete Restspeiser mittels eines an seinem nach außen vorstehenden metallischen Vorsprung angreifenden Trennkeils abgetrennt wird.
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