NO178367B - Fremgangsmåte for fylling av hulrom i en stöpeform av sand, og sandform for utförelse av fremgangsmåten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår støping av metall under lavt trykk i en sandform med flere etasjer. Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fylling av hulrommene i en sandform som har flere etasjer, ved støping av metall under lavt trykk, idet fyllingen skjer via en støpesjakt, og for hver etasje, via i det minste en mellomliggende kanal som kommuniserer med sjakten og med åpninger som forbinder kanalen med hulrommet eller hvert hulrom.

Oppfinnelsen angår dessuten en sandform beregnet for utførelse av fremgangsmåten. Denne form er av den type som omfatter en støpesjakt og i det minste to etasjer i hver form, omfattende i det minste et hulrom som kan gis tilførsel via åpninger som er i forbindelse med støpesjakten via i det minste en mellomliggende kanal.

Teknikken med støping under lavt trykk (se f.eks. FR-A-2.295.808, 2.367.566 og 2.556.996) er særlig fordelaktig når det gjelder gravitasjonsstøping, for fremstilling av metall-deler med liten veggtykkelse og/eller komplisert fasong og/eller med store dimensjoner. Trykket som utøves av metallet, og som oppstår ved innstrømning av en gass i en tett lomme som inneholder metallsmelten, kan reguleres etter behov for å drive metallet inn i alle deler av hulrommene.

I den konvensjonelle teknikk er det i hver etasje i formen en eneste mellomliggende kanal med stort tverrsnitt, eller to diametralt motsatt, mellomliggende kanaler med stort tverrsnitt, som forbinder støpesjakten med gruppen av åpninger i etasjen.

Dette medfører de følgende ulemper, som skyldes det store tverrsnittet til kanalen eller kanalene. 1) Det oppstår kraftig turbulens ved strømningen av metallet, og dette fremmer erosjon av sanden og innestengning av luftblærer, hvilket er skadelig for kvaliteten til de gjenstander som dannes. 2) Det er ikke mulig å få metallet til å stige hurtig til toppen av støpesjakten, og fyllingen skjer etasje for etasje, hvilket ikke muliggjør at det kan dras nytte av

alle fordelene med støping under lavt trykk.

3) Når trykket minsker, etter størkning av innløpene som danner lukning (se FR-A-2.295.808), vil metallet som befinner seg i den mellomliggende kanal og som utgjør et forholdsvis stort volum som avkjøles i betydelig grad, strømme tilbake til støpesjakten. Ved den etterfølgende støping er det mindre varmt metall som først stiger opp i støpesjakten, hvilket går ut over kvaliteten til visse støpte gjenstander. Av samme grunn er det nødvendig med en stor fortrengning av metall for hver støping.

Et formål med oppfinnelsen er å unngå disse ulemper. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at strømmen av metallsmelten strupes i hver etasje ved innløpet til de mellomliggende kanaler, og at metallsmelten avlastes etter innløpet i de mellomliggende kanaler, og senest ved innløpet til åpningene.

I henhold til en utførelsesform innføres det i tilførselsrøret en mengde av metallsmelte beregnet til å bevirke at metallet stiger over alle de mellomliggende kanaler. I henhold til en utførelsesform opprettholdes trykket ved tilførselen til formen inntil størkning har skjedd i alle de mellomliggende kanaler, hvoretter trykket senkes.

Sandformen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at summen av arealene til innløpstverrsnittene til de mellomliggende kanaler i hver etasje er mindre enn arealet til tverrsnittet av støpesjakten, og at summen av arealene til tverrsnittene av åpningene som gis tilførsel via den samme kanal i det minste er lik arealet til innløpstverrsnittet av denne kanal.

I henhold til en utførelsesform gis hvert hulrom tilførsel via i det minste to mellomliggende kanaler som rager til hver side av støpesjakten. I henhold til en utførelsesform er summen av arealene til innløpstverrsnittene av de mellomliggende kanaler i hver etasje mindre enn 10 % av arealet til tverrsnittet av

støpesjakten.

Sandformen i henhold til oppfinnelsen kan inngå i utstyr for støping av metall under lavt trykk, idet utstyret forøvrig omfatter en smeltebeholder, fra hvilken et tilførselsrør rager oppover, et forråd med gass under trykk tilkoblet beholderen, samt midler for å koble bunnen av støpesjakten i sandformen til åpningen av tilførselsrøret.

Et ikke begrensende eksempel på utførelse av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser skjematisk, i vertikalsnitt, utstyr for støping, opmfattende en sandform i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser en sandform i henhold til oppfinnelsen, og som inngår i dette utstyr, vist i snitt etter linjen li-ll i fig. 3. Fig. 3 viser et snitt etter linjen III-III i fig. 2.

Utstyret vist i fig. 1 omfatter en beholder 1 som utgjør et forråd av metallsmelte 2, et stativ 3 som holder formen og en sandform 4. Utstyret er beregnet for støping under lavt trykk (grått støpejern eller støpejern med kulegrafitt), stål eller en superlegering. Bortsett fra den indre utforming av formen er utstyret slik som beskrevet i FR-A-2.295.808.

Den faste beholderen 1 omfatter et øvre lokk 5 som er tett festet til sideveggene og sperret ved hjelp av passende midler (ikke vist). Et boss 6 rager gjennom en åpning 7 i lokket 5. Dette boss 6 har et nedre, rørformet parti 8 med en ytterdia-meter som tilsvarer diameteren til åpningen 7 og et øvre parti 9, generelt med stumpkonisk form, som ligger tettende mot omkretsen av åpningen 7 med sin plane flate 10. En tetnings-ring 11 dannet av en myk streng er innført i et spor i bunnen 10 på bosset. Gjennom bosset 6 er ført et tilførselsrør 12 av et ildfast material, ragende ned i smeiten nær bunnen av beholderen 1. Det øvre parti av røret 12 har sin munning ved midten av bosset 6, på høyde med den plane, øvre enden av dette.

Beholderen 1 er tilkoblet et forråd 13 med gass under trykk, via en ledning 14, og forbindelsen mellom beholderen 1 og forrådet 13 under trykk eller med atmosfæren skjer ved hjelp av en passende innretning 15 på utsiden av beholderen. Et manometer 16 muliggjør kontroll av trykket inne i beholderen under støpingen.

Stativet 3 omfatter ben 17 som nederst er utstyrt med hjul 18 som ligger mot to skinner 19.

Benene 17 er ved den øvre ende innbyrdes forbundet ved hjelp av en plate 2 0 som holder en sylinder 21 som er rettet nedover, idet stempelstangen 22, som er hengslet i sin nedre ende, holder en trykkplate 23.

Benene 17 har hvert en krave 24 som en skruefjær 25 trykker mot. En horisontal bæreplate 2 6 kan forskyves vertikalt langs et parti av benene 17 som befinner seg over kravene 24, og denne platen ligger hele tiden mot den øvre enden av fjærene 25 og trykkes oppover av disse. Når det ikke virker noen kraft nedover mot platen 26, befinner denne seg på et høyere nivå enn den øvre enden av bosset 6. En sirkelformet åpning 27 med tilstrekkelig diameter til gjennomføring av bosset 6 er dannet i platen 26.

Formen 4 er en sandform med flere etasjer, f.eks. tre etasjer, slik som vist i fig. 2. Den omfatter en vertikal støpesjakt 28, med sirkeltverrsnitt som omtrent er lik tverrsnittet til tilførselsrøret 12. Sjakten er åpen nedentil, der det er en utsparing 29 som har stumpkonisk form tilpasset formen til bosset 6. Sjakten rager nesten frem til den øvre enden av formen.

De tre etasjer er like, og konstruksjonen for hver etasje fremgår av fig. 3. Fra støpesjakten 28 rager horisontalt to kanaler 3OA og 3OB, som rager i forlengelsen av hverandre, til hver side av sjakten 28. Etasjen omfatter to like hulrom 31 med langstrakt form. Hvert hulrom, som rager til begge sider av sjakten 28, gis tilførsel via tre åpninger. I det viste eksempel er det for hvert hulrom en åpning 32A på en side av sjakten og to åpninger 32B på den andre siden. De tre åpninger 32A forbinder hulrommene med en kanal 3OA, og de tre åpninger 32B forbinder hulrommene med en kanal 3OB. Hver kanal 30A eller 30B forbinder således støpesjakten med alle de åpninger som befinner seg på den samme siden av sjakten 28, og bidrar således til fylling av de to hulrom i etasjen.

Kanalene 3OA og 3OB har et forholdsvis lite tverrsnitt. Nærmere bestemt er summen av arealene til tverrsnittene av de mellomliggende kanalene 3OA, 3OB i en etasje litt mindre enn arealet til tverrsnittet av støpesjakten 28, f.eks. mindre enn 10 % av dette areal. Dersom kanalene varierer i tverrsnitt er det tverrsnittet ved innløpet som oppfyller denne betingelse.

Dessuten er summen av arealene til tverrsnittene av de åpninger som gis tilførsel fra den samme kanal i det minste lik arealet til tverrsnittet eller tverrsnittene av innløpet til denne kanal.

Virkemåten til utstyret er som følger: Stativet 3 fjernes fra beholderen 1, og en passende, ildfast tetning 33 anbringes mot bunnen i utsparingen 29 i formen 4. Formen 4, som i hvert hulrom inneholder en ikke vist kjerne, anbringes på platen 2 6 og sentreres etter åpningen 27 i denne, hvoretter stativet 3 anbringes på skinnene 19 over beholderen 1 med metallsmelte, slik at bosset 6 befinner seg innrettet etter utsparingen 29 i formen. Sylinderen 21 aktiveres for forlengelse, slik at formen 4 og bæreren 26, via platen 23, senkes mot kraften i fjærene 25. Denne operasjon bevirker trykk mot tetningen 33 mellom bunnen i utsparingen 29 og bosset 6, og sikrer tett sammenkobling mellom støpesjakten og tilførselsrøret.

Beholderen 1 kobles deretter til trykkilden 13 ved betjening av innretningen 15. Trykket som virker mot den frie overflaten av smeiten bevirker at denne stiger i røret 12. Smeiten fyller sjakten 28 i formen, kanalene 3OA og 3OB og hulrommene 31. Trykket opprettholdes i en periode som er bestemt av dimensjonene og fasongene til gjenstandene som skal dannes. Sjakten 2 8 utgjør i denne perioden en reservebeholder som tilfører hulrommene ekstra smelte, for å kompensere for krympning. Deretter skjer størkning i åpningene og i de mellomliggende kanaler. Gasstrykket senkes til atomosfæretrykk i beholderen 1, ved betjening av innretningen 15, og smeiten som befinner seg i sjakten 28 og i røret 12 renner tilbake til beholderen 1 slik at disse ledninger tømmes.

Virkningen til sylinderen 21 avbrytes, enheten bestående av form og bærer 2 6 fjernes fra bosset 6 ved virkningen av fjærene 25, og stativenheten 3 fjernes horisontalt fra beholderen på skinnene 19.

På grunn av dimensjoneringen til kanalene 3OA, 3OB angitt ovenfor og ved at det gjennom ledningen 14 tilføres en passende gass, stiger metallsmelten hurtig i sjakten 28, det oppstår et statisk trykk i metallet i kanalene i hver etasje, og de to hulrom i hver etasje fylles via det tilhørende par av kanaler 3OA og 3OB. Dette muliggjør samtidig fylling av alle hulrommene, uansett deres form. Dessuten begrenser strupningen i de mellomliggende kanaler mengden av metall som de avgir, hvilket fører til en mere kontrollert fylling som er roligere og reproduserbar for hvert av hulrommene i de forskjellige etasjer, og fører dessuten til en minimal fortrengning av metall for hver støping. Dette fremmes av avlastningen i metallsmelten ved innløpet i åpningene, som et resultat av den nevnte dimensjonering av disse. Det endelige resultat er en forbedring av kvaliteten til de støpte gjenstander.

Virkningen av avlastningen i metallet kan, i henhold til en variant, fremmes ved et skalkformet tverrsnitt med toppen oppover for de mellomliggende kanaler.

Det skal nevnes at anvendelsen av de mellomliggende kanaler som sperrer hindrer enhver retur av metall som er avkjølt til beholderen, uten å minske metallutbyttet. Dette er meget fordelaktig for reproduserbarheten av tilstandene ved støping. Dessuten vil det noe avkjølte metallet som inneholdes i støpesjakten i den etterfølgende støping fordeles mellom alle hulrommene i formen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fylling av hulrom (31) i en støpeform (4) av sand, med flere etasjer, ved støping av metall under lavt trykk, idet fyllingen skjer via en støpesjakt (28), og for hver etasje, via i det minste en mellomliggende kanal (3OA, 3OB) som kommuniserer med sjakten og med åpninger (32A, 32B) som forbinder kanalen med hulrommet eller hvert hulrom, karakterisert ved at strømmen av metallsmelten strupes i hver etasje i innløpet til de mellomliggende kanaler, og at metallsmelten avlastes etter innløpet i de mellomliggende kanaler (30A, 30B), og senest ved innløpet i åpningene (32A, 32B).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i tilførselsrøret innføres en mengde av metallsmelte beregnet til å bevirke at metallet stiger over alle de mellomliggende kanaler (3OA, 30B) .

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at trykket ved tilførselen til formen opprettholdes inntil størkning har skjedd i alle de mellomliggende kanaler (30A, 30B), hvoretter trykket senkes.

4. Sandform for utførelse av fremgangsmåten som angitt i hvilket som helst av kravene 1-3, av den type som omfatter en støpesjakt (28) og i det minste to etasjer i hver form, omfattende i det minste et hulrom (31) som kan gis tilførsel via åpninger (32A, 32B) som er i forbindelse med støpesjakten via i det minste en mellomliggende kanal (30A, 30B), karakterisert ved at summen av arealene til innløpstverrsnittene av de mellomliggende kanaler i hver etasje er mindre enn arealet til tverrsnittet av støpesjakten, og at summen av arealene til tverrsnittene av åpningene (32A, 32B) som gis tilførsel via den samme kanal (30A, 30B) i det minste er lik arealet til innløpstverrsnittet av denne kanal.

5. Sandform som angitt i krav 4, karakterisert ved at hvert hulrom (31) gis tilførsel via i det minste to mellomliggende kanaler (3OA, 3OB) som rager til hver side av støpesjakten (28).

6. Sandform som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at summen av arealene til innløpstverrsnittene av de mellomliggende kanaler (30A, 30B) i hver etasje er mindre enn 10 % av arealet til tverrsnittet av støpesjakten (28).