NO774391L

NO774391L - PROCEDURE FOR CASTING AND FORM FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE

Info

Publication number: NO774391L
Application number: NO774391A
Authority: NO
Inventors: Hiroshi Matsuura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-01-16
Also published as: GB1594270A; FR2397246A1; FR2397246B1; IT1090298B; ATA42578A; FI780081A; JPS6110215B2; SE7800546L; TR20369A; BE862744A; FI63531C; DE2802103A1; DK32678A; AT357282B; JPS5419422A; NL7800104A; FI63531B; CH627671A5

Abstract

Fremgangsmåte ved stoping og form for utforelse av fremgangsmåtenProcedure for stopping and form of carrying out the procedure

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved støping under anvendelse av en under vakuum formet form. The invention relates to a method for casting using a mold formed under vacuum.

Ved støping av en under vakuum formet form belegges et lufttett skjermende materiale (f.eks. en plastfilm) på overflaten av en modell eller profil og på overflaten av innløpet, synkeboksen og den eventuelt anvendte blindsynkeboks. Efter at den belagte modell er blitt plassert i. en på forhånd bestemt stilling innenfor øvre og nedre formkasser som forbindes med en evakueringsanordning, innføres et kornformig, ildfast materiale, f.eks. støpesand, som ikke inneholder et bindemiddel, i formkassene. Derefter lukkes de øvre og nedre overflater av formkassene som inneholder støpe-sanden, med et lufttett, skjermende materiale, og mellomrommene i formsanden i formkassene utsettes for et vakuum ved hjelp av evakueringsanordningen som f.eks. kan utgjøres av en vakuumpumpe som står i forbindelse med avsugningsåpninger i formkassene. Formsanden agglomereres derved og kompakteres på grunn av forskjellen mellom atmosfæretrykket som omgir modellen, og vakuumet. Derved fås en modelloverflate i formsanden som følger modellens profil, When casting a mold formed under vacuum, an airtight shielding material (e.g. a plastic film) is coated on the surface of a model or profile and on the surface of the inlet, the sinking box and the possibly used blind sinking box. After the coated model has been placed in a predetermined position within upper and lower mold boxes which are connected to an evacuation device, a granular, refractory material is introduced, e.g. casting sand, which does not contain a binder, in the mold boxes. The upper and lower surfaces of the mold boxes containing the molding sand are then closed with an airtight, shielding material, and the spaces in the mold sand in the mold boxes are exposed to a vacuum using the evacuation device such as can be made up of a vacuum pump which is in connection with suction openings in the mold boxes. The molding sand is thereby agglomerated and compacted due to the difference between the atmospheric pressure surrounding the model and the vacuum. This results in a model surface in the molding sand that follows the model's profile,

og filmen av skjermende materiale adsorberes på modelloverflaten. Hvis modellen derefter fjernes fra formkassene og mellomrommene and the film of shielding material is adsorbed on the model surface. If the model is then removed from the mold boxes and spaces

i formsanden holdes under vakuum, fås en vakuumformet form med den samme form som modellen og med et innløp og synkeboks etc. in the molding sand is kept under vacuum, a vacuum-shaped mold is obtained with the same shape as the model and with an inlet and sinking box etc.

Når derefter smeltet metall helles inn i formens formhulrom, fåsWhen molten metal is then poured into the mold's cavity, is obtained

et støpestykke av modellen.a cast of the model.

Ved kjente utførelsesformer av en slik støpemetode anvendes vanligvis en synkeboks for tilførsel av smeltet metall til støpe-stykket under avkjøling for å kompensere for krymping, og denne vil nu bli nærmere omtalt under henvisning til fig. 1. På denne betegner 1 og 1<1>øvre og nedre fra hverandre løstagbare formkasser som hver er forsynt med en evakueringsanordning. Evakuerings kanaler 2, 2' anvendes for hhv. formkassene 1 og 1', og disse evakueringskanaler kan forbindes med en evakueringsanordning (ikke vist), som f.eks. en vakuumpumpe. Evakueringsfiltere 3, In known embodiments of such a casting method, a sinking box is usually used for supplying molten metal to the casting during cooling to compensate for shrinkage, and this will now be discussed in more detail with reference to fig. 1. On this, 1 and 1<1> denote upper and lower form boxes that can be detached from each other, each of which is provided with an evacuation device. Evacuation channels 2, 2' are used for the mold boxes 1 and 1', and these evacuation channels can be connected with an evacuation device (not shown), which e.g. a vacuum pump. Evacuation filters 3,

3' er anordnet i de to formkasser som vist på fig. 1. Formkassene fylles med et kornformig, ildfast materiale 4, som f.eks. formsand som ikke inneholder et bindemiddel, og formkassene er foret med et lufttett, skjermende materiale 5, som f.eks. en plastfilm. Hulrommet som- blir tilbake efter at modellen ,er blitt fjernet, 3' is arranged in the two form boxes as shown in fig. 1. The mold boxes are filled with a granular, refractory material 4, such as e.g. molding sand that does not contain a binder, and the mold boxes are lined with an airtight, shielding material 5, such as e.g. a plastic film. The cavity that remains after the model has been removed,

er betegnet med 6 og er åpent mot et innløp 7 og synkebokser 8 og 9. Synkeboksen 9 er spesielt dyp og anvendes vanligvis når et støpestykke med kompleks form skal støpes. is denoted by 6 and is open to an inlet 7 and sink boxes 8 and 9. Sink box 9 is particularly deep and is usually used when a casting with a complex shape is to be cast.

Foruten å bevirke den såkalte eftermating under avkjøling hindrer synkeboksene 8 og 9 ifølge teknikkens stand at hulrommet 6 blir deformert ved at de gjør det mulig for atmosfærisk luft In addition to effecting the so-called after-feeding during cooling, according to the state of the art, the sinking boxes 8 and 9 prevent the cavity 6 from being deformed by making it possible for atmospheric air

å slippe inn i hulrommet selv dersom den lufttette film 5 (som er absorbert på.og derved forer hulrommets 6 innvendige (modell)-overflate ved hjelp av det ovennevnte vakuum) smeltes på grunn av to escape into the cavity even if the airtight film 5 (which is absorbed onto and thereby lines the inner (model) surface of the cavity 6 by means of the above vacuum) is melted due to

varmen av det smeltede metall når dette helles inn gjennom inn-løpet 7 . the heat of the molten metal when it is poured in through the inlet 7 .

Den ovennevnte kjente vakuumformede form er imidlertid be-heftet med de følgende- ulemper: (i) Da smeltet metall med et langt større volum enn det som tilføres til støpestykket når dette avkjøles, er nød-vendig på grunn av den spesielt dype synkeboks, blir støpeut-byttet sterkt nedsatt. (ii) Da strekkgrensen for den lufttette plastfilm ofte over skrides dersom modellens overflate fores bare med et enkelt ark, er det nødvendig at en undermodell for synkeboksen 9 flores separat med en lufttett plastfilm og at denne sistnevnte film på lufttett måte forbindes med filmen som forer hovedmodellen, slik at en betydelig ekstra arbeidsinnsats og arbeidskraft er nødvendig som fører til økede omkostninger. (iii) Avhengig av plasseringen av den dype synkeboks 9 vil denne av og til kunne uheldig innvirke på et hjelpe-evakueringsrør 21 eller en lignende anordning for formkassen 1 slik at det kan bli nødvendig å forandre formkassens 1 oppbygning. The above-mentioned known vacuum-shaped form is, however, afflicted with the following disadvantages: (i) Then molten metal with a much larger volume than that which supplied to the casting when it cools, is necessary because of the particularly deep sinker, the casting yield is greatly reduced. (ii) When the tensile strength of the airtight plastic film is often exceeded step, if the surface of the model is lined only with a single sheet, it is necessary that a sub-model for the sink box 9 is lined separately with an airtight plastic film and that this latter film is connected in an airtight manner to the film that lines the main model, so that a significant additional effort and labor is necessary which leads to increased costs. (iii) Depending on the location of the deep sinking box 9 will this could occasionally adversely affect an auxiliary evacuation pipe 21 or a similar device for the mold box 1 so that it may be necessary to change the structure of the mold box 1.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en støpe-metode under anvendelse av en under vakuum formet form med en synkeboks, hvorved ulempene ved den ovenfor beskrevne kjente metode The invention aims to provide a casting method using a mold formed under vacuum with a sinking box, whereby the disadvantages of the above-described known method

kan unngås eller sterkt minskes.can be avoided or greatly reduced.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved støping under anvendelse av en under vakuum formet form med en blindsynkeboks,karakterisert vedat det anvendes en blindsynkeboks som er forsynt med et ventilasjonshull og en kjegleformig del på et egnet sted på blindsynkeboksens øvre del, idet metallet i blindsynkeboksen som befinner seg i kontakt med den kjegleformige del, under av-kjølingen efter støpingen holdes smeltet for derved å utvikle et innvendig trykk i formens ildfaste materiale og derved befordre tilførsel av smeltet metall fra blindsynkeboksen til støpestykket i formen for å kompensere for krympningstapene. The invention thus relates to a method of casting using a mold formed under vacuum with a blind sinker box, characterized in that a blind sinker box is used which is provided with a ventilation hole and a cone-shaped part in a suitable place on the upper part of the blind sinker box, the metal in the blind sinker box which is located in contact with the cone-shaped part, during the cooling after casting is kept molten in order to thereby develop an internal pressure in the refractory material of the mold and thereby facilitate the supply of molten metal from the blind sinking box to the casting in the mold to compensate for the shrinkage losses.

Oppfinnelsen angår også en form for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte og som er blitt dannet ved formning under vakuum og som er forsynt med en blindsynkeboks, og formen er særpreget ved at blindsynkeboksen har et ventilasjonshull og en kjegleformig del i sin øvre del, idet den kjegleformige del stikker • ut til en stilling under et nivå som det smeltede metall når efter ihelling, idet anordningen er slik at på grunn av kontakt mellom det smeltede metall og den kjegleformige del er det ildfaste materiale i formen termisk mettet rundt blindsynkeboksen og til-bøyelig til å forsinke størkning av metallet i blindsynkeboksen. The invention also relates to a form of execution of the present method which has been formed by forming under vacuum and which is provided with a blind sink box, and the shape is characterized by the fact that the blind sink box has a ventilation hole and a cone-shaped part in its upper part, the cone-shaped part protrudes • to a position below a level that the molten metal reaches after pouring, the arrangement being such that due to contact between the molten metal and the cone-shaped part, the refractory material in the mold is thermally saturated around the blind sink box and prone to to delay solidification of the metal in the blind sink box.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli nærmere beskrevet i forbindelse med en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte og under henvisning til tegningene, hvorav The invention will be described below in more detail in connection with a preferred embodiment of the present method and with reference to the drawings, of which

Fig. 1 skjematisk viser en kjent metode for fremstilling av Fig. 1 schematically shows a known method for the production of

vakuumformede former,vacuum formed molds,

Fig. 2 skjematisk viser et snitt av den foretrukne utførelses-form, og Fig. 3, 4, 5 og 6 skjematisk viser snitt av forskjellige ut-førelsesformer av den foretrukne utførelsesform. Fig. 2 schematically shows a section of the preferred embodiment, and Fig. 3, 4, 5 and 6 schematically show sections of different embodiments of the preferred embodiment.

Ifølge Fig. 2 foreligger et kornformig, ildfast materialeAccording to Fig. 2, a granular, refractory material is present

4 som ikke inneholder et bindemiddel, som f.eks. formsand, i formkassene, og et lufttett, skjermende materiale 5, f.eks. en plastfilm, er anordnet som foring for det ildfaste materiales overflater. Efter at sanden er blitt komprimert rundt den forede modell, fjernes modellen slik at den efterlater et hulrom 6, og de forskjellige konstruksjoner, funksjoner og gjensidige kon-struksjonsmessige forhold mellom formkassene og deres enkeltdeler er i det' vesentlige de samme som for den kjente form som er blitt omtalt ovenfor i forbindelse med Fig. 1, idet de samme enkeltdeler har de samme henvisningstall på de forskjellige figurer. 4 which does not contain a binder, such as e.g. molding sand, in the mold boxes, and an airtight, shielding material 5, e.g. a plastic film, is arranged as a lining for the surfaces of the refractory material. After the sand has been compressed around the lined model, the model is removed so that it leaves a cavity 6, and the different constructions, functions and mutual constructional relationships between the mold boxes and their individual parts are essentially the same as for the known mold which has been discussed above in connection with Fig. 1, the same individual parts having the same reference numbers in the different figures.

En blindsynkeboks 10 er utformet slik at den befinner seg i nabostilling til formhulrommet 6, og på et egnet sted i den øvre del av blindsynkeboksen 10 (fortrinnsvis det høyeste sted) er en kjegleformig del 11 anordnet som har en utstikning nedad. Denne kjegleformige del er laget for å fylle den samme funksjon og for å oppnå de samme fordeler som den velkjente atmosfæretrykkjerne (en såkalt "William<1>s" kjerne). A blind sinker box 10 is designed so that it is located adjacent to the mold cavity 6, and at a suitable place in the upper part of the blind sinker box 10 (preferably the highest place) a cone-shaped part 11 is arranged which has a projection downwards. This conical part is designed to fulfill the same function and to achieve the same advantages as the well-known atmospheric pressure core (a so-called "William<1>'s" core).

Blindsynkeboksen 10 har et ventilasjonshull 12 som står i forbindelse med atmosfæren, og hullet 12 og den kjegleformige del 11 er anordnet som vist på Fig. 2. Disse deler befinner seg i en formkasse som er forsynt med en evakueringsanordning som beskrevet og vist i forbindelse med Fig. 1. The blind sinking box 10 has a ventilation hole 12 which is in communication with the atmosphere, and the hole 12 and the cone-shaped part 11 are arranged as shown in Fig. 2. These parts are located in a mold box which is provided with an evacuation device as described and shown in connection with Fig. 1.

Når smeltet metall helles inn i den ovenfor beskrevne vakuumformede forms hulrom 6 via et innløp (ikke vist på Fig. 2), fylles hulrommet, blindsynkeboksen 10 og ventilasjonshullet 12 med det smeltede metall. Når imidlertid støpestykket i hulrommet begynner å avkjøles og således krymper, tilføres det smeltede metall i blindsynkeboksen 10 til støpestykket. I dette tilfelle vil den spisse ende av den kjegleformige del 11 som befinner seg i toppen av blindsynkeboksen 10, være så skarp at formmaterialet, f.eks. formsand, vil mettes termisk på grunn av varmen av det smeltede metall. Når derfor støpestykket begynner å størkne, vil metallet rundt den kjegleformige del 11 holde seg smeltet, og da et innvendig trykk i formsanden (ca. -400 mmHg) overskrides, vil en trykktil-førsel av det smeltede metall til støpestykket finne sted. Et avkjølings- og krympningshulrom vil således gradvis dannes over dødhodet i synkeboksen 10 og til slutt få et volum som tilsvarer det samlede krympevolum. Det fås derfor et feilfritt støpestykke i hulrommet 6 som er fritt for slike defekter som lunker. Efter hvert som det smeltede metall helles inn i hulrommet 6, vil den lufttette, skjermende film 5 som forer de innvendige overflater, smeltes på grunn av varmen av det smeltede metall, slik at trykk-forskjellen over filmen mellom formsanden 4 og hulrommet 6 vil utjevnes og det derfor ikke er sannsynlig at en deformasjon av hulrommet 6 vil forekomme. Da imidlertid atmosfæretrykk utøves mot hulrommet 6 via ventilasjonshullet 12 og blindsynkeboksen 10, kan den ovennevnte trykkforskjell opprettholdes-, og muligheten for at hulrommet 6 vil kunne deformeres unngås i det vesentlige full-stendig. Ved en forandret utførelsesform vist på Fig. 3 er en atmosfæretrykkjerne ("William"s" kjerne) 13 anordnet i en egnet stilling på det høyeste sted av blindsynkeboksen 10, og efter at ventilasjonshullet 12 er blitt adskilt utformet og foret med en lufttett, skjermende film, skjøtes denne film og den lufttette, skjermende film som forer blindsynkeboksen 10, ved hjelp av et klebebånd 14. Når atmosfæretrykkjernen 13 anvendes, som vist på Fig. 3, byr dette på den fordel at det er liten risiko for at denne del vil bli deformert. Dette skyldes at atmosfæretrykk-kjernen 13 ikke kan deformeres og den er laget av en sand som inneholder et bindemiddel (f.eks. oljesand eller C02-sand). When molten metal is poured into the cavity 6 of the vacuum-shaped mold described above via an inlet (not shown in Fig. 2), the cavity, the blind sinking box 10 and the ventilation hole 12 are filled with the molten metal. However, when the casting in the cavity begins to cool and thus shrinks, the molten metal in the blind sinking box 10 is supplied to the casting. In this case, the pointed end of the cone-shaped part 11, which is located at the top of the blind sinker box 10, will be so sharp that the mold material, e.g. molding sand, will be thermally saturated due to the heat of the molten metal. When the casting therefore begins to solidify, the metal around the cone-shaped part 11 will remain molten, and when an internal pressure in the molding sand (approx. -400 mmHg) is exceeded, a pressure supply of the molten metal to the casting will take place. A cooling and shrinking cavity will thus gradually form above the deadhead in the sinking box 10 and eventually have a volume that corresponds to the overall shrinking volume. A faultless casting is therefore obtained in the cavity 6 which is free from such defects as flaking. As the molten metal is poured into the cavity 6, the airtight, shielding film 5 that lines the internal surfaces will melt due to the heat of the molten metal, so that the pressure difference across the film between the molding sand 4 and the cavity 6 will equalize and it is therefore not likely that a deformation of the cavity 6 will occur. Since, however, atmospheric pressure is exerted against the cavity 6 via the ventilation hole 12 and the blind sink box 10, the above-mentioned pressure difference can be maintained, and the possibility that the cavity 6 could be deformed is essentially completely avoided. In a modified embodiment shown in Fig. 3, an atmospheric pressure core ("William's" core) 13 is arranged in a suitable position at the highest point of the blind sink box 10, and after the ventilation hole 12 has been separated, designed and lined with an airtight, shielding film, this film and the airtight, shielding film lining the blind sink box 10 are joined using an adhesive tape 14. When the atmospheric pressure iron 13 is used, as shown in Fig. 3, this offers the advantage that there is little risk that this part will be deformed This is because the atmospheric pressure core 13 cannot be deformed and it is made of a sand containing a binder (eg oil sand or CO 2 sand).

Ifølge en annen utførelsesform som er vist på Fig. 4, erAccording to another embodiment shown in Fig. 4, is

en atmosfæretrykkjerne 13 anordnet i blindsynkeboksen 10 ved dens . nedre ende og på. linje med ventilasjonshullet 12 via et hjelperør 16. Ventilasjonshullet er avgrenset av et rør 15 som ved hjelp av et klebebånd 17 er forbundet med hjelperøret 16. Da det smeltede metall ikke vil komme inn i røret 15 ved denne utførelsesform av den foreliggende form, byr dette på den fordel at støpeutbyttet fornedres tilsvarende. Ved denne utførelsesform vil dessuten den fordel oppnås at vakuumet i formsanden ikke vil variere da det ikke foreligger noen mulighet for at det smeltede metall vil flomme over gjennom ventilasjonshullet og på formkassens overflate (noe som ville ha ført til smelting av den lufttette., skjermende film som forer formkassens ytre overflate). an atmospheric pressure core 13 arranged in the blind sinking box 10 at its . lower end and on. line with the ventilation hole 12 via an auxiliary pipe 16. The ventilation hole is delimited by a pipe 15 which is connected to the auxiliary pipe 16 by means of an adhesive tape 17. As the molten metal will not enter the pipe 15 in this embodiment of the present form, this offers on the advantage that the casting yield is reduced accordingly. With this embodiment, the advantage will also be achieved that the vacuum in the molding sand will not vary as there is no possibility that the molten metal will overflow through the ventilation hole and onto the surface of the mold box (which would have led to melting of the airtight, shielding film which lines the outer surface of the mold box).

Ytterligere en utførelsesform er vist på Fig. 5. I dette tilfelle er blindsynkeboksens volum lite, og derved er også atmosfæretrykkjernen 13 liten. Anbringelsen av kjernen 13 ligner på anbringelsen som er vist på Fig. 4, men et hjelperør 16 anvendes ikke. I dette tilfelle fores atmosfæretrykkjernen 13, efter at den er blitt anbragt på toppen av blindsynkeboksen, med en lufttett, skjermende film samtidig som modellens overflate fores. Røret 15 for innføring av atmosfærisk luft anordnes efter at den lufttette, skjermende film på toppen av atmosfæretrykkjernen 13 A further embodiment is shown in Fig. 5. In this case, the volume of the blind sinking box is small, and thereby the atmospheric pressure iron 13 is also small. The arrangement of the core 13 is similar to the arrangement shown in Fig. 4, but an auxiliary tube 16 is not used. In this case, the atmospheric pressure core 13, after it has been placed on top of the blind sink box, is lined with an airtight, shielding film at the same time as the surface of the model is lined. The pipe 15 for the introduction of atmospheric air is arranged after the airtight, shielding film on top of the atmospheric pressure iron 13

er blitt skåret bort, og de forbindes derefter med hverandre ved hjelp av et klebebånd 18. have been cut away, and they are then connected to each other by means of an adhesive tape 18.

Ved en ytterligere utførelsesform som er vist på Fig. 6 er en atmosfæretrykkjerne 13 som ligner på den som er vist på Fig. 5, forsynt med en knast 19 for mottagelse av den nedre ende av røret 15. Dette byr på den fordel at når formsand innføres i formkassen, er det ikke nødvendig utelukkende å stole på at klebebåndet 18 skal motstå deformasjon. In a further embodiment shown in Fig. 6, an atmospheric pressure core 13 similar to that shown in Fig. 5 is provided with a lug 19 for receiving the lower end of the tube 15. This offers the advantage that when molding sand is introduced into the mold box, it is not necessary to exclusively rely on the adhesive tape 18 to resist deformation.

Det vil forstås at ved anvendelse av den foreliggende støpe-metode fås en meget effektiv tilførsel av smeltet metall fra blindsynkeboksen. En tilstrekkelig tilførsel av smeltet metall kan således forventes ved anvendelse av en blindsynkeboks med lite volum, uten mulighet for at smeltet metall vil flomme over gjennom ventilasjonshullet. Dette byr på den praktiske fordel at ikke bare fås et forbedret utbytte av råmaterialet, men også små muligheter for at det vil fremstilles et støpestykke med defekter. It will be understood that by using the present casting method, a very efficient supply of molten metal from the blind sink box is obtained. A sufficient supply of molten metal can thus be expected when using a blind sinking box with a small volume, without the possibility of molten metal overflowing through the ventilation hole. This offers the practical advantage that not only is an improved yield of the raw material obtained, but there is also little chance that a casting with defects will be produced.

Claims

1. Method of casting using a mold formed under vacuum with a blind sink box, characterized in that a blind sink box is used which is designed with a ventilation hole and which has a cone-shaped part in a suitable position in the upper part of the blind sink box, the metal in the blind sink box below cooling after casting oq in contact with the cone-shaped part tends to remain in a molten state, so that <Ut> an internal pressure is formed in the refractory material in the mold to thereby promote the supply of molten metal from the blind sink box to. the casting in the mold to compensate for shrinkage losses.

2. Form for carrying out the method according to claim 1, formed under vacuum and provided with a blind sinking box, characterized in that the blind sinking box has a .ventilation hole and a conical part in its upper part, the conical part projecting to a position below a level which the molten metal reaches after pouring, so that due to contact between the molten metal and the conical part, the refractory material will in the mold be thermally saturated around the sinker box and tend to delay solidification of the metal in the sinker box.

3. Form according to claim 2, characterized in that the ventilation hole is arranged at a distance from the cone-shaped part.

4. Form according to claim 2, characterized in that the cone-shaped part comprises a core which is arranged in line with the ventilation hole.

5. Mold according to claim 4, characterized in that the core is provided with a knob and that an auxiliary pipe extends through the mold and is arranged on the knob and delimits the ventilation hole.

6. Shape according to claims 2-5, characterized in that the cone-shaped part is an atmospheric pressure core.