SE420463B

SE420463B - Method for feeding castings

Info

Publication number: SE420463B
Application number: SE8002279A
Authority: SE
Inventors: Rudolf Valentin Sillen
Original assignee: Rudolf Valentin Sillen
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1981-10-12
Also published as: SE8002279L

Abstract

For manufacture of castings, various types of cylindrical and spherical arrangements are well known, so-called feeders, adjoining the mould cavities, in order to compensate for the decrease in volume of metal alloys during solidification. The proposed arrangement enables a higher material utilisation by optimising the shape of the feeder arrangement. The invention is characterised in that the feeder is configured as a cross profile with acute or slightly rounded angles situated closest to its centre. <IMAGE>

Description

'sao2279~1 För attnå ett högt godsutbyte är det angeläget att matarens volym blir så liten som möjligt. Inom gjuteri- industrin utformas matarna oftast som cylindriska eller sfäriska kroppar. Dessa konfigurationor har rent mate- matiskt on större modul vid en given volym än t ex en platta. Känt är även att matarnas effektivitet kan ökas med hjälp av omgivande exoterma material och särskild isolering. För grövre detaljer av lättmetalllogeríngar, stållegeringar, segjärn- pch grâjärnslegeringar måste matare användas. Natarnas vikt uppgår-därvid ofta till 2Üi- 40 % av gjutgodsdetaljcns vikt. En Förbättring av matarnas Funktion påverkar därför godsutbytet gynn- samt och meför lägre tillverkningskostnader för gjuterierna, Föreliggande uppfinning har till ändamål att på ett enkelt ochprßktiskt sätt utforma matare för gjutgods så att ett högt godsutbyte kan uppnås. 'sao2279 ~ 1 In order to achieve a high yield of goods, it is important that the volume of the feeder is as small as possible. In the foundry industry, the feeds are usually designed as cylindrical or spherical bodies. These configurations have, mathematically speaking, a larger module at a given volume than, for example, a plate. It is also known that the efficiency of the feeders can be increased with the help of surrounding exothermic materials and special insulation. Feeders must be used for coarser details of light metal alloys, steel alloys, ductile iron and gray iron alloys. The weight of the nets often amounts to 2Üi- 40% of the weight of the casting detail. An Improvement of the Function of the Feeds therefore has a favorable effect on the yield of goods and entails lower manufacturing costs for the foundries. The object of the present invention is to design feeders for castings in a simple and practical manner so that a high yield of goods can be achieved.

Föreliggande uppfinning k ä n n e t e c k n a s av att mataren utformas som en korsprofíl med spetsiga nörn belägna närmast dess centrum. Mataren är ansluten till 'formhåligheten på känt sätt. Uppfinningen baseras på det àktum att kroppar med samma matematiska modul * stelnar olika snabbt beroende på den geometriska kon- figurationen. Skillnaderna beror på att formmaterialets värmeledningsförmága är temperaturberoende. För en ßfärisk kropp ökar dun vürmetransporturando formvulymen kraftigt vid ökande radiellt avstånd från_dess yta.The present invention is characterized in that the feeder is designed as a cross profile with pointed nerds located closest to its center. The feeder is connected to the mold cavity in a known manner. The invention is based on the fact that bodies with the same mathematical module * solidify at different speeds depending on the geometric configuration. The differences are due to the thermal conductivity of the molding material being temperature dependent. For a spherical body, dun vürmetransporturando mold volume increases sharply with increasing radial distance from its surface.

Stelningstiden blir därför väsentligt kortare än För en platta med samma matematiska modul. För en platt kropp kan värmeflödet inte dívergera utan än linjärt,. vilket gör att formmateríalets temperatur stiger och retarderar värmeflödet. Vid ett prov med en sfär och _ en platta med modul 1,25 om formade i~en s k ràsands- form och gjutna i grått gjutjärn mättes stelningsför- loppet med termoelement. Sfären nådde därvid solidus- otemperatur soo2279-1 3. - efter B min medan plattan nådde samma temperatur efter 14 min. Det kan därför konstateras att konvexa former ej är optimala för matare. Särskilt gäller detta för legeríngar med hög gjuttemperatur och när form- materialet är av sådan karaktär att dess värmelednings- Förmåga avtager med temperaturökningen. Effekten är störst vid moduler upp till 5 om.The solidification time is therefore significantly shorter than For a plate with the same mathematical module. For a flat body, the heat flow can not diverge but rather linearly. which causes the temperature of the molding material to rise and retards the heat flow. In a test with a sphere and a plate with a modulus of 1.25 if shaped into a so-called quicksand mold and cast in gray cast iron, the solidification process was measured with thermocouples. The sphere then reached solidus- otemperature soo2279-1 3. - after B min while the plate reached the same temperature after 14 min. It can therefore be stated that convex shapes are not optimal for feeders. This is especially true for alloys with a high casting temperature and when the molding material is of such a nature that its thermal conductivity decreases with increasing temperature. The effect is greatest with modules up to 5 if.

I den föreliggande uppfinningen är därför matarens profil eller tvärsnitt utformat som ett kors, symmetriskt och med plana väggar(fig.1). Korsets centrum bildar en s.k. knutpunkt med små värmeavledande ytor. Värme- strömningen från korsprofilens inre vinkelräta delar begränsas genom att flödena korsas. Följden blir att stelningstíden i en sådan matare blir åtskilligt längre än vad man kan förvänta med ledning av den matematiska modulen. De spetsiga längsgående hörn som bildas mot profílens centrum uppvärmes kraftigt och fungerar som tidigare kända s.k. williamskärnor så att atmosfär- trycket får tillträde till matarens centrum och för- bättrar dess matningsegenskaper.In the present invention, therefore, the profile or cross section of the feeder is designed as a cross, symmetrically and with flat walls (Fig. 1). The center of the cross forms a so-called node with small heat-dissipating surfaces. The heat flow from the inner perpendicular parts of the cross profile is limited by crossing the flows. The consequence is that the solidification time in such a feeder will be considerably longer than can be expected with the aid of the mathematical module. The pointed longitudinal corners that are formed towards the center of the profile are strongly heated and function as previously known so-called William kernels so that atmospheric pressure has access to the center of the feeder and improves its feeding properties.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas med hänvis- ning till den bifogade schematiska ritningen.The invention will be described in the following with reference to the accompanying schematic drawing.

Figur 1 visar ett typiskt tvärsnitt av mataren med det omgivande Formmaterialet. Tvärsnittet utgöres Före- trädesvis av en symmetrisk korsprofil motsvarande två korsande plattor (1) med tjockleken t och bredden 2xå+t.Figure 1 shows a typical cross section of the feeder with the surrounding molding material. The cross section is preferably a symmetrical cross profile corresponding to two crossing plates (1) with a thickness t and a width of 2xå + t.

I hörnen (3) längst mataren in mot dess centrum (2) utbildas spetsiga kanter. Figur 2 visar mataren placerad ovanpå en formhàlighet (6). Nedre delarna (4) av mataren är avfasade och mataren är ansluten med en sektion (5) motsvarande dess centrumdel. Figur 3 visar en anslut- ning från sidan. Modellen För mataren tillverkas på känt sätt i trä, plast, metall eller för engàngsbruk i styrenplast. Mataren kan på känt sätt omgivas av exotermiskt eller isolerande material för att öka effekten. -8902279-1 .ao Mataren kan_även utformas av fler än tvâ korsande plattformiga element. Detta har dock inte visat sig förbättra relationen stelníngstid / matarvíkt. Den _optimala formen har visat sig vara två symmetrískt korsande plattformiga element, Bredden bör vara ca 3 gånger tjockleken och höjden ca 5 gånger tjookleken.In the corners (3) along the feeder towards its center (2) pointed edges are formed. Figure 2 shows the feeder placed on top of a mold cavity (6). The lower parts (4) of the feeder are chamfered and the feeder is connected with a section (5) corresponding to its center part. Figure 3 shows a connection from the side. The model for the feeder is manufactured in a known manner in wood, plastic, metal or for single use in styrene plastic. The feeder can be surrounded in an known manner by exothermic or insulating material to increase the effect. -8902279-1 .ao The feeder can also be designed by more than two intersecting platform elements. However, this has not been shown to improve the solidification time / feed weight ratio. The optimal shape has been found to be two symmetrically intersecting flat elements. The width should be about 3 times the thickness and the height about 5 times the thickness.

För beräkning av matarens observerade modul med hänsyn till stelningstíden kan nedanstående riktvärden användas: maten-ens tjocklek t (om) Nudul (cm) 2 - ~ t x 1,0 f 2-4 i _ _i - i c x 0,6 4 t x 0,7.For calculation of the observed module of the feeder with regard to the solidification time, the following guideline values can be used: the thickness of the feeder t (if) Nudul (cm) 2 - ~ tx 1.0 f 2-4 i _ _i - icx 0.6 4 tx 0, 7.

Teoretiska beräkningar och praktiska prov har visat att den föreliggande uppfinningen medför att vikten på matare kan reduceras med minst 25% i normala fall; .EXempel: ' _ För en konventionšll cylindrísk matare gäller att N= g- och Volymen= lgšg- . För den föreslagna mataren gälleri approximativt M= t x 0,8 och Volymen = 25 x t3 vid optimala dimensioner. Vid lika modul (M) blir t= g- och volymen för den föreslagna mataren ca U,39xD3 mot en volym av ca 0,78xD3 för den konventionella formen.Theoretical calculations and practical tests have shown that the present invention means that the weight of feeders can be reduced by at least 25% in normal cases; EXAMPLE: For a conventional cylindrical feeder, N = g- and Volume = lgšg-. For the proposed feeder, approximately M = t x 0.8 and Volume = 25 x t3 apply at optimal dimensions. At equal modulus (M), the t = g and the volume of the proposed feeder become about U, 39xD3 against a volume of about 0.78xD3 for the conventional form.

Den beskrivna mataren för gjutgods är användbar vid de flesta förekommande typer av gjutfbrmar och medför 7 att godsutbytet för detaljer som måste matas förbättras I avsevärt genom att matarvíkten kan reduceras.The described feeder for castings is useful in most common types of castings and means that the yield of goods for parts that must be fed is significantly improved in that the feed weight can be reduced.

Claims

1. 2. 8002279-1 PATENTKRAU. Method for feeding castings by means of a feed cavity placed on top (Fig. 2) or on the side (Fig. 3) of a mold cavity (6) (7) and connected thereto, characterized in that the feed cavity is designed as a cross profile with pointed (3 ) or slightly rounded corners located closest to its center. Method according to claim 1, characterized in that the cross-section is formed by two perpendicularly intersecting plate-shaped cavities. (Fig. 1). Procedure according to patent requirements

2. Characterized by the thickness of the platform cavities (1) being 0.5 to 0.2 times its width and the height being 3 to 10 times the thickness.