SE444124B

SE444124B - SET TO PUT METAL AND GASPERMEABLE FORM FOR IMPLEMENTATION OF THE SET

Info

Publication number: SE444124B
Application number: SE7907847A
Authority: SE
Inventors: G D Chandley; R L Sharkey
Original assignee: Hitchiner Manufacturing Co
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1986-03-24
Also published as: FR2452986B1; DE2939974A1; SE7907847L; FI66551B; FI793036A; FR2437901A1; IN155806B; IT7968900A0; CA1153865A; AU5133779A; CA1146717A; DE2939974C2; YU238779A; BR7906311A; AU527558B2; FR2452986A1; GB2035165B; GB2035165A; YU42313B; FI66551C

Description

10 l5 20 25 30 35 7907847-3 2. 10 l5 20 25 30 35 7907847-3 2.

Vad gäller den första bristen tränger den smälta metallen ofta igenom den mjuka formytan i en lågtemperaturbunden sandkorns- form i en sådan utsträckning att gjutningskvaliteten blir så 0 reducerad att den ej kan godtas under det höga vakuum som krävs för den i dessa patentskrifter beskrivna tekniken för att lyfta upp den smälta metallen längs ett enda långt, vertikalt, centralt. stigrör, varifrån den rinner in i en flerrumsform genom vertikalt åtskilda ingjutkanaler.As for the first deficiency, the molten metal penetrates often through the soft mold surface of a low temperature bonded sand grain mold to such an extent that the casting quality becomes so 0 reduced that it cannot be accepted under the high vacuum required for the technique of lifting described in these patents up the molten metal along a single long, vertical, central. riser, from which it flows into a multi-room form through vertically separate casting channels.

Vad gäller den andra bristen blir den tid som erfordras för att gjutgodset i formarna skall stelna enligt dessa patentskrifter ofta så lång att lågtemperaturbundna sandkornsformar brister innan den smälta metallen i formhåligheten har stelnat tillräckligt, eftersom den effektiva livslängden före brott för en lågtemperatux bunden sandkornsform kan mätas i sekunder i närvaro av smälta järnmetaller.As for the second shortcoming, the time required for that the casting in the molds should solidify according to these patents often so long that low-temperature bound sand grain molds fail before the molten metal in the mold cavity has solidified sufficiently, because the effective life before crime for a low-temperature one bound sand grain shape can be measured in seconds in the presence of melt ferrous metals.

I många fall, speciellt vid gjutning av delar av iärnmetaller kan på grund härav lågtemperaturbundna sandkornsformar ej använ- das med tekniken enligt dessa patentskrifter, varför mycket dyr- barare keramiska skalformar måste användas i stället för att ge ett godtagbart gjutgods.In many cases, especially when casting parts of ferrous metals Due to this, low temperature bonded sand grain molds cannot be used. with the technology of these patents, which is why very expensive bare ceramic shell molds must be used instead of giving an acceptable casting.

Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma nya styva, självbärande, gaspermeabla, lågtempera- turbundna sandkornsformar och sätt och anordningar för användning i samband därmed, som kan drivas inom relativt korta tidscykler och vid ett relativt lågt vakuum, för att underlätta metallgjut- ning i sådana formar.Accordingly, a principal object of the present invention is to provide new rigid, self-supporting, gas-permeable, low-temperature turbocharged sand grain molds and methods and devices for use in connection therewith, which can be operated within relatively short time cycles and at a relatively low vacuum, to facilitate metal casting. in such forms.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en auto- matisk separering av gjutmetalldelar eller grupper av delar från varandra. á _ .Another object of the invention is to provide an automatic mathematical separation of cast metal parts or groups of parts from each other. á _.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma nya, relativt enkla och billiga, styva, självbärande, gaspermeab- la, lågtemperaturbundna sandkornsformar med flera rum och sätt och anordningar för användning i samband därmed för en mer ekono- misk gjutning av metalldelar.Another object of the invention is to achieve new, relatively simple and inexpensive, rigid, self-supporting, gas permeability la, low-temperature bound sand grain molds with several compartments and ways and devices for use in connection therewith for a more economical mechanical casting of metal parts.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma nya gaspermeabla formar och anordningar för uppbäring av sådana for- mar för att förenkla användningen därav vid metallgjutning.Another object of the invention is to provide new ones gas permeable molds and devices for supporting such forms to simplify its use in metal casting.

Enligt en speciellt betydelsefull aspekt av uppfinningen har 10 15 20 25 30 3st 79117847-3 3. det visat sig att man genom användning av en styv, självbärande, lågtemperaturbunden sandkornsform med en eller flera formhålig- heter med ovanligt trånga-gjutkanaler eller delar därav, dvs med en maximal bredd eller diameter mindre än 1,9 cm och lämpligen mindre än l,3 cm, efter det att formhåligheterna fyllts med smält metall genom anbringande av ett reducerat tryck på formen, uppnår att de tunna sektionerna av smält metall i de relativt smala gjutkanaldelarna snabbt stelnar, eftersom formerna är ouppvärmda och håller rumstemperatur, dock endast under en kort tidsperiod innan de åter smälter på grund av det värme som utvecklas av den underliggande smälta metallen i behållaren.According to a particularly important aspect of the invention has 10 15 20 25 30 3st 79117847-3 3. it has been shown that by using a rigid, self-supporting, low temperature bound sand grain mold with one or more mold cavities with unusually narrow casting channels or parts thereof, ie with a maximum width or diameter less than 1.9 cm and suitably less than 1.3 cm, after the mold cavities have been filled with melt metal by applying a reduced pressure to the mold, achieves that the thin sections of molten metal in the relatively narrow ones the casting channel parts solidify quickly, as the molds are unheated and maintains room temperature, but only for a short period of time before melting again due to the heat generated by it underlying melt the metal in the container.

Det har nu visat sig att denna korta period av stelning i gjutkanalen gör det möjligt att snabbt flytta formen vertikalt uppåt så att kontakt med den underliggande ytan av smält metall förhindras, även om den smälta metallen i formhåligheten ej stel- nat fullständigt, innan den stelnade metallen i de trånga gjut- kanaldelarna åter smälter och gör det möjligt för den smälta me- tallen i formhåligheten att rinna tillbaks ned i behållaren.It has now been shown that this short period of solidification in the casting channel makes it possible to quickly move the mold vertically upwards so as to contact the underlying surface of molten metal even if the molten metal in the mold cavity does not solidify completely, before the solidified metal in the narrow castings the channel parts re-melt and enable the molten medium to the pine in the mold cavity to flow back down into the container.

Speciellt med metaller med hög smältpunkt såsom järnmetaller som gjutes vid en temperatur av l093°C eller högre, har det visat sig att man genom en hastig förflyttning av formen så att denna frigöres från den underliggande ytan av smält metall efter den första förekomsten av stelnad metall i de trånga gjutkanaldelarna förhindrar ytterligare värmeinföring i formen och tiden tills formen brister utsträckes tillräckligt för att gjutgodset i form- håligheten skall stelna. Härigenom möjliggöres också en ovanligt kort gjutcykeltid, vilket minskar produktionskostnaderna.Especially with high melting point metals such as ferrous metals such as cast at a temperature of l093 ° C or higher, it has been shown that by a rapid movement of the mold so that this released from the underlying surface of molten metal after it first occurrence of solidified metal in the narrow cast channel parts prevents further heat introduction into the mold and the time until mold defects are extended sufficiently for the casting in the mold the cavity should solidify. This also enables an unusual one short casting cycle time, which reduces production costs.

Med formar med relativt små håligheter, såsom sådana med en inre tjocklek mindre än 1,3 cm, sker fyllning och stelning av den smälta metallen både i formhåligheten och intilliggande trånga 'gjutkanaler eller delar därav tillräckligt fort, så att formen kan avlägsnas innan den brister. Med större formhåligheter kan, åtminstone med metaller som ej krymper vid stelningen, mer än en enda trång gjutkanal användas för en snabbare formhålighets- fyllning så att formen kan avlägsnas innan den brister.With molds with relatively small cavities, such as those with a inner thickness less than 1.3 cm, filling and solidification takes place the molten metal both in the mold cavity and adjacent narrow 'casting channels or parts thereof fast enough, so that the mold can be removed before it breaks. With larger mold cavities, at least with metals which do not shrink during solidification, more than a single narrow casting channel can be used for a faster mold cavity filling so that the mold can be removed before it breaks.

För metaller som krymper vid stelningen och vid stora form- håligheter, såsom sådana med en inre tjocklek större än 1,3 cm som ej kan fyllas genom de trånga gjutkanaldelarna enligt uppfin- 10 15 20 25 m' ¿,na sandkornsformen enligt uppfinningen har sidoytor som sträcker sig mellan vertikalt åtskilda övre och undre ytor. En eller flera 35 7907847-3 4 . ningen innan formen brister kan ett blindstiggjut användas mel- lan en eller flera vertikala gjutkanaler och en formhålighet, så att åtminstone en del av metallen i blindstiggjutet och i form- håligheten förblir i smält tillstånd och kan rinna ned i formhå- ligheten efter det att formen frigjorts från den underliggande ytan av smält metall.For metals which shrink during solidification and in large cavities, such as those having an inner thickness greater than 1.3 cm which cannot be filled through the narrow casting channel parts according to the invention 10 15 20 25 m ' The sand grain mold according to the invention has side surfaces which extend between vertically separated upper and lower surfaces. One or more 35 7907847-3 4. before the mold breaks, a blind riser can be used between lan one or more vertical casting channels and a mold cavity, so that at least a part of the metal in the blind casting and in the the cavity remains in the molten state and may run down into the mold cavity. after the mold has been released from the underlying the surface of molten metal.

Vid användning av flerrumsformar enligt uppfinningen erhål- les automatiskt ett flertal icke förenade gjutmetalldelar eller grupper av delar, eftersom de undre öppna ändarna av gjutkanaler- na är åtskilda från varandra.When using multi-compartment molds according to the invention, automatically read a plurality of non-joined cast metal parts or groups of parts, since the lower open ends of casting channels are separated from each other.

Med en konventionell, styv, självbärande, lågtemperaturbunden sandkornsform som användes vid sättet enligt uppfinningen har det visat sig att den maximalt tillåtna nedsänkningstiden, dvs den maximala tid som formen kan vara i kontakt med den underliggande ytan av smält metall innan den stelnade metallen i de trånga de- larna av gjutkanalerna åter smälter eller formen börjar brista, till stor del beror på den temperatur vid vilken den underliggan- de smälta metallen måste hållas.With a conventional, rigid, self-supporting, low-temperature bound sand grain mold used in the method of the invention has it proved that the maximum allowable immersion time, ie the maximum time that the mold can be in contact with the underlying the surface of molten metal before the solidified metal in the narrow the molds of the casting channels melt again or the mold begins to rupture, largely depends on the temperature at which the underlying the molten metal must be kept.

För järnmetaller, såsom gjutjärn och stål, som gjutes vid en temperatur högre än l093°C, är tiden relativt kort, maximalt ca 30 s; nsdsänkningstider på högst ca 5-15 s har därvid visat sig vara önskvärda. För att förhindra inträngning i ytan av formhå- ligheten bör ett reducerat tryck av endast ca -6,9 till -20,7 kPa (ett absolut tryck av 94,4 resp. 80,6 kPa) användas för att bringa den smälta järnmetallen att stiga in i formhåligheten till en nivå som ej är högre än ca 15,2 till 20,3 cm över ytan av den smälta metallen i behållaren. Med metaller med lägre smältpunkt, såsom koppar och aluminium och legeringar därav, kan längre tid och högre formhålighetshöjder användas.For ferrous metals, such as cast iron and steel, which are cast at a temperature higher than l093 ° C, the time is relatively short, maximum approx 30 s; nsds reduction times of at most about 5-15 s have been shown be desirable. In order to prevent penetration into the surface of the mold should have a reduced pressure of only about -6.9 to -20.7 kPa (an absolute pressure of 94.4 and 80.6 kPa respectively) is used to bring the molten ferrous metal to rise into the mold cavity a level not higher than about 15.2 to 20.3 cm above the surface of it melt the metal in the container. With lower melting point metals, such as copper and aluminum and alloys thereof, can last longer and higher mold cavity heights are used.

Den nya styva, självbärande, gaspermeabla, lâgtemperaturbund- formhåligheter, var och en för formning av en eller flera delar, kan sträcka sig till eller över formdelningsplanet och ryms mellan de övre och undre ytorna, varvid sådana formhåligheter är anord- nade i ett i allmänhet horisontellt plan, lämpligen fördelade både längs bredden och längden, och horisontellt åtskilda från varandra. Varje formhålighet har åtminstone en separat gjutkanal 10 15 20 25 30 35 7907847-3 5 eller del därav med en maximal bredd eller diameter mindre än 1,9 cm, lämpligen ej större än ca 1,3 cm, varvid den undre öppna änden av varje gjutkanal har en vertikal del som slutar vid den undre ytan av formen. Vid flerrumsformar är de vertikala delarna av gjutkanalerna i allmänhet vinkelräta mot delningsplanet och de öppna ändarna därav är åtskilda från varandra och fördelade i ett horisontalplan.The new rigid, self-supporting, gas-permeable, low-temperature bonded mold cavities, each for forming one or more parts, can extend to or over the mold division plane and fit between the upper and lower surfaces, such mold cavities being provided in a generally horizontal plane, suitably distributed both along the width and the length, and horizontally separated from each other. Each mold cavity has at least one separate casting channel 10 15 20 25 30 35 7907847-3 5 or part thereof having a maximum width or diameter less than 1.9 cm, preferably not larger than about 1.3 cm, the lower one being open the end of each casting channel has a vertical part ending at it lower surface of the mold. In the case of multi-room molds, the vertical parts are of the casting channels are generally perpendicular to the dividing plane and the open ends thereof are separated from each other and distributed in a horizontal plane.

För gjutgods med en väggtjocklek mindre än ca 1,3 cm kan de trånga gjutkanaldelarna ligga intill formhåligheten, med en stör- re, central, vertikal gjutkanal. För större gjutgods med större väggtjocklek kan mer än en trång gjutkanaldel användas om krymp- ning ej utgör något problem; annars kan ett blindstiggjut place- ras mellan en eller flera gjutkanaler med en trång vertikal del och en eller flera delhåligheter.For castings with a wall thickness of less than about 1.3 cm, they can the narrow casting channel parts lie next to the mold cavity, with a re, central, vertical casting channel. For larger castings with larger wall thickness, more than one narrow casting section can be used if the shrinkage does not pose a problem; otherwise a blind riser can be placed race between one or more casting channels with a narrow vertical part and one or more sub-cavities.

Anordningen och sättet enligt uppfinningen som utnyttjar självbärande, gaspermeabla formen omfattar förutom en en kammare med en undre öppning med den styva, behållare för smält metall, en periferiell yttre vägg, som försluter mot en horisontell, övre. periferiell yta av formen, varvid sido- och bottenytorna av for- men sträcker sig nedåt därförbi. En drivanordning bär upp kamma- ren för en relativ förflyttning mot och bort från behållaren så att de undre öppna ändarna av gjutkanalerna sänkes under ytan av smält metall i behållaren. En vakuumanordning anbringar ett redu- cerat tryck på den övre ytan av formen inuti kammaren, lämpligen både för att ge det enda stödet för formen mot kammaren och för att samtidigt fylla formhåligheterna efter sänkning av kammaren så att de undre, öppna ändarna av gjutkanalerna nedsänkes under den underliggande ytan av smält metall. I detta avseende kan föreliggande uppfinning också tillämpas på andra typer av gasper- meabla formar, inklusive keramiska formar.The device and method according to the invention which utilizes the self-supporting, gas-permeable form comprises in addition to a a chamber with a lower opening with the stiff, containers for molten metal, a peripheral outer wall, which closes to a horizontal, upper. peripheral surface of the mold, the side and bottom surfaces of the mold but extends downward therefore. A drive device carries the cam clean for a relative movement towards and away from the container so that the lower open ends of the casting channels are lowered below the surface of molten metal in the container. A vacuum device applies a reduction pressure on the upper surface of the mold inside the chamber, suitably both to provide the sole support for the shape towards the chamber and for to simultaneously fill the mold cavities after lowering the chamber so that the lower, open ends of the casting channels are immersed below the underlying surface of molten metal. In this regard, can The present invention is also applied to other types of gas furniture molds, including ceramic molds.

Genom föreliggande uppfinning har det således blivit'möjligtå att framställa gjutgods av hög kvalitet, speciellt av järnmetal- ler, under användning av en mycket förenklad och mycket ekonomisk teknik, som medför en avsevärd minskning av produktionskostnader- na.Thus, by the present invention, it has become possible to produce high-quality castings, especially of ferrous metal using a very simplified and very economical technology, which leads to a significant reduction in production costs na.

För att närmare förklara ovanstående och andra syften med och kännetecken för uppfinningen hänvisas nu till följande detal- jerade beskrivning av föredragna utföringsformer under hänvisning 10 15 20 25 30 35 7907847-3 6. till bifagade ritning, där fig. 1 visar en schematisk sidovy, delvis i sektion, av en form och en apparat enligt uppfinningen för utförande av sätten enligt uppfinningen; fig. 2 visar en detalj av en sidovy i sektion av kammardelen av apparaten enligt fig. l; fig. 3 visar en horisontalvy av formen enligt fig. l; fig. 4 visar en detalj av en sidovy, delvis i sektion, av formen enligt fig. 3; fig. 5 visar en detalj av en sidovy, delvis i sektion, av formen enligt fig. 3 och 4 monterad på kammaren till anordningen, med den undre ytan av formen nedsänkt under den underliggande ytan av smält metall i behållaren; fig. 6 visar en sidovy i sektion av en metalldel formad enligt uppfinningen; fig. 7 visar en detalj av en sidovy, delvis i sektion, av en modi- fiering av formen enligt fig. l; fig. 8 visar en detalj av en horisontalvy, delvis i sektion, av formen enligt fig. 7, längs linjen 8-8 i fig. 7; fig. 9 visar en detalj av en sidovy, delvis i sektion, av en annan modifikation av formen enligt fig. 1; och fig. 10 visar en detalj av en sidovy, delvis i sektion, av en ytterligare modifikation av formen enligt fig. 1.To further explain the above and other purposes and features of the invention will now be referred to the following details. described description of preferred embodiments with reference 10 15 20 25 30 35 7907847-3 6. to the accompanying drawing, where Fig. 1 shows a schematic side view, partly in section, of a mold and an apparatus according to the invention for carrying out the methods according to the invention; Fig. 2 shows a detail of a side view in section of the chamber part of the apparatus according to Fig. 1; Fig. 3 shows a horizontal view of the mold according to Fig. 1; Fig. 4 shows a detail of a side view, partly in section, of the mold according to Fig. 3; Fig. 5 shows a detail of a side view, partly in section, of the mold according to Figs. 3 and 4 mounted on the chamber to the device, with the lower surface of the mold immersed below it underlying surface of molten metal in the container; Fig. 6 shows a side view in section of a metal part formed according to the invention; Fig. 7 shows a detail of a side view, partly in section, of a modi- performing the mold of Fig. 1; Fig. 8 shows a detail of a horizontal view, partly in section, of the mold according to Fig. 7, along line 8-8 in Fig. 7; Fig. 9 shows a detail of a side view, in part in section, of another modification of the mold of Fig. 1; and Fig. 10 shows a detail of a side view, partly in section, of a further modification of the mold according to Fig. 1.

Fig. l visar allmänt en apparat enligt uppfinningen som om- fattar en bas l2 på vilken är monterad en stolpe 14 varpå en hori- sontellt utskjutande arm 18 är monterad för vertikal förskjutning med hjälp av en arbetscylinder 16. En kammare 20, som beskrives närmare i det följande, är monterad på ett stödorgan 19, som sträcker sig nedåt från den fria änden av armen 18 över en behål- lare 22 som rymmer smält metall..Fig. 1 generally shows an apparatus according to the invention which takes a base 12 on which a post 14 is mounted, whereupon a horizontal sontally projecting arm 18 is mounted for vertical displacement by means of a working cylinder 16. A chamber 20, as described in more detail below, is mounted on a support member 19, which extends downwardly from the free end of the arm 18 over a container lare 22 which holds molten metal ..

Fig. 3 och 4 visar den styva, självbärande, gaspermeabla, lågtemperaturbundna sandkornsformen enligt uppfinningen, allmänt betecknad med 30, och vanligen kallad en Croning-skalform, vilken tillverkas med teknik och utrustning som är väl känd inom tek- niken av sandkorn eller ekvivalenta partiklar och oorganiska el- ler organiska,termiskt eller kemiskt härdande plaster eller ekvi- valenta lågtemperaturbindande material, varvid det lågtemperatur- bindande materialet föreligger i en mindre procentuell mängd, vanligen ca 5%, genom utspridning av den lösa blandningen av sand och bindemedel över uppvärmda metalliska halvmodeller på en bas- metallplåt som utgör delningsplanet, varöver den hårdnar till ett styvt, självbärande formhalvskal som därefter avlägsnas från den metalliska halvmodellen och basplåten för användning. 10 15 20 25 30 35 '7§o1a41-3 7 Såsom framgår av fig. 4 är formen 30 konstruerad av två så- dana halvskal, ett övre och ett undre, som sedan med hjälp av bindemedel fästes samman längs ett horisontellt formdelningsplan 29 så att en enhetlig, styv, självbärande engångsform 30 erhål- les. Formen 30 har periferiellt utskjutande sidoytor 32 som sträck- er sig vertikalt mellan en vertikalt åtskild övre yta 31 och en undre yta 33, som är väsentligen parallella med formdelningspla- net 29. Ytorna 3l och 33 är oregelbundna och har en ojämn yttre yta eftersom de bildats med väsentligen enhetlig tjocklek på den oregelbundna konturen av den uppvärmda modellen.Figs. 3 and 4 show the rigid, self-supporting, gas permeable, low temperature bonded sand grain mold according to the invention, generally denoted by 30, and commonly called a Croning shell shape, which manufactured with technology and equipment well known in the sand grains or equivalent particles and inorganic electricity organic, thermally or chemically curing plastics or valent low temperature binding material, the low temperature the binding material is present in a smaller percentage, usually about 5%, by spreading the loose mixture of sand and adhesives over heated metallic half-models on a base sheet metal which forms the dividing plane, over which it hardens into one rigid, self-supporting mold half-shell which is then removed from it metallic half model and base plate for use. 10 15 20 25 30 35 '7§o1a41-3 7 As shown in Fig. 4, the mold 30 is constructed of two such form half-shells, an upper and a lower, which then using adhesive is fastened together along a horizontal mold division plane 29 so that a uniform, rigid, self-supporting disposable mold 30 is obtained les. The mold 30 has circumferentially projecting side surfaces 32 which extend vertically between a vertically spaced upper surface 31 and a lower surface 33, which are substantially parallel to the mold distribution plate. net 29. The surfaces 3l and 33 are irregular and have an uneven exterior surface because they are formed with a substantially uniform thickness on it the irregular contour of the heated model.

För att formen 30 skall kunna bäras upp och för anbringande av reducerat tryck över dess övre yta 31, är den yttre kanten av den övre ytan utformad genom pressning då den fortfarande förelåg i ett plastiskt tillstånd, till en kontinuerlig, periferiell, horisontell, plan förslutningsytdel 38, som lämpar sig för tätning mot kammaren 20, som beskrives närmare i det följande.In order for the mold 30 to be able to be supported and for application of reduced pressure over its upper surface 31, the outer edge of the upper surface formed by pressing while it was still present in a plastic state, to a continuous, peripheral, horizontal, flat sealing surface 38, suitable for sealing against the chamber 20, which is described in more detail below.

Ett flertal enskilda formhåligheter finns åtskilda mellan de övre och undre ytorna, som sträcker sig över formdelningsplanet 29, såsom visas i fig. 3 och 4, varav två visas i fig. 4. Även flerrumshåligheter kan användas, vilket förklaras närmare i det följande. Vid kommersiell tillämpning bör antalet sådana formhå- ligheter vanligen vara mellan 6 och 20, varvid l7 visas i fig. 3.A number of individual mold cavities are separated between them upper and lower surfaces, which extend over the plane of shaping 29, as shown in Figs. 3 and 4, two of which are shown in Fig. 4. Also multi-compartment cavities can be used, which is explained in more detail in it following. In commercial applications, the number of such molds are usually between 6 and 20, 17 being shown in Fig. 3.

Sådana enskilda eller flerrumsformhåligheter är fördelade på den horisontella ytan inom omkretsen av formen 30, med ett flertal därav som sträcker sig längs formens 30 längd och bredd mellan dess övre och undre yta 3l resp. 33. Håligheter 34 är horisontellt åtskilda från varandra i allmänhet i ett horisontalplan och sträck- er sig över delningsplanet 29. Varje formhålighet, såsom visas i samband med håligheterna 34, har en separat, vertikal gjutkanal 35, i allmänhet vinkelrät mot delningsplanet 29, som sträcker sig från dess undre sida, med de undre öppna ändarna av dessa ver- tikala gjutkanaler 35 åtskilda från varandra både längs bredden och längden och slutar i ett väsentligen horisontellt plan paral- lellt med delningsplanet 29 på den undre ytan 33 av formen 30.Such single or multi-compartment mold cavities are distributed on it horizontal surface within the circumference of the mold 30, with a plurality thereof extending along the length and width between the mold 30 its upper and lower surface 3l resp. 33. Cavities 34 are horizontal separated from each other generally in a horizontal plane and is over the pitch plane 29. Each mold cavity, as shown in connection with the cavities 34, has a separate, vertical casting channel 35, generally perpendicular to the dividing plane 29, which extends from its lower side, with the lower open ends of these vertebrae technical casting channels 35 separated from each other both along the width and length and ends in a substantially horizontal plane parallel with the dividing plane 29 on the lower surface 33 of the mold 30.

Såsom angivits ovan måste åtminstone en del av varje gjut- kanal 35 vara relativt trång i åtminstone en dimension, högst 1,9 cm, lämpligen ej mer än 1,3 cm för att kunna fungera enligt föreliggande uppfinning. Det är lämpligt att dessa trånga gjut- 10 15 20 25 30 35 7907847-3 8. kanaler eller delar därav är vertikala och har en cirkulär tvär- sektion, även om andra konfigurationer kan användas.As stated above, at least a portion of each casting must channel 35 be relatively narrow in at least one dimension, at most 1.9 cm, preferably no more than 1.3 cm to be able to function according to present invention. It is advisable that these narrow castings 10 15 20 25 30 35 7907847-3 8. channels or parts thereof are vertical and have a circular transverse section, although other configurations may be used.

Som framgår av fig. 1, 2 och 5 utgör kammaren 20 det enda stödet som håller formen 30 mot kammaren 20 och anbringar ett re- ducerat tryck från en vakuumpump 24 via en lämplig ventil 26 och slang 28 till dess övre yta 31. Som framgår av fig. 2 är kamma- rens övre vägg 44 förenad med den undre änden av stödet l9 och försedd med en inloppsöppning 58 vartill vakuumslangen 28 anslu- tes för anbringande av ett reducerat tryck inuti kammaren 20 och på den övre ytan 31 av formen 30 om så önskas.As can be seen from Figures 1, 2 and 5, the chamber 20 is the only one the support which holds the mold 30 against the chamber 20 and applies a pressure from a vacuum pump 24 via a suitable valve 26 and hose 28 to its upper surface 31. As shown in Fig. 2, the cam upper wall 44 connected to the lower end of the support 19 and provided with an inlet opening 58 to which the vacuum hose 28 is connected for applying a reduced pressure inside the chamber 20 and on the upper surface 31 of the mold 30 if desired.

Kammaren 20 har vidare en bottenöppning som definieras av dess nedåtriktade, periferiella, yttre vägg 40, som sträcker sig nedåt från den yttre omkretsen av dess övre vägg 44 och definie- rar det inre av kammaren 20. Som bäst framgår av fig. 2, 4 och 5 kan den yttre väggen 40 runt dess undre ände vara försedd med en horistonell förslutningsyta 42 för tätning mot den horisontella övre förslutningsytan 38 på formen 30 runt dess omkrets och med väsentligen samma utsträckning som den horisontella ytan av for- men 30, som innehåller formhálighetema, varvid en del av den periferiella sidoytan 32 och bottenytan 33 av formen 30 sträcker sig nedåt förbi kammaren 20.The chamber 20 further has a bottom opening as defined by its downward, peripheral, outer wall 40, which extends downward from the outer circumference of its upper wall 44 and defined the interior of the chamber 20. As best seen in Figures 2, 4 and 5 the outer wall 40 around its lower end may be provided with a horizontal sealing surface 42 for sealing against the horizontal upper sealing surface 38 of the mold 30 around its circumference and with substantially the same extent as the horizontal surface of the vehicle. but 30, which contains the mold cavities, a portion of it peripheral side surface 32 and bottom surface 33 of the mold 30 extend down past the chamber 20.

Under drift, med kammaren 20 i höjt läge såsom visas i fig. l, placeras formen 30 manuellt eller automatiskt med dess periferiel- la förslutningsyta 38 mot förslutningsytan 42 på kammaren 20. Ven- tilen 26 inställes därefter så att den enda kraften som håller formen 30 i arbetsläge anbringas och likaså ett reducerat tryck över den övre ytan 31 av formen 30, lämpligen endast av ca -6,9 till -20,7 kPa (ett absolut tryck av 94,4 resp. 80,6 kPa) genom kammarens öppning 58 till det inre av kamaren 20 och den övre ytan 31 av formen 30 inom omkretsen av förslutningsytan 38 och med samma utsträckning som formytan som innehåller formhålighe- terna.During operation, with the chamber 20 in the raised position as shown in Fig. 1, the mold 30 is placed manually or automatically with its peripheral sealing surface 38 against the sealing surface 42 of the chamber 20. tilen 26 is then adjusted so that the only force holding the mold 30 in working position is applied and also a reduced pressure over the upper surface 31 of the mold 30, preferably only of about -6.9 to -20.7 kPa (an absolute pressure of 94.4 and 80.6 kPa, respectively) through the opening 58 of the chamber to the interior of the chamber 20 and the upper one the surface 31 of the mold 30 within the circumference of the sealing surface 38 and to the same extent as the mold surface containing the mold cavity terna.

Arbetscylindern l6 igångsättes därefter för förflyttning av kammaren 20 som bär upp formen 30 nedåt mot behållaren 22 så att den undre ytan 33 av formen 30 sänkes med de undre öppna ändarna av samtliga vertikala gjutkanaler under ytan 60 av smält metall i behållaren 22.The working cylinder 16 is then actuated to move the chamber 20 which carries the mold 30 downwards towards the container 22 so that the lower surface 33 of the mold 30 is lowered with the lower open ends of all vertical casting channels below the surface 60 of molten metal in the container 22.

Det reducerade tryck som anbringas på den övre ytan 31 av for- UI 10 15 20 25 30 35 7907847-3 9 men 30 bringar smält metall att stiga i gjutkanalerna och fylla samtliga formhåligheter samtidigt.The reduced pressure applied to the upper surface 31 of the mold UI 10 15 20 25 30 35 7907847-3 9 but 30 causes molten metal to rise in the casting channels and fill all mold cavities simultaneously.

Enligt sättet enligt uppfinningen drive: arbetscylindern 16 en kort tid efter nedsänkningen, så snart som formhåligheterna blivit fyllda och smält metall som sträcker sig över åtminstone en del av var och en av gjutkanalerna stelnat, så att kammaren 20 och formen 30 höjes, varvid en del smält metall som finns kvar i gjutkanalerna nära deras undre ändar under den stelnade delen rinner tillbaka i behållaren 22 och lämnar kvar icke förenade me- talldelar, såsom visas i fig. 6, i formen 30.According to the method of the invention drive: the working cylinder 16 a short time after immersion, as soon as the mold cavities been filled and molten metal extending over at least a part of each of the casting channels solidified, so that the chamber 20 and the mold 30 is raised, leaving some molten metal remaining in the casting channels near their lower ends below the solidified part flows back into the container 22 and leaves unassembled media number parts, as shown in Fig. 6, in the mold 30.

Efter det att kammaren 20 höjts till viloläge, som visas i fig. l, kan ventilen 26 inställas så att vakuumpumpen 24 frånkopp- las och formen 30 frigöres och kan ersättas med en ny form.After the chamber 20 is raised to the rest position, as shown in Fig. 1, the valve 26 can be set so that the vacuum pump 24 is disconnected and the mold 30 is released and can be replaced with a new mold.

De icke förenade metalldelarna 62, som är förenade med en kort del av gjutkanalmetall 64, som visas i fig. 6, kan sedan se- pareras från den isärtagna formen 30 på vanligt sätt.The non-joined metal parts 62 which are joined to one short part of cast channel metal 64, shown in Fig. 6, can then be parried from the disassembled mold 30 in the usual manner.

I fig. 7 till 10 visas formar med flerrumshåligheter och flera vertikala gjutkanaler. 7 och 8 visas således en del av en flerrumsform, all- I fig. mänt betecknad med 65 och konstruerad på ovan angivet sätt, med ett flertal flerrumsformhåligheter åtskilda mellan dess övre yta 67 och dess undre yta 69 och innanför dess periferiella sidoyta 71, varav en visas i fig. 7 och 8.Figures 7 to 10 show molds with multi-compartment cavities and several vertical casting channels. 7 and 8 thus show a part of a multi-room form, all In FIG. meant denoted by 65 and constructed in the manner specified above, with a plurality of multi-compartment mold cavities separated between its upper surface 67 and its lower surface 69 and within its peripheral side surface 71, one of which is shown in Figs. 7 and 8.

Varje flerrumsformhålighet omfattar två delhåligheter 73 och 75 med horisontella stiggjutkanaler 77 resp. 79, båda anslutna till ett centralt blindstiggjut 78, som i sin tur är ansluten till en trång vertikal gjutkanal 80. Formen, antalet och storleker av stiggjutkanalerna 77 och 79 och av blindstiggjutet 78 kan vari- eras beroende på den speciella gjutformen och storleken. Den transversella dimensionen av den vertikala gjutkanalen 80 är ca 0,6 - 1,3 cm i diameter, enligt föreliggande uppfinning. Mer än en sådan vertikal gjutkanal kan behövas under vissa omständighe- O Formar av den typ som visas i fig. 7 och 8 är speciellt an- vändbara då stora delar, med formhålighetsdimensioner över 1,3 cm t.ex. skall formas eftersom annars alltför lite tid kan finnas tillgänglig för att fullständigt stelna den smälta metallen i formdelhâligheterna innan formen brister, speciellt i samband med 10 15 20 25 30 35 7907847-3 10 järnmetaller. För metaller som krymper vid stelning fungerar blindstiggjutet också som en källa för tillförsel av smält me- tall under stelningen av metallen i delhåligheterna.Each multi-cavity mold cavity comprises two sub-cavities 73 and 75 with horizontal riser channels 77 resp. 79, both connected to a central blind riser 78, which in turn is connected to a narrow vertical casting channel 80. The shape, number and sizes of the riser channels 77 and 79 and of the blind riser 78 may vary. depending on the particular mold and size. The the transverse dimension of the vertical casting channel 80 is approx 0.6 - 1.3 cm in diameter, according to the present invention. More than such a vertical casting channel may be required in certain circumstances. O Molds of the type shown in Figs. 7 and 8 are especially used. reversible then large parts, with mold cavity dimensions over 1.3 cm for example should be formed because otherwise too little time may exist available to completely solidify the molten metal in mold cavities before the mold breaks, especially in connection with 10 15 20 25 30 35 7907847-3 10 ferrous metals. For metals that shrink during solidification works the blind riser also as a source of supply of molten metal. pine during the solidification of the metal in the sub-cavities.

Under drift fylles formen 65 såsom beskrivits ovan och for- men frigöres från den smälta metallen i behållaren så snart som den smälta metallen fyllt formhåligheterna 73 och 75 och blind- stiggjutet 78 och stelnat i den vertikala gjutkanalen 80. Metal- len i blindstiggjutet 78 förblir dock i smält tillstånd under en avsevärd tidsperiod efter det att formen 65 flyttats bort från den smälta metallen i behållaren och fortsätter att fylla på form- håligheterna 73 och 75 via stiggjutrören 77 och 79 för kompense- ring för krympningen under stelning av metallen i formhåligheterna 73 och 75. Härigenom kan formcyklingstiden minskas så att man und- _viker att formen brister alltför tidigt. Då stelningen är full- ständig, finns icke förenade grupper av metalldelar, inklusive anslutande stigingjut och delar av blindstiggjutet och det verti- kala ingjutet kvar i den isärtagna formen 65.During operation, the mold 65 is filled as described above and formed but is released from the molten metal in the container as soon as the molten metal filled the mold cavities 73 and 75 and the blind the casting 78 and solidified in the vertical casting channel 80. len in the blind riser 78, however, remains in a molten state for a while considerable period of time after the mold 65 has been moved away from the molten metal in the container and continues to fill the mold cavities 73 and 75 via risers 77 and 79 for compensating ring for shrinkage during solidification of the metal in the mold cavities 73 and 75. In this way, the shaping cycle time can be reduced so that It seems that the form breaks too soon. When the solidification is complete constant, there are non-joined groups of metal parts, including connecting riser and parts of the blind riser and the vertical bald cast in the disassembled mold 65.

I fig. 9 visas en flerrumsform 81 med ett flertal formhålig- heter 84 mellan dess övre yta 82 och dess undre yta 83, varav två visas i fig. 9 samlade runt en central, vertikal gjutkanal 85 med trånga, horisontella gjutkanaldelar 86 enligt uppfinningen som ansluter formhåligheterna 84 till den vertikala gjutkanalen 85.Fig. 9 shows a multi-compartment mold 81 with a plurality of mold cavities. 84 between its upper surface 82 and its lower surface 83, two of which shown in Fig. 9 gathered around a central, vertical casting channel 85 with narrow, horizontal casting channel parts 86 according to the invention as connects the mold cavities 84 to the vertical casting channel 85.

Denna anordning är lämplig för gjutning av delar med en tjocklek av högst 1,3 cm, eftersom stelning kommer att ske omedelbart både i formhåligheterna 84 och de trånga gjutkanaldelarna 86, varvid den smälta metallen rinner från den vertikala gjutkanalen 85 då formen 81 avlägsnas från den underliggande ytan av smält metall för åstadkommande av icke förenade gjutdelar.This device is suitable for casting parts with a thickness of not more than 1.3 cm, as solidification will occur immediately both in the mold cavities 84 and the narrow cast channel portions 86, wherein the molten metal flows from the vertical casting channel 85 then the mold 81 is removed from the underlying surface of molten metal for making non-joined castings.

I fig. 10 visas en flerrumsform 90 med ett flertal formhålig- heter 95 mellan den övre ytan 92 och den undre ytan 94, som var och en har två vertikala gjutkanaler 97 och 98 för en snabbare fyllning av de relativt stora formhåligheterna 95 genom trånga vertikala gjutkanaler enligt uppfinningen, så att formhåligheter- na fylles och formen avlägsnas så snart som metallen i de verti- kala gjutkanalerna stelnat och innan formen brister. Denna typ av form är speciellt användbar vid gjutning av metaller där någon kompensering för krympning ej erfordras, i formar med stora del- håligheter som ej kan fyllas genom en enda trång, vertikal gjut- 7907847-3 11' ' ' kanal innan formen brister.Fig. 10 shows a multi-compartment mold 90 with a plurality of mold cavities. 95 between the upper surface 92 and the lower surface 94, which was and one has two vertical casting channels 97 and 98 for a faster filling the relatively large mold cavities 95 through narrow vertical casting channels according to the invention, so that are filled and the mold is removed as soon as the metal in the the bare casting channels solidified and before the mold breaks. This type of shape is especially useful when casting metals where any compensation for shrinkage is not required, in molds with large parts cavities which cannot be filled by a single narrow, vertical casting 7907847-3 11 '' ' channel before the mold breaks.

Uppfinningen omfattar även andra utföringsformer som är uppenbara för fackmannen.The invention also encompasses other embodiments which are obvious to those skilled in the art.

Claims

7907 847-3 12 P A T E N T K R A V

Method of casting metal in a rigid, self-supporting, gas-permeable low-temperature bonded sand grain mold (30; 65; 81; 90) with side surfaces (32) extending between vertically spaced upper (31) and lower (33) surfaces with at least one mold cavity (34) disposed therebetween with at least one mold channel (35) extending from the cavity with a lower open end terminating at the lower surface of the mold, characterized in that the lower surface and the open end of the mold channel are immersed under a underlying surface (60) of molten metal while holding the upper surface and at least a portion of the side surfaces above it; a reduced pressure is applied to the upper surface of the mold to fill the casting channel and the mold cavity with molten metal; the molten metal is allowed to solidify over the entire transverse dimension of at least a part of the casting channel; and then the mold and the recessed open end of the casting channel are moved away from contact with the underlying surface of molten metal before the solidified metal in the casting channel portion melts again due to contact with the underlying surface of molten metal.

2. A method according to claim 1, characterized in that the casting channel (35; 77.79, 80; 85.86; 97.98) has a part with a maximum width of less than 1.9 cm.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting channel part (35; 80; 97.98) is vertical.

4. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting channel part (86) is horizontal.

5. A method according to any one of claims 1-4, characterized in that the mold cavity (34; 73.75; 84; 95) has an internal dimension greater than 1.3 cm.

6. A method according to any one of claims 1-5, characterized in that the molten metal is a ferrous metal heated to at least 1093 ° C and the mold is in contact with the underlying surface of molten metal for less than 30 s.

7. A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the mold (65) comprises a blind riser (78) between the casting channel (80) and the mold cavity (73,75) and the metal remains in the molten state in at least a part of the blind rung casting so that it can flow into the mold cavity after the mold has been removed from contact with the underlying surface (60) of molten metal.

8. A method according to any one of claims 1-7, characterized in that the mold cavity (95) has a plurality of horizontally separated casting channels (97.98), one end of which is connected to the mold cavity.

9. A method according to any one of claims 1-8, characterized in that the mold (30; 90) has a plurality of mold cavities (34:95) separated in a substantially horizontal plane and horizontally separated from each other, the mold cavities having casting channels (35). 97.98) extending from the cavities with the lower open ends separated from each other and terminating at the lower surface of the mold, the lower open ends of all casting channels being simultaneously submerged below the underlying surface of the molten metal below it; that the upper surface and at least a part of the side surfaces are kept above it so that the mold cavities are simultaneously filled with molten metal.

10. A method according to any one of claims 1-9, characterized in that molten metal is allowed to flow from the lower part of the casting channels so that a plurality of non-joined metal parts are formed in the mold cavities.

11. A method according to any one of claims 1-10, characterized in that the application of reduced pressure to the upper surface of the mold constitutes the sole support of the mold. 7907847-3 14

Rigid, self-supporting, gas-permeable, low-temperature bonded sand particle shape (30; 90) with side surfaces extending between vertically spaced upper and lower surfaces with a plurality of mold cavities (34; 95) interposed therebetween in a substantially horizontal region and horizontally spaced characterized in that the mold cavities have casting channels (35; 97.98) with parts having a maximum width of less than 1.9 cm extending from the cavities with the lower open ends separated from each other and terminating in a substantially horizontal plane at the lower surface of the mold.

A mold according to claim 12, characterized in that a horizontal dividing plane (29) between the upper (31) and the lower (33) surface and in that parts of the casting channels extend substantially perpendicular to this dividing plane.

A mold according to claim 12 or 13, characterized in that the mold cavities extend over the dividing plane and are distributed along its length and width.

Mold according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the mold cavities comprise a blind riser (78) between a casting channel (77.79) and a partial cavity (73.75).

Mold according to one of Claims 12 to 15, characterized in that each mold cavity has an internal dimension greater than 1.3 cm.

Mold according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the mold cavities comprise at least two sub-cavities (73, 75) and a blind riser (78) connected between the sub-cavities and one of the casting channels.

A mold according to any one of claims 12-17, characterized in that each sub-cavity has an internal dimension greater than 1.3 cm.

A mold according to any one of claims 12-18, characterized in that the mold has a horizontal, peripheral closure surface extending around the upper surface of the mold.

Casting device, characterized in that it comprises a rigid, self-supporting, gas-permeable mold (30) with side surfaces (32) extending between vertically spaced upper (31) and lower (33) surfaces with at least one mold cavity (34) interposed therebetween with a lower open end (35) terminating at a lower surface of the mold, a container (22) for molten metal, a chamber (20) having a lower opening with a peripheral outer wall (40) for sealing only against the the upper surface of the mold while the side and bottom surfaces of the mold extend downwardly therethrough, a drive device (14,16,18,19) supporting the chamber (20) and the container (22) for a relative movement so that: the open the end of the casting channel (35) is moved below the surface (60) of molten metal in the container, and a vacuum device (24) for varying the pressure in the chamber for filling the mold after lowering the chamber with the lower open end of the casting channel below the surface of molten metal in the container.

Casting device according to claim 20, characterized in that the mold (30) has a plurality of mold cavities (34) separated in a substantially horizontal area and horizontally separated from each other, which mold cavities have casting channels (35) extending from the cavity with the molds. lower open ends spaced apart and terminating at the lower surface (33) of the mold.

Casting device according to claim 20 or 21, characterized in that the device for varying the pressure (24, 26, 28) constitutes the only support for the mold (30) from the chamber (20).