SE462954B

SE462954B - FORM HALF FOR METAL CASTING

Info

Publication number: SE462954B
Application number: SE8500414A
Authority: SE
Inventors: G Perrella; W E Thompson
Original assignee: Dbm Industries Ltd
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1990-09-24
Also published as: DK41485A; AU3815585A; SG61790G; SE8500414L; ZA85706B; MX161544A; SE8500414D0; AU577347B2; FR2559079B1; IT8547625A1; DK41485D0; FR2559079A1; GB8502588D0; GB2153724A; GB2153724B; CA1220608A; JPS60162567A; IT8547625A0; KR900004452B1; CH665148A5

Description

462 954 40 stålet mellan formrummet och värmeväxlingsledningarna hos konventionella formar, desto jämnare kommer temperaturprofilen att vara över formrummet. Å andra sidan gäller att ju större tjocklek hos stålet mellan värmeväxlingsledningarna och form- rummet, desto långsammare kommer värmeväxlingen att äga rum. 462 954 the steel between the mold space and the heat exchange lines of conventional molds, the more even the temperature profile will be over the mold space. On the other hand, the greater the thickness of the steel between the heat exchange lines and the mold space, the slower the heat exchange will take place.

I fall värmeväxlingsledningar hos konventionella formar placeras nära formrummet finns en ökad risk för uppträdande av termisk utmattning i formen till följd av den avsevärda 'ø temperaturskillnad som uppträder över en liten tjocklek. En ytterligare nackdel med att placera konventionella värme- qvväxlíngsledningar tätt intill formrummet är uppkomsten av temperaturformförändringar orsakade av stora temperaturskill- nader mellan de områden hos formrummet som befinner sig närmast värmeväxlíngsledningarna och de områden hos formrummet som be- finner sig längst bort från gjutstycket.If heat exchange conduits of conventional molds are placed near the mold space, there is an increased risk of thermal fatigue occurring in the mold due to the considerable temperature difference occurring over a small thickness. A further disadvantage of placing conventional heat exchange conduits close to the mold space is the occurrence of temperature deformation caused by large temperature differences between the areas of the mold space which are closest to the heat exchange conduits and the areas of the mold space furthest from the casting.

D Med en gjutform uppvisande en trycksatt värmeväxlande hålighet är det möjligt att öka temperaturen hos det värme- växlande mediet till varje önskad temperatur upp till ZSZOC.D With a mold having a pressurized heat exchanging cavity, it is possible to increase the temperature of the heat exchanging medium to any desired temperature up to ZSZOC.

Temperaturskillnaden mellan formrummet och den värmeväxlande håligheten över frontväggens gjutområde är avsevärt mindre än den hos formar som kyles av vatten strömmande genom ledningar i formarna. Den lägre temperaturskíllnaden har resulterat i tillverkning av en form uppvisande en formvägg med en tjock- lek så liten som tre tiondelar av en tum, beroende av gjut- styckets dimensioner och den värme som skall avlägsnas från detta. Gjutområdet inkluderar vanligen hela den del hos gjut- väggen som mottager den heta gjutsmältan.The temperature difference between the mold space and the heat-exchanging cavity over the casting area of the front wall is considerably smaller than that of molds cooled by water flowing through pipes in the molds. The lower temperature difference has resulted in the manufacture of a mold having a mold wall with a thickness as small as three tenths of an inch, depending on the dimensions of the casting and the heat to be removed therefrom. The casting area usually includes the entire part of the casting wall that receives the hot casting melt.

Den lägre värmeskillnaden mellan formrummet och den värmeväxlande hàligheten har även gjort det möjligt att öka den yta hos den värmeväxlande håligheten som star i kontakt med frontväggens gjutområde. Den tunna väggens yta bildar gjutområdet hos frontväggen som mottager den heta smältan.The lower heat difference between the mold space and the heat-exchanging cavity has also made it possible to increase the surface of the heat-exchanging cavity which is in contact with the casting area of the front wall. The surface of the thin wall forms the casting area of the front wall which receives the hot melt.

Med den ökande ytan hos den värmeväxlande håligheten i kontakt med formens gjutomrâde är det möjligt att uppnå såväl en större värmeväxlingsyta som en förbättrad temperaturprofil på formens gjutområde.With the increasing surface of the heat-exchanging cavity in contact with the mold area of the mold, it is possible to achieve both a larger heat exchange surface and an improved temperature profile on the mold area of the mold.

De stycken som skall gjutas i formarna har en oändlig variation i utformning och tjocklek. Mängden het metall som' skall kylas ökar med tjockleken hos det stycke som skall gjutas och minskar med tunnhcten hos det stycke som skal] 40 462 954 gjutas och står vid direkt samband med ytan hos det stycke som skall gjutas. Genom användande av en värmeväxlande hålig- het med högt tryck och ett värmeväxlande medium med hög tem- peratur, är det möjligt att anpassa formen hos huvudväggen i den värmeväxlande håligheten till att åstadkomma en tempera- turprofil hos formens gjutparti, vilken temperaturprofil huvudsakligen är anpassad till èn värme som skall avlägsnas från olika delar av det stycke som gjutes.The pieces to be cast in the molds have an infinite variety in design and thickness. The amount of hot metal to be cooled increases with the thickness of the piece to be cast and decreases with the thinness of the piece to be cast and is in direct contact with the surface of the piece to be cast. By using a high pressure heat exchanging cavity and a high temperature heat exchanging medium, it is possible to adjust the shape of the main wall of the heat exchanging cavity to provide a temperature profile of the mold portion of the mold, which temperature profile is mainly adapted to one heat to be removed from different parts of the piece being cast.

Från gjutstyckets tjockare delar måste bortföras mer värme, medan gjutstyckets tunnare delar erfordrar mindre värme- 'bortförse1; Genom att väsentligen profilera tjockleken hos" I insidan av den värmeväxlande hålighetens huvudvägg i omvänd proportion till den värme som skall avlägsnas från gjutområdets olika delar, kan man erhålla en kylprofil som avlägsnar mer värme från de delar hos gjutgodset vilka erfordrar avgívning -av mer värme~vid~stelningen;'varvidtmindrewvärme'kommer att' "'"^ avlägsnas från de delar av gjutgodset vilka erfordrar mindre avgívning av värme vid stelningen.More heat must be removed from the thicker parts of the casting, while the thinner parts of the casting require less heat removal1; By substantially profiling the thickness of "Inside the main wall of the heat exchange cavity in inverse proportion to the heat to be removed from the different parts of the casting area, one can obtain a cooling profile which removes more heat from the parts of the casting which require release of more heat ~ during the solidification; 'less heat' will be removed from those parts of the casting which require less heat dissipation during the solidification.

Ett annat problem med långsträckta rörformiga värmeöver- föríngsledningar hos konventionella formar är att den kon- tinuerliga genomströmningen av vatten i dessa ledningar leder till uppbyggnad av slam eller flagor på ledningens väggar, detta problem kan i någon mån undanröjas genom konditionering eller behandling av kylvattnet före användningen. Flagor eller slam minskar normal värmeöverföring mellan vattnet och formen och orsakar ojämn värmefördelning i formen. Formen måste kontinuerligt behandlas för avlägsnande av slam eller flagor för att upprätthålla tillfredsställande värmeöverföring. Med ett trycksatt värmeväxlingsmedíum, såsom vatten, behöver endast en tillräcklig mängd vatten tillsättas till den värmeväxlande hàligheten för att ersätta den änga som utdrives genom den värmeväxling som uppträder såsom ett resultat av varje metall- injektion i formrummet. Härigenom förekommer ej bildning av slam eller flagor och ovannämnda problem uppträder ej i den trycksatta värmeväxlande håligheten.Another problem with elongated tubular heat transfer pipes of conventional molds is that the continuous flow of water in these pipes leads to the build-up of sludge or flakes on the walls of the pipe, this problem can to some extent be eliminated by conditioning or treatment of the cooling water before use. . Flags or sludge reduce normal heat transfer between the water and the mold and cause uneven heat distribution in the mold. The mold must be continuously treated to remove sludge or flakes to maintain satisfactory heat transfer. With a pressurized heat exchange medium, such as water, only a sufficient amount of water needs to be added to the heat exchange cavity to replace the meadow expelled by the heat exchange that occurs as a result of each metal injection into the mold space. As a result, sludge or flakes do not form and the above-mentioned problems do not occur in the pressurized heat-exchanging cavity.

Ovan angivna och övriga särdrag kommer att framgå av följande beskrivning och bifogade ritning, på vilken fig. 1 är en tvärsnittsvy genom halva den permanenta formen och fig. 2 är en tvärsnittsvy genom den permanenta formen jämte organ för att hålla formhalvorna i linje. 462 954 40 Fig. 1 visas en formhalva 1 innefattande en front- vägg 2, sidoväggar 3 och en bärkropp 4. Bärkroppen 4 är fäst vid sidoväggarnas 3 botten medelst skruvar 5. En tunn hög- tryckspackníng 6 som förmår motstå höga temperaturer placeras mellan sidoväggarnas botten och bärkroppen 4 innan skruvarna 5 fastsättes. En värmeväxlande hålighet 7 för högt tryck är utbildad mellan frontväggen 2, sidovåggarna 3 och bärkroppen 4. En inloppsventil 8 är anordnad i sidoväggen 3 för att tillsätta fluid till håligheten 7 när så erfordras.The above and other features will become apparent from the following description and accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a cross-sectional view through half of the permanent mold and Fig. 2 is a cross-sectional view through the permanent mold along with means for holding the mold halves in line. Fig. 1 shows a mold half 1 comprising a front wall 2, side walls 3 and a support body 4. The support body 4 is fixed to the bottom of the side walls 3 by means of screws 5. A thin high-pressure gasket 6 which is able to withstand high temperatures is placed between the side walls. the bottom and the support body 4 before the screws 5 are fastened. A heat exchange cavity 7 for high pressure is formed between the front wall 2, the side walls 3 and the support body 4. An inlet valve 8 is arranged in the side wall 3 to add fluid to the cavity 7 when required.

En utloppsventil 9 är anordnad i sidoväggen 3 för att avlägsna gas från håligheten“7 efter varje gjutföljdi Frontväggen'2 inne- fattar ett gjutområde 10 som mottager den heta gjutsmältan.An outlet valve 9 is provided in the side wall 3 to remove gas from the cavity 7 after each casting sequence. The front wall 2 comprises a casting area 10 which receives the hot casting melt.

I? Gjutområdets 10 centrala parti utgör en del av det formrum i vilket den gjutna artikeln formas. Frontväggens 2 och gjut- områdets 10 utformning kommer att variera från form till form ~i-beroende av-formen-hos den artikel-som-gjutes: Den tunna -- fee» väggen 11 mellan gjutområdet 10 och den värmeväxlande hålig- heten 7 kan vara så tunn som 0,76 cm beroende på storlek och utformning av den gjutna artikeln och beroende av den värme som skall avlägsnas från varje del av gjutområdet 10. Som framgår av fig. 1 är i formhalvan 1 utbildad en pelare 12, vilken sträcker sig genom hålígheten 7 för tillhandahållande av ytterligare stöd för frontväggen 2. En utstötarpínne 13 sträcker sig genom pelaren 12.IN? The central portion of the casting area 10 forms part of the mold space in which the cast article is formed. The design of the front wall 2 and the casting area 10 will vary from mold to mold depending on the shape of the article being cast: The thin-walled wall 11 between the casting area 10 and the heat exchanging cavity 7 may be as thin as 0.76 cm depending on the size and design of the cast article and depending on the heat to be removed from each part of the casting area 10. As shown in Fig. 1, a column 12 is formed in the mold half 1, which extends through the cavity 7 to provide additional support for the front wall 2. An ejector pin 13 extends through the column 12.

I fig. 2 visas två formhalvor 14 och 15 i ett slutet läge bildande formrummet 16. Formhalvan 14 är fäst vid ett lock 17 som i sin tur är fäst vid en av gjutmaskinens form- bord 18, vilket kommer att förflytta formhalvan 14 till ett slutet läge mot eller bort från formhalvan 15. Formhalvan 15 är pà motsvarande sätt fäst vid ett block 19 som är fäst vid gjutmaskinens andra formbord 20, vilket kommer att förflytta formhalvan 15 till ett slutet läge mot eller bort från form- halvan 14. Formhalvan 14 innefattar en frontvägg 21, sido- väggar 22 och en bärkropp 23. En värmeväxlande hålighet 24 för högt tryck är utbildad mellan frontväggen 21, sidoväggarna 22 och bärkroppen 23. Formhalvan 15 innefattar två eller flera styrpinnar 25 och 26, vilka kvarhålles i bussningar 27 resp. 28 för att hålla formhalvorna 14 och 15 i linje. När form- halvorna 14 och 15 befinner sig i det i fig. 2 visade slutna läget, är formrummet 16 utbildat mellan formområdena 29 och 30 g ~ å 462 954 hos formhalvorna 14 resp. 15.Fig. 2 shows two mold halves 14 and 15 in a closed position forming the mold space 16. The mold half 14 is attached to a lid 17 which in turn is attached to one of the mold tables 18 of the casting machine, which will move the mold half 14 to a closed position towards or away from the mold half 15. The mold half 15 is correspondingly attached to a block 19 which is attached to the second mold table 20 of the casting machine, which will move the mold half 15 to a closed position towards or away from the mold half 14. The mold half 14 comprises a front wall 21, side walls 22 and a support body 23. A high pressure heat exchanging cavity 24 is formed between the front wall 21, the side walls 22 and the support body 23. The mold half 15 comprises two or more guide pins 25 and 26, which are retained in bushings 27 and 27, respectively. 28 to keep the mold halves 14 and 15 in line. When the mold halves 14 and 15 are in the closed position shown in Fig. 2, the mold space 16 is formed between the mold areas 29 and 30 by 462,954 of the mold halves 14 and 14, respectively. 15.

Med formhalvorna 14 och 15 i det slutna läget införes het gjutmetall vid formrumskanalen 31 och luft ventileras vid utloppskanalen 32 tills formrummet 16 och överflödesutrymmet 33 är fyllda med het gjutsmälta. Gjutsmältan införes vid ett tryck om upp till 13,79 MPa vid 427°C för zink och upp till 34,47 MPa vid 649OC för aluminium. Vid gjutning med zink inne- håller den värmeväxlande håligheten 24 värmeväxlingsfluid 34 under tryck och vid en temperatur om upp till 232°C. Detsamma gäller för formhalvan 14. n Vid en temperaturskillnad om omkring 204°C mellan den i formrummet 16 gjutna zinken och värmeväxlingsfluíden 34 i den värmeväxlande håligheten 24, kommer värme att överföras genom formområdet 29 till värmeväxlingsfluiden 34, så att en liten del av denna förångas. Ångan kommer att ventileras till v'atmosfärëh"genom en tryckregleringsventil såsom antydes i fig. 1.With the mold halves 14 and 15 in the closed position, hot cast metal is introduced at the mold space duct 31 and air is ventilated at the outlet duct 32 until the mold space 16 and the overflow space 33 are filled with hot cast melt. The casting melt is introduced at a pressure of up to 13.79 MPa at 427 ° C for zinc and up to 34.47 MPa at 649 ° C for aluminum. When casting with zinc, the heat exchange cavity 24 contains heat exchange fluid 34 under pressure and at a temperature of up to 232 ° C. The same applies to the mold half 14. n At a temperature difference of about 204 ° C between the zinc cast in the mold space 16 and the heat exchange fluid 34 in the heat exchanging cavity 24, heat will be transferred through the mold area 29 to the heat exchange fluid 34, so that a small portion thereof evaporates . The steam will be vented to the atmosphere through a pressure control valve as indicated in Fig. 1.

När gjutstyckets stelnar isärföres formhalvorna 14 och av formborden 18 och 20, varpå gjutstycket utstötes från formrummet av utstötarstänger såsom 13 och 36 och liknande stänger ej visade på ritningen.When the casting solidifies, the mold halves 14 and the mold tables 18 and 20 are disassembled, whereupon the casting is ejected from the mold space by ejector rods such as 13 and 36 and similar rods not shown in the drawing.

En ytterligare fördel hos den värmeväxlande háligheten 24 med högt tryck är att ínnnan gjutningsoperationen påbörjas, kan värmeväxlingsfluiden 34 upphettas under tryck och tempera- turen hos varje formhalva kan höjas till 232°C eller varje annan önskad temperatur innan gjutningen påbörjas. Formens temperatur kan regleras genom en kombination av tryckregleringar vid ín- loppsventilen 8 och utloppsventilen 9 hos håligheten 7 i kombination med en doppvärmare i hàligheten 7.A further advantage of the high pressure heat exchange cavity 24 is that before the casting operation begins, the heat exchange fluid 34 can be heated under pressure and the temperature of each mold half can be raised to 232 ° C or any other desired temperature before casting begins. The temperature of the mold can be regulated by a combination of pressure controls at the inlet valve 8 and the outlet valve 9 of the cavity 7 in combination with a dip heater in the cavity 7.

Fastän uppfinningen visats och beskrivits i en utföríngs- form, är det uppenbart för en fackman att konstruktiva detaljer kan variera hos de artiklar som skall gjutas. Uppfínningen är ej begränsad till de konstruktionsdetaljer som visas på rit- ningen, utan innefattar sådana ändringar och variationer vilka med nödvändighet behöver göras av fackmannen vid förberedelse av permanenta metallformar införlivade med vad som utläres av föreliggande uppfinning, utan att därmed uppfinningstanken från- gås eller patentkravens omfattning-överskrides.Although the invention has been shown and described in one embodiment, it will be apparent to one skilled in the art that structural details may vary with the articles to be molded. The invention is not limited to the construction details shown in the drawing, but includes such changes and variations which necessarily need to be made by those skilled in the art in preparing permanent metal molds incorporated with what is taught by the present invention, without departing from the spirit of the invention or the claims. scope-exceeded.

Claims

LO L5 20 $% Ö \ N) 3.0 Patent claims

Mold half for use in high pressure metal casting, comprising a front wall (2) having a casting area (10), side walls (3) extending rearwardly from the front wall, a support body (4) connecting the base portion and means (5) of the side walls ) for attaching the support body to the bottom of the side walls, the walls (3) and the support body (4) form a heat-exchanging cavity (7) for high pressure, that a first valve (8) is arranged for introducing liquid under pressure into the heat-exchanging cavity. - I) characterized in that the front wall (2), the side unit and that a second valve (9) is arranged to release gas under pressure from the heat exchanging cavity.

The mold half according to claim 1, that the thickness of the front wall (2) in the casting area is inversely proportional to the heat to be removed from the part to be cast.

Mold half according to claim 1 or 2, n a d in that the thickness of the front wall (2) in the casting area is between 8.4 and 12.7 mm.

Mold half according to claim 2 or 3, characterized in that the thickness of the front wall (2) both in the casting area of the front wall and in the opposite characteristic area of the heat-exchanging cavity (7) is less than the thickness in the remainder of the front wall.

Mold half according to claim 1 or 2, characterized in that a heat exchanging medium in which the pressure in the heat exchanging cavity (7) for high pressure is kept at such a level that the boiling point of the heat exchanging medium corresponds to the temperature at which the mold is to be held.

Mold half according to claim 1 or 2, characterized by a heat-exchanging medium in which the pressure in the high-pressure heat-exchanging cavity (7) is kept at such a level that the boiling point of the heat-exchanging medium is between 132 and 26o ° c.

Mold half according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the support body (4) is fastened to the side walls (3) by means of a plurality of screws (5) with an intermediate gasket.

Mold half according to claim 2, characterized in that one or more hollow pillars, which are provided with ejector rods (13), extend through the heat-exchanging cavity (7).