SE503653C2 - Form för metallgjutning med i nedloppet placerad hylsa med keramiskt filter - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 503 653 2 Här användes termen nedlopp om varje kanal som an- vändes som enda medel för att införa metallsmälta i form- rummet.

Formen enligt uppfinningen har inget ingjutssystem utom nedloppet, men förutom formrummet och nedloppet kan formen också ha ett eller flera matarrum.

Formen och hylsan enligt uppfinningen kan användas för gjutning av skilda icke-ferrometaller, exempelvis aluminium och aluminiumlegeringar, aluminiumbrons, magnesium och dess legeringar, zink och dess legeringar och bly och dess legeringar, eller för gjutning av ferrometaller såsom järn och stål.

Formen kan vara en sandform beredd enligt ovan- stående konventionella gjuteripraxis eller en permanent form, såsom en kokill, för framställning av gjutstycken genom statisk kokillgjutning eller lågtryckskokillgjutning.

Det material av vilken hylsan är gjord måste vara tillräckligt eldfast för att motstå temperaturen på den metall som skall gjutas i formen. Lämpliga material inne- fattar metaller, keramiska material, bundna eldfasta par- tikelmaterial, såsom kiselsand, och bundna eldfasta, värmeisolerande material med eldfasta fibrer. För vissa tillämpningar kan hylsan även innehålla exotermiska mate- rial.

Hylsan är lämpligen gjord av bundet eldfast värme- isolerande material och framställd genom avvattning på en lämplig mall av ett vattenhaltigt slam, innehållande fiber- material och ett bindemedel och valfritt ett partikelmate- rial, avlägsnande av hylsan från metallen och härdning av bindemedlet. Dylika hylsor kan tillverkas noggrant med små toleranser på både inner- och ytterytorna. Detta är viktigt, då den yttre ytan måste vara sådan att hylsan passar tätt i nedloppet på en kokill eller sandformutan att krossas och utan att den flyter, då metall ingjutes i kokillen eller sandformen. Noggrannhet i innerytans storlek är viktigt för att garantera insättandet av lokaliseríngen av filtret.

Dylika hylsor är även motståndskraftiga mot erosion, och 10 15 20 25 30 35 503 653 3 detta tillförsäkrar att den metall som strömmar in i hylsan och genom filtret in i formrummet inte sköljer bort partiklar och fibrer från ytan.

För att underlätta tillverkningen är hylsan van- ligtvis cirkulär i horisontalsnitt, men snittet kan även vara exempelvis ovalt, rektangulärt eller kvadratiskt.

Det cellulära keramiska filtret kan exempelvis ha bikaksstruktur med celler som sträcker sig mellan två ytter- ytor av filtret eller en struktur med inbördes förbundna porer, såsom ett keramiskt skum.

Filtret är lämpligen placerat i eller intill nedre änden av hylsan. Filtret kan vara fäst inuti hylsan med lim.

Den eldfasta hylsan kan vara utförd i ett stycke med filtret, genom att den utformats runt filtrets sidoyta.

Under formningen är det önskvärt att filtrets öppna ytor täckes för att förhindra att det material som hylsan är utformad i tränger in i filtrets porer och blockerar dem.

Då hylsan och filtret användes för gjutning av aluminium kan täckorganet lämpligen vara aluminiumfolie, som vid användning omedelbart smältes av smält aluminium som hälles i hylsan.

Den filtret innehållande hylsan kan också lämpligen for- mas genom att filtret infores i hylsan under tillverkningen av hylsan och hylsans vägg deformeras runt filtret, sa att detta fasthálles i läge. Hylsan kan göras genom avvattning pà en mall av ett vattenhaltigt slam med fibröst eldfast material, avlägsnande av den sä formade hylsan fràn mallen, insättning av filtret i ena anden av hylsan sa, att filtret placeras intill denna ande av hylsan, deformering av hylsans vägg, t.ex. genom pressning; runt filtret, så att filtret hälles pa plats. och uppvärmning av hylsan för härdning av bindemedlet.

Hylsan kan också formas i tva delar, och en ände av var och en av de tva delarna kan fästas vid en yta pa filt- ret, exempelvis medelst ett lim. och filtrets sidoyta tatas för att förhindra lackning av smält metall under användningen. 503 653 10 15 20 25 30 35 A Hylsan kan ha en eller flera anslag eller skuldror pá sin inre yta för lokalisering av filtret i önskat läge.

I en föredragen utföringsform av hylsan enligt uppfin- ningen är filtret placerat pä ett eller flera anslag vid eller i närheten av hylsans bas och hàlles i läge av ett eller flera utspràng pä hylsans inre yta eller filtrets sidoyta.

Fastän ett flertal anslag pä inbördes avstànd runt hyl- sans omkrets vid eller i närheten av dess bas kan användas. är det att föredra att hylsan har ett enda utspràng, som sträcker sig helt runt Omkretsen. Ett anslag som sträcker sig helt runt hylsans omkrets inte endast lokaliserar filtret i önskat läge, utan förhindrar även att metall passerar för- bi filtret, da hylsan är införd i nedloppet pà en form och smält metall hälles genom den.

Fastän ett filter med ett eller flera utspräng kan an- vändas, föredras avlànga utspráng pà hylsans insida, sä att filtret kan lokaliseras pä anslaget eller anslagen mitt över öppningen i hylsans bas.

Utspràngen pà hylsans inneryta kan vara smä kniveggar, men de är lämpligen ribbor av mera substantiell storlek.

Utsprángen är lämpligen fördelade med lika avstånd runt den inre omkretsen av hylsan och avsmalnar nedifràn och upp.

Filtret införes 1 hylsan uppifrån. placerade pä anslaget eller anslagen och hälles i läge av utsprängen. Förekomsten av utsprángen tillförsäkrar att smá storleksvariationer som förekommer pä filter med samma nominella storlek kan tole- reras, dä filter av något olika storlek ända kan hällas fast pà plats.

Kombinationen av anslaget eller anslagen och utsprängen tillåter transport av hylsorna utan att filtren rubbas och förhindrar att filtren flyter upp dä smält metall gjutes i de formar i vilken de är placerade.

Hylsans längd kan vara samma som eller liknande filt- rets tjocklek, sä att hylsan har formen av en ring runt filt- ret. Emellertid är det lämpligt att hylsans längd är väsent- 10 15 ZÛ 25 30 503 653 5 ligt större än filtrets tjocklek, så att den smälta metallen kan hällas i hylsan, varigenom undvikes möjligheten att me- tall läcker in i formrummet runt utsidan av hylsan. Om så önskas kan för underlättande av hylsans påfyllning dennas övre ände vara utkragad som en trätt.

For införing och lokalisering av hylsan i nedloppet i formen är det att föredra att hylsans yttre yta är konisk och att nedloppet har en motsvarande konicitet. Konicitetens riktning beror på om hylsan skall införas i nedloppet ovan- ifrån eller nedifrån. Det är också lämpligt att hylsans yttre yta eller den yta på formen som omger nedloppet har organ för fasthállande av hylsan i läge. då den väl satts in i nedloppet. Dessa organ kan exempelvis vara utspràng såsom ribbor på hylsans sidoyta eller rihbor utformade i nedloppet i en sandform genom användning av en urtagsförsedd mall under formframställningen eller i fall av en metallform eller kokill ribbor maskinbearbetade på kokillytan runt nedloppet.

Den eldfasta hylsan är lämpligen placerad i nedloppet så, gjutgodset. Detta kan uppnås exempelvis genom införande av att dess nedre ände och filtret inte är i kontakt med ett anslag ovanför nedloppets nedre ande och placering av hylsan mot anslaget.

Då ett gjutgods tillverkas som kräver en mätare under användning av formen och hylsan enligt uppfinningen, är det möjligt att placera den filtret innehållande hylsan i matarrummet och att använda mätaren som nedlopp. I dylika tillämpningar användes vanligtvis en hylsa som har exotermiska och/eller värmeisolerande egenskaper, förutom att den är eld- fast för uppnående av tillfredsställande matning av gjut- godset.

Dä hylsan skall fungera som en matarhylsa i en form för gjutning av ferrometaller är filtret lämpligen placerat minst 0,5 cm eller ännu hellre minst 1 cm fràn hylsans nedre ände.

Uttryckt i förhållande till hylsans hela höjd ar filtret lampligen placerat ovanför hyslans nedre ände med minst 10 % och högst 75 % av hylsans höjd. 503 653 10 15 20 25 30 35 Sedan metallen fyllts pà stelnat och krympt i formrummet, matas smalt metall frän hylsans hålighet genom filtret for kompensering av krympningen och ástadkommande av ett felfritt gjutstycke. Efter stelnande avlägsnas gjutstycket fràn formen och nedloppet/mataren avlägsnas.

For att gora det lättare att avlägsna nedloppet/mätaren kan en brottkärna vara placerad mellan hylsans nedre ände och formrummet enligt normal praxis. Brottkarnan kan vara fast vid hylsans bas om sa önskas, exempelvis medelst ett lim eller genom att brottkärnan utformas sä, att en del av densamma kan upptas med skjutpassning i hylsan. Alternativt kan brottkärnan vara utformad i_ett stycke med hylsan.

Genom användning av en hylsa av eldfast material med ett filter och en form enligt uppfinningen utan ingjuts- system, sä när som pà nedloppet, är det möjligt att till- verka g)utgods mer ekonomiskt än med konventionella metoder för sandgjutning eller statisk gjutning av metaller, efter- som eliminering av ingjutssystemet märkbart minskar den me- tallvikt som maste gjutas for att ett visst gjutstycke skall tillverkas och mindre rensning av gjutstycket erfordras.

Konstruktionen av en sandform eller en kokill för sta- tisk gjutning förenklas, och bägge kan göras mindre jämför- bart med konventionella sandformar eller kokiller. En be- fintlig kokill kan modifieras för att bilda en form enligt uppfinningen genom att dess ingjutssystem blockeras och ko- killens nedlopp om så erfordras bearbetas for att tillåta insättning av hylsan.

Vidare kan metall gjutas vid lägre smälttemperaturer och vid statisk gjutning vid lägre kokilltemperaturer.

Gjutstycken tillverkade i formar enligt uppfinningen har förbättrade riktade stelningsegenskaper och är i huvud- sak fri frán porositet och inneslutningar och har som ett resultat goda mekaniska egenskaper sasom töjning, god maskin- bearbetbarhet och trycktäthet.

Uppfinningen beskrives med hanvisning till bifogade ritningar, pá vilka 10 15 20 25 30 35 503 653 7 fig. 1 - S visar vertikalsnitt genom hylsor enligt upp- finningen, fig. 6 visar ett halvt tvärsnitt genom hylsan i fig. 5, fig. 7 visar ett vertikalsnitt genom en konventionell sandform för gjutning av ett aluminiumgjutstycke, fig. 8 visar ett vertikalsnitt genom en sandform enligt uppfinningen for gjutning av ett aluminiumgjutstycke, fig. 9 och 10 visar vertikalsnitt genom ytterligare utforingsformer av gjutformar enligt uppfinningen. fig. 11 visar en schematisk horisontalvy av ett alumi- niumtopplock framställt genom statisk gjutning i en konven- tionell metallkokill och fig. 12 visar en schematisk horisontalvy av aluminium- topplocket i fig 11 framställt genom statisk gjutning i en form enligt uppfinningen.

Med hänvisning till fig 1 har en matarhylsa 1 med cirku- lärt horisontellt tvärsnitt en övre del 2, som är trattformig, och en nedre del 3, som är cylindrisk. Ett filter 4 av kera- miskt skum med en form, som smalnar av uppifrån svarande mot delens 2 form, är placerat vid botten av delen 2 och ovanför hylsans nedre ände S pä ett avstånd om ungefär 27 X av hylsans totala höjd.

I fig. 2 har en matarhylsa med cirkulärt horisontellt tvärsnitt en övre del 12, del 13, som är trattformig. och en nedre vars väggtjocklek är större an den övre delens vägg- t]ocklek, sa att ett anslag 14 bildas. Ett filter 15 av kera- miskt skum ar placerat på anslaget 14 ovanfor hylsans nedre ände 16 pä ett avstånd om ungefär 27 i fig. 3 tvärsnitt och gjord av en blandning av fibrost eldfast mate- X av hylsans totalhöjd. har en hylsa 21 med cirkulärt horisontellt rial. ett filter 22 eldfast material i partikelform och ett bindemedel av keramiskt skum 22 placerat i närheten av dess nedre ände 23. Under tillverkningen av hylsan 21 och efter utförandet av filtret 22 och innan bindemedlet hàrdnat deformeras rorets vägg 24 i nedre änden 23 med ett kläm- verktyg, sä att filtret 22 fasthàlles pà önskad plats. Till- verkningen av hylsan 21 fullbordas sedan genom att röret upp- värmes for härdning av bindemedlet. 503 653 10 15 20 25 30 35 8 vid användning insättes hylsan 21 i nedloppet pá en form. så att den nedre änden 23 befinner sig intill form- rummet. och smält metall hälles in i hylsans 21 ovre del och får passera genom filtret 22 in i formrummet.

I fig. 4 har en hylsa 31, gjord av eldfast varmeisoler- ande material, en yttre sidoyta 32, som avsmalnar frán botten 33 av hylsan mot toppen 34. Insidan av hylsan 31 har ett anslag 35 vid botten 33 av hylsan 31, pà vilket ar fast ett filter 36 av keramiskt skum. Vid användning infores hylsan 31 i ett nedlopp med en form som smalnar av sásom hylsans 31 yttre sidoyta 32.

I fig. 5 och 6 har en hylsa 41 med cirkulart horison- tellt tvarsnitt och gjord av eldfast material ett anslag 42 vid sin bas 40, vilket sträcker sig runt hylsans 41 omkrets.

Hylsan 41 har även fem avlånga ribbor 44, fordelade med lika inbordes avstånd runt dess inre yta 45 intill basen 43.

Ribborna 44 avsmalnar fràn botten 46 mot toppanden 47, och hylsan 41 avsmalnar fràn toppen 48 mot basen 43. Hylsan 41 innehåller ett filter 49 av keramiskt skum med cirkulart horisontalsnitt, som är infört 1 hylsan 41 vid toppen 48 och placerat pà anslaget 42 och fasthállet pà plats av rib- borna 44. vid användning införes hylsan 41 i ett nedlopp pà en form och smält metall hälles i hylsans 41 topp 48 och pas- serar genom filtret 49 in i formrummet.

I fig. 7 har en sandform 51 med ett formrum S2 for gjutning av ett aluminiumplattgjutstycke en ingjutsbussning S3, ett ingjutssystem, bestående av ett nedlopp 54, en brunn SS, en ingjutskanal 56 och ett inlopp 57, samt ett matarrum S8. Det senare ar fodrat med en cylindrisk värmeisolerande matarhylsa S9, gjord av bundet fibrost och icke-flbrost partikelformigt eldfast material. vid användning gjutes smält metall i ingjutsbussningen 53 och flyter genom ingjutssystemet och in i formrummet S2 och matarrummet 48. 10 15 20 30 503 653 9 I fig 8 har en sandform 61 for gjutning av ett alumi- niumplattgjutstycke, likadant som det som gjutes i fig 4, ett formrum 62 och ett nedlopp 63. Formen har ingen ingjuts- bussning och inget ingjutssystem. Nedloppet 63 är fodrat med en eldfast värmeisolerande hylsa 64, gjord av bundet fib- rost och icke-fibrost partikelformigt eldfast material, och hylsan 64 har ett filter 65 av keramiskt skum placerat intill sin nedre ande 66. Vid användning gjutes smält metall i ned- loppet 63 och flyter genom filtret 65 in i formrummet 62. In- gjutningen upphor, dä nedloppet 63 ar fullt av smält metall.

Formar av det slag som visas i fig 7 och 8 användes for att gjuta aluminiumplattgjutstycken med matten 26 cm x 26 cm x 2 cm. Totalvikten av gjuten metall under användning av formen i fig 7 var 5 kg och totalvikten av gjuten metall under användning av formen i fig 8 var 3 kg. Formen enligt uppfin- ningen gav därfor en besparing pä 2 kg pà gjutstyckets total- vikt.

I fig 9 är en cirkulär matarhylsa 71, som smalnar av frän 75 mm innerdiameter vid toppen till 40 mm innerdiameter vid basen, försedd med ett cirkulärt filter 72 av keramiskt skum med 55 mm diameter, hallen pä plats av den koniska hylsväggen.

Hylsan är placerad i en sandform 73. sá att hylsan 71 bildar det enda inträdesorganet for metall till formrummet 74, som användes for att gjuta en platta med matten 26 x 26 x 3 cm i nodulärt gjutjarn.

Da smalt jarn inqjutits 1 matarnylsan for fyllning av formrummet och matarrummet, var totalvikten av den gjutna me- tallen 16,3 kg. Sedan gjutstycket hade stelnat. avlägsnades frän formen och mataren knackades bort. Fran plattans yta avlägsnades 2 mm genom en avskiljningsoperation, och plattan inspekterades med en färginträngningsteknik. Mycket fa inne- slutningar fanns. För jämförelse framställdes ett liknande gjutstycke i en form med nedlopp, ingjutssystem och en mätare. fordrad med en hylsa av eldfast värmeisolerande material och med en diameter om 75 mm och en höjd om 100 mm. Totalvikten 503 653 10 15 20 30 35 V10 av gjuten metall var 23,15 kg, vilket är 6,85 kg mer an vid användning av matarhylsan enligt uppfinningen. Dessutom av- slojade en undersökning av plattan med färginträngningstek- niken efter avlägsnade av 2 mm av ytan ett antal inneslut- ningar.

I fig 10 har en sandform 81 for framställning av ett plattgjutstycke ett formrum 82 och ett nedlopp 83 med en ovre del 84 och nedre del 85. Den nedre delen är formad av en ko- nisk mall, som har langsgàende urtag i sin sidoyta, vilka ur- tag formar ribbor 86 i ytan av det formmaterial som omger den nedre delen 85. En hylsa 87 med ett filter 88 av Kera- miskt skum fäst däri, sàsom visas i fig 4, ar inford i ned- loppets 83 nedre del 85 och hàlles fast pa plats av ribb- orna 86. Vid användning ingjutes smalt metall i nedloppets 83 ovre del 84, och metallen passerar genom keramikskumfiltret 88 in i formrummet 82.

I fig 11 har ett aluminiumgjutstycke 91 for ett topp- lock, framställt i en kokill för statisk gjutning och försett med fyra cylindrar 92 och tvâ ventilportar 93 per cylinder, ett ingjutssystem. bestående av ett nedlopp 94, förbundet via gjutkanaler 95 och inlopp 96 med topplocket, och tre cirkulära matare 97 och en avláng matare 98. Ggutstycket 91 framställes genom att smält aluminium ingjutes i nedloppet 94, sä att det flyter genom ingjutssystemet in i kokillrummet och matarrummen.

I fig 12 har ett likadant gjutstycke 101 som i fig 11 med fyra cylindrar 102 och tva ventilportar 103 per cylinder tre cirkulära matare 104A, 104B och 1040 och en avlàng matare 105, men inget ingjutssystem. Fore framstallandet av gjut- stycket insattes en eldfast hylsa, gjord av bundet fibrost och icke-fibrost partikelformigt eldfast material och forsedd med ett keramikskumfilter 1 ena änden, i kokillens formrum for àstadkommande av den mittre mataren 1045 av de tre cir- kulära matarna, sa att nedre änden av hylsan med filtret blir belägen alldeles ovanfor formrummets övre ande. Gjutstycket 101 framställdes genom att smalt aluminium ingots i matarens 1045 rum, så att det passerade genom hylsan och filtret in i 503 653 11 kokillrummet och de andra matarrummen. Totalvikten av det 1 fig 11 visade gjutstycket var 19,0 kg, varav 10,5 kg av själva topplocket, 6,0 kg av matarna och 2,5 kg av lngjuts- stycket. Totalvikten av gjutstycket 1 fig 12 var 16,5 kg, sàledes en viktbesparing pà 2,5 kg 1 förhållande till gjut- stycket 1 flg. ll.

Claims (18)

lm 503 653 12 PATENTKRAV

1. Form för metallgjutning och med ett formrum (62, 74, 82), ett nedlopp (63, 83) och en i nedloppet placerad hylsa (64, 71, 87) av eldfast material och med ett cellulärt keramiskt filter (65, 72, 88) fäst däri i närheten av hyl- sans nedre ände, k ä n n e t e c k n a d av att nedloppet (63, 83) står i direkt förbindelse med formrummet.

2. Form enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att formen är en sandform.

3. Form enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a d av att formen är en metallkokill.

4. Form enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a d språng (86) för fasthållande av hylsan (87) i läge. av att nedloppet (83) är försett med ut-

5. Form enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä n n e- t e c k n a d av att filtret (4, 15, 22, 36, 49, 65, 72, 88) är placerat minst 0,5 cm från hylsans (1, 11, 21, 31, 41, 64, 71, 87) nedre ände.

6. Form enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att filtret (4, 15, 22, 36, 49, ss, 72, ss) är placerat minst 1 cm från hylsans (1, 11, 21, 31, 41, 64, 71, av) nedre ände.

7. Form enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e- t e c k n a d av ett eller flera anslag (14, 35, 42) på hyl- sans inneryta för lokalisering av filtret.

8. Form enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e- t e c k n a d av att filtret är fäst inuti hylsan medelst ett lim.

9. Form enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e- t e c k n a d av att hylsan är utformad i ett stycke med filtret genom att den formas runt filtrets sidoyta.

10. Form enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e- t e c k n a d av att filtret (22) är insatt i hylsan (21) under dennas tillverkning, varvid hylsans vägg (24) är de- formerad runt filtret för dettas fasthållande i läge. |U1 v 503 653 13

11. Form enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e- t e c k n a d av att hylsan är utformad i två delar, varvid en ände av varje del är fäst vid en yta av filtret, vars sidoyta är avtätad.

12. Form enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e- t e c k n a d av ett eller flera utsprång (44) på hylsans inre yta för fasthållning av filtret (49) i läge.

13. Form enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k- n a d av att utsprången (44) utgöres av ribbor, som är jämnt fördelade runt hylsans (41) inre yta (45) och som smalnar av från botten (46) mot toppen (47).

14. Form enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n- n e t e c k n a d av att filtret har en eller flera ut- språng på sin sidoyta för sin fasthållning i läge.

15. Form enligt något av patentkraven 1 - 14, k ä n- n e t e c k n a d av att hylsans övre ände är utkragad.

16. Form enligt något av patentkraven 1 - 15, k ä n- n e t e c k n a d av en brottkärna, vid hylsans bas.

17. Form enligt något av patentkraven 1 - 15, k ä n- n e t e c k n a d av en brottkärna, utformad_i ett stycke med hylsan. “ “

18. Form enligt något av patentkraven 1 - 17, k ä n- n e t e c k n a d av ursprång på hylsans yttre yta för fasthållning av hylsan i läge i nedloppet.