WO2008055490A2 - Vertical casting apparatus for the production of molded parts - Google Patents

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WO2008055490A2
WO2008055490A2 PCT/DE2007/002017 DE2007002017W WO2008055490A2 WO 2008055490 A2 WO2008055490 A2 WO 2008055490A2 DE 2007002017 W DE2007002017 W DE 2007002017W WO 2008055490 A2 WO2008055490 A2 WO 2008055490A2
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melt
riser
vertical casting
cross
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Albrecht Gräfer
Peio Stoyanov
Manfred Kaufmann
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Aug. Gundlach Kg
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D43/00—Mechanical cleaning, e.g. skimming of molten metals
    • B22D43/001—Retaining slag during pouring molten metal
    • B22D43/004—Retaining slag during pouring molten metal by using filtering means

Definitions

  • the present invention relates to a vertical casting apparatus for the production of molded parts according to the preamble of claim 1 and a method for this according to the preamble of claim 13.
  • a device for the production of moldings from aluminum or magnesium alloys which is designed as a low-pressure casting device and for the production of motor vehicle parts, in particular of light metal rims, is used.
  • the melt is liquefied in a crucible designed as a pressure chamber and set in due course so under pressure that the melt is pushed through a riser upwards.
  • the mold follows, so that the liquid melt passes through the riser into the mold.
  • a filter is arranged to filter out unwanted materials or gases in the melt before the melt enters the mold and cools there.
  • the present invention is based on the object to provide a vertical casting device of the type mentioned, in which an improved filtering out unwanted materials or gases from the melt is achieved.
  • a trained according to this technical teaching vertical casting and operated according to this technical teaching vertical casting have the advantage that the distance between the melt and the filter is reduced to a minimum by the floating arrangement of the filter in the riser, so that the melt on the way to Filter experiences no influence by the air and, above all, that also no cooling of the melt on the way to the filter.
  • the filter has the same temperature as the melt, so that the chemical reactions occurring during the passage of the melt through the filter can proceed almost optimally.
  • the density is only slightly lower than the density of the filter surrounding melt, so that the filter floats on the surface and predominantly immersed in the melt. It has proven to be advantageous to choose the density so that the filter to 70 vol.% To 95 vol.%, Preferably 80 vol.% To 90 vol.%, Dips into the melt. This has the advantage that the filter is predominantly surrounded by the melt and can not cool. Another advantage is that the surface of the melt is completely covered by the filter, so that contamination of the melt is reliably avoided.
  • a stop is formed in the riser, at which the filter comes to rest, provided that it is pushed up by the liquid melt.
  • the arrangement of the stop still in the riser has the further advantage that the filter always stays in the hot zone and does not cool. This ensures that cleaning takes place through the filter at high temperatures, which promotes catalysis and other chemical reactions to clean the melt.
  • the stop is formed as a cross-sectional constriction in the riser.
  • This cross-sectional constriction is advantageously formed uniformly circumferentially and may be formed as a conical cross-sectional constriction or in the form of a venturi.
  • Such a cross-sectional constriction serves as a stop for the filter and affects the closing behavior of the melt only slightly.
  • flow-related influences due to the narrowing of the cross-sectional area to the melt are reduced to a minimum.
  • the filter is formed corresponding to the cross-sectional constriction, so that the filter can come to rest at the front of the cross-sectional constriction.
  • the filter undergoes the greatest possible contact surface, so that forces occurring when flowing through the filter are distributed over the largest possible area, so that the surface pressure can be kept low.
  • the cross-sectional constriction is arranged close to a flange formed on the riser.
  • the wall of the riser in the region of the flange undergoes a reinforcement, so that the notch effect occurring through the flange can be at least partially compensated by the increased material thickness. This ultimately leads to a higher stability of the riser.
  • the filter is dimensioned such that the gap remaining between the filter and the riser is limited to less than 3 mm, preferably also less than 1 mm. As a result, the filter can be performed relatively accurately in the riser, so that the risk of jamming is minimized.
  • the filter conically at the top and at the bottom so that the cylindrical part forms a guide within the riser and the conical part can come into contact with a correspondingly conical cross-sectional constriction, so that the surface pressure acting on the filter is minimized.
  • the filter may be formed as a ball or cone.
  • a riser heater is attached to the riser pipe, preferably above the melt.
  • FIG. 1a is a schematic representation of a first embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view;
  • Fig. 1 b is an enlarged detail of the vertical casting apparatus of FIG.
  • 2a is a schematic representation of a second embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view
  • 2b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 2a along line IIb in FIG. 2a
  • 3a shows a schematic representation of a third embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view
  • FIG. 3b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 3a along the line IMb in FIG. 3a;
  • FIG. 4a is a schematic representation of a fourth embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view;
  • FIG. 4b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 4a along the line IVb in FIG. 4a;
  • FIG. 5a shows a schematic representation of a fifth embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view
  • Fig. 5b is an enlarged detail of the vertical casting apparatus of Fig. 5a along line Vb in Fig. 5a.
  • FIGS. 1a and 1b A first embodiment of a vertical casting device according to the invention is shown schematically in FIGS. 1a and 1b, which is shown in a sectional view.
  • This vertical casting apparatus comprises a furnace 10, in which a crucible 12 for receiving a melt 14 is arranged, while on the outside of the furnace 10, a spirally revolving furnace heater 16 is mounted.
  • a vertically arranged riser 18 extends, which has a mouth member 20 at its upper end.
  • the riser 18 rests with its mouth member 20 on a mold 22 in which the molded part to be produced is created.
  • a filter 24 is provided, which floats on the melt 14.
  • This filter 24 is made of ceramic and open-pored designed so that the melt 14 can pass through the filter 24.
  • the filter 24 has a specific gravity which is only slightly lower than that of the melt 14, and therefore dips into the melt 14 at 90 vol.%, So that only 10 vol.% Of the filter protrude from the melt 14.
  • a conically shaped cross-sectional constriction 26 is provided, which is fully formed in the region of the flange 28 and extends to the upper end of the riser 18.
  • the filter 24 is cylindrical in its lower portion and conical in its upper portion, wherein the taper of the filter 24 of the taper of the cross-sectional constriction 26 is equal, so that the filter 24 can fit the cross-sectional constriction 26 to the investment.
  • the filter 24 is dimensioned so that the gap between the filter 24 and the riser 18 is approximately 1 mm.
  • the actual production of the molding of an aluminum and / or magnesium alloy is then carried out in the low or counter-pressure process.
  • the molded part can also be produced in a vacuum process.
  • melt 14 Alloy melted to a melt 14. Subsequently, a pressure is built up in the furnace 10, which presses the melt 14 from the crucible 12 into the riser 18. In this case, the filter 24 floating on the surface of the melt 14 is moved upwards and comes to bear against the cross-sectional constriction 26. If the pressure is further increased, the melt 14 is forced through the filter 24 and passes via the mouth element 20 into the casting mold 22, where the melt 14 cools and hardens. As soon as the casting mold 22 has been completely filled, the pressure in the furnace 10 is reduced again and the remaining melt flows back into the crucible 12. In this case, the melt resting on the melt 14 also migrates Filter 24 from the cross-sectional constriction 26 down and remains floating on the melt 14th
  • FIGS. 2a and 2b depict a second embodiment of a vertical casting device according to the invention, which is identical to the first embodiment except for the embodiment of the cross-sectional constriction 26 '.
  • the cross-sectional constriction 26 is conically formed from the region of the largest diameter of the riser 18 to the smallest diameter of the riser 18, from this point to the riser 18, the constriction retains and only this small diameter remains .
  • the cross-sectional constriction 26 ' is made only briefly, that is, only about 1 cm long and then the cross section of the riser pipe 18 expands again to its original diameter.
  • the third embodiment of a vertical casting device according to the invention shown in FIGS. 3a and 3b is identical to the two previous ones except for the design of the cross-sectional constriction.
  • the riser 18 has no cross-sectional constriction.
  • the cross-sectional constriction 26 " is formed in the mouth element 20 ', the cross-sectional constriction 26" having essentially the shape of a Venturi nozzle, but the part of the cross-sectional constriction 26 "facing the filter 24' is designed in the manner of a spherical segment 24 'according to the third embodiment, although also cylindrical in the lower region, however, the filter 24' is hemispherical in its upper region and thus can fit precisely to the cross-sectional constriction 26 ".
  • FIGS. 4a and 4b The fourth embodiment illustrated in FIGS. 4a and 4b is identical to that in FIGS. 3a and 3g except for the design of the filter 24 " 3b illustrated third embodiment.
  • a spherical filter 24 is used, which applies equally well to the cross-sectional constriction 26" in the orifice member 20 ", as the filter 24 'according to the third embodiment.”
  • This spherical filter 24 has in comparison to the filter of the preceding one Embodiments a slightly lower specific gravity and immersed only to 70 vol.% In the melt 14, so that 30 vol.% From the melt 14 protrude.
  • the fifth embodiment illustrated in FIGS. 5a and 5b is substantially identical to the first embodiment shown in FIGS. 1a and 1b.
  • this fifth embodiment is equipped with an electric riser heater 30, which is mounted on the outside of the riser 18 above the melt 14.
  • this riser heater 30 designed as a resistance heater, that part of the riser pipe 18 which protrudes from the melt 14 can be heated individually and prevents cooling of the melt 14 in the riser pipe 18 while the melt 14 passes through the filter 24.
  • a good flow of the melt 14 is ensured by the filter 24.
  • the other embodiments may be equipped with a riser heater.
  • the riser heating can also be designed as a gas heater.
  • riser heater can also be attached to the other vertical casting devices. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract

The invention relates to a vertical casting apparatus for producing molded parts, comprising a crucible (12) for receiving a melt (14), a casting mold (22) for producing the molded part, a rising pipe (18) that extends from the crucible (12) to the casting mold (22), and a filter (24). In order to devise a vertical casting apparatus which allows undesired materials or gases to be more easily filtered out of the melt, the filter (24) is retained inside the rising pipe (18) so as to float on the surface of the melt (14).

Description

Vertikalgussvorrichtung zur Herstellung von Vertical casting device for the production of
Formteilenmoldings
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vertikalgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren hierzu gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.The present invention relates to a vertical casting apparatus for the production of molded parts according to the preamble of claim 1 and a method for this according to the preamble of claim 13.
Aus der DE 202004014 151 U1 und der DE 10039877 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen bekannt, die als Niederdruckgussvorrichtung ausgelegt ist und zur Herstellung Kraftfahrzeugteilen, insbesondere von Leichtmetallfelgen, eingesetzt wird. Dabei wird die Schmelze in einem als Druckkammer ausgebildeten Tiegel verflüssigt und zu gegebener Zeit so unter Druck gesetzt, dass die Schmelze durch ein Steigrohr nach oben gedrückt wird. Am oberen Ende des Steigrohres schließt sich die Gussform an, so dass die flüssige Schmelze über das Steigrohr in die Gussform gelangt. Am oberen Ende des Steigrohres ist ein Filter angeordnet, um in der Schmelze befindliche unerwünschte Materialien oder Gase auszufiltern, bevor die Schmelze in die Gussform gelangt und dort erkaltet.From DE 202004014 151 U1 and DE 10039877 A1 a device for the production of moldings from aluminum or magnesium alloys is known, which is designed as a low-pressure casting device and for the production of motor vehicle parts, in particular of light metal rims, is used. In this case, the melt is liquefied in a crucible designed as a pressure chamber and set in due course so under pressure that the melt is pushed through a riser upwards. At the upper end of the riser, the mold follows, so that the liquid melt passes through the riser into the mold. At the upper end of the riser, a filter is arranged to filter out unwanted materials or gases in the melt before the melt enters the mold and cools there.
Auf dem Weg vom Tiegel zum Filter kann es vorkommen, dass die Schmelze Teile der Umgebungsluft aufnimmt und somit schon leicht verunreinigt am Filter ankommt. Auch kühlt sich die Schmelze auf dem Weg zum Filter leicht ab, so dass die im Filter zur Verfügung stehende Reaktionstemperatur nicht der Temperatur im Tiegel entspricht, so dass die am Filter ablaufenden Reaktionen zur Aufnahme der unerwünschten Materialien nicht optimal ablaufen können. Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vertikalgussvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein verbessertes Ausfiltern unerwünschter Materialien oder Gase aus der Schmelze erreicht wird.On the way from the crucible to the filter, it may happen that the melt absorbs parts of the ambient air and thus already slightly contaminated arrives at the filter. The melt also cools slightly on the way to the filter, so that the reaction temperature available in the filter does not correspond to the temperature in the crucible, so that the reactions taking place at the filter for receiving the undesired materials can not proceed optimally. On this basis, the present invention is based on the object to provide a vertical casting device of the type mentioned, in which an improved filtering out unwanted materials or gases from the melt is achieved.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vertikalgussvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Vertikalgussverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 13 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vertikalgussvorrichtung und dieses Ver- tikalgussverfahrens sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.As a technical solution to this problem, a vertical casting device according to the features of claim 1 and a vertical casting according to the features of claim 13 is proposed according to the invention. Advantageous developments of this vertical casting device and this vertical casting method can be found in the respective subclaims.
Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vertikalgussvorrichtung und ein nach dieser technischen Lehre betriebenes Vertikalgussverfahren haben den Vorteil, dass durch die schwimmende Anordnung des Filters im Steigrohr der Abstand zwischen der Schmelze und dem Filter auf ein Minimum reduziert ist, so dass die Schmelze auf dem Weg zum Filter keinerlei Beeinflussung durch die Luft erfährt und vor allem, dass auch keine Abkühlung der Schmelze auf dem Weg zum Filter erfolgt. Somit hat der Filter die gleiche Temperatur wie die Schmelze, so dass die beim Durchtritt der Schmelze durch den Filter ablaufenden chemischen Reaktionen nahezu optimal ablaufen können.A trained according to this technical teaching vertical casting and operated according to this technical teaching vertical casting have the advantage that the distance between the melt and the filter is reduced to a minimum by the floating arrangement of the filter in the riser, so that the melt on the way to Filter experiences no influence by the air and, above all, that also no cooling of the melt on the way to the filter. Thus, the filter has the same temperature as the melt, so that the chemical reactions occurring during the passage of the melt through the filter can proceed almost optimally.
Bei einem auf der Oberfläche der Schmelze aufschwimmenden Filter, der nur zu einem sehr geringen Teil in die Schmelze eintaucht, besteht die Schwierigkeit, dass der Filter wegen des geringen Kontaktes zur Schmelze abzukühlen droht und dass zumindest ein Teil der Oberfläche der Schmelze Kontakt zur Umgebung hat und in diesem Teil eine Verunreinigung der Schmelze zu befürchten ist.In a floating on the surface of the melt filter, which dives into the melt only to a very small extent, there is the difficulty that the filter threatens to cool because of the low contact to the melt and that at least a part of the surface of the melt has contact with the environment and in this part a contamination of the melt is to be feared.
Aus diesem Grund ist die Dichte in einer bevorzugten Ausführungsform des Filters nur wenig niedriger ausgebildet, als die Dichte der den Filter umgebenden Schmelze, so dass der Filter an der Oberfläche schwimmt und überwiegend in die Schmelze eintaucht. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Dichte so zu wählen, dass der Filter zu 70 Vol.% bis 95 Vol.%, vorzugsweise 80 Vol.% bis 90 Vol.%, in die Schmelze eintaucht. Dies hat den Vorteil, dass der Filter überwiegend von der Schmelze umgeben ist und nicht abkühlen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Oberfläche der Schmelze vollständig vom Filter abgedeckt ist, so dass eine Verunreinigung der Schmelze zuverlässig vermieden wird.For this reason, in a preferred embodiment of the filter, the density is only slightly lower than the density of the filter surrounding melt, so that the filter floats on the surface and predominantly immersed in the melt. It has proven to be advantageous to choose the density so that the filter to 70 vol.% To 95 vol.%, Preferably 80 vol.% To 90 vol.%, Dips into the melt. This has the advantage that the filter is predominantly surrounded by the melt and can not cool. Another advantage is that the surface of the melt is completely covered by the filter, so that contamination of the melt is reliably avoided.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist im Steigrohr ein Anschlag ausgebildet, an dem der Filter zur Anlage kommt, sofern dieser von der flüssigen Schmelze hochgedrückt wird. Mit diesem Anschlag soll die Bewegungsfreiheit des Filters eingegrenzt werden und insbesondere soll verhindert werden, dass der Filter bis an die Gussform gedrückt wird und möglicherweise dort das korrekte Einströmen der Schmelze in die Gussform behindert.In a further, preferred embodiment, a stop is formed in the riser, at which the filter comes to rest, provided that it is pushed up by the liquid melt. With this stop, the freedom of movement of the filter is to be limited and in particular to prevent the filter is pressed to the mold and possibly there obstructs the correct inflow of the melt into the mold.
Die Anordnung des Anschlages noch im Steigrohr hat weiterhin den Vorteil, dass sich der Filter stets in der heißen Zone aufhält und nicht abkühlt. Somit ist gewährleistet, dass die Reinigung durch den Filter bei hohen Temperaturen stattfindet, was die Katalyse und andere chemische Reaktionen zur Reinigung der Schmelze begünstigt.The arrangement of the stop still in the riser has the further advantage that the filter always stays in the hot zone and does not cool. This ensures that cleaning takes place through the filter at high temperatures, which promotes catalysis and other chemical reactions to clean the melt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlag als Querschnittsverengung im Steigrohr ausgebildet. Diese Querschnittsverengung ist vorteilhafterweise gleichmäßig umlaufend ausgebildet und kann als konische Querschnittsverengung oder in Form einer Venturidüse ausgebildet sein. Eine solche Querschnittsverengung dient als Anschlag für den Filter und beeinträchtigt das Schließverhalten der Schmelze nur unwesentlich. Insbesondere bei einer Ausbildung der Querschnittsver- engung als Venturidüse werden die strömungsbedingten Einflüsse durch die Querschnittsverengung auf die Schmelze auf ein Minimum reduziert.In a particularly preferred embodiment, the stop is formed as a cross-sectional constriction in the riser. This cross-sectional constriction is advantageously formed uniformly circumferentially and may be formed as a conical cross-sectional constriction or in the form of a venturi. Such a cross-sectional constriction serves as a stop for the filter and affects the closing behavior of the melt only slightly. Especially in the case of training of cross-sectional As a Venturi nozzle, flow-related influences due to the narrowing of the cross-sectional area to the melt are reduced to a minimum.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Filter korrespondierend zu der Querschnittsverengung ausgebildet, so dass der Filter vorn an der Querschnittsverengung zur Anlage kommen kann. Hierdurch erfährt der Filter eine größtmögliche Anlagefläche, so dass beim Durchströmen des Filters auftretenden Kräfte auf eine größtmögliche Fläche verteilt werden, so dass der Flächendruck geringgehalten werden kann.In a preferred embodiment, the filter is formed corresponding to the cross-sectional constriction, so that the filter can come to rest at the front of the cross-sectional constriction. As a result, the filter undergoes the greatest possible contact surface, so that forces occurring when flowing through the filter are distributed over the largest possible area, so that the surface pressure can be kept low.
In einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsverengung nahe eines am Steigrohr ausgebildeten Flansches angeordnet. Hierdurch erfährt die Wandung des Steigrohres im Bereich des Flansches eine Verstärkung, so dass die durch den Flansch auftretende Kerbwirkung durch die erhöhte Materialstärke zumindest teilweise kompensiert werden kann. Dies führt letztendlich zu einer höheren Standfestigkeit des Steigrohres.In another, particularly preferred embodiment, the cross-sectional constriction is arranged close to a flange formed on the riser. As a result, the wall of the riser in the region of the flange undergoes a reinforcement, so that the notch effect occurring through the flange can be at least partially compensated by the increased material thickness. This ultimately leads to a higher stability of the riser.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist der Filter derart dimen- sioniert, dass der zwischen dem Filter und dem Steigrohr verbleibende Spalt auf weniger als 3 mm, vorzugsweise auch weniger als 1 mm begrenzt ist. Hierdurch kann der Filter relativ passgenau im Steigrohr geführt werden, so dass die Gefahr einer Verkantung minimiert wird.In a further preferred embodiment, the filter is dimensioned such that the gap remaining between the filter and the riser is limited to less than 3 mm, preferably also less than 1 mm. As a result, the filter can be performed relatively accurately in the riser, so that the risk of jamming is minimized.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Filter oben konisch und unten zylindrisch auszuführen, so dass der zylindrische Teil eine Führung innerhalb des Steigrohres bildet und der konische Teil an einer entsprechend konisch ausgeführten Querschnittsverengung zur Anlage kommen kann, so dass die auf den Filter wirkende Flächenpressung minimiert wird. Alternativ hierzu kann der Filter auch als Kugel oder Kegel ausgebildet sein.It has proven to be advantageous to design the filter conically at the top and at the bottom so that the cylindrical part forms a guide within the riser and the conical part can come into contact with a correspondingly conical cross-sectional constriction, so that the surface pressure acting on the filter is minimized. Alternatively, the filter may be formed as a ball or cone.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist am Steigrohr, vorzugs- weise oberhalb der Schmelze, eine Steigrohrheizung angebracht. Dies hat den Vorteil, dass das Steigrohr auch außerhalb der Schmelze auf Schmelztemperatur gebracht werden kann, so dass die Schmelze im Inneren des Steigrohres nicht abkühlt. Dies führt wiederum zu einem guten und zügigen Durchfluss der Schmelze durch den Filter. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass hierdurch auch eine gute Filterung der Schmelze erreicht wird, so dass nach dem Filter nahezu alle Fremdstoffe ausgefiltert sind.In a further, preferred embodiment, a riser heater is attached to the riser pipe, preferably above the melt. This has the advantage that the riser can be brought to melting temperature outside the melt, so that the melt does not cool inside the riser. This in turn leads to a good and rapid flow of the melt through the filter. Another advantage is that this also a good filtering of the melt is achieved, so that after the filter almost all foreign substances are filtered out.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung und des erfindungsgemäßen Vertikalgussverfahrens ergeben sich aus der beigefüg- ten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:Further advantages of the vertical casting device according to the invention and the vertical casting method according to the invention will become apparent from the attached drawing and the embodiments described below. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can be used individually or in any desired combinations with one another. The mentioned embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have exemplary character. Show it:
Fig. 1a eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung in geschnittener Ansicht; Fig. 1 b eine Detailvergrößerung der Vertikalgussvorrichtung aus Fig.1a is a schematic representation of a first embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view; Fig. 1 b is an enlarged detail of the vertical casting apparatus of FIG.
1a gemäß Linie Ib in Fig. 1a;1a according to line Ib in Fig. 1a;
Fig. 2a eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung in geschnittener Ansicht; Fig. 2b eine Detailvergrößerung der Vertikalgussvorrichtung aus Fig. 2a gemäß Linie IIb in Fig. 2a; Fig. 3a eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung in geschnittener Ansicht;2a is a schematic representation of a second embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view; 2b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 2a along line IIb in FIG. 2a; 3a shows a schematic representation of a third embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view;
Fig. 3b eine Detailvergrößerung der Vertikalgussvorrichtung aus Fig. 3a gemäß Linie IMb in Fig. 3a;FIG. 3b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 3a along the line IMb in FIG. 3a; FIG.
Fig. 4a eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung in geschnittener Ansicht;4a is a schematic representation of a fourth embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view;
Fig. 4b eine Detailvergrößerung der Vertikalgussvorrichtung aus Fig. 4a gemäß Linie IVb in Fig. 4a;4b shows an enlarged detail of the vertical casting device from FIG. 4a along the line IVb in FIG. 4a;
Fig 5a eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung in geschnittener Ansicht;5a shows a schematic representation of a fifth embodiment of a vertical casting device according to the invention in a sectional view;
Fig. 5b eine Detailvergrößerung der Vertikalgussvorrichtung aus Fig. 5a gemäß Linie Vb in Fig. 5a.Fig. 5b is an enlarged detail of the vertical casting apparatus of Fig. 5a along line Vb in Fig. 5a.
In den Figuren 1a und 1 b ist in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung abgebildet, welche in geschnittener Ansicht gezeigt ist. Diese Vertikalgussvorrichtung umfasst einen Ofen 10, in dem ein Tiegel 12 zur Aufnahme einer Schmelze 14 angeordnet ist, während an der Außenseite des Ofens 10 eine spiralförmig umlaufende Ofenheizung 16 angebracht ist. In den Tiegel 12 reicht ein vertikal angeordnetes Steigrohr 18 hinein, welches an seinem oberen Ende ein Mündungselement 20 aufweist. Das Steigrohr 18 liegt mit seinem Mündungselement 20 an einer Gussform 22 an, in dem das herzustellende Formteil erstellt wird. Im Inneren des Steigrohres 18 ist ein Filter 24 vorgesehen, der auf der Schmelze 14 schwimmt. Dieser Filter 24 ist aus Keramik hergestellt und offenporig ausgestaltet, damit die Schmelze 14 durch den Filter 24 hindurchtreten kann. Der Filter 24 hat ein spezifisches Gewicht, welches nur wenig niedriger als das der Schmelze 14 ist, und taucht deshalb zu 90 Vol.% in die Schmelze 14 ein, so das nur 10 Vol.% des Filters aus der Schmelze 14 herausragen.A first embodiment of a vertical casting device according to the invention is shown schematically in FIGS. 1a and 1b, which is shown in a sectional view. This vertical casting apparatus comprises a furnace 10, in which a crucible 12 for receiving a melt 14 is arranged, while on the outside of the furnace 10, a spirally revolving furnace heater 16 is mounted. In the crucible 12, a vertically arranged riser 18 extends, which has a mouth member 20 at its upper end. The riser 18 rests with its mouth member 20 on a mold 22 in which the molded part to be produced is created. Inside the riser pipe 18, a filter 24 is provided, which floats on the melt 14. This filter 24 is made of ceramic and open-pored designed so that the melt 14 can pass through the filter 24. The filter 24 has a specific gravity which is only slightly lower than that of the melt 14, and therefore dips into the melt 14 at 90 vol.%, So that only 10 vol.% Of the filter protrude from the melt 14.
Im Inneren des Steigrohrs 18 ist eine konisch ausgebildete Querschnittsverengung 26 vorgesehen, die im Bereich des Flansches 28 voll ausgebildet ist und bis an das obere Ende des Steigrohrs 18 reicht. Der Filter 24 ist in seinem unteren Bereich zylindrisch und in seinem oberen Bereich konisch ausgebildet, wobei die Konizität des Filters 24 der Konizität der Querschnittsverengung 26 gleicht, so dass der Filter 24 passgenau an der Querschnittsverengung 26 zur Anlage kommen kann. Dabei ist der Filter 24 so dimensioniert, dass der Spalt zwischen dem Filter 24 und dem Steigrohr 18 zirka 1 mm beträgt.Inside the riser 18, a conically shaped cross-sectional constriction 26 is provided, which is fully formed in the region of the flange 28 and extends to the upper end of the riser 18. The filter 24 is cylindrical in its lower portion and conical in its upper portion, wherein the taper of the filter 24 of the taper of the cross-sectional constriction 26 is equal, so that the filter 24 can fit the cross-sectional constriction 26 to the investment. In this case, the filter 24 is dimensioned so that the gap between the filter 24 and the riser 18 is approximately 1 mm.
Das eigentliche Herstellen des Formteils aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung erfolgt dann im Nieder- oder Gegendruckverfahren. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann das Formteil auch im Vakuumverfahren hergestellt werden.The actual production of the molding of an aluminum and / or magnesium alloy is then carried out in the low or counter-pressure process. In another embodiment, not shown here, the molded part can also be produced in a vacuum process.
Zur Herstellung des Formteils wird zunächst einmal im Tiegel 12 dieFor the preparation of the molding is first once in the crucible 12 the
Legierung zur einer Schmelze 14 aufgeschmolzen. Anschließend wird im Ofen 10 ein Druck aufgebaut, der die Schmelze 14 aus dem Tiegel 12 in das Steigrohr 18 drückt. Dabei wird der an der Oberfläche der Schmelze 14 schwimmende Filter 24 nach oben bewegt und kommt an der Quer- schnittsverengung 26 zur Anlage. Wird der Druck weiter erhöht, so wird die Schmelze 14 durch den Filter 24 hindurch gedrückt und gelangt über das Mündungselement 20 in die Gussform 22, wo die Schmelze 14 erkaltet und aushärtet. Sobald die Gussform 22 vollständig befüllt ist, wird der Druck im Ofen 10 wieder abgebaut und die verbleibende Schmelze fließt zurück in den Tiegel 12. Dabei wandert auch der auf der Schmelze 14 aufliegende Filter 24 von der Querschnittsverengung 26 nach unten und verbleibt schwimmend auf der Schmelze 14.Alloy melted to a melt 14. Subsequently, a pressure is built up in the furnace 10, which presses the melt 14 from the crucible 12 into the riser 18. In this case, the filter 24 floating on the surface of the melt 14 is moved upwards and comes to bear against the cross-sectional constriction 26. If the pressure is further increased, the melt 14 is forced through the filter 24 and passes via the mouth element 20 into the casting mold 22, where the melt 14 cools and hardens. As soon as the casting mold 22 has been completely filled, the pressure in the furnace 10 is reduced again and the remaining melt flows back into the crucible 12. In this case, the melt resting on the melt 14 also migrates Filter 24 from the cross-sectional constriction 26 down and remains floating on the melt 14th
In den Figuren 2a und 2b ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Vertikalgussvorrichtung abgebildet, die bis auf die Ausgestaltung der Querschnittsverengung 26' identisch mit der ersten Ausführungsform ist. Bei der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1a und 1b ist die Querschnittsverengung 26 von dem Bereich des größten Durchmessers des Steigrohres 18 bis zum kleinsten Durchmesser des Steigrohres 18 konisch ausgebildet, wobei von dieser Stelle an das Steigrohr 18 die Verengung beibehält und lediglich dieser kleine Durchmesser verbleibt. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 2a und 2b ist die Querschnittsverengung 26' nur kurz ausgeführt, das heißt nur etwa 1 cm lang und anschließend erweitert sich der Querschnitt des Steigrohres 18 wieder auf seinen ursprünglichen Durchmesser.FIGS. 2a and 2b depict a second embodiment of a vertical casting device according to the invention, which is identical to the first embodiment except for the embodiment of the cross-sectional constriction 26 '. In the first embodiment according to Figures 1a and 1b, the cross-sectional constriction 26 is conically formed from the region of the largest diameter of the riser 18 to the smallest diameter of the riser 18, from this point to the riser 18, the constriction retains and only this small diameter remains , In the second embodiment according to Figures 2a and 2b, the cross-sectional constriction 26 'is made only briefly, that is, only about 1 cm long and then the cross section of the riser pipe 18 expands again to its original diameter.
Auch die in den Fig. 3a und 3b dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vertikalgussvorrichtung ist bis auf die Ausgestaltung der Querschnittsverengung identisch mit den beiden vorherigen. In dieser dritten Ausführungsform weist das Steigrohr 18 keinerlei Querschnittsverengung auf. Hier ist die Querschnittsverengung 26" im Mündungselement 20' ausgebildet, wobei die Querschnittsverengung 26" im wesentlichen die Form einer Venturidüse angenommen hat, wobei aber der dem Filter 24' zugewandte Teil der Querschnittsverengung 26" kugelsegmentförmig aus- gebildet ist. Im Gegenzug ist der Filter 24' gemäß der dritten Ausführungsform zwar im unteren Bereich ebenfalls zylindrisch ausgebildet, jedoch ist der Filter 24' in seinem oberen Bereich halbkugelförmig ausgebildet und kann sich somit passgenau an die Querschnittsverengung 26" anlegen.The third embodiment of a vertical casting device according to the invention shown in FIGS. 3a and 3b is identical to the two previous ones except for the design of the cross-sectional constriction. In this third embodiment, the riser 18 has no cross-sectional constriction. Here, the cross-sectional constriction 26 "is formed in the mouth element 20 ', the cross-sectional constriction 26" having essentially the shape of a Venturi nozzle, but the part of the cross-sectional constriction 26 "facing the filter 24' is designed in the manner of a spherical segment 24 'according to the third embodiment, although also cylindrical in the lower region, however, the filter 24' is hemispherical in its upper region and thus can fit precisely to the cross-sectional constriction 26 ".
Die vierte in den Figuren 4a und 4b dargestellte Ausführungsform ist bis auf die Ausgestaltung des Filters 24" identisch mit der in den Figuren 3a und 3b dargestellten dritten Ausführungsform. Bei dieser vierten Ausführungsform kommt ein kugelförmiger Filter 24" zum Einsatz, der sich ebenso gut an die Querschnittsverengung 26" im Mündungselement 20" anlegt, wie der Filter 24' gemäß der dritten Ausführungsform. Dieser kugelförmige Filter 24" hat im Vergleich zum Filter der vorhergehenden Ausführungsformen ein etwas niedrigeres spezifisches Gewicht und taucht nur zu 70 Vol.% in die Schmelze 14 ein, so dass 30 Vol.% aus der Schmelze 14 herausragen.The fourth embodiment illustrated in FIGS. 4a and 4b is identical to that in FIGS. 3a and 3g except for the design of the filter 24 " 3b illustrated third embodiment. In this fourth embodiment, a spherical filter 24 "is used, which applies equally well to the cross-sectional constriction 26" in the orifice member 20 ", as the filter 24 'according to the third embodiment." This spherical filter 24 "has in comparison to the filter of the preceding one Embodiments a slightly lower specific gravity and immersed only to 70 vol.% In the melt 14, so that 30 vol.% From the melt 14 protrude.
Die fünfte in den Figuren 5a und 5b dargestellte Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit der in den Fig. 1a und 1 b dargestellten ersten Ausführungsform. Ergänzender Weise ist diese fünfte Ausführungsform mit einer elektrischen Steigrohrheizung 30 ausgestattet, welche auf der Außenseite des Steigrohres 18 oberhalb der Schmelze 14 angebracht ist. Mit dieser als Widerstandsheizung ausgebildete Steigrohrheizung 30 kann derjenige Teil des Steigrohres 18, der aus der Schmelze 14 herausragt individuell erwärmt werden und verhindert ein Abkühlen der Schmelze 14 im Steigrohr 18, während die Schmelze 14 durch den Filter 24 hindurchtritt. Somit wird ein guter Durchfluss der Schmelze 14 durch den Filter 24 gewährleistet.The fifth embodiment illustrated in FIGS. 5a and 5b is substantially identical to the first embodiment shown in FIGS. 1a and 1b. In addition, this fifth embodiment is equipped with an electric riser heater 30, which is mounted on the outside of the riser 18 above the melt 14. With this riser heater 30 designed as a resistance heater, that part of the riser pipe 18 which protrudes from the melt 14 can be heated individually and prevents cooling of the melt 14 in the riser pipe 18 while the melt 14 passes through the filter 24. Thus, a good flow of the melt 14 is ensured by the filter 24.
Auch die anderen Ausführungsformen können mit einer Steigrohrheizung ausgestattet sein.The other embodiments may be equipped with a riser heater.
In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann die Steigrohrheizung auch als Gasheizung ausgebildet sein.In another embodiment, not shown here, the riser heating can also be designed as a gas heater.
Es versteht sich, dass die Steigrohrheizung auch an den anderen Vertikalgussvorrichtungen anbringbar ist. Bezugszeichenliste:It is understood that the riser heater can also be attached to the other vertical casting devices. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Ofen10 oven
12 Tiegel12 crucibles
14 Schmelze14 melt
10 16 Ofenheizung10 16 Oven heating
18 Steigrohr18 riser
20, 20' Mündungselement20, 20 'orifice element
22 Gussform22 casting mold
24, 24', 24" Filter24, 24 ', 24 "filters
15 26, 26', 26" Querschnittsverent15 26, 26 ', 26 "Querschnittsverent
28 Flansch28 flange
30 Steigrohrheizung 30 riser heating

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Vertikalgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen, mit einem1. vertical casting apparatus for the production of moldings, with a
Tiegel (12) zur Aufnahme einer Schmelze (14), mit einer Gussform (22) zur Erzeugung des Formteiles, mit einem vom Tiegel (12) zur Gussform (22) reichenden Steigrohr (18) und mit einem Filter (24, 24', 24"), dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24" 24") an der Oberfläche der Schmelze (14) schwimmend im Steigrohr (18) gehalten ist.Crucible (12) for receiving a melt (14), with a casting mold (22) for producing the molded part, with a riser pipe (18) reaching from the crucible (12) to the casting mold (22) and with a filter (24, 24 ', 24 "), characterized in that the filter (24, 24" 24 ") on the surface of the melt (14) floating in the riser (18) is held.
2. Vertikalgussvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24', 24") derart ausgebildet ist, dass er zu 70 Vol.% bis zu 95 Vol.%, vorzugsweise zu 80 Vol.% bis 90 Vol.%, in die Schmelze (14) eintaucht.2. vertical casting apparatus according to claim 1, characterized in that the filter (24, 24 ', 24 ") is designed such that it to 70 vol.% Up to 95 vol.%, Preferably 80 vol.% To 90 vol. %, is immersed in the melt (14).
3. Vertikalgussvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Steigrohr (18) ein Anschlag ausgebildet ist, an dem der Filter (24, 24', 24") zur Anlage kommen kann.3. vertical casting device according to one of the preceding claims, characterized in that in the riser (18), a stop is formed, on which the filter (24, 24 ', 24 ") can come to rest.
4. Vertikalgussvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag als Querschnittsverengung (26, 26', 26") im Steigrohr (18) ausgebildet ist.4. vertical casting device according to claim 3, characterized in that the stop as a cross-sectional constriction (26, 26 ', 26 ") in the riser (18) is formed.
5. Vertikalgussvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung (26") als Venturidüse ausgebildet ist. 5. vertical casting apparatus according to claim 4, characterized in that the cross-sectional constriction (26 ") is designed as a Venturi nozzle.
6. Vertikalgussvorrichtung nach Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24', 24") korrespondierend zu der Querschnittsverengung (26, 26', 26") ausgebildet ist, so dass der Filter (24, 24' 24") formgenau an der Querschnittsverengung (26, 26' 26") zur Anlage kommen kann.6. vertical casting device according to claims 4 or 5, characterized in that the filter (24, 24 ', 24 ") corresponding to the cross-sectional constriction (26, 26', 26") is formed, so that the filter (24, 24 '24 ") can form the exact shape of the cross-sectional constriction (26, 26 '26") come to rest.
7. Vertikalgussvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung (26, 26') nahe eines am Steigrohr (18) ausgebildeten Flansches (28) angeordnet ist.7. vertical casting device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the cross-sectional constriction (26, 26 ') near a riser pipe (18) formed flange (28) is arranged.
8. Vertikalgussvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24', 24") derart ausgebildet ist, dass der zwischen dem Filter (24, 24', 24") und dem Steigrohr (18) verbleibende Spalt weniger als 3 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, beträgt.8. vertical casting apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the filter (24, 24 ', 24 ") is formed such that between the filter (24, 24', 24") and the riser (18) remaining gap less than 3 mm, preferably less than 1 mm.
9. Vertikalgussvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24) oben konisch und unten zylindrisch ausgebildet ist.9. vertical casting device according to one of the preceding claims, characterized in that the filter (24) is conical at the top and cylindrical below.
10. Vertikalgussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter als Kugel (24") oder als Kegel ausgebildet ist.10. vertical casting device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the filter is designed as a ball (24 ") or as a cone.
11.Vertikalgussvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Steigrohr (18) eine Steigrohrheizung (30) vorgesehen ist. 11.Vertikalgussvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that on the riser (18) a riser heater (30) is provided.
12. Vertikalgussvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigrohrheizung (30) außen an dem Steigrohr (18) angebracht ist und oberhalb der Schmelze (14) angeordnet ist.12. vertical casting apparatus according to claim 11, characterized in that the riser heater (30) is attached to the outside of the riser (18) and above the melt (14) is arranged.
13. Vertikalgussverfahren zum Herstellen von Formteilen, bei dem eine fließfähige Schmelze (14) von einem Tiegel (12) über ein Steigrohr (18) in eine Gussform (22) gelangt, wobei die Schmelze (14) durch einen am Steigrohr (18) angeordneten Filter (24, 24' 24") hindurch geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24', 24") im Inneren des Steigrohres (18) auf der Schmelze (14) schwimmt.13. vertical casting method for producing molded parts, wherein a flowable melt (14) from a crucible (12) via a riser pipe (18) into a casting mold (22), wherein the melt (14) through a arranged on the riser (18) Filter (24, 24 '24 ") is guided, characterized in that the filter (24, 24', 24") in the interior of the riser (18) on the melt (14) floats.
14. Vertikalgussverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24, 24', 24") beim Heraustransportieren der Schmelze (14) aus dem Tiegel (12) in die Gussform (22) gegen einen Anschlag gedrückt wird. 14. Vertical casting method according to claim 13, characterized in that the filter (24, 24 ', 24 ") during the transporting out of the melt (14) out of the crucible (12) into the casting mold (22) is pressed against a stop.
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