WO2013034136A1 - Anlage zur herstellung gegossener bauteile und halbzeuge - Google Patents

Anlage zur herstellung gegossener bauteile und halbzeuge Download PDF

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Ralf Anderseck
Peter Stolfig
Ulrich Bruhnke
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/064—Cooling the ingot moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
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    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals

Definitions

  • the invention relates to a system for producing molded components
  • Semi-finished products of light metal or light metal alloys preferably of a magnesium alloys.
  • the simplest permanent mold process for producing components and semi-finished products such as billets, billets or billets for extrusion molding is slump casting, which is primarily used for low melting point alloys
  • a usually two-part mold the inside of which reproduces the contours of the casting is filled with melt, after a short time forms a solidification layer and the casting is removed after further cooling of the mold.
  • Semi-finished products produced in this way such as blocks, bolts or billets, are then supplied for further processing to corresponding companies for use in extrusion presses.
  • the blocks, bolts or billets which may have a variety of prismatic forms, on
  • Warmed deformation temperature and processed in extrusion presses are Warmed deformation temperature and processed in extrusion presses.
  • Another way of producing components and semi-finished products such as. e.g. Bolt consists in low pressure casting.
  • the melt passes through a riser into the mold, as soon as the bath level is pressurized.
  • the low-pressure casting process favors a dense and pore-free casting.
  • Outer shell is no longer supported by the mold wall in this state and ruptures because it is exposed by a rapidly rising mirror of the melt and L5 a concomitant high static pressure of a correspondingly high load. Castings with these cracks can not be used because the cracks can not be removed during further processing.
  • the object of the invention is an improved system for producing cast components and semi-finished products from light metal or light metal alloys,
  • the object is achieved in that the plant for the production of cast components and semi-finished products from light metal or light alloys, preferably a magnesium alloys, from a melting furnace or a »5 crucible in which the liquid melt by means of a dipping or
  • pouring spout runs in a mold or a casting mold and consists of at least one height-movable mold or mold, a transport device and a height-adjustable device for cooling the mold or mold during the filling process with the liquid melt.
  • the plant is like that executed that at least one mold or mold in one
  • Transport device is used.
  • the device for cooling the mold or mold may consist of a
  • the device for cooling the mold or casting mold can be connected to at least one heat-exchanging device with the aid of which heat removal from the cooling medium is achieved.
  • the waste heat can for example be supplied to an absorption chiller, with the aid of which the cooling medium for the cooling device can be tempered.
  • the transport device can be used as a circulating transport device
  • the associated figure 1 shows the schematic diagram of the system according to the invention.
  • the plant for the production of cast components and semi-finished products consists essentially of a non-illustrated melting furnace or
  • the transport device 2 is as a circulating transport device with
  • the molds 3 are as block molds for producing a compression bolt for extrusion with a length /
  • the inner wall is slightly conical. This means that with a diameter of 250mm, the length of the press stud is about 800 mm.
  • the outer surface of the mold 3 may be provided with ribs. The molds 3 are inserted into the corresponding receptacles of the transport device 2 and transported in the direction of the pouring tube 1 for the metal melt supply. After the mold 3 is positioned below the pouring tube, this is moved upwards in the direction of the pouring tube 1 and to the extent that the bottom of the mold comes to a stop at a small distance from the outlet of the pouring tube 1.
  • the cooling device 4 is moved down to ground level of the mold 3.
  • the cooling device 4 consists of an annular body which is provided on its inner surfaces with outlet nozzles for the cooling medium.
  • Cooling medium is used in a preferred embodiment of water that is sprayed by means of the nozzles on the outer periphery of the mold.
  • the drain of the liquid tank 5 can with a
  • Cooling device 4 can be supplied. By taking place during the filling of the mold 3 always at the level of the melt level cooling is not like the conventional casting, where the mold 3 is cooled suddenly over the entire length, but a quasi-disc cooling of the casting bolt to be cast. By this type of cooling cracks in the press pin can be safely avoided.
  • the cooling device 4 After completion of the filling of the mold 3, the cooling device 4 is moved down and the filled mold 3 can be transported, for example, in a further cooling device, where a further cooling of the mold 3 and thus of the compression bolt. Subsequently, the compression bolt of the mold can be removed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, vorzugsweise aus Magnesiumlegierungen. Die erfindungsgemäße Anlage besteht aus einem Schmelzofen oder einem Schmelzentiegel mit einem Tauch- oder Gießrohr, über das die flüssige Schmelze in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft, und aus mindestens einer höhenverfahrbaren Kokille (3) oder Gießform, einer Transporteinrichtung (2) und einer höhenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze.

Description

Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und
Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, vorzugsweise aus einer Magnesiumlegierungen.
Das einfachste eine Dauerform nutzende Verfahren zur Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen, wie Blöcken, Bolzen oder Knüppeln für Strangpressen ist der Sturzguß, der vornehmlich bei Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt
Anwendung findet. Eine meist zweiteilige Form, deren Innenseite die Konturen des Gußstückes wiedergibt, wird mit Schmelze gefüllt, nach kurzer Zeit bildet sich eine Erstarrungsschicht und das Gußstück wird nach weiterer Abkühlung der Form entnommen. Derartig hergestellte Halbzeuge, wie Blöcke, Bolzen oder Knüppel werden dann zur Weiterverarbeitung an entsprechende Firmen zum Einsatz in Strangpreßanlagen geliefert. Dort werden die Blöcke, Bolzen oder Knüppel, die die unterschiedlichsten prismatischen Formen aufweisen können, auf
Verformungstemperatur erwärmt und in Strangpreßmaschinen verarbeitet.
Eine weitere Möglichkeit der Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen, wie. z.B. Bolzen besteht im Niederdruckgießen. Die Schmelze gelangt hierbei durch ein Steigrohr in die Kokille, sobald der Badspiegel druckbeaufschlagt wird. Das Niederdruckgußverfahren begünstigt einen dichten und porenfreien Guß.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Nach dem Befüllen der Kokillen wird über die Kokillenwandung der Schmelze
5 Wärme entzogen. Es bildet sich zuerst eine feste Außenhaut, während der Kern noch flüssig bleibt. Dies erfolgt über die gesamte Länge der Kokille, was zum Auftreten von Längsrissen, also von mehr oder weniger tiefen Rissen in der Oberfläche der Gußstücke führen kann. Diese Risse bilden im wesentlichen dadurch, daß die Außenhaut der Gußteile beim Gießen sehr schnell aufgrund der 10 Berührung mit der Kalten Kokillenwand erstarrt, an der sie zunächst fest anliegt.
Aufgrund der beim Abkühlen auftretenden Schrumpfung hebt sich die Außenschale von der Kokillenwand ab, so daß sich zwischen beiden ein Spalt bildet. Die
Außenschale wird in diesem Zustand nicht mehr von der Kokillenwand gestützt und reißt, weil sie durch einen schnell ansteigenden Spiegel der Schmelze und L5 einem damit einhergehenden hohen statischen Druck einer entsprechenden hohen Belastung ausgesetzt ist. Gußteile mit diesen Rissen können nicht verwendet werden, weil die Risse beim Weiterverarbeiten nicht beseitigt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen,
»o vorzugsweise aus einer Magnesiumlegierungen zu schaffen, ohne daß die
vorerwähnten nachteiligen Längsrisse auftreten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierungen, vorzugsweise einer Magnesiumlegierungen, aus einem Schmelzofen oder einem »5 Schmelzentiegel, bei dem die flüssige Schmelze mittels eines Tauch- oder
Gießrohres in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft und aus mindestens einer höhenverfahrbaren Kokille oder Gießform, einer Transporteinrichtung und einer höhenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze besteht. Die Anlage ist so ausgeführt, daß mindestens eine Kokille oder Gießform in eine
Transporteinrichtung eingesetzt ist.
Die Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform kann aus einem
höhenverfahrbaren Flüssigkeitsbad oder einem Düsenring zum Aufspritzen von Flüssigkeit auf die Kokille oder Gießform bestehen, wobei diese unterhalb des Ausgusses der Metallschmelzenzuführung positioniert ist. Weiterhin kann die Einrichtung zur Kühlung der Kokille oder Gießform mit mindestens einer wärmetauschenden Einrichtung verbunden sein, mit deren Hilfe eine Wärmeabfuhr aus dem Kühlmedium erreicht wird. Die Abwärme kann beispielsweise einer Absorptionskältemaschine zugeführt werden, mit dessen Hilfe das Kühlmedium für die Kühleinrichtung temperiert werden können. Die Transporteinrichtung kann als umlaufende Transporteinrichtung mit
Aufnahmen für die Kokillen oder Gießformen oder als Karussell mit Aufnahmen für die Kokillen oder Gießformen ausgebildet sein.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden.
Die dazugehörige Figur 1 zeigt die Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anlage. Die Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge besteht im wesentlichen aus einem nicht näher dargestellten Schmelzofen oder
Schmelztiegel mit einem Gießrohr 1, einer Transporteinrichtung 2 für eine Kokille 3 und einer Kühleinrichtung 4. Unterhalb der Kühleinrichtung 4 ist eine
Flüssigkeitswanne 5 zum Auffangen des Kühlmediums vorgesehen. Die Transporteinrichtung 2 ist als umlaufende Transporteinrichtung mit
Aufnahmen für die Kokillen 3 ausgebildet. Die Kokillen 3 sind als Blockkokillen zur Herstellung eines Preßbolzen für das Strangpressen mit einem Längen/
Durchmesserverhältnis von 3,5:1 ausgebildet, wobei die Innenwandung leicht konisch ist. Das bedeutet, daß bei einem Durchmesser von 250mm die Länge des Preßbolzens etwa 800 mm beträgt. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr und zur Stabilisierung kann die Außenfläche der Kokille 3 mit Rippen versehen sein. Die Kokillen 3 werden in die entsprechenden Aufnahmen der Transporteinrichtung 2 eingesetzt und in Richtung des Gießrohres 1 für die Metallschmelzenzuführung transportiert. Nachdem die Kokille 3 unterhalb des Gießrohres positioniert ist, wird diese nach oben in Richtung des Gießrohres 1 verfahren und zwar soweit, daß der Boden der Kokille in einem geringen Abstand zum Auslaß des Gießrohres 1 zum Stehen kommt.
Gleichzeitig wird die Kühleinrichtung 4 bis auf Bodenhöhe der Kokille 3 verfahren. Die Kühleinrichtung 4 besteht aus einem ringförmigen Körper, der auf seiner inneren Flächen mit Austrittsdüsen für das Kühlmedium versehen ist. Das
Kühlmedium kommt in einer bevorzugten Ausführung Wasser zum Einsatz, daß mittels der Düsen auf den äußeren Umfang der Kokille gespritzt wird.
Mit Beginn des Einfließens der flüssigen Schmelze in die Kokille 3 wird diese nach unten verfahren und zwar derart, daß sich der Spiegel der Schmelze immer innerhalb bzw. auf Höhe der Kühleinrichtung 4 befindet. Das von der Oberfläche der Kokille 3 ablaufende Kühlmedium wird in einer Flüssigkeitswanne 5
aufgefangen. Der Ablauf der Flüssigkeitswanne 5 kann mit einer
wärmetauschenden Einrichtung verbunden sein, wo dem Kühlmedium die Wärme entzogen werden kann und es dementsprechend temperiert und der
Kühleinrichtung 4 zugeführt werden kann. Durch die während des Füllvorganges der Kokille 3 immer in Höhe des Schmelzenspiegels stattfindende Kühlung erfolgt nicht wie beim herkömmlichen Gießvorgang, wo die Kokille 3 schlagartig über die gesamte Länge gekühlt wird, sondern eine quasi scheibenweise Kühlung des zu gießenden Preßbolzens. Durch diese Art der Kühlung können Risse in den Preßbolzen sicher vermieden werden.
Nach dem Abschluß des Befüllvorganges der Kokille 3 wird die Kühleinrichtung 4 nach unten gefahren und die befüllte Kokille 3 kann transportiert werden, beispielsweise in eine weitere Kühleinrichtung, wo eine weitere Abkühlung der Kokille 3 und damit des Preßbolzens erfolgt. Anschließend kann der Preßbolzen der Kokille entnommen werden.
Bezugszeichenausteilung
1 - Gießrohr
2 - Transporteinrichtung
3 - Kokille
4 - Kühleinrichtung
5 - Flüssigkeitswanne

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Herstellung gegossener Bauteile und Halbzeuge aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierungen, vorzugsweise einer Magnesiumlegierungen, mit einem Schmelzofen oder einem Schmelzentiegel, bei dem die flüssige Schmelze mittels eines Tauch- oder Gießrohres in eine Kokille bzw. eine Gießform läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus mindestens einer
hohenverfahrbaren Kokille (3) oder Gießform, einer Transporteinrichtung (2) und einer hohenverfahrbaren Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform während des Befüllvorganges mit der flüssigen Schmelze besteht.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kokille (3) oder Gießform in eine Transporteinrichtung (2) eingesetzt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform aus einem
Flüssigkeitsbad besteht.
4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform aus einem Düsenring zum Aufspritzen von Flüssigkeit auf die Kokille (3) oder Gießform besteht.
5. Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zu Kühlung (4) der Kokille (3) oder Gießform mit mindestens einer wärmetauschenden Einrichtung verbunden ist.
6. Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (2) als umlaufende Transporteinrichtung mit Aufnahmen für die Kokillen (3) oder Gießformen ausgebildet ist.
7. Anlage nach Anspruch 1 und mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (2) als umlaufendes Karussell mit Aufnahmen für die Kokillen (3) oder Gießformen ausgebildet ist.
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