CH627671A5 - Casting method which employs a mould having a blind riser and produced by the application of a vacuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Giessverfahren mittels einer unter Anwendung von Unterdruck hergestellten Form, die mit einem Blindspeiser versehen ist, und betrifft ferner eine Giessform zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Giessverfahren mittels einer unter Verwendung von Unterdruck hergestellten Form wird ein luftdichtes Abschirmungsmaterial wie beispielsweise eine Plastikfolie, auf die Oberfläche von Giesstrichter, Einguss, Speiser und Blindspeiser, sofern ein solcher vorgesehen wird, aufgebracht. Nachdem das derart beschichtete Modell in der vorbestimmten Position innerhalb eines unteren und eines oberen Formkastens angeordnet worden ist, welche Formkästen an einer Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck angeschlossen sind, wird ein körniges, hitzebeständiges Material wie beispielsweise Formsand ohne Bindemittel in die Formkästen eingefüllt. Nachfolgend werden die den Formsand enthaltenen Formkästen an der Unterseite und der Oberseite luftdicht mit einem luftdichten Material abgeschlossen und werden die Zwischenräume im Formsand innerhalb der Formkästen einem durch die Evakuierungsmittel erzeugten Vakuum ausgesetzt, wobei diese Evakuierungsmittel beispielsweise aus einer Vakuumpumpe bestehen, welche an spezielle Evakuierungsöffnungen in den Formkästen angeschlossen ist. Der Formsand wird dann infolge der Druckdifferenz zwischen dem das Modell umgebenden Atmosphärendruck und dem Vakuum verdichtet. Dadurch entsteht im Formsand eine der Ausgestaltung des Modells entsprechende «Modelb-Oberfläche, an welcher das luftdichte Material anhaftet. Wenn dann das Modell aus den Formkästen entnommen wird und die Zwischenräume im Formsand dabei weiterhin unter Vakuum stehen, erhält man eine mittels Vakuum hergestellte und mit dem Modell übereinstimmende Form mit einem Giesstrichter, einem Speiser usw. Wenn anschliessend geschmolzenes Metall in den Formhohlraum eingebracht wird, erhält man ein dem Modell entsprechendes Gussstück.

Bei dem bekannten vorstehend erwähnten Giessverfahren wird normalerweise ein Speiser vorgesehen, der dazu dient, während der Abkühlungsphase zum Ausgleich von Schwind geschmolzenes Metall zum Gussstück nachzuliefern. Die Bedeutung eines solchen Speisers wird nachfolgend anhand von Fig. 1 näher erläutert. Gemäss Fig. 1 besitzen ein oberer Formkasten 1 und ein unterer Formkasten 1' jeweils Anschlüsse 2 bzw. 2' für den Anschluss der Formkästen an eine Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist und beispielsweise aus einer Vakuumpumpe besteht. Die Formkästen enthalten ferner siebartige Zwischenwände 3 bzw. 3'. Die Formkästen sind mit einem körnigen, hitzebeständigen Material 4 wie beispielsweise Formsand, der kein Bindemittel enthält, gefüllt, und die Sandoberflächen sind mit einem luftdichten Abschirmungsmaterial 5, beispielsweise einer Plastikfolie, abgedeckt. Nach Entfernimg des Modells ergibt sich ein Formhohlraum 6, der mit einem Einguss 7 und mit Speisern 8 und 9 in Verbindung steht. Der Speiser 9 ist besonders tief und im allgemeinen dann vorgesehen, wenn ein eine komplizierte Form aufweisendes Gussstück hergestellt werden soll.

Die Speiser 8 und 9 haben ausser der vorerwähnten Aufgabe, während der Abkühlungsphase geschmolzenes Material nachzuliefern, auch noch die Aufgabe, eine Beschädigung des Formhohlraumes 6 zu verhindern, indem durch die Speiser Luft zum Hohlraum gelangt, auch wenn die luftdichte Folie 5, welche infolge des vorerwähnten Vakuums an den Innenflächen des Hohlraums anhaftet, durch die Hitze des geschmolzenen Metalls, wenn dieses durch den Einguss 7 eingebracht wird, geschmolzen ist.

Das vorerwähnte bekannte Giessverfahren unter Verwendung von Unterdruck besitzt jedoch folgende Nachteile:

Da wegen des besonders grossen Speisers ein weit grösseres Volumen an geschmolzenem Metall notwendig ist, als für den Nachschub zum Gussstück während der Abkühlungsphase gebraucht wird, wird die Giessausbeute ziemlich geschmälert. Da ferner häufig schon die Dehnbarkeitsgrenze der luftdichten Plastikfolie überschritten wird, wenn man die ganze Modelloberfläche mit nur einem einzigen Folienstück beschichten will, muss man ein Hilfsmodell für den Speiser 9 separat mit einer luftdichten Plastikfolie beschichten und diese Folie dann luftdicht mit der das Hauptmodell umschliessenden Folie verbinden, was eine erhebliche Mehrarbeit und entsprechend höhere Kosten verursacht. Ferner kommt man gelegentlich mit dem Speiser 9 je nach der notwendigen Anordnung mit einem zusätzlichen Evakuierungsrohr 21 des Formkastens 1 in die Quere, so dass es nötig werden kann, die Konstruktion des Formkastens 1 zu ändern.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand daher darin, ein Giessverfahren mittels einer unter Verwendung von Unterdruck hergestellten Form, die mit einem Blindspeiser versehen ist, zu entwickeln, bei dem die vorerwähnten Nachteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens nicht vorhanden sind. Um dies zu erreichen, ist das Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Blindspeiser mit einer Entlüftungsöffnung und mit einem konischen Körper an einer Stelle im oberen Bereich des Blindstei5

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gers ausgebildet wird, wodurch während der Abkühlung nach dem Giessen das innerhalb des Blindspeisers mit dem konischen Körper in Kontakt befindliche Metall im geschmolzenen Zustand bleibt, so dass das Nachfliessen von geschmolzenem Metall vom Blindspeiser in das in der Form befindliche Gussstück zwecks Ausgleich von Schwindverlusten unter dem Ein-fluss des in dem hitzebeständigen Materials der Form herrschenden Unterdrucks gefördert wird.

Die Giessform für die Durchführung des Verfahrens, die mit einem Blindspeiser versehen und unter Verwendung von Unterdruck hergestellt ist, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein Blindspeiser vorgesehen ist, der eine Entlüftungsöffnung und im oberen Bereich einen konischen Körper aufweist, der sich bis unterhalb des nach dem Eingies-sen des geschmolzenen Metalls im Blindspeiser erreichten Niveaus zu erstrecken bestimmt ist, um infolge des Kontaktes zwischen dem geschmolzenen Metall und dem konischen Körper in dem hitzebeständigen Material der Form um den Blindspeiser herum Wärme zu speichern und dadurch die Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Blindspeiser zu verzögern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, in der verschiedene Ausführungsformen rein beispielsweise dargestellt sind, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch Formkästen in schematischer Darstellung, zur Durchführung des vorbekannten Giessverfah-rens,

Fig. 2 einen ausschnittweisen Schnitt durch die Formkästen in grösserem Massstab, mit der erfindungsgemässen und bevorzugten Ausführungsform des Blindspeisers mit einem konischen Körper,

Fig. 3 bis 6 weitere abgewandelte Ausführungsformen der Ausgestaltung des Blindspeisers gemäss der Erfindung.

Gemäss Fig. 2 ist ein hitzebeständiges Material 4, das kein Bindemittel enthält, wie beispielsweise Formsand, in den Formkästen enthalten und die Oberflächen dieses hitzebeständigen Materials sind mit einem luftdichten Abschirmungsmaterial 5, beispielsweise einer Plastikfolie, abgedeckt. Nachdem der Sand um das Modell herum verdichtet worden ist, ist das Modell entfernt, so dass der Formhohlraum 6 entsteht. Hinsichtlich der Konstruktion, der Funktion und gegenseitigen Anordnung der Formkästen besteht kein Unterschied gegenüber der bisher bekannten Art, die anhand von Fig. 1 bereits vorstehend erläutert wurde. Übereinstimmende Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein Blindspeiser 10 ist angrenzend an den Formhohlraum 6 ausgebildet und an einer geeigneten Stelle im oberen Bereich des Blindspeisers 10 (vorzugsweise im höchsten Punkt) befindet sich ein nach unten sich erstreckender konischer Körper 11. Dieser konische Körper ist so ausgebildet, dass er dieselbe Funktion erfüllt und die gleichen Vorteile zu erzielen ermöglicht wie der bekannte Luftkern des sogenannten «Williamstrichters», der dem Druck der Luftatmosphäre ausgesetzt ist.

Der Blindspeiser 10 besitzt eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Entlüftungsöffnung 12 in der in Fig. 2 dargestellten Anordnung zueinander, und sie befinden sich innerhalb des Formkastens, der mit einer Einrichtung zum Luftabsaugen in Verbindung steht, wie bereits vorstehend anhand von Fig. 1 erläutert worden ist.

Wenn geschmolzenes Metall in den Formhohlraum 6 der wie vorstehend beschrieben unter Anwendung von Unterdruck hergestellten Form durch einen in Fig. 2 nicht dargestellten Einguss eingebracht wird, füllen sich der Blindspeiser 10 und die Entlüftungsöffnung 12 mit dem geschmolzenen Metall. Wenn jedoch das Gussstück in dem Formhohlraum abzukühlen beginnt und dabei schwindet, wird das in dem Blindspeiser 10 befindliche geschmolzene Metall in das Gussstück gefördert. Das Ende des konischen Körpers 11, der sich oben im

Blindspeiser 10 befindet, ist nun so spitz, dass in dem beispielsweise aus Formsand bestehenden Formmaterial durch die Hitze des geschmolzenen Metalls Wärme gespeichert ist. Wenn das Gussstück zu erstarren beginnt, bleibt daher das Metall um den konischen Körper 11 herum noch im geschmolzenen Zustand und da ein Unterdruck innerhalb des Formsandes (in der Grössenordnung von -400 mmHg) vorhanden ist, erfolgt unter dem Einfluss dieses Unterdrucks ein Nachschub des geschmolzenen Metalls in das Gussstück. Über dem Gusszapfen im Speiser 10 entsteht infolgedessen ein Abkühlungs- und Schwindhohlraum, der sich eventuell bis zu einem Volumen vergrössert, welches dem gesamten Schwindvolumen entspricht. Innerhalb des Formhohlraumes 6 entsteht demzufolge ein einwandfreies Gussstück ohne derartige Fehler wie solche Schwindhohlräume. Wenn das geschmolzene Metall in den Formhohlraum 6 eingebracht wird, wird die die innere Oberfläche auskleidende luftdichte Folie 5 durch die Hitze des geschmolzenen Metalls wegschmelzen, so dass sich die Druckdifferenz beidseitig der Folie zwischen dem Formsand 4 und dem Formhohlraum 6 ausgleicht, was normalerweise eine Beschädigung des Formhohlraums 6 zur Folge haben würde. Da jedoch über der Entlüftungsöffnung 12 und dem Blindspeiser 10 im Formhohlraum 6 Atmosphärendruck herrscht, kann die vorerwähnte Druckdifferenz aufrechterhalten werden und ist die Möglichkeit einer Beschädigung des Formhohlraums 6 im wesentlichen ausgeschaltet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist ein konischer Körper 13 (ein Luftkern oder «Williamstrichter-Kern») an einer geeigneten Stelle im höchsten Punkt des Blindspeisers 10 angeordnet, und nachdem die Entlüftungsöffnung 12 getrennt hergestellt und mit einer luftdichten Folie ausgekleidet worden ist, wird diese Folie und jene Folie, die den Blindspeiser 10 auskleidet, mit Hilfe eines Klebstreifens 14 miteinander verbunden. Wenn wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ein Luftkern 13 verwendet wird, besteht der Vorteil darin, dass nur eine geringe Gefahr besteht, eine Beschädigung dieses Abschnittes zu verursachen, und zwar weil der Luftkern 13 selbst nicht beschädigt werden kann, da er aus mit Bindemittel versetztem Formsand hergestellt ist (d. h. aus ölsand hergestellt oder ein sog. Co2-Kern ist).

Bei einer weiteren in Fig. 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist ein konischer Körper 13 am Ende einer Entlüftungsöffnung 12 mit dieser fluchtend angeordnet, und zwar über ein dazwischen befindliches Hilfsrohr 16. Die Entlüftungsöffnung wird von einem Rohr 15 gebildet, welches mit dem Hilfsrohr 16 mittels eines Streifens 17 verbunden ist. Da bei dieser Ausführungsform das geschmolzene Metall nicht in das Rohr 15 hochsteigen kann, ist auch die Ausbeute beim Giessen entsprechend grösser. Da es ferner nicht passieren kann, dass das geschmolzene Metall durch die Entlüftungsöffnung bis zur Oberseite des Formkastens gelangen kann, was zur Folge hätte, dass die luftdichte Folie an der Oberseite des Formkastens schmelzen würde, besteht ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform darin, dass das Vakuum im Formsand sich nicht verändert.

Bei einer in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsform ist bei einem im Rauminhalt kleinen Blindspeiser 10 auch der konische Körper 13 entsprechend klein. Die Anordnung dieses Körpers ist ähnlich wie bei der Ausführung gemäss Fig. 4, jedoch ist kein Hilfsrohr 16 dabei verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird der Körper 13, nachdem er oben im Blindspeiser angeordnet ist, gleichzeitig mit dem Modell mit einer luftdichten Folie abgedeckt. Das Rohr 15 für den Eintritt der Luft wird angeordnet, nachdem die luftdichte Folie an der Oberseite des Körpers 13 weggeschnitten worden ist, woraufhin dann der Körper 13 und das Rohr 15 mittels eines Streifens 18 miteinander verbunden werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäss Fig. 6 weist

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der ähnlich wie jener gemäss Fig. 5 ausgebildete Körper 13 ei- Blindspeiser ganz besonders wirkungsvoll ist. Daher kann auch nen zylindrischen Ansatz 19 auf, auf den das untere Ende des mit einem Blindspeiser von kleinem Rauminhalt noch eine

Rohrs 15 aufgesteckt wird. Diese Ausführungsform besitzt den ausreichende «Nachlieferung» von flüssigem Metall erwartet

Vorteil, dass beim Einfüllen des Formsandes in den Formka- werden, ohne dass es möglich ist, dass das flüssige Metall sten man sich nicht ausschliesslich auf den Verbindungsstreifen s durch die Entlüftungsöffnung heraus überläuft. Das hat den

18 verlassen muss, um eine Beschädigung zu verhindern. praktischen Vorteil, dass nicht nur die Rohstoffe besser ge-

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass bei Anwendung nutzt werden, sondern dass auch die Möglichkeit geringer ist,

des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung das Phä- dass fehlerhafte Gussstücke hergestellt werden.

nomen des «Nachlieferns» von flüssigem Metall aus dem s

1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Giessverfahren mittels einer unter Verwendung von Unterdruck hergestellten Form, die mit einem Blindspeiser versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blindspeiser (10) mit einer Entlüftungsöffnung (12) und mit einem konischen Körper (13) an einer Stelle im oberen Bereich des Blindspeisers ausgebildet wird, wodurch während der Abkühlung nach dem Giessen das innerhalb des Blindspeisers mit dem konischen Körper in Kontakt befindliche Metall im geschmolzenen Zustand verbleibt, so dass das Nachfliessen von geschmolzenem Metall vom Blindspeiser in das in der Form befindliche Gussstück zwecks Ausgleich von Schwindverlusten unter dem Ein-fluss des in dem hitzebeständigen Materials der Form herrschenden Unterdrucks gefördert wird.

2. Giessform zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blindspeiser (10) vorgesehen ist, der eine Entlüftungsöffnung (12) und in seinem oberen Bereich einen konischen Körper (13) aufweist, der sich bis unterhalb des nach dem Eingiessen des geschmolzenen Metalls im Blindspeiser erreichten Niveaus zu erstrecken bestimmt ist, um infolge des Kontaktes zwischen dem geschmolzenen Metall und dem konischen Körper in dem hitzebeständigen Material (4) der Form um den Blindspeiser herum Wärme zu speichern und dadurch die Erstarrung des geschmolzenen Metalls im Blindspeiser zu verzögern.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Giessform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (12) im seitlichen Abstand vom konischen Körper (13) angeordnet ist.

4. Giessform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Körper (13) mit seiner Achse koaxial zu der Entlüftungsöffnung (12) angeordnet ist.

5. Giessform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Körper (13) einen zylindrischen Ansatz (19) besitzt und dass ein auf diesen Ansatz aufgesetztes Hilfsrohr (15) sich durch die Form hindurch erstreckt und als Entlüftungsöffnung dient.

6. Giessform nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Körper (13) ein Luftkern ist.