CH628547A5

CH628547A5 - MOLD MOLDING METHOD AND DEVICE FOR POURING METALLIC MOLDING PIECES IN A MOLD.

Info

Publication number: CH628547A5
Application number: CH715878A
Authority: CH
Inventors: Erwin Fischer; Walter Gysel; Ivo Henych
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1982-03-15
Also published as: IT1119297B; FR2429634A1; AU4803979A; IT7968348A0; WO1980000137A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formgussverfahren zum Vergiessen von metallischen Formgussstücken in einer Form und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a mold casting method for casting metallic mold castings in a mold and to an apparatus for carrying out the method.

Beim Formgussverfahren werden, im Gegensatz zum Blockgiessverfahren, fertige Formrohlinge hergestellt, die bezüglich der Form zwar meistens einer Nachbearbeitung (Entgraten, Strahlen usw.) bedürfen, jedoch ihre Form grösstenteils erhalten haben. Beim Blockgiessen werden Blöcke gegossen, die nach dem Giessen zuerst gewalzt werden müssen. In contrast to the block casting process, the molded casting process produces finished molded blanks that usually require post-processing (deburring, blasting, etc.) in terms of shape, but have largely retained their shape. In block casting, blocks are cast that must first be rolled after casting.

Beim herkömmlichen Giessen mit offenem, ungeschütztem Giessstrahl besteht die Gefahr, dass die Schmelze mit dem Luftsauerstoff Oxyde bildet, die in die erstarrende Schmelze geraten, so dass das erstarrte Gussstück mit oxydischen Einschlüssen durchsetzt und, besonders bei gekühlten oder metallischen Dauerformen, an seiner Oberfläche Oxydschichten aufweist, die nach Entfernung derselben unregelmässige und rauhe Oberflächen entstehen lassen. In conventional casting with an open, unprotected pouring jet, there is a risk that the melt forms oxides with the atmospheric oxygen, which get into the solidifying melt, so that the solidified casting penetrates with oxidic inclusions and, especially in the case of cooled or metallic permanent molds, oxide layers on its surface exhibits irregular and rough surfaces after removal of the same.

Aus dem Bereich des Blockgiessens ist, um eine Oxydation der Schmelze an der Luft zu vermeiden, bereits aus der US-PS 1 978 222 bekannt, gasförmigen Stickstoff vor und während des Giessens in die Blockform zu leiten. Dazu sind Leitungen vorgesehen, die tief in die Form reichen, um das Gas auf den Boden der leeren Form zu bringen. Nach diesem Vorgang werden die Leitungen wieder entfernt. Während des Giessens wird über eine Leitung, deren kurzer Bogen über den Formrand in die Form ragt, weiterhin gasförmiger Stickstoff zugeführt. Durch das Gas, das durch die Erwärmung expandiert und hinaufsteigt, soll der fallende Giessstrahl vor Luftsauerstoff geschützt werden. Nachteilig hierbei ist das umständliche Entfernen und Wiedereinführen von Leitungen, der durch den grossen freien Formquerschnitt bedingte grosse Verbrauch an Stickstoff und, besondern bei in Giessereien oft vorkommenden Luftströmungen, der ungenügende Schutz des Giessstrah-les, so dass die Blöcke, abgesehen vom Entfernen des Schopfendes, oftmals flammgestrahlt werden müssen, um die an der Oberfläche haftenden Oxydschichten zu entfernen. In the field of block casting, in order to avoid oxidation of the melt in the air, it is already known from US Pat. No. 1 978 222 to pass gaseous nitrogen into the block mold before and during the casting. For this purpose, lines are provided that extend deep into the mold to bring the gas to the bottom of the empty mold. After this process, the lines are removed. During the casting process, gaseous nitrogen continues to be supplied via a line, the short bend of which protrudes into the mold over the mold edge. The falling pouring jet is to be protected from atmospheric oxygen by the gas, which expands and rises as a result of the heating. Disadvantages here are the cumbersome removal and reinsertion of lines, the large consumption of nitrogen due to the large free shape cross section and, in particular in the case of air currents often found in foundries, the insufficient protection of the pouring jet, so that the blocks, apart from the removal of the top end , often have to be flame-blasted to remove the oxide layers adhering to the surface.

Die Erfindung schlägt beim Formgiessen in Formen ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mittels welcher auf wirtschaftliche und zeitsparende Weise regelmässig geformte, bezüglich der Form höchstens eine geringe Nachbearbeitung erfordernde, oxydfreie oder zumindest oxydarme Formgussstücke herstellbar sind. When molding in molds, the invention proposes a method and a device by means of which, in an economical and time-saving manner, regularly shaped, oxide-free or at least low-oxide molded castings can be produced, which require at least little post-processing.

. Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmale. Durch das Eingiessen von verflüssigtem inertem Gas gelangt es durch die Schwerkraft von selbst auf den Boden der Form. Das verdampfende Gas, das durch die Durchtrittsöffnung die Luft aus der Form verdrängt, kann nicht zu schnell in die Atmosphäre abgeführt werden bzw. entweichen, so dass der Gasverbrauch relativ klein gehalten werden kann. Durch das Unterbrechen der Gaszufuhr unmittelbar vor dem Giessende wird vermieden, dass die obere Partie des Formstückes durch Blasenbildung zwischen dem Badspiegel und der Oberseite der Form eine unregelmässige Gestalt erhält. Da die Schmelze nicht mit Luftsauerstoff in der Form in Kontakt kommen kann, wird die Qualität des erstarrten Formstückes wesentlich verbessert. Besonders die metallischen Oberflächen werden regelmässig und glatt und dadurch formschön. . The inventive method is characterized by the features contained in claim 1. By pouring in liquefied inert gas, it gets to the bottom of the mold by gravity. The evaporating gas, which displaces the air from the mold through the passage opening, cannot be discharged into the atmosphere or escape too quickly, so that the gas consumption can be kept relatively low. By interrupting the gas supply immediately before the end of the casting, it is avoided that the upper part of the molded part is given an irregular shape by the formation of bubbles between the bath level and the top of the mold. Since the melt cannot come into contact with atmospheric oxygen in the mold, the quality of the solidified molding is significantly improved. The metallic surfaces in particular become regular and smooth and therefore elegant.

Eine weitere Vereinfachung kann zustande gebracht werden, wenn auch während des Giessens verflüssigtes Gas von oben her in die Form gebracht wird, da dann eine separate Leitung für Gas in der gasförmigen Phase entfallen kann. A further simplification can be achieved if liquefied gas is also brought into the mold from above during the casting, since a separate line for gas in the gaseous phase can then be dispensed with.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Eine metallische Dauerform 1 weist an deren obersten Partie eine ebene, abnehmbare und ebenfalls metallische Deckplatte 2 mit zwei Durchtrittsöffnungen 5 und 6 auf. Das eine Ende einer Zufuhrleitung 7 für flüssigen Stickstoff ist möglichst gasdicht über einen Rohrstummel 11 mittels Klemmschalen 12 oder eines anderen geeigneten Verbindungselementes mit der Deckplatte 2 lösbar verbunden und wirkt mit der Öffnung 6 zusammen. Das andere Ende der Leitung 7 ist mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter mit flüssigem Stickstoff oder einem anderen verflüssigten inerten Gas verbunden. An der Deckplatte 2 ist ein nach oben ragendes Rohr 15 beispielsweise aus feuerfestem Material, konzentrisch mit der Durchtrittsöffnung 5 lösbar und möglichst gasdicht befestigt. A metallic permanent mold 1 has on its uppermost part a flat, removable and also metallic cover plate 2 with two through openings 5 and 6. One end of a supply line 7 for liquid nitrogen is detachably connected to the cover plate 2 in a gas-tight manner via a pipe stub 11 by means of clamping shells 12 or another suitable connecting element and cooperates with the opening 6. The other end of the line 7 is connected to a storage container, not shown, with liquid nitrogen or another liquefied inert gas. On the cover plate 2, an upwardly projecting tube 15, for example made of refractory material, is concentrically detachable with the passage opening 5 and fastened as gas-tight as possible.

Vor dem Giessvorgang wird die Deckplatte 2 zusammen mit dem Rohr 15 und dem Rohrstummel 11 auf die Form 1 montiert, deren Formhohlraum 14 etwa 15 Liter beträgt, und die Leitung 7 wird am Rohrstummel 11 befestigt. Ein mit Metallschmelze 17 gefülltes Giessgefäss 16 wird mit dessen immer noch verschlossener bodenseitiger Ausgussöffnung 21 über die Before the casting process, the cover plate 2 is mounted on the mold 1 together with the pipe 15 and the pipe stub 11, the mold cavity 14 of which is approximately 15 liters, and the line 7 is fastened to the pipe stub 11. A pouring vessel 16 filled with molten metal 17, with its still closed bottom pouring opening 21, is placed over the

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Durchtrittsöffnung 5 bzw. das Rohr 16 gebracht. Um sicher zu sein, dass die Luft in der Form 1 unmittelbar vor dem Giessen vollständig verdrängt worden ist, wird eine bestimmte Menge flüssigen Stickstoffes 22 aus der Leitung 7, in die zur konstanten Mengenregelung eine Blende 23 und ein Verschlussorgan 5 27 eingebaut sind, in die leere Form 1 gebracht, welche Menge auf den Formboden tropft. Da 1 ml flüssiger Stickstoff bei Raumtemperatur etwa 600 ml gasförmigen Stickstoff liefert, gelangt bei einer Zufuhr von flüssigem Gas von 2 ml/Sek. etwa 1,2 1 inertes Gas in die Form; die Leitung 7 sollte also über io eine Zeitspanne bis zum Giessbeginn von mindestens 15/1,2 = 12,5 Sek. für die Lieferung von flüssigem Stickstoff geöffnet gehalten werden. Unmittelbar nach dieser Zeitspanne wird die Ausgussöffnung 21 freigegeben und die Schmelze 17 gelangt mit einem Strahl 28 durch das Rohr 15, dessen lichte Weite is geringfügig grösser ist als der Durchmesser des Strahles 28, in die Form 1. Der Vorteil dabei ist, dass das Verschlussorgan 27 nicht mehr betätigt werden muss. Der Badspiegel 29 der Schmelze in der Form 1 steigt beim Giessen; demzufolge wird das verdampfte Gas verdrängt, und zwar durch das Rohr 15, so 20 dass ein aufwärts strömender Gasschleier 33, der durch die Unterseite des Gefässes 16 abgelenkt wird, den abwärts strömenden Strahl 28 vor Berührung mit der Luft schützt. Die flüssige Gasmenge, die während des Giessens zugeführt wird, und die, wegen der gleichbleibenden Blende 23, ebenfalls 2 25 ml/Sek. beträgt, dient lediglich als ergänzende Menge zur Aufrechterhaltung des Gasschleiers, dessen Vorhandensein mit einem glühenden Holzspan überprüft werden kann. Beim Vergiessen durch zwei Durchtrittsöffnungen 5 kann die Giesszeit um die Hälfte verkürzt werden; allerdings muss die Gaszufuhrmenge auf das Zweifache erhöht werden. Ungefähr 1 bis 4 Sekunden vor Giessende wird die Gaszufuhr in der Leitung 7 unterbrochen, da sonst Gastaschen zwischen dem Badspiegel 29 und der Deckplatte 2 unregelmässige Oberflächen in der oberen Formstückpartie hervorrufen können. Passage opening 5 and the tube 16 brought. In order to be sure that the air in the mold 1 has been completely displaced immediately before casting, a certain amount of liquid nitrogen 22 is fed from the line 7, into which an orifice plate 23 and a closure member 5 27 are installed for constant volume control brought the empty form 1, which amount dripped onto the mold bottom. Since 1 ml of liquid nitrogen supplies about 600 ml of gaseous nitrogen at room temperature, a supply of liquid gas of 2 ml / sec. about 1.2 l of inert gas in the mold; line 7 should therefore be kept open for at least 15 / 1.2 = 12.5 seconds for the delivery of liquid nitrogen over a period of time until the start of pouring. Immediately after this period, the pouring opening 21 is opened and the melt 17 enters the mold 1 with a jet 28 through the pipe 15, the clear width of which is slightly larger than the diameter of the jet 28. The advantage here is that the closure member 27 no longer has to be actuated. The bath level 29 of the melt in form 1 rises during casting; consequently, the vaporized gas is displaced through the pipe 15 so 20 that an upward flowing gas curtain 33 deflected by the underside of the vessel 16 protects the downward flowing jet 28 from contact with the air. The amount of liquid gas that is supplied during casting and, because of the constant aperture 23, also 2 25 ml / sec. is only used as a supplement to maintain the gas curtain, the presence of which can be checked with a glowing wood chip. When casting through two through openings 5, the casting time can be shortened by half; however, the gas supply amount must be increased twice. About 1 to 4 seconds before the end of casting, the gas supply in line 7 is interrupted, since otherwise gas pockets between the bath level 29 and the cover plate 2 can cause irregular surfaces in the upper part of the fitting.

Bei Versuchen mit chromhaltigen Legierungen konnten Formstücke mit glatten, regelmässigen metallischen Oberflächen hergestellt werden. Im Bereich der Durchtrittsöffnungen 5, 6 war zuweilen eine geringe Nachbearbeitung notwendig. Im Material wurde keine Aufnahme von Stickstoff, jedoch eine starke Senkung von oxydischen Einschlüssen festgestellt. Die Ausschussquote konnte stark herabgesetzt werden. In tests with alloys containing chromium, fittings with smooth, regular metallic surfaces could be produced. In the area of the passage openings 5, 6, a little post-processing was sometimes necessary. No uptake of nitrogen was found in the material, but a strong reduction in oxidic inclusions was found. The reject rate was greatly reduced.

Die vor dem Giessen zugeführte Gasmenge darf nicht zu gross sein und sollte vorteilhafterweise kontinuierlich erfolgen, da sonst die Gefahr einer Lösung von Stickstoff im Metall gegeben ist. Die Gaszufuhr erfolgt am wirtschaftlichsten über eine eigene Durchtrittsöffnung 6 und abseits des Schmelzenstrahles 28 direkt in den Formhohlraum 14. The amount of gas supplied before casting must not be too large and should advantageously be continuous, since otherwise there is a risk of nitrogen dissolving in the metal. The most economical way of supplying the gas is via its own passage opening 6 and away from the melt jet 28 directly into the mold cavity 14.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl für das Giessen mit fallender Giessweise, wie beschrieben, als auch für das Giessen mit steigender Giessweise angewandt werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung auf eisenhaltige Legierungen, z.B. auf Stahlguss. The method according to the invention can be used both for casting with falling casting, as described, and for casting with increasing casting. Application to iron-containing alloys, e.g. on cast steel.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Formgussverfahren zum Vergiessen von metallischen Formgussstücken in einer Form, dadurch gekennzeichnet, dass vor Giessbeginn eine vorbestimmte Menge verflüssigtes inertes Gas von oben her in die Form gebracht, dass während des Giessens gasförmiges oder verflüssigtes inertes Gas kontinuierlich der Form zugeführt und durch eine Durchtrittsöffnung in der obersten Partie der Form abgeführt und dass unmittelbar vor Giessende die Gaszufuhr unterbrochen wird. 1. Die casting process for casting metal die castings in a mold, characterized in that before the start of casting, a predetermined amount of liquefied inert gas is brought into the mold from above, that during the casting process, gaseous or liquefied inert gas is continuously supplied to the mold and passed through a through opening in the top part of the mold and that the gas supply is interrupted immediately before the end of the casting.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Giessens verflüssigtes inertes Gas von oben her in die Form gebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that liquefied inert gas is brought into the mold from above during the casting.

2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit fallender Giess-weise, dadurch gekennzeichnet, dass die der Form zugeführte Schmelze und das abgeführte Gas durch dieselbe Durchtrittsöffnung geleitet werden. 3. The method according to claim 1 or 2 with falling pouring way, characterized in that the melt supplied to the mold and the gas removed are passed through the same passage opening.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verflüssigte Gas vor Giessbeginn mindestens so lange der Form zugeführt wird, bis eine Menge in die Form gebracht ist, deren Volumen im gasförmigen Zustand dem Volumen des Formhohlraumes gleicht. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquefied gas is supplied to the mold at least until the start of casting until an amount is brought into the mold, the volume of which in the gaseous state is equal to the volume of the mold cavity.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas verflüssigter Stickstoff ist und in einer Menge von 1 bis 5 ml pro Sekunde zugeführt wird. 5. The method according to claim 2 or 4, characterized in that the inert gas is liquefied nitrogen and is supplied in an amount of 1 to 5 ml per second.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch eine zusätzliche Durchtrittsöffnung in die Form gebracht wird. 6. The method according to claims 2 and 3, characterized in that the gas is brought into the mold through an additional passage opening.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dauerform (1) eine mindestens eine der Abfuhr des Gases dienende Durchtrittsöffnung (5) aufweisende Deckplatte (2) hat und dass für die Zufuhr des Gases während des Giessens eine Leitung (7) vorgesehen ist, die lösbar mit der Deckplatte (2) verbunden ist und an einer zusätzlichen Durchtrittsöffnung (6) angeschlossen ist. 7. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the metallic permanent mold (1) has at least one through-opening (5) which serves to discharge the gas and has a cover plate (2) and that one for the supply of the gas during casting Line (7) is provided, which is detachably connected to the cover plate (2) and connected to an additional passage opening (6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Zufuhr des Gases vor dem Giessen und für die Zufuhr des Gases während des Giessens bestimmte Leitung (7) eine Blende (23) und ein Verschlussorgan (27) aufweist. 8. The device according to claim 7, characterized in that the line (7) intended for the supply of the gas before the casting and for the supply of the gas during the casting has an aperture (23) and a closure member (27).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der sowohl für die Abfuhr des Gases als auch für die Zufuhr der Schmelze dienende erstgenannte Durchtrittsöffnung (5) ein nach oben ragendes Rohr (15) eingesetzt ist. 9. The device according to claim 7, characterized in that an upwardly projecting tube (15) is used in the first passage opening (5) serving both for the removal of the gas and for the supply of the melt.

10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eisenhaltige Legierungen vergossen werden. 10. Application of the method according to claim 1, characterized in that ferrous alloys are cast.