DE1918578A1

DE1918578A1 - Verfahren zur Herstellung von Gussstuecken sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1918578A1
Application number: DE19691918578
Authority: DE
Inventors: Michel Figueras
Original assignee: R L SUD FONDERIE SA
Current assignee: R L SUD FONDERIE SA
Priority date: 1968-04-12
Filing date: 1969-04-11
Publication date: 1969-10-30
Also published as: CH490910A; NL6905600A; BE731470A; FR1603006A; LU58408A1

Description

DH. ING. B. HOFFMANN · DIPL-INg₄W-EITLB · DR. HER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE . D-S000MONCHENS0 · MARlA-THERESIA-STIASSE 6 » TELEFON (0811) 4H1061

Michel Figueras, Venessieux / Frankreich S.A.H.L. SUD PONDEEIE₁ Marseille I Frankreich

Verfahren zur Herstellung von Gußstücken sowie Vorrichtung sur Durchführung dieses Verfahrens

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Köpfen so-.-jis auf o.ine VoxvLohuiuj; «ur D führ Ui) g dieses Ve rf 0 ϊϊ ren s.

BAD ORIGINAL

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Es ist bereits bekannt (USA-Patentschrift E 451 505), einen konvexen perforierten Rahmen zwischen d.em den verlorenen Kopf bildenden Reservehohlraum und dem Gußhohlraum einzulegen. Durch diesen Rahmen wird die Verbindungsfläche zwischen diesen beiden Hohlräumen verengt, so daß das Abtrennen des verlorenen Kopfes durch die Ausbildung eines Bereiches geringeren Widerstandes erleichtert wird, ~

Es ist ferner bekannt (franz. Patentschrift 913 ^25), , zwischen dem den verlorenen Kopf bildenden Reservehohlraum und dem Gußhohlraum eine Einlage in Form einer perforierten Platte einzulegen. Diese Einlage besteht aus einem feuerfesten Material, vorzugsweise Kernsand oder Keramik. Beim Eingießen des flüssigen Metalls und bei der anschließenden Befestigung des Metalls spielt der thermische Austausch zwischen dem Einsatz und dem Metall eine große Rolle. Bei dem Entfernen der Gußform wird der verlorene Kopf dann entfernt, indem die durch den Einsatz verlaufenden metallischen Verbindungsstege abgebrochen werden. ,

Sowohl der oben beschriebene liahmen als auch die Einlage dienen dazu, die Querschnittsfläche im Abtrennbereich des verlorenen Kopfes-zu vermindern. Da diese Einsätze notgedrungenermaföen eine gewisse Dicke aufweisen ergibt es sich jedoch^ ά'αα die Abtrennflac^e des verlorenen Kopf a ^ i^l^u ■ - ;>?v>. afcf.i.ni-5i t ist* Somit ergibt sich neirn nD.^;,i:.:_;:-:^ ■';ⁱ"-". ' ■.·.■ :ο···^οώ Y.q'qye.:. elxi.e relativ wellige üo^^i-j.-.f.Vj«», ,·.-;_-. .-■ .^4- -;.vcrA-^^ii."Xhei sex;:3ß iiUH-, Da der -Fliuo do0 i'J.üaaige?! Ih-^a'l^: -i'^-trisv i'-ur-i:-. oa-> schränk tem HaO elagöerigi wsraen karji^ oi'vr-.-iit ec iiiol· -, c'a» di« iiach dem EinfilllBi· αη·Α Harten des hetalls veroleiDendoK. ■:ß β baue -relativ ciicik sind, so daß. ein relativ gr'o-

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ßer Kraftaufwand zum Abschlagen der verlorenen Köpfe notwendig ist.

Demzufolge ist es Ziel der \orl legenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das das Abschlagen der verlorenen Köpfe bzw. das Abtrennen einzelner Gußstücke ohne großen Kraftaufwand möglich macht und bei welchem die Abtrennfläche sehr genau definiert ist und somit in direkte Nähe des Gußstückes gelegt werden kann, so daß die Endbearbeitung des Gußstückes verringert ist.

Es ist ferner Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Bereich der gewünschten Abtrennfläche ein aus sich kreuzenden Fäden bestehendes Gewebe aus einem siliziumhaltigen Material - wie Glasfiber oder Silikon - oder aus Mineralfasern - wie Asbest - in die Gußform eingesetzt wird und daß nach dem Gießen des Metalls und dem Zerschlagen der Gußform das Gußstück entlang der durch das Gewebe gebfl.deten Abtrennfläche getrennt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Form im Bereich der gewünschten Abtrennebene mit einem aus sich kreuzenden Fäden bestehenden Gewebe versehen ist.

Gemäß der Erfindung wird demzufolge in die Gußform ein Gewebe aus sich kreuzenden Fäden eingesetzt! wobei diese Fäden entweder aus Glasfiber, Silizium oder aus Asbest bestehen können. Dieses Gewebe bildet nicht nur innerhalb des Gußstückes eine wohldefinierte Abtrennfläche sondern auch ein Verunreinigungen abhaltendes Filter.

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Dae im Hahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Gewebe kann nicht nur im Übergangsbereich zwischen dem verlörenen Kopf und dem eigentlichen Hohlraum für das Gußstück eingesetzt werden, sondern auch innerhalb des Hohlraumes der eigentlichen Gußform, um zwei nebeneinanderliegende Gußstücke nach Verfestigung des fifeeigen Metalls innerhalb der Gußform voneinander zu trennen.

Da bei Gußformen sehr of vorfabrizierte Einsatzbuchsen verwendet werden, besteht die Möglichkeit, gleich bei der Herstellung dieser Einsatzbuohsen das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Gewebe im unteren Bereich derartiger Einsätzbuchsen einzusetzen· Das Gewebe kann ebenfalls in einem aus Sand oder Keramik testehenden vorfabrizierten Hahmen eingesetzt werden, der später Teil der Form bildet· Ein derartiger Rahmen kann beispielsweise innerhalb der Form dort eingesetzt werden, wo zwei Gußstücke nebeneinander hergestellt werden sollen. Ein derartiger Rahmen kann ebenfalls bei der Herstellung der Sandform im unteren Bereich des den verlorenen Kopf ergebenden Hohlraumes eingesetzt werden, wenn keine vorfabrizierte Einsatzbuchse verwendet werden soll. In diesem Fall scheint es zweckmäßig, den Rahmen nach außen hin mit einer abgeschrägten Fläche zu versehen und die mittlere Öffnung dieses Rahmens in etwa gleich groß wie den Durohmesser des den verlorenen Kopf ergebenden Hohlraumes zu machen«

Die Verwendung eines Gewebes im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist nicht nur den Vorteil auf, daß das Metall in keiner Weise an des Gewebe haftet, sondern auch, daß das Material des Geirebee gegenüber dem geechmolztnen Metall vollkommen Inert let. Folglich besteht keine Gefahr,

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daß durch Ausbildung von Legierungen eine VerunreiKfeung des Metalls eintritt, wie dies beispielsweise bei Verwendung von Metalldrähten der Fall wäre. Durch das Gewebe können ferner sehr leicht Gasblasen nach oben steigen, so daß die Gefahr eines Auftretens von Fehlerstellen innerehalb des Gußstückes gering ist. Da ferner das Gewebe äußerst dünn ist, kann dasselbe sehr nah an die Oberfläche des Gußstückes herangelegt werden· Man erhält somit bei dem Abtrennen des verlorenen Kopfes eine sehr glatte Oberfläche, die nur sehr geringfügig mit der Schleifmaschine nachbearbeitet werden muß· Das Gewebe weist naturgemäß eine sehr geringe Masse auf und kann somit während des Verfestigens des flüssigen Metalls nur sehr geringfügig Wärme aufnehmen. Aufgrund seiner geringfügigen thermischen Kapazität spielt somit das Gewebe im Hinblick auf die innerhalb der Gußform stattfindenden thermischen Austauschvorgänge praktisch keine Holle*

Die vorliegende Erfindung zeigt ferner vollkommen unerwartete Resultate. Nach dem Abtrennen des verlorenen Kernes von einem Gußstück zeigen sich entlang der Kontaktoberfläche glänzende Bereiche, die einen kleinen Teil der ganzen Querschnittsfläche einnehmen. Dies läßt vermuten, daß zwischen dem Gußstück selbst und dem verlorenen Kopf kleine Hisse auftreten, die die Quersohnittsfläche an der Sollbruchstelle noch vermindern. Durch einen Versuch wurde diese Vermutung bestätigt, indem ein Leichtmetallgußstüok gegossen wurde, dessen verlorener Kopf einen Durchmesser von kO cm aufwies, wobei ein Glasfibergewebe gemäß der Erfindung zwischen dem das Gußstück ergebenden Hohlraum und dem den verlorenen Kopf ergebenden Reservehohlräum eingesetzt war. Da die Löcher innerhalb des Gewebes ungefähr 50 % der gesamten Oberfläche ausmachten, ergab sich eine effektive Fläche zwischen dem Gußstück und dem verlorenen Kopf von

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etwa 6O cm . Um ein derartiges Metallstuck abzuscheren,

müßte man theoretisch einen Druck in der Größenordnung von 1000 t aufbringen. Es hat sich jedoch gezeigt,, daß mit einem einzigen Hämmerechlag eine Abtrennung des verlorenen Kopfes möglich ist. Demzufolge erleichtert die Verwendung von Geweben die Abtrennung der verlorenen Köpfe in sehr starkem Maße, da in diesem Bereich aufgrund von internen Spannungen und die dadurch bewirkten kleinen Hisse eine partielle Abtrennung bereits vor dem Abschla- W gen der verlorenen Köpfe stattfindet. ;

j Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im foi- . genden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert ; und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Gußform bekannter Bauart;

Fig. 2 eine Gußform, in welcher ei» mit einem Gewebe versehene Einsatzbuchse gemäß der Erfindung eingesetzt ist;

Fig. 3 eine Gußform, in welcher ein mit einem Gewebe ver- ; sehener Rahmen gemäß der Erfindung eingesetzt ist;

Fig.Λ eine schematische Ansicht des Abschlagvorgangs eines verlorenen Kopfes;

Fig. 5 eine Gußform, in welcher mehrere mit einem Gewebe versehene Bahmen für die Ausbildung von mehreren Gußstücken gemäß der Erfindung eingesetzt sind; und

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Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von Fig.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Technik des Metallgießens in Sandformen, was den häufigsten Anwendungsfall darstellt. Es soll Jedoch bemerkt sein, daß die vorliegende Erfindung ebenfalls für die Herstellung von metallischen Gußstücken mit anderen Formen - beispielsweise Kokillenformen - verwendet werden kann.

Fig* 1 zeigt die wesentlichen Teile einer in. bekannter Bauweise hergestellten Sandform_t bei welcher ein das Gußstück ergebender Gußhohlraum 1 und ein Beservehohlraum 2 angeordnet sind. Der Reservehohlraum 2 dient zur Aufnahme von flüssigem Heservemetall, das beim Verfestigen des innerhalb des eigentlichen Gußhohlraums 1 befindlichen Metalls nachfließen kann. Zwischen den beiden Hohlräumen 1 und 2 ist eine durch einen RinganBate 5 der Sandform gebildete Einschnürung vorgesehen. Entsprechend der Komplexität des herzustellenden Gußstückes 1st die Sandform aus einer Mehrzahl von unabhängigen Stücken miteinander verbunden, die derart ausgebildet eind, daß das verwendete Gußmodell entnommen werden kann. Entsprechend Fig. i besteht die Sandform aus einem Formunterteil 3a und einem Formoberteil 3b, die entlang einer horizontal verlaufenden Verbindungsebene 6 miteinander verbunden sind. Diese um das Gußmodell herum geformten Formteile 3a und 3b bestehen aus einer Mischung aus Sand und einem Bindemittel* Das flüssige Metall wird beispielsweise mittels eines Gießkübels ^ in einen Eingießtrichter innerhalb des Formoberteils 3b eingegossen. Entsprechend der Darstellung von Fig. 1 wird dieser Eingießtriohter durch den Beservehohlraum 2 selbst gebildet.

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• In Fig»2sind die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet» Der Heservehohlraum 2 wird Jedoch in diesem Fall nicht durch den Formsand selbst, sondern duith ein vorfabriziertes Formelement in der Form einer den verlorenen Kopf bildenden Einsatzbuchse 7 gebildet. Derartige zylindrische Einsatzbuchsen werden bereits in sehr weitem Maße verwendet» Im Bereich des unteren Endes der Einsatzbuchse 7 ist ein Hingansatz 7a vorgesehen, durch welchen die Querschnittsfläche gering- ^ fügig vermindert wird. Demzufolge weist der verlorene Kopf einen bereich geringeren Widerstandes auf, was die Abtrennung desselben erleichtert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung iet ein aus sich kreuzenden Fäden bestehendes Gewebe 8 aus einem siliziumhaltigen Material - wie Glasfiber, Silikon - oder einer Mineralfaser - wie Asbest - quer innerhalb der vorfabrizierten Einsatzbuchse 71 ^und zwar möglichst nahe an deren Basis gespannt. Der Einsatz des Gewebes 8 erfolgt bereits bei der Herstellung der Einsatzbuchse 7» Die Art der Fäden, ihr Durchmesser und Abstand voneinander hängt von der Art des zu gießenden Materials und der Größe der Ein-" satzbuchse 7 ab* Zum Gießen von aluminiumhaltigen Legierungen und Metallen und Legierungen mit relativ niedrigen Schmelztemperaturen verwendet man vorzugsweise ein Gewebe 8 aus Glasfiber, dessen Herstellungspreis sehr niedrig ist. Zum Gießen von Stahl, kupferhaltigen Legierungen und allen Metallen und Legierungen mit einer Schmelztemperatur oberhalb von 2200° verwendet man vorzugsweise ein Gewebe 8 aus Silikonfäden. Dfer Durchmesser der Fäden beträgt im allgemeinen weniger als 1 mm. Die Zwischen-.räume zwischen den einzelnen Fäden betragen im allgemeinen zwischen 0.3 und "5 mm. Das Verhältnis der freien Hohlräume zur Gesamtoberfläche liegt in der."Regel zwischen 30 und 70 %, '-■'■'-'"'-W^ j^z&ij

ORIGINAL INSPECTED 909844/1287 -f~

Wenn der Reaervehohlraum 2 gleichzeitig als Einfüllöffnung des flüssigen Metalls Verwendet wiyii · wie diet schematieon in pig, 1 dargestellt ist - diöttt das Gewebe 0 ebenfalls als Verunreinigungen abhaltendes PiI-

Haoh der Verfestigung des Metalls ist das Gewebe innerhalb des Hetalls eingegossen und erzeugt entlang einer Ebene eine Sollbruchstelle, so daß ein Äbtrennen des verlorenen Kopfes mitHilfe eines gewöhnlichen Hammerschlages möglioh ist· Die dabei sieh ergebende Ab-trennebene ist dabei äußerst flaoh_# wobei das Gewebe praktisch überhaupt nicht an dem Metall haftet* Ss genügt somit, anschließend daran an diesen Abtrennstellen eine geringfügige Oberflächenbearbeitung - beispielsweise mit Hilfe einer Schleifscheibe - vorzunehmen*

Pig. 3 zeigt eine einen Gußhohlraum 1 aufweisende Sandform 3, bei· weloher der aeservehohlraum 2 ohne Verwendung einer vorfabrizierten Einsatzbuchse direkt in dem Sand ausgebildet ist» Im Bahmen der vorliegenden Erfindung ist das oben beschriebene Gewebe ίQ innerhalb eines Rahmens 9 angeordnet. Dieser Hahrnen 9 besteht aus einem feuerfesten Material - beispielsweise aus einer Mischung aus Sand und einem Bindemittel - oder einem im Ofen gebrannten keramischen Stoff. Es ist somit äußerst einfach, bei der Herstellung eines derartigen Bahmens das Gewebe IO in denselben einzusetzen» Das Gewebe 10 ist innerhalb des Rahmens 9 in der Nähe seiner unteren Oberfläche eingesetzt· Die äußere Peripherie 11 des Eahmens 9 ist mit einer Abschrägung versehen»

-10. INSPECTED

.- ίο -

Bei der Herstellung der Sandform wird der Hahmen 9 um das Modell des verlorenen Kopfes gelegt und mit seiner unteren Fläche innerhalb der Ebene der Formteile auf die obere Fläche des eigentlichen Modells gestellt. Beim Aufheben des oberen Formteiles 3c zum Entnehmen des eigentlichen Modells wird der Rahmen 9 aufgrund der abgeschrägten Peripherie 11 gehalten. Wenn man anschließend das Oberteil 3b auf das Formunterteil 3a aufsetzt* befindet sich das Gewebe innerhalb des Kanals zwischen dem Reservehohlraum 2 und dem Gußhohlraum 1. Bin derartiger mit dem Gewebe 10 versehener Bahmen 9 erleichtert somit das Einsetzen eines derartigen Gewebes 10 in die Gußform, so daß eine Serienherstellung möglich ist.

B'ig.4· zeigt die Abtrennung des verlorenen Kopfes 2 von dem Gußstück 1 entlang der Ebene des Gewebes 10, was wie dargestellt durch einen gewöhnlichen Hammerschlag hervorgerufen werden kann.

Fig. 5 und 6 stellen eine Gußform für drei identische Teile Ia₈ Ib und Ic dar» die nebeneinander innerhalb der Sandform hergestellt werden sollen. In der Trennebene zwischen zwei Stücken ist ein wie bereits beschrieben ausgebildetes Gewebe 12 angeordnet. Dieses Gewebe 12 ist innerhalb eines vorfabrizierten Böhmens 13 gehalten, der anschließend in die Sandform eingesetzt wird. Der Eahmen 13 weist nur drei Schenkel auf und ist an seiner oberen Seite im Bereich der Fuge 6 offen. Der Beservehohlraum 2 wird durch eine Einsatzbuchse 7 gebildet, die ebenfalls an ihrer Basis mit einem Gewebe 8 gemäß dar Erfindung versehen ist. Die Verwendung von Geweben zum Abtrennen mehrerer Gußstücke voneinander ergibt eine Verringerung der Anzahl der verlorenen Köpf©· Femer vermindern sieh dadurch die Kosten für die Herstellung der Sandform und das Gießen der Gußstücke. .

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INSPECTED

Claims

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a te at an s ρ r Ü ο he

1 * Verfahren zum Abtrennen von in einer Gußform geformten metall!sehen Gußstücken insbesondere zum Abtrennen von verlorenen Köpfen, dadurch g e k e η η ζ e lehn e t , daß im Bereich der gewünschten Abtrennfläche ein aus sich kreuzenden Faden bestehendes Gewebe aus einem siliziumhaltigen Material - wie Glasfiber oder Silikon - oder aus Mineralfasern - wie Asbest - iit die Gußform eingesetzt wird, und daß nach dem Gießen dee Metalls und dem Zerschlagen der Gußform das Gußstück entlang der durch das Gewebe gebildeten Abtrennfläche getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe zuerst in einem vorfabrizierten Einsetzte!!, beispielsweise einer Einsatzbuchse oder einem Rahmen eingesetzt wird und daß das mit dem Gewebe versehene Einsatzteil anschließend bei der Herstellung der Gußform zusammen mit dem Gußmodell in das die Form bildende feuerfeste Material eingesetzt lird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzei ohne t , daß das mit dem Gewebe ver-Behene Einsatzstück im oberen Bereich der Gußform zur Ausbildung eines verlorenen Kopfes eingesetzt wird»

h, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e kenn zeichnet, daß das Einsatzteil für die gleichzeitige Herstellung mehrerer Gußstücke innerhalb der eigentlichen Gußform eingesetzt wird.,

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WBBIB

5« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e Ic en η ze ic h η e t , daß die Form (3) im Bereich der ge^ ' wünschten Abtrennebene mit einem aus sich kreuzenden Fäden bestehenden Gewebe (8, 10, 12) versehen 1st. 1

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η n — ze i ehne t , daß das Gewebe (8^ 10, 12) bei Metallen mit einer niedrigen Schmelztemperatur aus Glasfasern beisteht.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g © k e η η zeichnet, daß das Gewebe (8, 10, 12) bei Metallen mit einer Schmelztemperatur oberhalb 2200° aus Silikon besteht·

8« Vorrichtung nach Anspruch 5₉ dadurch g e k e η η zeichnet,- daß das Gewebe (8, 10, 12) aus einer Mineralfaser - beispielsweise Asbest - besteht«

9* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8» dadurch gekennze i c h η et , daß das Gewebe (8, 10) zwischen dem EeserTehohlraum (2) und dem eigentlichen Gußhohlraum (1) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis S₈ dadurch ge ken η ζ ei ohne t , daß das Gewebe (8) in einer vor fabrizier ten Einsatzbuchse ('7, 9) angeordnet 1st, die in dem Formoberteil (3b) eingesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeich η e t , daß das Gewebe (8) im unteren Bereich der Einsatzbuchse,(?) angeordnet ist.

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12» Vorrichtung.nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e ken η ze ic h η e t , - daß das Gewebe (10) innerhalb eines eine periphere SchrägLäche aufweisenden Bahmens (9) angeordnet ist, und daß dieser Rahmen (9) zwischen dem Formunterteil (3a) und dem Pormoberteil (3b) eingesetzt ist*

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e k β η ή ζ e 1 ο h η β t , daß das Gewebe (12) in einem dreischenkeligen Hahmen (13) angeordnet ist, und daß dieser Bahmen (13) innerhalb des Formunterteö.s (3a) eingesetzt ist.

ORIGINAL INSPEGTEOf I

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