DE19821946A1 - Automatic casting of components by filling a measured volume with metal melt - Google Patents

Abstract

A melt volume (9) determined by the overflow edge (4) remains in the intermediate vessel (5) after an initially delivered excess melt (6) is let to flow back into the melt storage tank (1). This volume (9) corresponds to the total melt volume in the mold cavity, in the inlet channel and in the risers. The apparatus includes an intermediate vessel with an overflow edge which precisely determines the amount of melt delivered from it into a mold.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum auto­ matischen Gießen von Bauteilen mit optimierten Eigenschaften, bei dem die Schmelze unter Vermeidung von Eigenschaftsänderungen aus einem Schmelzespeicher in den Form­ hohlraum einer Gießform überführt wird.The invention relates to a method and corresponding devices for auto Matic casting of components with optimized properties, in which the melt while avoiding changes in properties from a melt storage in the mold cavity of a mold is transferred.

Das Gießereilexikon (E. Brunnhuber, Fachverlag Schiele und Schön 1997) beschreibt verschiedene Beschickungseinrichtungen (S. 137-139) mit mechanischen, pneumatischen oder elektromagnetischen Systemen, welche die Anforderungen an eine hohe Prozeß­ sicherheit durch hohe Dosiergenauigkeit, gleichmäßige Temperaturführung und geringe Schmelzeverunreinigung nur unvollständig erfüllen.The foundry encyclopedia (E. Brunnhuber, Fachverlag Schiele and Schön 1997) describes various loading devices (p. 137-139) with mechanical, pneumatic or electromagnetic systems that meet the requirements of a high process safety through high dosing accuracy, uniform temperature control and low Only partially fulfill melt contamination.

So wird beim sogenannten Tauchlöffel immer auch Schmelze mit oxidischen Verunrei­ nigungen von der Badoberfläche im Warmhalteofen mitgenommen und hohe Temperatur­ verluste beim Transport in Kauf genommen.So with the so-called diving spoon there is always melt with oxidic impurities inclinations from the bath surface in the holding oven and high temperature losses in transport accepted.

Bei den druckbetätigten Dosier- und Beschickungsöfen mit Steigrohr und Überführungs­ rinne treten ebenfalls Oxidbildung und Temperaturverluste auf.In the case of the pressure-operated metering and loading furnaces with a riser pipe and transfer trough also occur oxide formation and temperature losses.

Beim Niederdruck-Kokillengießverfahren (o.g. S. 886-890) wird die Schmelze durch Aufbringen eines Überdrucks im abgedichteten Warmhalte- und Gießofen über ein senk­ rechtes Steigrohr von unten in den Formhohlraum über dem Ofen gedrückt. Die Schmelze­ verbindung zwischen dem Ofenvolumen und dem erstarrenden Gußteil in der Form muß über das Steigrohr bis zum Ende der Erstarrung des Gußteils aufrechterhalten bleiben, erst danach kann durch Druckerniedrigung die Trennung zur Gußteilentnahme erfolgen. Die Automatisierbarkeit und Produktivität der entsprechenden Fertigungsanlagen wird durch das notwendige Abwarten der verlängerten Erstarrungszeit aufgrund der intensiven Wärmebrücke zwischen Gußteil und Schmelzevolumen im Ofen deutlich eingeschränkt. Die DE-OS 41 39 743 A1 beschreibt eine pneumatische Dosiervorrichtung für Nicht­ eisen- Metallschmelzen mit wannenförmigem Ofenraum, bei der zur Dosierung im Ofen­ gehäuse über einen Kanal verbunden eine kleine mit Druck beaufschlagbare Dosierkam­ mer verwendet wird. Der enge und schwer zugängliche Verbindungskanal zwischen Ofen- und Dosierkammer ist in der Praxis störungsanfällig und kann nur im Rahmen einer War­ tung des gesamten Ofens gereinigt werden. Die Dosiergenauigkeit bleibt eingeschränkt, da in der Dosierkammer zur Vermeidung von Lufteintritt in das kleine Steigrohr immer ein Metallsumpf verbleiben muß. In the low-pressure die-casting process (p. 886-890 above), the melt is passed through Apply an overpressure in the sealed holding and casting furnace via a lower right riser pipe pressed from below into the mold cavity above the furnace. The melt connection between the furnace volume and the solidifying casting in the mold must are maintained via the riser pipe until the casting has solidified, only then can the separation for casting be carried out by lowering the pressure. The automatability and productivity of the corresponding manufacturing systems will by waiting for the extended solidification time due to the intensive The thermal bridge between the casting and the melt volume in the furnace is significantly restricted. DE-OS 41 39 743 A1 describes a pneumatic dosing device for non iron-metal melting with a trough-shaped furnace chamber for dosing in the furnace a small, pressurized dosing chamber connected via a channel mer is used. The narrow and difficult to access connection channel between the furnace and Dosing chamber is prone to failure in practice and can only be used as part of a war the entire oven. The dosing accuracy remains limited, as always in the dosing chamber to prevent air from entering the small riser a metal sump must remain.  

Zur Überführung der Schmelze an die Gießmaschine wird eine lange offene Rinne 52 vorgeschlagen, die eine starke Oxidbildung und hohe Temperaturverluste mit sich bringt. Außerdem bleibt nach jedem Dosiervorgang eine Metall- und Oxidfahne zurück, die bei hohen Anforderungen an die Prozeßsicherheit nach jedem Gießtakt entfernt werden muß. Da die Rinne möglichst kurz und gut zugänglich gestaltet werden muß, bestehen erheb­ liche Einschränkungen hinsichtlich der räumlichen Gestaltung und Automatisierung der kompletten Gießanlagen. Schließlich muß zur Verbesserung der Dosiergenauigkeit zusätz­ licher Aufwand wie Wiegevorrichtung und komplizierte Zeit- Drucksteuerung getrieben werden (vergl. Fig. 5).For the transfer of the melt to the casting machine, a long open channel 52 is proposed, which entails strong oxide formation and high temperature losses. In addition, a metal and oxide lug remains after each dosing process, which must be removed after each pouring cycle if the process reliability is high. Since the trough must be made as short and easily accessible as possible, there are considerable restrictions with regard to the spatial design and automation of the entire casting system. Finally, additional effort such as weighing device and complicated time-pressure control must be driven to improve the dosing accuracy (see FIG. 5).

Die DE-OS 28 17 499 beschreibt eine Einrichtung für pneumatisch beaufschlagte Öfen zur dosierten Abgabe von Metall insbesondere an Druckgußmaschinen, bei der dem Ofen ein Kippgefäß mit einem Fühler zur Dosierung der Metallmenge zugeordnet ist.DE-OS 28 17 499 describes a device for pneumatically operated furnaces for the metered delivery of metal, especially to die casting machines, in the furnace a tilting vessel with a sensor for metering the amount of metal is assigned.

Die vorgeschlagene Einrichtung führt zu vermehrter Oxidbildung und zu ungleichmäßigen Gießtemperaturen durch die Verwendung des zusätzlichen Kippgefäßes an offener Atmos­ phäre. Am Fühler kann es leicht zu Metallansätzen kommen, wodurch die Prozeßsicher­ heit vermindert wird. Die Dosiergenauigkeit ist immer noch stark eingeschränkt, da sowohl das Ansprechen des Fühlers, als auch die Druckentlastung eine relativ lange Zeit benötigen, in welcher undefiniert Metall zufließen kann.The proposed device leads to increased oxide formation and uneven Casting temperatures through the use of the additional tilting vessel on the open atmosphere sphere. Metal deposits can easily occur on the sensor, making the process reliable is reduced. The dosing accuracy is still very limited because both the response of the sensor and the pressure relief a relatively long time Time in which metal can flow undefined.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und Vorrichtungen für das prozeß­ sichere automatische Gießen von Bauteilen mit hoher Flexibilität zu schaffen, bei dem mit höchster Dosiergenauigkeit und unter metallurgisch optimalen Bedingungen ein hochwertiges Gußprodukt auf besonders wirtschaftlichem Weg gefertigt wird.The invention has for its object a method and devices for the process to create safe automatic casting of components with high flexibility with maximum dosing accuracy and under metallurgically optimal conditions high-quality cast product is manufactured in a particularly economical way.

Die Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Schmelze aus einem Schmelzespeicher unterhalb der Badoberfläche über eine Trennkante, die aus­ serhalb des Schmelzespeichers liegt, in einen definierten Raum gefördert wird und nach dem Abschalten des Förderprinzips die über der Trennkante stehende überschüssige Schmelze in das Speichergefäß zurückfließt, wobei in dem Raum ein bestimmtes Schmelze­ volumen quantifiziert wird.The object is achieved in the method according to the invention in that the melt from a melt reservoir below the bath surface via a separating edge lies above the melt reservoir, is conveyed into a defined space and after the switching off of the conveying principle the excess standing over the separating edge Melt flows back into the storage vessel, with a certain melt in the room volume is quantified.

Da jetzt durch die Trennkante in dem Raum das Schmelzevolumen definiert wird, welches genau dem Brttoabguß entspricht, brauchen die Wirkprinzipien für das Fördern der Schmelze aus dem Speichergefäß nicht mehr die Aufgabe der genauen Quantifizierung zu erfüllen. Dadurch wird die Steuerung der Förderung erheblich vereinfacht, die Förder­ zeit und der Förderweg verkürzt sowie die Dosiergenauigkeit deutlich verbessert.Now that the melt volume is defined by the separating edge in the room corresponds exactly to the gross cast, the active principles need for the promotion of Melt from the storage vessel no longer the task of accurate quantification  to fulfill. This significantly simplifies the management of the funding, the funding shortens the time and the conveying path and significantly improves the dosing accuracy.

Als Förderprinzipien kommen bekannte Methoden zur Einstellung von Druckdifferenzen zwischen dem unteren und oberen Ende eines Steigkanals in Frage, wie z. B. bei geschlos­ senen gasdruckbetätigten Öfen oder bei der Metallansaugung durch Unterdruck.Known methods for setting pressure differences come as funding principles between the lower and upper end of a riser in question, such as. B. at closed gas-operated furnaces or with metal suction due to negative pressure.

Außerdem kann die Schmelze durch einen geregelten reversierenden Kippvorgang des Speichergefäßes oder mit Hilfe eines vorschubgeregelten in das Schmelzebad eintauchen­ den Verdrängerkörpers über die Trennkante gefördert werden. Weiterhin ist auch der Einsatz von mechanischen oder elektromagnetischen Förderpumpen möglich.In addition, the melt can by a controlled reversing tilting the Immerse the storage vessel or with the help of a feed-controlled one in the melt bath the displacer are conveyed over the separating edge. Furthermore, the Mechanical or electromagnetic feed pumps can be used.

Für das Speichergefäß können bekannte Tiegelöfen, Wannenöfen, beheizte Transport­ pfannen oder auch ein beheizter Schmelzebehälter an der Gießform oder Gießmaschine verwendet werden.Known crucible furnaces, tub furnaces and heated transport can be used for the storage vessel pans or a heated melt container on the casting mold or casting machine be used.

Unter dem mit Hilfe der Trennkante definierten Raum ist zunächst ein zwischen dem Speichergefäß und der Gießform bzw. der Füllkammer einer Gießmaschine angeordnetes mobiles oder stationäres Zwischengefäß zu sehen, aus dem dann durch Kippbewegung oder Öffnen eines Absperrorgans das Schmelzequantum ausfließt. Dieses Zwischengefäß ist verschließbar und gegen Temperaturverluste der Schmelze durch eine Isolation ge­ schützt. Bei reaktiven Metallschmelzen kann die Badoberfläche im Zwischengefäß wirtschaftlich unter einer Schutzgasatmosphäre gehalten werden.Under the space defined with the help of the separating edge there is first a between the Storage vessel and the mold or the filling chamber of a casting machine arranged mobile or stationary intermediate vessel to see, from which then by tilting movement or opening a shut-off device the melt quantum flows out. This tundish is lockable and insulated against heat loss in the melt protects. In the case of reactive metal melts, the bath surface can be in the tundish be kept economically under a protective gas atmosphere.

Das mobile Zwischengefäß kann ähnlich wie die bekannten Tauchlöffel mit Roboter­ systemen zwischen Warmhalteofen und Gießstation verfahren werden und ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Fertigungszellen. Hierbei kann das An- und Abgekoppeln direkt an der Trennkante oder am oberen Ende eines Steigkanals erfolgen. Schließlich kann ein fest mit dem Zwischengefäß über die Trennkante verbundenes Steigrohr in den Schmelzespeicher eingetaucht werden.The mobile intermediate vessel can be similar to the well-known diving spoons with robots systems between the holding furnace and the casting station high flexibility in the design of the manufacturing cells. Here, the arrival and Disconnect directly at the separating edge or at the top of a riser. Finally, one that is firmly connected to the intermediate vessel via the separating edge Riser pipe to be immersed in the melt reservoir.

Mit Hilfe eines stationären Zwischengefäßes ist es möglich, ohne Robotermechanik oder problematische Rinnensysteme den Transportweg zwischen Ofen und Gießstation zu überbrücken.With the help of a stationary intermediate vessel, it is possible without robot mechanics or problematic channel systems close the transport route between the furnace and the casting station bridge.

Das Ausfließen der Schmelze aus dem Zwischengefäß wird durch die geometrische Gestaltung in Verbindung mit der geregelten Kippbewegung oder Ventilbetätigung derart gesteuert, daß zuverlässig Strömungsturbulenzen oder Spritzen der Schmelze vermieden werden. The outflow of the melt from the tundish is determined by the geometric Design in connection with the controlled tilting movement or valve actuation in this way controlled that reliably avoided flow turbulence or splashing of the melt become.  

Mit Hilfe des Zwischengefäßes können durch entsprechende Gestaltung von Kammern und Gießschnauzen auf einfache Weise ohne die Verwendung von aufwendigen Verteiler­ läufen, die mit dem Gußteil erstarren, mehrere Gußteile gleichzeitig gegossen werden.With the help of the tundish can by appropriate design of chambers and pouring snouts in a simple manner without the use of expensive distributors runs that solidify with the casting, several castings are cast simultaneously.

In einer weiteren Verfahrensgestaltung bildet der Raum direkt an der Gießform einen Gießtümpel oder Gießbehälter, aus dem das quantifizierte Schmelzevolumen nach dem Abschalten des Förderprinzips durch Kippen oder Drehen der Form in den Formhohlraum strömt.In a further process design, the space forms one directly on the casting mold Pouring pool or casting container, from which the quantified melt volume after the The conveying principle is switched off by tilting or rotating the mold into the mold cavity flows.

Schließlich kann der Raum den Formhohlraum selbst bilden, wobei die Gießform direkt an der Trennkante angeschlossen wird und das oberhalb stehende überschüssige Metall aus dem Einguß- und Speiserbereich in das Speichergefäß zurückfließt.Finally, the space can form the mold cavity itself, with the mold directly connected to the separating edge and the excess metal above flows back into the storage vessel from the gate and feeder area.

Durch eine Kipp- oder Drehbewegung der Form vor dem Abschalten des Förderprinzips kann die Trennkante gegen Ende der Formfüllung über das Gußstück gebracht werden, so daß nach der steigenden Formfüllung ähnlich dem Niederdruckgießen eine sofortige Trennung des erstarrenden Gußstücks von dem Speichergefäß ermöglicht wird, was im Gegensatz zum Niederdruckgießen zu einer deutlichen Verkürzung der Erstarrungszeit führt. Dabei wird das Kippen der Form mit der Schmelzeverbindung zum Speichergefäß entweder durch das Mitkippen des Gefäßes für den Schmelzespeicher oder aber durch ein im Schmelzespeicher kippbares Steigrohr ermöglicht.By tilting or rotating the mold before switching off the conveying principle the separating edge can be brought over the casting towards the end of the mold filling, so that after the increasing mold filling similar to low pressure casting an immediate one Separation of the solidifying casting from the storage vessel is enabled, which in In contrast to low-pressure casting, the setting time is significantly reduced leads. The tilting of the mold with the melt connection becomes a storage vessel either by tilting the vessel for the melt storage or by a tilting tube in the melt storage enables.

Das neue Verfahren zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Flexibilität aus, so daß je nach Gießverfahren, Gußteilgröße und Geometrie, nutzbaren Fertigungseinrichtungen und Produktionskapazitäten die technisch und wirtschaftlich günstigste Anwendung möglich ist. Beschränkungen hinsichtlich der Gußteilgewichte insbesondere nach oben bestehen nicht. Der Aufwand für Mechanik, Sensorik und andere im rauhen Gießerei­ betrieb anfällige Komponenten wird auf ein Minimum reduziert.The new method is particularly characterized by a high degree of flexibility, so that Depending on the casting process, casting size and geometry, usable manufacturing facilities and production capacities the technically and economically most favorable application is possible. Limitations on casting weights especially upwards do not exist. The effort for mechanics, sensors and others in the rough foundry components that are susceptible to operation are reduced to a minimum.

Durch den Einsatz moderner Werkstoffe wie z. B. Ingenieurkeramiken für Steigrohr und Trennkante wird eine hohe Anlagenverfügbarkeit erreicht und Verunreinigungen der Schmelze unterbunden.By using modern materials such as B. engineering ceramics for riser and Separating edge ensures high system availability and contamination of the Prevents melt.

Die hohe Dosiergenauigkeit bietet einen besonders wirtschaftlichen Gießprozeß bei gleichzeitig nach Anforderungen des Qualitätsmanagements verlangter hoher Prozeß­ sicherheit.The high dosing accuracy offers a particularly economical casting process high process required at the same time according to the requirements of quality management safety.

Weitere Vorteile ergeben sich für den Gießprozeß durch die vielfältigen Möglichkeiten der Formfüllung, insbesondere durch die Kombination der Vorteile des Kippgießens und des Niederdruckgießens. Durch das quantifizierte Füllen des Raumes und das damit konstante Schmelzevolumen abgetrennt vom Schmelzespeicher und die Vermeidung von unzulässigen Temperaturverlusten werden für den Erstarrungsablauf günstige Beding­ ungen geschaffen, so daß ein gleichmäßiges und fehlerfreies Gußgefüge erreicht wird.Further advantages for the casting process result from the diverse possibilities the mold filling, especially by combining the advantages of tilt casting and of low pressure casting. By the quantified filling of the space and with it  constant melt volume separated from the melt storage and the avoidance of Inadmissible temperature losses become favorable conditions for the solidification process created so that a uniform and flawless casting structure is achieved.

Im nachfolgenden ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention is explained in more detail below on the basis of a few exemplary embodiments:

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Seitenschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit tauch­ körperbeheiztem Schmelzespeicher 1, 22, kippbarem Steigrohr 3, Trennkannte 4 und Zwischengefäß 5. Fig. 1 is a side section of a device according to the invention with immersion körperbeheiztem melt reservoir 1, 22, tiltable riser 3, separator 4 and Knew intermediate vessel 5.

Die Schmelze wird mittels Gasdruckregelung 2 über das Steigrohr 3 in das Zwischen­ gefäß 5 gefördert. Die überschüssig geförderte Schmelzemenge 6 steht am Ende der Förderphase über der Trennkante 4. Der Kippwinkel 7 ist so eingestellt, daß aus dem Ausguß 8 keine Schmelze ausfließen kann.The melt is conveyed by means of gas pressure control 2 via the riser pipe 3 into the intermediate vessel 5 . The excess amount of melt 6 is at the end of the delivery phase above the separating edge 4 . The tilt angle 7 is set so that no melt can flow out of the spout 8 .

Bei der anschließenden Druckentlastung, der Aufhebung des Förderprinzips, wird das Schmelzevolumen 9 im Zwischengefäß 5 quantifiziert, wobei der Schmelzeüberschuß 6 in das Steigrohr zurückfließt.During the subsequent pressure relief, the lifting of the conveying principle, the melt volume 9 in the intermediate vessel 5 is quantified, with the excess melt 6 flowing back into the riser pipe.

Dann wird das Steigrohr 3 mit dem Zwischengefäß 5 um die Achse 10 gekippt, so daß das Schmelzequantum 9 über den Ausguß 8 in die Gießform 11 fließt.Then the riser pipe 3 is tipped with the intermediate vessel 5 about the axis 10 , so that the melt quantum 9 flows through the spout 8 into the mold 11 .

Das Zwischengefäß 5 ist mit dem Klappdeckel 13 verschließbar und kann mit Schutzgas 14 gefüllt werden, so daß das Schmelzequantum 9 vor Temperaturverlusten und Oxidation geschützt wird.The intermediate vessel 5 can be closed with the hinged lid 13 and can be filled with protective gas 14 , so that the melt quantum 9 is protected against temperature losses and oxidation.

Der gasdichte flexible Faltenbalg 15 ermöglicht das Kippen des Steigrohrs im abge­ dichteten Ofen.The gas-tight flexible bellows 15 enables the riser pipe to be tilted in the sealed oven.

Die Fig. 2 zeigt einen Seitenschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beschick­ ung der Füllkammer einer Gießmaschine 16 mit einem widerstandsbeheizten Tiegel 22, 25 als Schmelzespeicher 1, einem in das Schmelzebad eintauchenden stationären Steigrohr 3, das an der Trennkante 4 in das stationäre Zwischengefäß 5 mündet. Die Trennkante 4 ist in der Höhe verstellbar, so daß unterschiedliche Schmelzevolumina 9 quantifiziert werden können. Mit Hilfe des Schieberventils als Absperrorgan 17 wird das Zwischengefäß 5 dicht verschlossen, so daß über die Gasdruckregelung 2 ein Unterdruck aufgebaut werden kann, der das Metall durch Ansaugen aus dem Schmelze­ speicher 1 fördert. Die überschüssig geförderte Schmelze 6 fließt bei Abschalten der Saugleistung zurück in den Tiegel 25. Durch Öffnen der Schiebers 17 fließt das quantifizierte Volumen 9 in die Füllkammer der Gießmaschine 16. Fig. 2 shows a side section of an apparatus for Beschick ung the filling chamber of a casting machine 16 to a resistance-heated crucible 22, 25 as a melt storage tank 1, a plunging into the molten stationary riser 3 which terminates at the cutting edge 4 in the stationary intermediate vessel 5. The separating edge 4 is adjustable in height, so that different melt volumes 9 can be quantified. With the help of the slide valve as shut-off device 17 , the intermediate vessel 5 is tightly closed, so that a vacuum can be built up via the gas pressure control 2 , which stores the metal by suction from the melt 1 . The excess conveyed melt 6 flows back into the crucible 25 when the suction power is switched off. By opening the slide 17 , the quantified volume 9 flows into the filling chamber of the casting machine 16 .

Fig. 3 zeigt die Ankopplung eines mobilen Zwischengefäßes 5 an den Steigkanal 3 des nicht dargestellten Schmelzespeichers. Fig. 3 shows the coupling of a mobile intermediate vessel 5 to the riser 3 of the melt storage, not shown.

Die Trennkante 4 ist zweiteilig sowohl am Zwischengefäß als auch am Steigkanal aus­ gebildet und wird durch eine Horizontal- und Vertikalbewegung des Zwischengefäßes dicht zusammengefügt. Die überschüssig geförderte Schmelzemenge 6 fließt nach dem Abschalten des Förderprinzips in den Steigkanal 3 zurück, wobei das Schmelzequantum 9 quantifiziert wird.The separating edge 4 is formed in two parts both on the tundish and on the riser and is tightly joined by a horizontal and vertical movement of the tundish. After the conveying principle has been switched off, the excess quantity of melt 6 flows back into the riser 3 , the quantity of melt 9 being quantified.

Durch eine kombinierte Horizontal- und geringfügige Drehbewegung um den Drehpunkt 10 wird die Trennkante 4 geteilt, wobei die Schmelze jetzt unterhalb von Trenn­ kante und Ausguß 8 steht. Nun kann das Zwischengefäß 5 zur nicht dargestellten Gießstation verfahren und durch Kippen um den Drehpunkt 10 vollständig entleert werden. Die Schmelze 9 im Zwischengefäß 5 ist mit einer Isolation 12 vor Tempera­ turverlusten geschützt.By a combined horizontal and slight rotary movement around the pivot point 10 , the separating edge 4 is divided, the melt now being below the separating edge and spout 8 . The intermediate vessel 5 can now be moved to the casting station (not shown) and can be completely emptied by tilting about the pivot point 10 . The melt 9 in the intermediate vessel 5 is protected with an insulation 12 against temperature losses.

Fig. 4 zeigt die Anwendung einer neuartigen Vorrichtung in Verbindung mit einer konven­ tionellen Gießform 11 aus Sand oder Kokille mit Kern 20. Diese wird direkt an die Steigkanalmündung mit Trennkante 3, 4 dichtend angesetzt. Nach Einschalten des Förderprinzips steigt die Schmelze über die Trennkante 4 und füllt über ein klassisches Angußsystem 18 Gußstück 19 samt Speiser 21, wobei über der Trennkante 4 die überschüssig geförderte Schmelzemenge 6 steht. Dabei gelangt vorteilhaft zum Schluß der Formfüllung noch heiße Schmelze auf direktem Weg in den Speiser 21, wodurch dessen Wirksamkeit verbessert wird. Nach Abschalten des Förderprinzips fließt die überschüssig geförderte Schmelzemenge 6 in das Steigrohr 3 zurück und in der Form verbleibt die genau quantifizierte Menge für den Bruttoabguß. Fig. 4 shows the application of a novel device in connection with a conventional casting mold 11 made of sand or mold with core 20th This is applied directly to the riser mouth with separating edge 3 , 4 sealing. After switching on the conveying principle, the melt rises over the separating edge 4 and fills the casting 19 together with the feeder 21 via a conventional sprue system 18 , the excess amount of melt 6 being conveyed above the separating edge 4 . Here, at the end of the mold filling, hot melt advantageously reaches the feeder 21 directly, thereby improving its effectiveness. After the conveying principle has been switched off, the excess amount of melt 6 flows back into the riser 3 and the precisely quantified amount for the gross cast remains in the mold.

Fig. 5.1 bis 5.3 zeigen eine Vorrichtung zur Anwendung des neuen Verfahrens mit Formfüllung nach dem Kippgießprinzip. Aus dem Schmelzespeicher 1 wird die Schmelze mit Hilfe der Gasdruckregelung 2 und dem Steigrohr 3 über die Trennkante 4 in das Zwischengefäß 5 gefördert. Dieses ist fest mit der Form 11 verbunden, so daß der Ausguß 8 direkt in den Speiser 21 mündet. Nach der Druckentlastung bleibt im Zwischengefäß 5 das dosierte Schmelzequantum 9 zurück. Das Kippgießen (Fig. 5.2) erfolgt durch die Drehung um den Drehpunkt 10 mit dem Kippwinkel 7. Fig. 5.1 to 5.3 show an apparatus for application of the new process with filling of the mold after the Kippgießprinzip. The melt is conveyed from the melt reservoir 1 by means of the gas pressure control 2 and the riser pipe 3 via the separating edge 4 into the intermediate vessel 5 . This is firmly connected to the mold 11 , so that the spout 8 opens directly into the feeder 21 . After the pressure relief, the metered melt quantum 9 remains in the intermediate vessel 5 . The tilt casting ( Fig. 5.2) is carried out by rotating around the pivot point 10 with the tilt angle 7 .

Da in diesem Beispiel kein kippbares Steigrohr verwendet wird, koppelt das Zwischen­ gefäß 5 vom Steigrohr 3 direkt über dem Speichergefäß 1 ab.Since no tiltable riser pipe is used in this example, the intermediate vessel 5 decouples from the riser pipe 3 directly above the storage vessel 1 .

Das Gußstück 19 mit Speiser 21 erstarrt in horizontaler Lage in der auch die Gußteil­ entnahme vorgenommen werden kann.The casting 19 with feeder 21 solidifies in a horizontal position in which the casting can also be removed.

Fig. 5.3 zeigt im Schnitt A-B in Fig. 5.1 eine Gießform 11 für zwei Gußstücke 19 mit einem angekoppelten Zwischengefäß 5 und einem Steigrohr 3, einer Trennkante 4 sowie zwei Ausgüssen 8, die durch den Mehrfachguß eine höhere Produktivität ohne zusätzliches Kreislaufmetall bringt. Fig. 5.3 shows in section AB in Fig. 5.1 a casting mold 11 for two castings 19 with a coupled intermediate vessel 5 and a riser pipe 3 , a separating edge 4 and two spouts 8 , which by the multiple casting brings a higher productivity without additional circuit metal.

Fig. 6.1 bis 6.3 zeigt eine Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens mit Füllung der Gießform 19 durch den Eingußkanal 18 entgegen der Schwerkraft mit Hilfe des Steigrohres 3 und anschliessender Quantifizierung mit Hilfe der Trennkante 4. Dabei wird nach der Formfüllung die Gießform 19 zusammen mit dem Steigrohr 3 um den Drehpunkt 10 gekippt (Fig. 6.2). Der Drehwinkel 7 und die Gestaltung des Zwischengefässes 5 mit dem eingearbeiteten Eingußkanal 18 werden so abgestimmt, daß nach dem Kippen das erstarrende Gußteil 19 unterhalb der Trennkante 4 liegt. Nach dem Abschalten des Förderprinzips fließt die überschüssig geförderte Schmelze­ menge 6 durch das Steigrohr 3 zurück. Fig. 6.1 to 6.3 shows a device for carrying out the new process with filling of the mold 19 through the gate 18 against the force of gravity by means of the riser pipe 3 and subsequent quantification by means of the separation edge 4. After the mold has been filled, the casting mold 19 is tilted together with the riser pipe 3 about the pivot point 10 ( FIG. 6.2). The angle of rotation 7 and the design of the intermediate vessel 5 with the incorporated sprue 18 are adjusted so that after the tilting, the solidifying casting 19 lies below the separating edge 4 . After switching off the conveying principle, the excess amount of melt flows back 6 through the riser pipe 3 .

Unterstützt durch den Kühlkörper 23 verläuft die gelenkte Erstarrung in Richtung des jetzt als Speiser 21 wirkenden Eingußkanals 18 und endet an der Trennkante 4. Durch das Aufbringen eines Schutzgases 14 im Bereich der Trennkante 4 kann sowohl die Oxidbildung vermindert werden als auch ein künstlicher Druck auf den Einguß- 18 bzw. Speiser 21 ausgeübt werden. Supported by the heat sink 23 , the directed solidification runs in the direction of the pouring channel 18 , which now acts as a feeder 21, and ends at the separating edge 4 . By applying a protective gas 14 in the area of the separating edge 4 , both the oxide formation can be reduced and an artificial pressure can be exerted on the sprue 18 or feeder 21 .

BezugszeichenlisteReference list

11

Schmelzespeicher
Melt storage

22nd

Gasdruckregelung
Gas pressure control

33rd

Steigrohr/Steigkanal
Riser pipe / riser

44th

Trennkannte
Separating edge

55

Zwischengefäß
Intermediate vessel

66

überschüssig geförderte Schmelzemenge
excess amount of melt conveyed

77

Kippwinkel
Tilt angle

88th

Ausguß
Spout

99

Volumen bzw. dosiertes Schmelzequantum
Volume or dosed quantity of melt

1010th

Drehpunkt
pivot point

1111

Gießform
Mold

1212th

Isolation
isolation

1313

Klappdeckel
Hinged lid

1414

Schutzgas
Shielding gas

1515

Faltenbalg
Bellows

1616

Füllkammer einer Gießmaschine
Filling chamber of a casting machine

1717th

Schieberverschluß als Absperrorgan
Slider lock as shut-off device

1818th

Eingußkanal
Sprue

1919th

Formhohlraum bzw. Gußstück
Mold cavity or casting

2020th

Kern
core

2121

Speiser
Feeder

2222

Heizung
heater

2323

Kühlkörper
Heatsink

2424th

gasdichtes kugelförmiges Lager
gas-tight spherical bearing

2525th

Tiegel
crucible

Claims (24)

1. Verfahren zum automatischen Gießen von Bauteilen durch quantifiziertes Füllen eines Raumes mit geschmolzenem Metall aus einem Schmelzespeicher (1) gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

• a) die Schmelze wird mittels eines Förderprinzips aus dem Schmelzespeicher (1) unterhalb der Badoberfläche über eine ein Volumen (9) definierende Trennkante (4) außerhalb des Schmelzespeichers (1) in den Raum gefördert,
• b) die Schmelze füllt das Volumen (9) vollständig aus und steht im Raum zunächst zu einem Teil (6) oberhalb der Trennkante (4),
• c) das Förderprinzip wird aufgehoben, so daß die über der Trennkante (4) stehende Schmelze (6) in den Schmelzespeicher (1) zurückfließt,
• d) in dem Volumen (9) wird die dem Bruttoabguß (18, 19, 20, 21) entsprechende Metallmenge quantifiziert

1. Method for the automatic casting of components by quantitatively filling a space with molten metal from a melt reservoir ( 1 ), characterized by the method steps:

• a) the melt is conveyed into the room from the melt reservoir ( 1 ) below the bath surface via a separating edge ( 4 ) defining a volume ( 9 ) outside the melt reservoir ( 1 ),
• b) the melt completely fills the volume ( 9 ) and initially stands in the room for part ( 6 ) above the separating edge ( 4 ),
• c) the conveying principle is canceled so that the melt ( 6 ) standing above the separating edge ( 4 ) flows back into the melt reservoir ( 1 ),
• d) in the volume ( 9 ) the amount of metal corresponding to the gross cast ( 18 , 19 , 20 , 21 ) is quantified

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördern der Schmelze
mittels eines Steigkanals (3) aus dem Schmelzespeicher (1) durch einstellbare Gasdruckdifferenzen (2) zwischen dem Schmelzespeicher (1) und dem Raum
oder mittels einer mechanischen Förderpumpe
oder mittels einer elektromagnetischen Förderpumpe
oder mittels einem Steigkanal (3) und einem in den Schmelzespeicher eintauchenden Verdrängerkörper
oder mittels einem Steigkanal (3) und dem Anheben des metallostatischen Druckes am unteren Ende des Kanals durch Kippen des Schmelzespeichers (1) erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the conveying of the melt
by means of a rising channel ( 3 ) from the melt reservoir ( 1 ) through adjustable gas pressure differences ( 2 ) between the melt reservoir ( 1 ) and the room
or by means of a mechanical feed pump
or by means of an electromagnetic feed pump
or by means of a riser ( 3 ) and a displacement body immersed in the melt reservoir
or by means of a riser duct ( 3 ) and raising the metallostatic pressure at the lower end of the duct by tilting the melt reservoir ( 1 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet daß der Raum ein mobiles Zwischengefäß (5) bildet, weiches von dem Schmelzespeicher (1) durch Horizontal- und/oder Vertikalbewegung an- und abgekoppelt wird und zu einer Gießform (11) oder Gießmaschine (16) gebracht werden kann.3. The method according to claim 1-2, characterized in that the space forms a mobile intermediate vessel ( 5 ), which is coupled from the melt reservoir ( 1 ) by horizontal and / or vertical movement and decoupled and to a mold ( 11 ) or casting machine ( 16 ) can be brought. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem dosierten Schmelzequantum (9) gefüllte Raum durch eine Kippbewegung (7, 10) entleert wird.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the filled with the metered melt quantum ( 9 ) space is emptied by a tilting movement ( 7 , 10 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß des dosierten Schmelzequantums (9) aus dem Raum mit einem Absperrorgan (17) geregelt wird.5. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the outflow of the metered melt quantum ( 9 ) from the room is controlled with a shut-off device ( 17 ). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigkanal (3) fest mit dem Raum verbunden ist und zusammen mit diesem um einen Winkel (7) zwischen 10 und 120° kippbar ist, wobei das abgeschaltete Förderprinzip und die Trennkante (4) jegliches Nachfließen von Schmelze aus dem Schmelzespeicher (1) verhindern.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the riser ( 3 ) is fixed to the room and together with this by an angle ( 7 ) between 10 and 120 ° can be tilted, the switched-off funding principle and Separating edge ( 4 ) prevent any melt from flowing from the melt reservoir ( 1 ). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet daß das Volumen (9) den Formhohlraum (19) mit Anschnitten (18) und Speisern (21) eines Gußteils bildet.7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the volume ( 9 ) forms the mold cavity ( 19 ) with gates ( 18 ) and feeders ( 21 ) of a casting. 8. Verfahren nach Anspruch 1, und 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen des Raumes dieser und der Steigkanal (3) so gekippt werden, daß die Trennkante (4) oberhalb von Formhohlraum (19), Anschnitt (18) und Speisern (21) liegt und danach durch Abschalten des Förderprinzips die überschüssige Schmelzemenge (6) in den Schmelzespeicher (1) zurückfließt.8. The method according to claim 1, and 7, characterized in that after filling the space this and the riser ( 3 ) are tilted so that the separating edge ( 4 ) above the mold cavity ( 19 ), gate ( 18 ) and feeders ( 21 ) and then the excess melt quantity ( 6 ) flows back into the melt reservoir ( 1 ) by switching off the conveying principle. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zum Schutz der Schmelze mit einem Schutz­ gas (14) gespült bzw. beaufschlagt wird und bei der Erstarrung durch Druckerhöhung ein künstlicher Speiserdruck aufgebaut wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the space for protecting the melt with a protective gas ( 14 ) is flushed or acted upon and an artificial feed pressure is built up during solidification by increasing the pressure. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum den Gießbehälter (30) nach PCT/EP94/01813 bildet.10. The method according to any one of claims 1-4 and 9, characterized in that the space forms the casting container ( 30 ) according to PCT / EP94 / 01813. 11. Vorrichtung zum automatischen Gießen von Bauteilen, insbesondere nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, mit einem Schmelzespeicher (1) mit Heizung (22), Gasdruckregelung (2) als Förder­ prinzip und dem um einen Winkel (7) um den Drehpunkt (10) kippbaren Steigrohr (3) an dessen oberem Ende über die Trennkante (4) das Zwischengefäß (5) mit Ausguß (8), direkt verbunden ist.11. Device for the automatic casting of components, in particular according to the method according to any one of claims 1-9, with a melt reservoir ( 1 ) with heating ( 22 ), gas pressure control ( 2 ) as the delivery principle and by an angle ( 7 ) around The pivot point ( 10 ) of the tiltable riser pipe ( 3 ) is directly connected at its upper end via the separating edge ( 4 ) to the intermediate vessel ( 5 ) with spout ( 8 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß mit einer Isolation (12) und einem klappbarem Verschlußdeckel (13) versehen ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the intermediate vessel is provided with insulation ( 12 ) and a hinged cover ( 13 ). 13. Vorrichtung zum automatischen Gießen von Bauteilen, insbesondere nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, mit einem Zwischengefäß (5) mit vertikal verschiebbarer Trennkante zum Einstellen verschiedener Schmelzevolumina (9), einem Schieberverschluß als Absperrorgan (18) vor dem an der tiefsten Stelle des Zwischengefäßes liegenden Ausguß (8), einer Isola­ tion (12) und einer Gasdruckregelung (2) im Zwischengefäß (5) zur Förderung der Schmelze aus einem Schmelzespeicher (1) im Tiegel (25) mit Heizung (22) über das Steigrohr (3).13. The device for automatic casting of components, in particular according to the method according to any one of claims 1-9, with an intermediate vessel ( 5 ) with a vertically displaceable separating edge for setting different melt volumes ( 9 ), a slide closure as a shut-off device ( 18 ) before at the lowest point of the intermediate vessel spout ( 8 ), an insulation ( 12 ) and a gas pressure control ( 2 ) in the intermediate vessel ( 5 ) for conveying the melt from a melt reservoir ( 1 ) in the crucible ( 25 ) with heating ( 22 ) via the riser pipe ( 3 ). 14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schmelzespeicher (1) und dem kippbaren Steigrohr (3) eine flexible Abdichtung mit dem Faltenbalg (15) geschaffen wird.14. The apparatus of claim 11, 12 or 13, characterized in that a flexible seal with the bellows ( 15 ) is created between the melt reservoir ( 1 ) and the tiltable riser ( 3 ). 15. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippen des Steigrohrs (3) im abgedichteten Schmelze­ speicher (1) durch eine gasdichte kugelförmige Lagerung (24) erfolgt. 15. The apparatus of claim 11, 12 or 13, characterized in that the tilting of the riser ( 3 ) in the sealed melt store ( 1 ) by a gas-tight spherical bearing ( 24 ). 16. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein geteiltes Steigrohr (3), bei dem das Zwischengefäß (5) mit dem oberen Teil des Steigrohres (3) in der Förderphase auf das im Schmelzespeicher stationäre senkrechte Steigrohr (3) dicht für Schmelze ankoppelbar ist.16. The apparatus of claim 10, 11, 12 or 13, characterized by a divided riser pipe ( 3 ), in which the intermediate vessel ( 5 ) with the upper part of the riser pipe ( 3 ) in the conveying phase on the vertical riser pipe ( 3 ) can be coupled tightly for the melt. 17. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein fest mit dem Zwischengefäß (5) verbundenes Steigrohr (3), welches komplett aus dem Schmelzespeicher (1) herausgezogen werden kann.17. The apparatus according to claim 10, 11, 12 or 13, characterized by a riser tube ( 3 ) which is fixedly connected to the intermediate vessel ( 5 ) and which can be completely pulled out of the melt reservoir ( 1 ). 18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (8) oberhalb einer Form (11) bzw. einer Füllkammer einer Gießmaschine (16) angeordnet wird.18. Device according to claims 11-17, characterized in that the spout ( 8 ) above a mold ( 11 ) or a filling chamber of a casting machine ( 16 ) is arranged. 19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß (5) direkt mit der Form (11) verbunden ist und der Ausguß (8) in den Speiser (21) mündet.19. Device according to claims 10-16, characterized in that the intermediate vessel ( 5 ) is connected directly to the mold ( 11 ) and the spout ( 8 ) opens into the feeder ( 21 ). 20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß (5) mehrere Ausgüsse (8) aufweist und die Gießform (11) entsprechende Eingußkanäle (18) besitzt.20. Device according to claims 11 to 18, characterized in that the intermediate vessel ( 5 ) has a plurality of spouts ( 8 ) and the casting mold ( 11 ) has corresponding sprue channels ( 18 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkante (4) aus zwei Teilen, eines am mobilen Zwischengefäß (5) und das andere am Ende des Steigkanals (3) dicht zusammengesetzt ist.21. The apparatus according to claim 3 or 10, characterized in that the separating edge ( 4 ) from two parts, one on the mobile intermediate vessel ( 5 ) and the other at the end of the riser ( 3 ) is tightly assembled. 22. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4, 10 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Schmelzequantum (9) im Zwischengefäß (5) durch Drehung um den Drehpunkt (10) unterhalb von Trennkante (4) und Ausguß (8) verbringbar ist.22. The apparatus of claim 3, 4, 10 or 20, characterized in that the metered amount of melt ( 9 ) in the intermediate vessel ( 5 ) by rotation about the pivot point ( 10 ) below the separating edge ( 4 ) and spout ( 8 ) can be brought. 23. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Form (11) mit Einguß (18) seitlich an die Trenn­ kante (4) und den Steigkanal (3) dicht für Schmelze andrückbar ist, wobei Form­ hohlraum (19), Kern (20) und Speiser (21) unterhalb der Trennkante (4) liegen und oberhalb der Trennkante in der Form (11) Raum für überschüssig dosierte Schmelze ist, welcher Einguß (18) und Speiser (21) verbindet.23. The device according to claim 7, characterized in that a mold ( 11 ) with gate ( 18 ) laterally to the separating edge ( 4 ) and the riser ( 3 ) can be pressed tightly for the melt, the mold cavity ( 19 ), core ( 20 ) and feeder ( 21 ) lie below the separating edge ( 4 ) and above the separating edge in the mold ( 11 ) there is space for excessly dosed melt, which connects the gate ( 18 ) and feeder ( 21 ). 24. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der Eingußkanal (18) von unten in den Formhohlraum (19) führt und seitlich in die Gießform (11) sowie das Zwischengefäß (5) eingearbeitet ist, welches direkt mit der Trennkante (4) und dem um den Winkel (7) kippbaren Steigrohr (3) verbunden ist, so daß nach dem Kippen der Formhohlraum (19) mit dem Einguß­ kanal unterhalb der Trennkante (4) liegt.24. The device according to claim 8, characterized in that the sprue ( 18 ) leads from below into the mold cavity ( 19 ) and is laterally incorporated into the mold ( 11 ) and the intermediate vessel ( 5 ), which directly with the separating edge ( 4 ) and the riser pipe ( 3 ) which can be tilted by the angle ( 7 ) is connected, so that after the mold cavity ( 19 ) has been tipped, the channel with the sprue lies below the separating edge ( 4 ).