DE3322542A1 - Process and apparatus for the low pressure casting of articles from metals - Google Patents

Abstract

The metals are especially special steels. While the yield in low pressure casting is normally satisfactorily large only when very large castings, for example weighing 10 tons, are cast, the invention aims at raising the yield markedly, especially for small articles. This essentially happens according to the proposal of the invention in that a metal sleeve is used as a lost riser, without the need to provide the mould inlet with a closure or the outlet with risers. At the same time the expensive graphite moulds can be avoided. Likewise, the otherwise necessary ceramic casting pipes are omitted. The quality of the castings is characterized, with high yield, by a smooth surface and by freedom from voids.

Description

BESCHREIBUNG:DESCRIPTION:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Niederdruckgießen von Gegenständen aus Metallen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 3 bezeichneten Art.The invention relates to a method for low pressure casting of objects made of metals according to the designated in the preamble of claim 1 Art. The invention also relates to an implementation device this method according to the type specified in the preamble of claim 3.

Ein Verfahren sowie eine hierfür vorgesehene Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Stahl ist in der Veröffentlichung "Stahl und Eisen", 1964, Seiten 266 bis 268, beschrieben. Dabei wird eine Gießpfanne in einen Recipienten gestellt, wobei ein keramisches Gießrohr etwa bis zum Boden in die Gießpfanne eintaucht und aus dem Recipienten herausgeführt ist. Es ist mit seinem oberen Rand an eine Graphitform bzw. an ein Gehäuse derselben angepreßt. Für den zu begießenden Gegenstand ist es kennzeichnend, daß er bezüglich des Inhaltes der Gießpfanne von nur geringer Masse ist. An den Formhohlraum schließen sich nach oben weisende Steigern, während der Eintritt in den Formhohlraum mittels eines Stopfens verschließbar ist.A method and a device provided for this purpose for low-pressure casting von Stahl is in the publication "Stahl und Eisen", 1964, pages 266 to 268, described. A pouring ladle is placed in a recipient, with a ceramic pouring pipe dips into the pouring ladle to about the bottom and out of the Recipient is led out. Its upper edge is shaped like a graphite or pressed against a housing of the same. For the object to be doused, it is characterizing that it has only a small mass with respect to the contents of the ladle is. Upwardly pointing risers close to the mold cavity, during the Entry into the mold cavity can be closed by means of a plug.

Wenn die Anordnung druckdicht ist und unter Überdruck gesetzt wird, gelangt der flüssige Stahl mit schnellem Fluß in die Gießform, wobei bei gleichbleibender Gießgeschwindigkeit die Oberfläche des Gegenstandes sehr gut ist. Man kann auf diese Weise Eisenbahnräder herstellen, prinzipell jedoch auch Brammen,wobei dann lediglich die Gießform liegend angeordnet ist, so daß die Druckhöhe gering bleibt.If the arrangement is pressure-tight and pressurized, the liquid steel enters the casting mold with rapid flow, with a constant flow Casting speed the surface of the article is very good. One can access this Wise manufacture railway wheels, in principle, however, also slabs, in which case only the mold is arranged horizontally so that the pressure level remains low.

Das Ausbringen ist jedoch durch den Steiger sowie durch den kokillenseitigen, verhältnismäßig großvolumigen Stopfenverschluß urnso weniger befriedigend, je kleiner die Gegenstände sind. Selbst bei sehr großen Gegenständen, wie bei 10 Tonnen schweren Brammen, wird nur ein Ausbringen von 95% erreicht.The spreading is however through the riser as well as through the chill-side, relatively large-volume stopper closure, the less satisfactory the smaller it is the objects are. Even with very large objects, such as those weighing 10 tons Slabs, an output of only 95% is achieved.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Ausbringen gerade beim Gießen von kleinen Metallgegenständen merklich zu steigern. Auf diese Weise soll es möglich sein, auch wertvollere Metalle als Stahl mit wirtschaftlichen Ve?arbeitungskosten zu verwenden. Beispielsweise sollen Edelstähle mit mehr als 5% Legierungselementen vergossen werden können. Die durch aufwendige Steiger und Kokillenverschlüsse bedingten Metallverluste sollen vermieden werden.In contrast, the invention is based on the task of applying especially when casting small metal objects increase. In this way it should be possible to use even more valuable metals than steel with economic ones Processing costs to use. For example, stainless steels with more than 5% alloy elements can be cast. The by elaborate risers and Metal losses caused by mold closures should be avoided.

Zugleich soll auch der erhebliche Aufwand für Graphitformen sowie für das aus feuerfestem Keramikmaterial bestehende Gießrohr herabgesetzt werden.At the same time, the considerable expense for graphite molds as well for the pouring pipe made of refractory ceramic material can be reduced.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabenstellung durch den Vorschlag des Kennzeichnungsteils2des Anspruchs 1 gelöst, für den der Vorschlag des Unteranspruchs/noch eine vorteilhafte Weiterentwicklung vorsieht.According to the method according to the invention, the task is carried out solved the proposal of the characterizing part 2 of claim 1 for which the proposal of the subclaim / still provides an advantageous further development.

Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich insbesondere der erfindungsgemäße Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Unteranspruchs 3, der nach den Vorschlägen der Unteransprüche 4 bis 6 weiterentwickelt wird.The method according to the invention is particularly suitable for carrying out this method Proposal according to the characterizing part of sub-claim 3, which after the proposals the subclaims 4 to 6 is further developed.

Die Erfindung wirkt sich dahingehend aus, daß einerseits auch kleinere Gußstücke in hervorragender Gießqualität entstehen. Neben der besonders hochwertigen Gußoberfläche wird die Ausbildung eines Lunkers wirkungsvoll vermieden, indem nach der Erstarrung der Außenschale des Gegenstandes der Druck im Rezipienten gesteigert wird.The invention has the effect that on the one hand also smaller Castings in excellent casting quality are created. In addition to the particularly high-quality Cast surface, the formation of a cavity is effectively avoided by after the solidification of the outer shell of the object increases the pressure in the recipient will.

Um zu verhindern, daß flüssiges Metall durch die Metallhülse zurückfließt, wird zum Schluß des Gießens über eine dann bestehende, absichtliche Leckage im Rezipienten die Metallhülse durch aiitrgtendes Druckgas gekühlt, so daß die Schmelze in der Metallhülse einfriert. Wenn dann der erstarrte Gegenstand der Kokille entnommen wird, läßt sich die Metallhülse leicht trennen und das in ihr noch befindliche Metall wiederverwenden. Sofern Edelstähle vergossen werden, ist die aus Stahl bestehende Hülse einschließlich des darin eingefrorenen Metalls für die Erschmelzung einer späteren Charge als Schrott mit verwendbar. Dank der Verwendung einer Metallkokille kann man sehr hohe Stückzahlen erzielen. Größere Metallverluste außerhalb der Kokille treten nicht ein, da die Kokille lediglich nur mit einem oder einigen oberen Entgasungskanälen funktionsfähig ist. Das Ausbringen ist insbesondere dann sehr günstig, wenn das im Rezipienten befindliche Metall nur geringfügig mehr ist, als es für den Gegenstand benötigt wird. In diesem Falle kann der letzte Gießabschnitt darin bestehen, daß nach dem Einfrieren des im oberen Teil der Metallhülse befindlichen Metalls das im unteren Teil derselben noch befindliche flüssige Metall zurückläuft, so daß die Metallhülse dann nur teilweise mit Metall gefüllt ist.To prevent liquid metal from flowing back through the metal sleeve, is at the end of the pouring over a then existing, deliberate leak in the recipient the metal sleeve is cooled by aiitrgtendes compressed gas, so that the melt in the Metal sleeve freezes. Then when the solidified object is removed from the mold the metal sleeve and the metal still in it can be easily separated reuse. If stainless steels are cast, it is made of steel Sleeve including the metal frozen in it for melting a later batch can be used as scrap. Thanks to the use of a metal mold you can achieve very high numbers. Major metal losses outside of the mold do not enter, since the mold only with one or some upper degassing channels is functional. The application is particularly then very cheap if the metal in the recipient is only slightly more, than it is needed for the item. In this case, the last casting section consist in that after freezing the located in the upper part of the metal sleeve Metal, the liquid metal still located in the lower part of the same runs back, so that the metal sleeve is then only partially filled with metal.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht insbesondere die Verwendung geringer Metallmenge, die mit einem rießlöffel im Rezipienten untergebracht werden. Durch den Abschluß des Recipienten mit einer Deckplatte, oberhalb welcher eine geteilte Schieberplatte angeordnet ist, kann man nicht nur eine dichtende Herausführung der Metallhülse ermöglichen, sondern bei einem gewollten, nicht vollständigen Schließen der Schieberplatte auch sicherstellen, daß im Bereich der Metallhülse Druckgas austritt und letztere kühlt.The device proposed according to the invention enables in particular the use of a small amount of metal, which is housed in the recipient with a scoop will. By closing the recipient with a cover plate above which a split slide plate is arranged, you can not only lead a sealing allow the metal sleeve, but with an intentional, not complete closing the slide plate also ensure that pressurized gas escapes in the area of the metal sleeve and the latter cools.

Die Betätigung der vorgeschlagenen Vorrichtung kann lediglich mit 3 Druckmittelzylindern vorgenommen werden, von denen einer die Schieberplatte betätigt, während ein anderer die Kokille von oben auf die Schieberplatte drückt und der dritte den Rezipienten von unten gegen die Deckplatte anpreßt. Die Druckmittelzylinder können in der vorstehend bezeichneten Reihenfolge zur Anwendung gebracht werden und lassen sich daher leicht mittels einer Steuerung betätigen, so daß der Vorgang entsprechend automatisierbar ist.The operation of the proposed device can only be done with 3 hydraulic cylinders are made, one of which actuates the slide plate, while another presses the mold from above onto the slide plate and the third presses the recipient from below against the cover plate. The pressure cylinder can be used in the order indicated above and can therefore easily be operated by means of a controller, so that the process can be automated accordingly.

Dies ist im Hinblick auf die nur kleinen, zu vergießenden Clegerlstände von großer Bedeutung, weil man letztere oft in rlrijnerer Stiickzahi benötigt.This is in view of the only small clegerl stands to be potted of great importance because the latter are often needed in smaller numbers.

Die vorgeschlagene Metallhülse ist bei Befestigung innerhalb der dem Kokille leicht mit/gegossenen Gegenstand aus der Kokille zu entnehmen, wenn die Kokille zu diesem Zwecke geöffnet wird. Die in der Regel aus Stahl bestehende Metallhülse kann den Gießverhältnissen angepaßt werden, indem sie zweckmäßig einen Innendurchmesser zwischen 10 mm und 30 mm hat, wobei dann die Wandstärke zwischen 1 mm bis 3 mm liest.The proposed metal sleeve is when fastened within the dem Mold easy to remove with / cast object from the mold when the The mold is opened for this purpose. The metal sleeve, which is usually made of steel can be adapted to the casting conditions by appropriately choosing an inner diameter between 10 mm and 30 mm, with the wall thickness between Reads 1mm to 3mm.

Zur weitergehenden Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung Bezug genommen.To further illustrate the invention, reference is made to the Reference is made to a drawing relating to an embodiment.

Man erkennt ein Tischgestell 13, in welchem sich der Druckmittelzylinder 12 für das Anheben des Rezipienten 1 befindet. Der Rezipient 1 wird auf diese Weise gegen die Deckplatte 5 angepreßt , auf welcher die geteilte Schieberplatte 8 dichtend in horizontaler Richtung mittels des Druckmittelzylinders 10 geöffnet oder geschlossen werden kann. An den Rezipienten 1 ist ein Druckmittelanschluß 14 angeschlossen, der dann beaufschlagt wird, wenn eine druckdichte Verbindung hergestellt ist und sich dabei der Gießlöffel 4 mittels seines Stiels 3 im Rezipienten befindet, in den dann die Metallhülse 7 eintaucht. Der Stiel 3 ist innerhalb der Durchführungsöffnung 2 druckdicht angebracht. Die Deckplatte 5 besitzt eine zentrale Offnung 6, die einen merklich größeren Durchmesser als die Metallhülse 7 hat. Wenn daher die geteilte Schieberplatte 8 immer geringfügig auf Abstand gefahren wird, strömt über diese Uffnung Druckgas aus dem Recipienten aus und kühlt die Metallhülse 7 ab, so daß dann in letzterer befindliches flüssiges Metall schnell einfrieren kann.A table frame 13 can be seen in which the pressure cylinder is located 12 for lifting the recipient 1 is located. The recipient 1 becomes this way pressed against the cover plate 5, on which the divided slide plate 8 sealingly opened or closed in the horizontal direction by means of the pressure medium cylinder 10 can be. A pressure medium connection 14 is connected to the recipient 1, which is then applied when a pressure-tight connection is established and while the ladle 4 is by means of its handle 3 in the recipient, in which then the metal sleeve 7 is immersed. The stem 3 is within the feed-through opening 2 attached pressure-tight. The cover plate 5 has a central opening 6, the one has a noticeably larger diameter than the metal sleeve 7. Therefore, if the divided Slide plate 8 is always moved slightly at a distance, flows over this Opening pressurized gas from the recipient and cools the metal sleeve 7, so that then liquid metal located in the latter can quickly freeze.

Man erkennt ferner, daß die Kokille 9 unter der Einwirkung des Druckniittelzylinders 11 stehend auf die Schieberplatte 8 angepreßt ist.It can also be seen that the mold 9 is under the action of the Druckniittelzylinders 11 is pressed upright on the slide plate 8.

Die Metallhülse 7 ist am unteren Teil der Kokille 9 befestigt, wohingegen am oberen Kokillenrand 9 zeichnerisch nicht wiederaegebene Entgasungskanäle bestehen, so daß sich der Hohlraum 15 mit flüssigem Metall füllen kann. Die Spannmittel 16 halten die Teile der Kokille 9 miteinander in Verbindung. Nach Herstellung des Gegenstandes werden die Spannmittel 16 gelöst, so daß dann der Gegenstand dem Hohlraum 15 entnommen und die Metallhülse 7 von ihm getrennt werden kann.The metal sleeve 7 is attached to the lower part of the mold 9, whereas there are degassing channels on the upper edge of the mold 9 that are not graphically reproduced, so that the cavity 15 can fill with liquid metal. The clamping means 16 keep the parts of the mold 9 in connection with one another. After the item is manufactured the clamping means 16 are released so that the object is then removed from the cavity 15 and the metal shell 7 can be separated from it.

Claims (6)

Verfahren und Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Gegenständen aus Metallen PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Niederdruckgießen von Gegenständen aus Metallen, insbesondere aus aus Edel stählen mit mehr als 5% Legierungselementen, wobei das flüssig Metall, in einem offenen Gefäß innerhalb eines Rezipienten einem Oberdruck ausgesetzt ist und über ein druckdicht nach oben herausgeführtes Steigrohr in die Gießform gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß als Steigrohr eine Metallhülse verwendet wird, und daß nach dem Erstarren der Außenschale des Gegenstandes in ein Metalikokille der Druck im Recipienten gesteigert wird, wobei zuletzt ein Dichtungswiderstand zwischen der Metallhülse und dem Verschluß des Rezipienten überwunden und die Metallhülse durch Austreten des Druckgases bis zur Erstarrung des darin befindlichen Metalls gekühlt wird, und daß die Metallhülse danach als verlorenes Teil vom erstarrten reqenstand abgetrennt wird. Method and device for low-pressure casting of objects made of metals PATENT APPLICATIONS: 1. Process for low-pressure casting of objects made of metals, in particular made of stainless steels with more than 5% alloy elements, wherein the liquid metal, in an open vessel within a recipient Is exposed to overpressure and via a pressure-tight riser pipe enters the casting mold, characterized in that a metal sleeve is used as the riser pipe is used, and that after solidification of the outer shell of the object in a Metalikokille the pressure in the recipient is increased, with finally a sealing resistance overcome between the metal sleeve and the closure of the recipient and the metal sleeve by escaping the pressurized gas until the metal contained therein solidifies is cooled, and that the metal sleeve then solidified as a lost part reqenstand is separated. 2. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß im Rezipienten innerhalb eines Gießlöffels eine die für den Gegenstand erforderliche Metallmenge geringfügig überschreitende Metallmenge vorgehalten wird, und daß nach dem Einfrieren des Metalls im oberen Bereich der Metallhülse der Druck zurückgenommen wird, wobei der dann noch flüssige Metal lrest zurückfließt. 2. The method according to claim, characterized in that in the recipient within a ladle, the amount of metal required for the object slightly exceeding amount of metal is held, and that after freezing of the metal in the upper area of the metal sleeve, the pressure is withdrawn, wherein the still liquid metal residue then flows back. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei in einem Rezipienten ein das flüssige Metall enthaltendes Gefäß angeordnet ist, in welches ein druckdicht nach oben in eine Gießform herausgeführtes Steigrohr eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Recipient (1) eine seitliche druckdichte Durchführungsöffnung (2) für den Stiel (3) eines das zu vergießende Metall aufnehmenden Gießlöffels (4) sowie eine obere Deckplatte (5) mit einer größeren Uffnung (6) als der Außendurchmesser des als Metallhülse (7) ausgeführten Steigrohrs aufweist, und daß die Deckplatte (5) mittels einer geteilten, wahlweise dichtend an der Metailhülse (7) zur Anlage zu bringenden oder von der Metallhülse (7) mit geringem Abstand einstellbarenSchieberplatte (8) verschließbar ist, auf der die als geteilte Metallkokille (9) mit einem oberen Entgasungskanal ausgeführte Gießform dichtend aufsetzbar ist. 3. Device for performing the method according to the claims 1 and 2, a vessel containing the liquid metal being arranged in a recipient is, in which a pressure-tight upward lead out into a casting mold riser immersed, characterized in that the recipient (1) one on the side pressure-tight passage opening (2) for the stem (3) one of the to be potted Metal-receiving pouring spoon (4) and an upper cover plate (5) with a larger one Opening (6) as the outer diameter of the riser pipe designed as a metal sleeve (7) has, and that the cover plate (5) by means of a split, optionally sealing to be brought to bear on the metal sleeve (7) or from the metal sleeve (7) adjustable slide plate (8) on which the as a split metal mold (9) with an upper degassing channel can be placed sealingly. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatte (8) mittels eines horizontal angreifenden Druckmittel zylinders (10) in eine Schließlage und in eine Abstandlage einstellbar ist, während die Kokille (9) durch einen von oben auf sie einwirkenden Druckmittelzylinder (11) auf die Schieberplatte (8) und der Rezipient (1) durch einen von unten auf ihn einwirkenden Druckmittelzylinder (12) gegen die Deckplatte (5) anpreßbar ist.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the slide plate (8) by means of a horizontally acting pressure medium cylinder (10) in a closed position and is adjustable in a spaced position, while the mold (9) by one of above acting on them pressure cylinder (11) on the slide plate (8) and the recipient (1) by a pressure medium cylinder acting on it from below (12) can be pressed against the cover plate (5). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (7) in der Kokille (9) befestigt ist.5. Device according to claims 3 and 4, characterized in that that the metal sleeve (7) is fixed in the mold (9). 6. Vorrichtung nach den Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (7) einen Innendurchmesser zwischen 10 mm und 30 mm bei einer Wanddicke zwischen 1 mm und 2 mm aufweist sowie aus Stahl besteht.6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that that the metal sleeve (7) has an inner diameter between 10 mm and 30 mm for a Wall thickness between 1 mm and 2 mm and made of steel.