DE3925373A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von metall - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum giessen von metallInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
- B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure
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- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metall,
bei welchem die Schmelze von unten her über einen oder meh
rere Einlässe in eine Gußform eingeführt wird, indem der
Formhohlraum derart unter Vakuum gesetzt wird, daß ihn die
Schmelze unter Bildung eines Gußkörpers mit wenigstens einem
darüberliegenden Steiger ausfüllt, das Metall im Einlaß zum
Formhohlraum zum Erstarren gebracht wird, wenn eine vorbe
stimmte Gießhöhe im Steiger erreicht ist, so daß das Metall
in flüssigem Zustand im Formhohlraum eingeschlossen wird, und
es danach im Steiger und dem damit verbundenen Formhohlraum
unter Überdruck zum Erstarren gebracht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Gießen
von Metall, bei welcher eine Gußform vorzugsweise vom Ein
wegtyp, unter einer gasdichten Glocke angeordnet ist, deren
Innenraum abwechselnd mit Vakuum und Überdruck beaufschlagbar
ist, wobei der Formhohlraum der Gußform über einen oder meh
rere Einlässe mit einem Einlaßrohr in Verbindung steht, das
sich in die Metallschmelze in einem darunterliegenden Behäl
ter erstreckt.
Beim Gießen nach dem oben erwähnten Verfahren war bisher die
Beaufschlagung mit Überdruck problematisch, wenn es darum
ging, das geschmolzene Metall im gesamten Formhohlraum dem
Überdruck auszusetzen. Wegen der Tendenz zu vorzeitigem Er
starren in engen Bereichen des Hohlraums hat nämlich das dort
bereits verfestigte Metall danach die Ausbreitung des Drucks
auf das flüssige Metall hinter den erstarrten, engen Berei
chen verhindert. Dies führt zu defekten Gußstücken und beein
trächtigt normalerweise die Produktion oder macht sie über
haupt unmöglich in solchen Fällen, wo Hohlräume mit stark va
riierendem Querschnitt und/oder sehr engen Bereichen verlangt
werden. Versuche mit rechtzeitiger Absperrung des Übergangs
zwischen dem Einlaßrohr und dem Formhohlraum mit Hilfe von
Ventilen waren wegen der hohen Arbeitstemperaturen nicht er
folgreich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Durchfüh
rung des oben angegebenen Verfahrens und beim Arbeiten mit
einer Vorrichtung der genannten Art das flüssige Metall im
Formhohlraum einzuschließen, ehe es in deren engen Bereichen
erstarren kann, so daß danach der Überdruck wirksam dazu bei
tragen kann, daß die feinsten Details des Gußstücks korrekt
ausgegossen werden.
Die Erfindung ist in den beigefügten Patentansprüchen defi
niert. Sie stellt durch die in Bezug auf die Form schonende
Gießmethoden einen besonderen Vorteil dar bei der Verwendung
von Einwegformen, beispielsweise in Gießsand, zum Gießen dün
nen Präzisionsgut bereits im Prototypstadium bei der Entwick
lung neuer Produkte.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine be
triebsbereite Gießvorrichtung;
Fig. 2 einen Teilschnitt in größerem Maßstab ge
mäß Schnittlinie 2-2 in Fig.
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Detail nach
Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Behälter 10 dargestellt, der eine Pfanne
oder ein Schmelzofen sein kann und eine Schmelze 11 aus einer
geeigneten Gußlegierung, beispielsweise einer Al-, Mg-, Cu-
oder Zn-Legierung enthält. Ein Tisch 12, bestehend aus einer
Stahlplatte, steht mit den Füßen 13 auf dem Behälter 10. Ein
zur Schmelze 11 hin ausgerichteter Schirm 14 ist an der Un
terseite des Tischs 12 angeschweißt und bildet einen Strah
lungsschutz für die Umgebung. Ein offenes Einlaßrohr 15 aus
Stahl ist mittig im Tisch 12 befestigt und erstreckt sich
nach unten in die Schmelze 11 hinein. Das Rohr 15 hat oben
einen Flansch mit Gewinde 16, der sich über eine keramische
Faserstoffisolierung 17 auf einem das Rohr 15 umgebenen Boden
18 einer mittigen Aussparung 19 im Tisch 12 abstützt. Die
Aussparung 19 und die Isolierung 17 werden von einer am Tisch
festgeschraubten Platte 20 abgedeckt, in welcher sich ein
mittleres Loch 21 koaxial zum Rohr 15 befindet.
Auf dem Tisch 12 steht eine Gußform 26, die aus Metall, Sand,
Gips oder keramischem Material bestehen kann. Vorzugsweise
verwendet man eine in Gießsand geformte Einwegform. Der Form
hohlraum 27 hat oben einen oder mehrere Steiger 28. In Flucht
mit dem mittleren Loch 21 des Tisches 12 hat die Gußform 26
einen Anschlußkanal 29, der zu einem oder mehreren der Form
des Gußkörpers angepaßten Gießkanälen 30 führt. Von diesen
führen in Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab gezeigte Einlässe
31 in den Formhohlraum 27.
Gemäß Fig. 2 und 3 hat der Einlaß 31 am Gießkanal 30 einen
runden Querschnitt 32 und erstreckt sich von diesem konisch
abgeplattet zu einer Engstelle 33 in Form eines Spalts, durch
welchen er in den Formhohlraum 27 mündet. Die Querschnitts
fläche des Einlasses 31 ist vorzugsweise von dem runden Quer
schnitt 32 bis zum Spalt 33 im wesentlichen konstant. Dies
bringt es mit sich, daß die in Fig. 1 gezeigten Seiten des
Einlasses 31 kurvenförmig zum Spalt 33 hin divergieren (in
Parabelform). Die Breite des Drosselspalts 33 wird normaler
weise kleiner gewählt als die geringste Materialdicke des
Gußwerkstücks, z.B. 0,4 mm bei einer Materialdicke von 1 mm.
Die Gußform 25 ist von einer Glocke 37 überdeckt, die mittels
einer Dichtung 38 gasdicht an dem Tisch 12 anliegt. Die
Glocke 37 hat ein Anschlußrohr 39, das über Zweigleitungen 40
bzw. 41 mit Ventilen V 0 bzw. V 1 alternativ an das Vakuum P 0
in einem geeigneten Druckbehälter oder an Überdruck P 1 eines
aus einer geeigneten Druckquelle gespeisten anderen Druckbe
hälters angeschlossen werden kann. Ein Druckmesser 43 ist an
der Glocke 37 befestigt zum Messen des Druckes im Innern der
Glocke.
Die Glocke 37 kann manuell mittels Klammern 42 am Tisch 12
festgespannt werden. Alternativ kann, gemäß üblicher Technik,
Hydraulik zu deren Betätigung angewendet werden, z. B. in
Übereinstimmung mit der EP-A1-00 61 532.
Beim Gießen in der in Fig. 1 dargestellten Lage wird das Ven
til V 0 geöffnet, während V 1 geschlossen ist. Über das An
schlußrohr 39 wird das Innere der Glocke 37 bis zu dem Unter
druck evakuiert, der im Druckbehälter P 0 mittels einer Luft
pumpe aufrechterhalten wird. Der Atmosphärendruck, der auf
die Schmelze 11 einwirkt, bringt diese zum Ansteigen im Rohr
15, und drückt sie über den Anschlußkanal 29, die Gießkanäle
30 und den Einlaß 31 in den Formhohlraum 27. Der Grad des Va
kuums in der Glocke 37 wird auf dem Druckmesser 43 abgelesen
und so gewählt, daß mittels der auf die Schmelze 11 ein
wirkenden Druckdifferenz die erforderliche Steighöhe des Me
talls in der Gußform erreicht wird, wobei man am Ende die
Fließgeschwindigkeit im Einlaß 31 bis auf Null bringt. Die
Bedienungsperson kann durch ein nicht gezeigtes Quarzglasfen
ster den Steiger 28 beobachten und, wenn die Schmelze diesen
gefüllt hat, das Ventil V 0 absperren und dadurch kontrolliert
die Geschwindigkeit Null im Einlaß erreichen. Danach wird das
Ventil V 1 geöffnet, so daß die Glocke 37 mit Überdruck aus
dem Druckbehälter P 1 beaufschlagt wird.
Wenn die erforderliche Steighöhe des Metalls in der Gußform
erreicht ist, d. h. der Steiger 28 oder die Steiger, wenn
mehrere angebracht sind, mit Schmelze gefüllt sind, sinkt,
wie erwähnt, die Fließgeschwindigkeit im Einlaß 31 auf Null.
Da die Einlaßspalte 33 die kleinste Spaltbreite der Gußform
darstellen, wird die Kühlwirkung in diesen eine örtliche Er
starrung des Metalls auslösen, ehe die Erstarrung in den üb
rigen Bereichen des Formhohlraumes 27 begonnen hat. Die
Schmelze wird also in dem gesamten Formhohlraum 27 dem Über
druck ausgesetzt (zweckmäßigerweise 2-3 bar), so daß die
feinsten Teile des Gußkörpers auch bei schwierigen Werk
stücken effektiv ausgefüllt werden.
Die kühlenden Einlaßbereiche der Gußform 26 sind vorstehend
als direkt im Formsand oder Formmaterial ausgeformt darge
stellt worden (manuell oder über ein Gießmodell). Alternativ
können die Einlässe aus vorgefertigten Einsätzen, z.B. aus
keramischem Material, geformt werden, die bei der Formher
stellung in die Form eingesetzt werden.
Die vorab eingestellte oder manuelle Steuerung des Gießver
laufs durch die Bedienungsperson kann automatisiert werden,
indem ein Steuer- und Bedienungskreis 45 dem Druckmesser 43
und den Ventilen V 0 und V 1 zugeordnet und die Geschwindigkeit
im Einlaß 31 geregelt wird, um dann den Überdruck herzustel
len.
Claims (7)
1. Verfahren zum Gießen von Metall, bei welchem die Schmelze
von unten her über einen oder mehrere Einlässe (31) in
eine Gußform (26) eingeführt wird, indem der Formhohlraum
(27) derart unter Vakuum gesetzt wird, daß ihn die
Schmelze unter Bildung eines Gußkörpers mit wenigstens ei
nem darüberliegenden Steiger (28) ausfüllt, das Metall im
Einlaß (31) zum Formhohlraum (27) zum Erstarren gebracht
wird, wenn eine vorbestimmt Gießhöhe im Steiger (28) er
reicht ist, so daß das Metall in flüssigem Zustand im
Formhohlraum (27) eingeschlossen wird, und es danach im
Steiger (28) und dem damit verbundenen Formhohlraum (27)
unter Überdruck zum Erstarren gebracht wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Erstarren im Einlaß (31) durch eine
Verringerung der Fließgeschwindigkeit der Schmelze in ei
ner Engstelle (33) des Einlasses (31) herbeigeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Grad des Vakuums in der Gußform (26) so eingestellt wird,
daß die Fließgeschwindigkeit der Schmelze auf Null sinkt,
wenn die vorbestimmte Steighöhe des Metalls in der Gußform
erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Engstelle (33) am Eintritt des Einlasses (31)
in den Formhohlraum (27) befindet und aus einem länglichen
Spalt (33) mit einer Breite, die geringer ist als die
dünnste Partie des Gußwerkstücks, besteht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1-3 zum Gießen von Metall, bei welcher eine
Gußform (26), vorzugsweise vom Einwegtyp, unter einer gas
dichten Glocke (37) angeordnet ist, deren Innenraum nach
einander mit Vakuum und Überdruck beaufschlagbar ist, wo
bei der Formhohlraum (27) der Gußform über wenigstens
einen Einlaß (31) mit einem Einlaßrohr (15) in Verbindung
steht, das sich in die Metallschmelze (11) in einem darun
terliegenden Behälter (10) erstreckt, dadurch gekennzeich
net, daß der Einlaß (31) des Formhohlraums (27) mit einer
so schmalen Engstelle (33) versehen ist, daß das Metall
dort eher erstarrt als in der übrigen Gußform (26), wenn
die Fließgeschwindigkeit auf Null absinkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fließgeschwindigkeit der Schmelze im Einlaß (31) des
Formhohlraums (27) durch vom Vakuum der Glocke (37) beein
flußte Steuerorgane (43, 45, V 0) auf Null reduzierbar ist,
sobald die Gußform (26) gefüllt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaß (31) in Fließrichtung von einer runden Form
(32), sich konisch verjüngend, übergeht in einen längli
chen Spalt (33), wobei vorzugsweise die Querschnittsfläche
in Strömungsrichtung durch den Einlaß (31) hindurch im we
sentlichen konstant ist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Einlaß (31) eine Eingstelle (33) hat,
welche schmaler ist als die dünnste Wandpartie des
Gußwerkstücks.
Applications Claiming Priority (1)
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- 1989-08-01 DE DE19893925373 patent/DE3925373A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DK396689D0 (da) | 1989-08-11 |
DK396689A (da) | 1990-02-13 |
SE8802886D0 (sv) | 1988-08-12 |
SE8802886L (sv) | 1990-02-13 |
SE465711B (sv) | 1991-10-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |