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In
der Anmeldung wird das Vorrecht früherer Anmeldungen beansprucht,
beruhend auf den
USA-Patentanmeldungen
Nr. 60/251,389 und Nr.
60/251,383 ,
beide eingereicht am 06. Dezember 2000.
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Technischer Bereich:
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Die
vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von
Metall, wobei zum Gießen von
Ausgangsmaterialien für
die plastische Verformung, insbesondere von Gussblöcken zum
Schmieden, eine Form verwendet wird, und ein Verfahren zum Gießen von
Metall unter Verwendung der Vorrichtung.
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Stand der Technik:
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32 ist
eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche Vorrichtung zum Gießen von
Metall mit einer Form 1 zeigt. Die Form 1 umfasst
ein unteres Formglied 4, das als Kühlplatte dient, ein seitliches
Formglied 2, das an dem unteren Formglied 4 angeordnet
ist, und ein oberes Formglied 3 mit einer oberen Wand 31.
Die Innenfläche
des seitlichen Formglieds 2 ist eine im Wesentlichen hohlzylindrische
Fläche
mit einem nach unten zunehmenden Durchmesser, die insbesondere um
höchstens
5° schräg liegt
(d.h. eine schräge
Fläche
zum leichteren Herausnehmen eines Gussblocks). Die untere Fläche des
oberen Formglieds 3, die Innenfläche des seitlichen Formglieds 2 und
die obere Fläche
des unteren Formglieds 4 bilden eine Gießkammer 5.
Die obere Fläche
des oberen Formglieds 3 und die Innenfläche des der oberen Wand 31 bilden
ein Metallschmelzereservoir 51, das zum Aufbewahren von
geschmolzenem Metall M dient, das beispielsweise aus einem (nicht
dargestellten) Schmelzofen eingegossen wird. Mithin ist der Boden
des Reservoirs 51 die obere Fläche des oberen Formglieds 3.
In dem Mittelabschnitt des oberen Formglieds 3 ist ein
schalenförmiger
Metallschmelzeeinlass (Gießtrichter) 7 vorgesehen.
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Die
obere Fläche
des seitlichen Formglieds 2 ist mit Hilfe nicht dargestellter,
vorgegebener Befestigungsmittel, beispielsweise Passschrauben, an
der unteren Fläche
des oberen Formglieds 3 befestigt.
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Der
Gießtrichter 7 wird
von einem Öffnungs-/Schließstopfen 8 geöffnet und
geschlossen. Wenn der Stopfen 8 mit Hilfe einer nicht dargestellten Stopfenbetätigungsvorrichtung
nach oben bewegt wird, öffnet
sich der Gießtrichter 7,
und das geschmolzene Metall M wird in die Gießkammer 5 eingegossen.
Wenn der Stopfen mit Hilfe der Stopfenbe tätigungsvorrichtung nach unten
bewegt wird, schließt
sich der Gießtrichter 7,
und das Eingießen des
geschmolzenen Metalls M in die Gießkammer 5 wird gestoppt.
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Die
Kühlplatte
(das untere Formglied) 4, das seitliche Formglied 2,
der Boden des Metallschmelzereservoirs 51 (das obere Formglied 3)
und der Stopfen 8 bilden die Form 1 zum Gießen eines
säulenförmigen Blocks
C mit im Wesentlichen ebenen, parallelen oberen und unteren Flächen.
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Unter
der Kühlplatte 4 ist
eine Sprühdüse 6 zum
Sprühen
von Wasser auf die untere Fläche
der Kühlplatte 4 angeordnet,
um die Kühlplatte 4 dadurch zu
kühlen.
Die Sprühdüse 6 ist
fest in einem hohlzylindrischen Gehäuse 63 untergebracht,
das einen Abführauslass
zum Ablassen des verwendeten Kühlwassers
umfasst und darauf die Kühlplatte 4 abstützt, die
vor dem Gebrauch der Metallgießvorrichtung
von dem seitlichen Formglied 2 getrennt ist.
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Um
die Form 1 herum ist ein Elektroofen 53 angeordnet,
um die Temperatur des mit einer vorgegebenen Temperatur in die Gießkammer 5 eingegossenen
geschmolzenen Metalls M aufrechtzuerhalten, damit das geschmolzene
Metall M nicht von der Seitenwand der Form 1 abgekühlt wird.
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Über der
oberen Wand 31 des oberen Formglieds 3 ist ein
oberer Deckel 61 zum Schließen des oberen Abschnitts des
Metallschmelzereservoirs 51 angeordnet, der ein Durchgangsloch 62 enthält, durch
welches der Stopfen 8 eingeführt wird.
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Als
Nächstes
wird das Gießen
des Blocks C beschrieben.
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Als
Erstes werden die Kühlplatte 4,
die Sprühdüse 6 und
das hohlzylindrische Gehäuse 63 mit
Hilfe einer nicht dargestellten, das untere Formglied (die Kühlplatte)
betätigenden
Vorrichtung nach oben bewegt, wodurch sich der untere Abschnitt
des seitlichen Formglieds 2 mit der Kühlplatte 4 schließt.
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Anschließend wird
der Öffnungs-/Schließstopfen 8 mit
Hilfe der nicht dargestellten Stopfenbetätigungsvorrichtung nach oben
bewegt. Nach dem Eingießen
des geschmolzenen Metalls M durch den Gießtrichter 7 hindurch
in die Gießkammer 5 und dem
Befüllen
der Gießkammer 5 mit
dem geschmolzenen Metall M wird der Stopfen 8 mit Hilfe
der Stopfenbetätigungsvorrichtung
nach unten bewegt, um dadurch den Gießtrichter 7 zu schließen.
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Anschließend wird
Wasser aus der Sprühdüse 6 auf
die untere Fläche
der Kühlplatte 4 gesprüht, um dadurch über die
Kühlplatte 4 das
geschmolzene Metall M einseitig gerichtet, d.h. von dem seitlichen Formglied 2 zu
dem oberen Abschnitt desselben, abkühlen und erstarren zu lassen
(wobei die Oberfläche des
Stopfens 8 einen Teil der Gießkammer 5 bildet), so
dass die Erstarrungsgrenzfläche
in dem geschmolzenen Metall M nicht geschlossen wird.
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Wenn
man das geschmolzene Metall M in der oben beschriebenen Weise kühlt und
erstarren lässt,
schrumpft das Metall M durch das Erstarren.
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Nach
dem Abkühlen
des geschmolzenen Metalls M zur Ausbildung eines Gussblocks C werden
die Kühlplatte 4,
die Sprühdüse 6 und
das hohlzylindrische Gehäuse 63 mit
Hilfe der Kühlplattenbetätigungsvorrichtung
nach unten bewegt. Infolgedessen löst sich die Kühlplatte 4,
auf welcher der Gussblock C aufliegt, von dem seitlichen Formglied 2,
wodurch der Gussblock C von der Kühlplatte 4 entnommen
werden kann.
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Gussblöcke C können in
einer Weise ähnlich der
oben beschriebenen aufeinander folgend hergestellt werden.
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Die
Erfinder haben früher
eine Gießvorrichtung,
die in
JP-A-HEI 8-155627 offenbart
ist, zur Herstellung eines Gussblocks mit guter innerer Qualität vorgeschlagen,
d.h. ohne Fehler wie Gießhohlräume, Schrumpfhohlräume, Nadellöcher, eingedrungene Oxide
usw. In
EPO 715915 A1 ist
auch eine Gießvorrichtung
gemäß einer
Anmeldung offenbart, die Priorität
gegenüber
der als
JP-A-HEI 8-155627 veröffentlichten
Anmeldung beansprucht.
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Die
offenbarte Gießvorrichtung
wird an Hand von 33 beschrieben, die eine schematische
Darstellung der Konstruktion der Vorrichtung ist. Die Gießvorrichtung
weist eine Form 1 mit einer Kühlplatte 4 und einem
seitlichen Formglied 2 und einem oberen Formglied 3 auf,
die an der Kühlplatte 4 vorgesehen
sind, wobei an dem oberen Formglied 3 eine obere Wand 31 ausgebildet
ist und in dem Mittelabschnitt desselben ein Gießtrichter 7 ausgebildet
ist.
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Die
Kühlplatte 4,
das seitliche Formglied 2 und das obere Formglied 3 bilden
eine Gießkammer 5.
Die obere Wand 31 und das obere Formglied 3 bilden
ein Metallschmelzereservoir 51. Der Gießtrichter 7 ist ein
Einlass zum Eingießen
geschmolzenen Metalls M in dem Metallschmelzereservoir 51 in
die Gießkammer 5.
Es ist ein Öffnungs-/Schließstopfen 8 vorgesehen,
um vertikal mit einer (nicht gezeigten) Stopfenbetätigungsvorrichtung
zum Öffnen
und Schließen
des Gießtrichters 7 bewegt
zu werden. Wenn der Gießtrichter 7 mit
dem Stopfen 8 geöffnet wird,
werden das Metallschmelzereservoir 51 und die Gießkammer 5 miteinander
verbunden. Wenn der Gießtrichter 7 mit
dem Stopfen 8 verschlossen wird, trennt sich die Verbindung.
Die obere Wand 31 des oberen Formglieds 3 ist
mit einem E lektroofen 53 verbunden, so dass dieses auf
eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt und auf der Temperatur gehalten wird.
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In
der Gießvorrichtung
mit der vorgenannten Konstruktion wird zuerst eine vorgegebene Menge geschmolzenen
Metalls M in das Reservoir 51 geliefert, wobei der Stopfen 8 in
den Gießtrichter 7 eingepasst
ist. Während
des Zuführens
des geschmolzenen Metalls M wird der Elektroofen 53 bedient,
um dadurch das geschmolzene Metall M in dem Reservoir 51 auf
einer vorgegebenen Temperatur zu halten und zu verhindern, dass
das geschmolzene Metall M von der Wand der Form 1 abgekühlt wird.
Anschließend,
wenn der Stopfen 8 von dem Gießtrichter 7 gelöst ist,
wird das in dem Reservoir 51 aufbewahrte geschmolzene Metall
M nacheinander in die Gießkammer 5 eingegossen,
um dadurch die Kammer 5 mit dem geschmolzenen Metall M
zu befüllen.
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Wenn
die Kammer 5 mit dem geschmolzenen Metall M befüllt ist,
wird der Gießtrichter 7 mit dem
Stopfen 8 verschlossen, und dann wird Kühlwasser aus einer Sprühdüse 6 auf
die Kühlplatte 4 gesprüht. Folglich
erstarrt das geschmolzene Metall M in der Kammer 5 nacheinander
einseitig gerichtet von dem unteren Abschnitt der Kammer 5 zu
dem oberen Abschnitt desselben. Nachdem die gesamte Menge des geschmolzenen
Metalls M erstarrt ist, und wenn die Kühlplatte 4 relativ
zu der Kammer 5 nach unten bewegt ist, wird ein auf der
oberen Fläche
der Kühlplatte 4 aufliegender
Gusskörper
(Gussblock) C von der Kühlplatte 4 entnommen.
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Der
durch einseitig gerichtetes Erstarren hergestellte Gusskörper C weist
gute innere Qualität
auf. Da der obere Abschnitt der Gießkammer 5 unterdessen
geschlossen ist, kann eine gleichbleibende Menge geschmolzenen Metalls
selbst dann in die Kammer 5 eingegossen werden, wenn die
Menge des geschmolzenen Metalls nicht gemessen wird. Weiterhin ist
ein halbmondförmiger
Abschnitt des geschmolzenen Metalls nicht sehr stark gebogen, und
eine Schwankung in Größe und Gewicht
unter Gusskörpern
C wird nicht groß.
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Der
in der vorgenannten Gießvorrichtung hergestellte
Gusskörper
weist gute innere Qualität auf
und genügt
den Forderungen des gegenwärtigen Markts
hinsichtlich Maßgenauigkeit
und Aussehen. Es ist jedoch offenkundig, dass in der nahen Zukunft ein
Bedarf an einer Gießvorrichtung
zur Herstellung von Gusskörpern
mit höherer
Genauigkeit bestehen wird. Deshalb muss in der Gegenwart ein Verfahren zur
Herstellung von Gusskörpern
mit höherer
Genauigkeit entwickelt werden. Das heißt, es muss ein Verfahren zum
Erzielen einer höheren
Genauigkeit bei der Abmessung eines Öffnungs-/Schließstopfens und eines
Gießtrichters
(insbesondere einer Maßgenauigkeit
in der Größenordnung
von 1/100mm) entwickelt werden. Wenn der Öffnungs-/Schließstopfen 8 genau
in den Gießtrichter 7 eingepasst
ist, lässt sich
ein Auslaufen des geschmolzenen Metalls M in einen Zwischenraum
zwischen dem Stopfen 8 und dem Gießtrichter 7 wirksam
verhindern, und ein Entstehen von Gießgraten an dem Gusskörper C kann verhindert
werden. Wenn des Weiteren die untere Endfläche des Stopfens 8 in
genaue Bündigkeit
mit der unteren Fläche
des oberen Formglieds 3 gebracht ist, kann das Entstehen
eines vorspringenden oder eingedellten Abschnitts an dem Gusskörper C verhindert
werden, da der Abschnitt auf eine Stufe zurückzuführen ist, die möglicherweise
zwischen dem Stopfen 8 und dem oberen Formglied 3 vorhanden
ist.
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In
JP-A HEI 9-174198 ist eine
Blockgießvorrichtung ähnlich der
vorgenannten Metallgießvorrichtung
offenbart.
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Zum
Gießen
eines säulenförmigen Blocks mit
im Wesentlichen ebenen, parallelen oberen und unteren Flächen wird
eine herkömmliche
Form zum Gießen
von Metall verwendet.
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Wenn
der Gussblock zu einem Produkt mit einer komplizierten Form geschmiedet
wird, erfährt der
Block keine befriedigende plastische Verformung in einer Schmiedeform
mit komplizierter Form, da der Block im Wesentliche ebene obere
und untere Flächen
aufweist. Da der Block nicht durch einen einzigen Schmiedevorgang
zu einem solchen Produkt geformt werden kann, muss der Block deshalb
vorgeformt werden.
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Deshalb
besteht Bedarf an einem Gussblock, der durch einen einzigen Schmiedevorgang
zu einem Produkt mit komplizierter Gestalt geschmiedet werden kann.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird die Erfüllung des vorgenannten Bedarfs
angedacht.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Gießen eines
Blocks geschaffen, mit einem an einem oberen Abschnitt positionierten
Metallschmelzereservoir, einer an einem unteren Abschnitt positionierten
Gießkammer
und einer Trennwand zwischen dem Reservoir und der Kammer, einem
in der Trennwand ausgebildeten Gießtrichter, einem Öffnungs-/Schließstopfen
zum Öffnen
und Schließen
des Gießtrichters
und einem Steuerungsmittel zum Steuern des Öffnungs- und Schließvorgangs
des Stopfens, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkammer
durch eine Form mit einem unteren Formglied, einem seitlichen Formglied und
der ein oberes Formglied bildenden Trennwand gekennzeichnet ist,
und mindestens eines von dem unteren Formglied, dem seitlichen Formglied
und dem oberen Formglied mehrere geteilte Abschnitte gemäß einer
Form eines Gussblocks umfasst.
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Das
seitliche Formglied, das untere Formglied oder das obere Formglied
können
ein Einsatzglied sein, und das Einsatzglied kann eine schräge Fläche zum
leichteren Herausnehmen desselben aufweisen.
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Vorzugsweise
sind die Formglieder durch Positioniermittel zueinander positioniert
und mit einem Luftbeseitigungsmittel mit einer Nut und einem Loch
zum Abführen
von Luft versehen, die in der Gießkammer verbleibt, wenn geschmolzenes
Metall aus dem Reservoir durch den Gießtrichter hindurch in die Kammer
abgegossen wird.
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Vorzugsweise
verläuft
eine Fläche
des die Gießkammer
bildenden seitlichen Formglieds in Richtung zu dem Luftbeseitigungsmittel
oder dem Gießtrichter
schräg
nach oben.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Gießen eines
Blocks geschaffen, mit dem Erstarrenlassen des geschmolzenen Metalls
mit Hilfe der Vorrichtung zum Gießen von Metall gemäß der ersten
Ausgestaltung der Erfindung aus einem bestimmten Abschnitt der Form
in Richtung zu einer Fläche
des Stopfens, die als Teil der Form dient.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Metallgießvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Draufsicht auf einen unteren Abschnitt eines seitlichen Formglieds,
das in der in 1 gezeigten Vorrichtung verwendet
wird.
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3 ist
eine Draufsicht auf einen oberen Abschnitt des seitlichen Formglieds
ist, das in der in 1 gezeigten Vorrichtung verwendet
wird.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
der in 1 gezeigten Metallgießvorrichtung hergestellt wurde.
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5 ist
eine Draufsicht auf einen unteren Abschnitt eines anderen seitlichen
Formglieds, der mit dem oberen Abschnitt des in 3 gezeigten seitlichen
Formglieds kombiniert wird, um einen anderen Gussblock als den in 4 gezeigten
herzustellen.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
des in 5 gezeigten unteren Abschnitts eines seitlichen
Formglieds und des oberen Abschnitts des in 3 gezeigten
seitlichen Formglieds hergestellt wurde.
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7 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Metallgießvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine Draufsicht auf einen unteren Abschnitt eines seitlichen Formglieds,
das in der in 7 gezeigten Vorrichtung verwendet
wird.
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9 ist
eine Draufsicht auf einen oberen Abschnitt des seitlichen Formglieds,
das in der in 7 gezeigten Vorrichtung verwendet
wird.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
der in 7 gezeigten Metallgießvorrichtung hergestellt wurde.
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11 ist
eine Draufsicht, die eine Metallgussvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Draufsicht, die eine Metallgussvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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13 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Metallgussvorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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14 ist
eine Draufsicht auf ein seitliches Formglied, das in der in 13 gezeigten
Vorrichtung verwendet wird.
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15 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
der in 13 gezeigten Metallgießvorrichtung
hergestellt wurde, wobei der Gussblock mit der Oberseite nach unten
gedreht ist.
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16 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Metallgussvorrichtung gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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17 ist
eine Draufsicht auf ein seitliches Formglied, das in der in 16 gezeigten
Vorrichtung verwendet wird.
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18 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
der in 16 gezeigten Metallgießvorrichtung
hergestellt wurde.
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19 ist
eine Vorderansicht, die ein anderes Beispiel für ein Einsatzglied zeigt.
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20 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung
der in 16 gezeigten Metallgießvorrichtung
hergestellt wurde, mit dem in 18 gezeigten
Einsatzglied an Stelle des in 16 gezeigten
Einsatzglieds.
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21A ist eine Querschnittsansicht, die schematisch
eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer siebenten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und 21B ist
eine Draufsicht auf eine Form der Vorrichtung.
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22 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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23 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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24 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer zehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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25 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer elften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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26A ist eine Querschnittsansicht, die schematisch
eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer zwölften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und 26B ist
eine Draufsicht auf eine Form der Vorrichtung.
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27 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer dreizehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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28 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer vierzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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29 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer fünfzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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30 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer sechzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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31 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch den Hauptteil einer Metall
gießvorrichtung
gemäß einer
siebzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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32 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine herkömmliche
Metallgießvorrichtung
zeigt.
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33 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch eine andere herkömmliche
Metallgießvorrichtung
zeigt.
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Die
Metallgießvorrichtung,
welche die vorliegende Erfindung verkörpert, wird zur Herstellung
vieler verschiedener Gusskörper
einschließlich
von metallischen Gussblöcken
eingesetzt, die als Ausgangsmaterial zur plastischen Bearbeitung,
beispielsweise zum Kaltschmieden, Heißschmieden, Schmieden im geschlossenen
Gesenk, Walzen, Extrudieren oder Walzformen, sowie für eine Produktgestalt
annehmende Gussprodukte verwendet werden. Zu Beispielen für das Rohmaterial
für den
Gusskörper
zählt Stahl.
Vorzugsweise ist das Rohmaterial für den Gusskörper ein Nichteisenmetall wie
Aluminium, Zink, Magnesium oder eine Legierung derselben.
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In
der in 1 bis 20 gezeigten
Metallgießvorrichtung
umfasst wenigstens eines von einem unteren Formglied, einem oberen
Formglied und einem seitlichen Formglied, die eine Form bilden,
mehrere geteilte Abschnitte gemäß der Gestalt
eines Gussblocks.
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In
der in 20 bis 31 gezeigten
Metallgießvorrichtung
ist ein gesondertes Glied mit einer Wand, die einen Gießtrichter
bildet, lösbar
an einer Form befestigt, und ein Öffnungs-/Schließstopfen
ist in Kontakt mit der den Gießtrichter
bildenden Wand gebracht und geht von dieser aus.
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Die 1, 7, 13 und 16 zeigen jeweils
die Hauptgestaltung der die vorliegende Erfindung verkörpernden
Gießvorrichtung.
Zwar sind aus diesen Figuren einige Bestandteile der Gießvorrichtung
weggelassen, jedoch ähnelt
die gesamte Gestaltung derselben der in 32 gezeigten.
Die Bestandteile in diesen Figuren, die mit denen in 32 identisch
sind oder diesen ähneln,
erhielten die gleichen Bezugsziffern, und auf eine Beschreibung
derselben wurde verzichtet.
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1 bis 3 zeigen
eine Metallgießvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein die Form 1 bildendes
seitliches Formglied 2 einen unteren Abschnitt 21 und
einen oberen Abschnitt 22 umfasst.
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Der
untere Abschnitt 21 des seitlichen Formglieds 2 ist
mit einem rechteckigen Durchgangsloch 21a ausgebildet (2).
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Auf
der oberen Fläche
des unteren Abschnitts 21 des seitlichen Formglieds 2 sind
in Radialrichtung Luftbeseitigungsnuten 21c (Luftbeseitigungsmittel)
vorgesehen, durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern
Luft geführt
werden kann.
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Die
Luftbeseitigungsnuten 21c werden beschrieben. Die Tiefe
der Nuten beträgt
40μm bis
einschließlich
200μm, vorzugsweise
40μm bis
einschließlich
100μm, mehr
vorzugsweise 40μm
bis einschließlich
70μm. Die
Breite derselben beträgt
wenigstens 2mm. Die effektive Länge
derselben beträgt 1mm
bis einschließlich
30mm, vorzugsweise 2mm bis einschließlich 30mm. Der vertikale Querschnitt
jeder Nut kann eine rechteckige oder kreisförmige Gestalt annehmen.
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Die
effektive Länge
der Luftbeseitigungsnuten 21c ist auf wenigstens 1mm oder
2mm, jedoch auf 30mm oder weniger festgelegt, um einen Ausfall der
Luftbeseitigung auf Grund eines zähen Widerstands der Luft zu
vermeiden und die Ausbildung der Nuten 21c zu erleichtern.
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Wenn
die effektive Länge
jeder Luftbeseitigungsnut 21c 30mm oder mehr beträgt, lässt sich
die Tiefe eines Abschnitts derselben, der 30mm oder mehr von dem
rechteckigen Durchgangsloch 21a entfernt ist, d.h. der
Bereich des vertikalen Querschnitts des Abschnitts, derart vergrößern, dass
sich Luft leicht durch die Nut hindurch führen lässt.
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Die
im Folgenden beschriebenen Luftbeseitigungsnuten sind in ähnlicher
Weise wie die oben beschriebenen ausgebildet. Wenn an Stelle der
Luftbeseitigungsnuten Luftbeseitigungslöcher ausgebildet sind, oder
wenn durch Verwendung einer Auskleidung Luftbeseitigungspfade ausgebildet
sind, können
die Löcher
oder Pfade in ähnlicher
Weise wie der oben beschriebenen ausgebildet sein.
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Die
Auskleidung ist vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet,
beispielsweise aus einer Metallplatte aus rostfreiem Stahl oder
Eisen, einer Keramikplatte oder einer Tafel aus Keramikfasern.
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Wenn
die Tiefe der Luftbeseitigungsnuten 21c größer als
200μm ist,
ist zur Vermeidung eines Eintritts des geschmolzenen Metalls M in
die Nuten vorzugsweise in jeder der Nuten 21c ein Schaltventil oder
ein Mittel zum Einleiten von unter Druck stehendem Gas in die Nuten
vorgesehen.
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Der
das seitliche Formglied 2 bildende obere Abschnitt 22 ist
mit einem kreisförmigen
Durchgangsloch 22a ausgebildet (3).
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Auf
der oberen Fläche
des oberen Abschnitts 22 des seitlichen Formglieds 2 sind
in Radialrichtung in vorgegebenen Abständen in Bezug auf eine Umfangsrichtung
Luftbeseitigungsnuten 22b (Luftbeseitigungsmittel) vorgesehen,
durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern Luft geführt werden
kann.
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Die
Innenwandflächen
der oberen und unteren Abschnitte 21 und 22 des
die Durchgangslöcher 21a und 22a bildenden
seitlichen Formglieds 2 weisen vorzugsweise einen Durchmesser
auf, der nach unten zunimmt, und sind um 5° oder weniger schräg gelegt,
um eine schräge
Fläche
aufzuweisen, damit sich ein Gussblock C leichter entnehmen lässt (4).
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Die
Schräglage
der schrägen
Fläche
ist aus den im Folgenden beschriebenen Gründen auf 5° oder weniger festgelegt. Wenn
die Schräglage
größer als
5° ist,
wird die Größendifferenz
zwischen dem oberen und dem unteren Umfang des Gussblocks C groß, was zu
einer Verschlechterung der Qualität eines Schmiedeprodukts führt.
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Die
Mittelachsen der Durchgangslöcher 21a und 22a können miteinander übereinstimmen
oder voneinander verschieden sein.
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Der
obere Abschnitt 22 des seitlichen Formglieds ist mit Hilfe
nicht dargestellter Positioniermittel, beispielsweise einer Kombination
von Passstift und Nut, unter dem Unterteil (dem oberen Formglied 3) des
Metallschmelzereservoirs 51 positioniert und mit Hilfe
nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise Befestigungsschrauben,
an dem Unterteil befestigt. Der untere Abschnitt 21 des
seitlichen Formglieds ist mit Hilfe nicht dargestellter Positioniermittel, beispielsweise
einer Kombination von Passstift und Nut, unter dem oberen Abschnitt 22 des
seitlichen Formteils positioniert und mit Hilfe nicht dargestellter Befestigungsmittel,
beispielsweise Befestigungsschrauben, an dem oberen Abschnitt 22 befestigt.
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Als
Nächstes
ist der Gießvorgang
für einen Block
C durch Verwendung des unteren Abschnitts 21 des seitlichen
Formglieds und des oberen Abschnitts 22 des seitlichen
Formglieds beschrieben, wobei die gleichen Schritte wie die in dem
vorgenannten herkömmlichen
Gießvorgang
enthaltenen weggelassen sind.
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Wenn
der Öffnungs-/Schließstopfen 8 nach oben
bewegt wird, um das geschmolzene Metall M durch den Gießtrichter 7 hindurch
in die Gießkammer 5 einzugießen, wird
in der Gießkammer
eingeschlossene Luft durch die Luftbeseitigungsnuten 21c und 22b hindurch,
die jeweils in den Abschnitten 21 und 22 des seitlichen
Formglieds vorgesehen sind, nach außen abgeführt. Deshalb verteilt sich
das geschmolzene Metall M in der gesamten Gießkammer 5.
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Auf
die Beschreibung der gleichen Schritte wie den in dem herkömmlichen
Gießvorgang
enthaltenen wird verzichtet. Durch den die vorliegende Erfindung
verkörpernde
Gießvorgang
lässt sich
in der in 4 gezeigten Weise ein Gussblock
C mit einem konvexen Abschnitt p herstellen.
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Wenn
der untere Abschnitt 21A des seitlichen Formglieds durch
den unteren Abschnitt des seitlichen Formglieds mit dem in 5 gezeigten Durchgangsloch 21d ersetzt
ist, lässt
sich in der in 6 gezeigten Weise ein Gussblock
C mit einem konvexen Abschnitt p herstellen.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entsprechend der Gestalt des Gussblocks
C das seitliche Formglied 2 horizontal in den oberen Abschnitt 22 und
den unteren Abschnitt 21 geteilt, beispielsweise an einem
Abschnitt, an welchem der vertikale Querschnitt der Gießkammer 5 eine
kleinere Fläche aufweist
und das Durchgangsloch 22a des oberen Formglieds 22 bei
Projektierung in dem Durchgangsloch 21a oder 21d des
unteren Formglieds 21 enthalten ist. Deshalb weisen die
geteilten Abschnitte 21 und 22 des seitlichen
Formglieds 2 eine einfache Gestalt auf und lassen sich
mithin mit Hilfe üblicher Werkzeuge
einfach und leicht ausbilden.
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Deshalb
kann man einfach und preisgünstig eine
Form mit einer komplizierten Gestalt erhalten, wobei die Form zur
Herstellung eines dreidimensional profilierten Gussblocks mit wenigstens
zwei Flächen
und keiner Schnittfläche
verwendet wird. Der Gussblock ist aus einer Kombination von wenigstens zwei
Teilen mit verschiedener Gestalt, beispielsweise Zylindern mit unterschiedlichen
Durchmessern, einem Zylinder und einem rechteckigen Prisma oder
einem Kegelstumpf und einem Pyramidenstumpf, ausgebildet. Wenigstens
eine von der unteren Fläche, der
seitlichen Fläche
und der oberen Fläche
des Gussblocks ist eine gebogene Fläche, und jede der Flächen des
Gussblocks ist in ihrer Gesamtheit eine derart geformte Fläche. Wenn
diese Form verwendet wird, lässt
sich ein dreidimensional profilierter Gussblock C ohne Schnittfläche herstellen,
wobei jede der Flächen
des Gussblocks in ihrer Gesamtheit eine derart geformte Fläche ist.
-
Vorzugsweise
weisen manche von den oberen Ecken des dreidimensional profilierten
Gussblocks eine gebogene Fläche
mit einem Radius von 1mm oder weniger auf.
-
Da
der dreidimensional profilierte Gussblock C mit Hilfe der vorgenannten
Form hergestellt werden kann, lässt
sich der Gussblock mit einem einzigen Schmiedegang zu einem Produkt
mit komplizierter Form schmieden. Das heißt, der Gussblock C kann in
dem nach dem Gießen
folgenden Schritt einfach einen Schmiedevorgang erfahren.
-
Da
die Abschnitte 21 und 22 des seitlichen Formglieds
mit Hilfe von Positioniermitteln zueinander positioniert und aneinander
befestigt sind, lässt sich
auf einfache Weise eine Gießform
ausbilden, und es kann ein Gussblock C mit einer vorgesehenen Gestalt
hergestellt werden.
-
Da
in den Abschnitten 21 und 22 des seitlichen Formglieds
die Luftbeseitigungsnuten 21c und 22b vorgesehen
sind, lassen sich Gussblöcke
C mit einer vorgesehenen Größe und mit
Ecken in vorgesehener Gestalt mit einer geringeren Schwankung im Gewicht
derselben herstellen.
-
Da
die dreidimensional profilierten Gussblöcke C mit unterschiedlicher
Gestalt durch bloßes
Ersetzen von einem der das seitliche Formglied 2 bildenden
Abschnitte des seitlichen Formglieds 2 (d.h. des unteren
Abschnitts des seitlichen Formglieds oder des oberen Abschnitts
des seitlichen Formglieds) hergestellt werden können, wobei der ver bliebene
in intakt gelassenem Zustand verwendet wird, kann man leicht und
kostengünstig
eine Mehrzahl von Metallgießformen
zur Herstellung von dreidimensional profilierten Gussblöcken C mit
unterschiedlicher Gestalt erhalten.
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7 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Metallgießvorrichtung 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist eine
Draufsicht auf den unteren Abschnitt des in 7 gezeigten
seitlichen Formglieds. 9 ist eine Draufsicht auf den
oberen Abschnitt des in 7 gezeigten seitlichen Formglieds. 10 ist eine
perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung der
in 7 gezeigten Metallgießvorrichtung hergestellt wurde.
Den Gliedern, die mit denen in den 1 bis 6 und
in 32 gezeigten identisch sind oder diesen entsprechen,
sind identische Bezugsziffern zugeteilt, und auf die Beschreibung
der Glieder wird verzichtet.
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Nicht
dargestellte Mittel und Vorrichtungen, die in der in 7 gezeigten
Blockgießvorrichtung umfasst
sind, sind mit denen identisch, die in der in 32 gezeigten
Blockgießvorrichtung
umfasst sind.
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In 7 stellt
die Bezugsziffer 1a einen konkaven Abschnitt dar. Der konkave
Abschnitt 1a ist an der Kühlplatte 4 vorgesehen
und dient als Teil der Gießkammer.
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Der
konkave Abschnitt 1a ist vorzugsweise derart mit einer
Innenwand mit einem Durchmesser ausgebildet, der nach oben zunimmt
und eine Neigung von 5° oder
weniger aufweist, wodurch ein Gussblock C einfach entnommen werden
kann.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfasst das die Form 1 bildende seitliche Formglied 2 einen
oberen Abschnitt 24 und einen unteren Abschnitt 23 mit
einem fünfeckigen
Durchgangsloch 23a (8). Auf der
oberen Fläche
des unteren Abschnitts 23 des seitlichen Formglieds sind
in Radialrichtung in vorgegebenen Abständen in Bezug auf eine Umfangsrichtung
Luftbeseitigungsnuten 23b (Luftbeseitigungsmittel) vorgesehen,
durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern Luft geführt werden kann.
-
Der
untere Abschnitt 23 des seitlichen Formglieds ist mit Hilfe
nicht dargestellter Positioniermittel, beispielsweise einer Kombination
von Passstift und Nut, über
der Kühlplatte 4 positioniert
und mit Hilfe nicht dargestellter, vorgegebener Befestigungsmittel, beispielsweise
Befestigungsschrauben, an der Kühlplatte 4 befestigt.
-
Das
Durchgangsloch 23a ist von der Innenwand des unteren Abschnitts 23 mit
einem Durchmesser, der nach oben zunimmt, und mit einer zylindrischen
Fläche
gebildet, die eine Schräglage
von 5° oder
weniger besitzt.
-
Ein
das seitliche Formglied 2 bildender oberer Abschnitt 24 weist
ein kreisförmiges
Durchgangsloch 24a auf (9). Auf
der oberen Fläche
des oberen Abschnitts 24 des seitlichen Formglieds sind
in Radialrichtung in vorgegebenen Abständen in Bezug auf eine Umfangsrichtung
Luftbeseitigungsnuten 24b (Luftbeseitigungsmittel) vorgesehen,
durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern Luft geführt werden
kann.
-
Der
obere Abschnitt 24 des seitlichen Formglieds ist mit Hilfe
nicht dargestellter Positioniermittel, beispielsweise einer Kombination
von Passstift und Nut, unter dem Boden des Metallschmelzereservoirs 51 (des
oberen Formglieds 3) positioniert und mit Hilfe nicht dargestellter,
vorgegebener Befestigungsmittel, beispielsweise Befestigungsschrauben,
an dem oberen Formglied 3 befestigt.
-
Das
Durchgangsloch 24a ist vorzugsweise von einer Innenwand
des unteren Abschnitts 24 mit einem Durchmesser gebildet,
der nach oben zunimmt, und weist eine zylindrische Fläche auf,
die eine Schräglage
von 5° oder
weniger besitzt, wodurch ein Gussblock C leicht entnommen werden kann.
-
Die
Mittelachsen der Durchgangslöcher 23a und 24a können miteinander übereinstimmen
oder voneinander verschieden sein.
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In
den 7 und 8 stellt die Bezugsziffer 25 ein
Einsatzglied dar. Das Einsatzglied 25 ist beispielsweise
mit Hilfe einer Befestigungsschraube lösbar an dem unteren Abschnitt 23 des
seitlichen Formglieds befestigt. Das Einsatzglied 25 und
der untere Abschnitt 23 des seitlichen Formglieds bilden das
seitliche Formglied 2, und das Einsatzglied 25 weist
eine schräge
Fläche
zum leichteren Herausnehmen desselben auf.
-
Wenn
ein Gussblock C mit konvexen Abschnitten p an seinen oberen und
unteren Flächen
in der in 10 gezeigten Weise mit Hilfe
des seitlichen Formglieds 2 mit dem oberen Abschnitt 24 des seitlichen
Formglieds und dem unteren Abschnitt 23 des seitlichen
Formglieds ohne das Einsatzteil 25 (d.h. den unteren Abschnitt 23 mit
dem fünfeckigen Durchgangsloch 23a mit
einer geschlossenen Innenwand, welche die Gießkammer bildet) hergestellt werden
soll, wird der Gießvorgang
für die
erste Ausführungsform
wiederholt, nur dass der Gussblock C nach unten bewegt wird und
dabei auf den unteren Abschnitt 23 des seitlichen Formglieds
aufgelegt ist. Deshalb wird auf die Beschreibung für die Gießschritte
zur Herstellung des Gussblocks C verzichtet, welche die gleichen
wie die in dem Gießvorgang
zur Herstellung der ersten Ausführungsform
oder in dem herkömmlichen
Gießvorgang
umfassten sind.
-
Wenn
ein Gussblock C mit einem konkaven Abschnitt d an seiner seitlichen
Fläche
in der in 10 gezeigten Weise mit Hilfe
des seitlichen Formglieds 2 mit dem oberen Abschnitt 24 des
seitlichen Formglieds und dem unteren Abschnitt 23 des seitlichen
Formglieds und mit dem Einsatzteil 25 in der in den 7 und 8 mit
einer Zweipunkt-Strichlinie
gezeigten Weise hergestellt werden soll, wird der Gießvorgang
für die
erste Ausführungsform
wiederholt, nur dass der Gussblock C nach unten bewegt wird und
dabei auf den unteren Abschnitt 23 des seitlichen Formglieds
aufgelegt ist, und dass der Gussblock C nach dem Herausziehen des
Einsatzteils 25 entnommen. Deshalb wird auf die Beschreibung
zu den Gießschritten
zur Herstellung des Gussblocks C verzichtet, welche die gleichen
wie die in dem Gießvorgang
bei der ersten Ausführungsform oder
in dem herkömmlichen
Gießvorgang
umfassten sind.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
lassen sich die gleichen Wirkungen erhalten, die man bei der ersten
Ausführungsform
erhält.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
kann man, da wenigstens einer der Abschnitte des seitlichen Formglieds
das Einsatzglied umfasst, eine weitere komplizierte Gießform und
einen solchen Gussblock C erhalten.
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11 ist
eine Draufsicht, die eine Metallgießform 1 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und 12 ist
eine Draufsicht, die eine Metallgießform gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In
diesen Figuren besitzt ein das seitliche Formglied 2 bildender
linker Abschnitt 26 ein schlüssellochförmiges Durchgangsloch 26a.
Auf der oberen Fläche
des linken Abschnitts 26 des seitlichen Formglieds sind
in vorgegebenen Abständen
in Bezug auf eine Umfangsrichtung Luftbeseitigungsnuten 26b (Luftbeseitigungsmittel)
vorgesehen, durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern
Luft geführt
werden kann.
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Jede
der Referenznummern 27 und 27A stellt einen das
seitliche Formglied 2 bildenden rechten Abschnitt dar.
Der rechte Abschnitt 27 des seitlichen Formglieds weist
ein im Wesentlichen kreisförmiges
Durchgangsloch 27a mit einer solchen Breite auf, dass es
eine ungestörte
Verbindung mit dem Durchgangsloch 26a zulässt. Der
rechte Abschnitt 27A des seitlichen Formglieds weist ein
gerade verlaufendes Durchgangsloch 27b mit einer solchen Breite
auf, dass es eine ungestörte
Verbindung mit dem Durchgangsloch 26a zulässt.
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Auf
der oberen Fläche
der rechten Abschnitte 27 und 27A des seitlichen
Formglieds sind in vorgegebenen Abständen in Bezug auf eine Umfangsrichtung
Luftbeseiti gungsnuten 27c (Luftbeseitigungsmittel) vorgesehen,
durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern Luft geführt werden kann.
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Die
Durchgangslöcher 26a, 27a und 27b sind
jeweils vorzugsweise durch eine Innenwand des seitlichen Formglieds 2 mit
einem Durchmesser, der nach unten (d.h. in Richtung zu der Rückseite
der Figuren) zunimmt, und mit einer zylindrischen Fläche gebildet,
die eine Schräglage
von 5° oder
weniger aufweist, wodurch der Gussblock C leicht entnommen werden
kann.
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Jeder
von dem linken Abschnitt 26 des seitlichen Formglieds und
den rechten Abschnitten 27 und 27A des seitlichen
Formglieds ist mit Hilfe nicht dargestellter Positioniermittel,
beispielsweise einer Kombination von Passstift und Nut, unter dem
Unterteil (dem oberen Formglied 3) des Metallschmelzereservoirs 51 positioniert
und mit Hilfe nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise
Befestigungsschrauben, an dem oberen Formglied 3 befestigt.
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Wenn
ein Gussblock C mit einer vorgegebenen Form mit Hilfe des seitlichen
Formglieds 2 mit dem linken Abschnitt 26 des seitlichen
Formglieds und dem rechten Abschnitt 27 des seitlichen
Formglieds oder mit Hilfe des seitlichen Formglieds mit dem linken
Abschnitt 26 des seitlichen Formglieds und dem rechten
Abschnitt 27A des seitlichen Formglieds hergestellt werden
soll, wird der Gießvorgang für die erste
Ausführungsform
wiederholt, oder der herkömmliche
Gießvorgang
wird wiederholt. Deshalb wird auf die Beschreibung der Herstellung
des Gussblocks C verzichtet.
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Bei
der dritten und der vierten Ausführungsform
lassen sich die gleichen Wirkungen erhalten, die man bei der ersten
und der zweiten Ausführungsform erhält.
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13 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Metallgussvorrichtung 1 gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 14 ist
eine Draufsicht auf ein seitliches Formglied 2, das in 13 gezeigt
ist. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks
C, der durch Verwendung der in 13 gezeigten
Metallgießvorrichtung
hergestellt wurde, wobei der Gussblock mit der Oberseite nach unten
gedreht ist. Den Gliedern, die mit denen in den 1 bis 10 und
in 31 gezeigten identisch sind oder diesen entsprechen,
sind identische Bezugsziffern zugeteilt, und auf die Beschreibung
der Glieder wird verzichtet.
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Nicht
dargestellte, in der in 13 gezeigten Blockgießvorrichtung
enthalten Mittel und Vorrichtungen sind identisch mit denjenigen,
die in der in 13 gezeigten Blockgießvorrichtung
enthalten sind.
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In 13 stellt
die Bezugsziffer 11 ein Einsatzglied dar. Das Einsatzglied 11 ist
beispielsweise mit Hilfe einer Befestigungsschraube lösbar an
der Kühlplatte 4 befestigt.
Das Einsatzglied 11 und die Kühlplatte 4 bilden
das untere Formglied, und das Einsatzglied 11 ist zur Herstellung
eines Gussblocks C mit einem konkaven Abschnitt d vorgesehen, der
in der in 15 gezeigten Weise die Gestalt
eines Kegelstumpfs annimmt. Das Einsatzglied 11 weist eine schräge Fläche zum
leichteren Herausnehmen desselben auf.
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Auf
der oberen Fläche
des seitlichen Formglieds 2 sind in Radialrichtung in vorgegebenen
Abständen
in Bezug auf eine Umfangsrichtung Luftbeseitigungsnuten 2b (Luftbeseitigungsmittel)
vorgesehen, durch die hindurch kein geschmolzenes Metall M, sondern
Luft geführt
werden kann. Mit der Bezugsziffer 2a ist ein kreisförmiges Durchgangsloch bezeichnet.
-
Wenn
ein Gussblock C, der auf seiner unteren Fläche einen konkaven Abschnitt
d aufweist, der in der in 15 gezeigten
Weise die Gestalt eines Kegelstumpfs annimmt, durch Verwendung der
in den 13 und 14 gezeigten
Metallgießform 1 hergestellt
werden soll, wird der Gießvorgang
für die erste
Ausführungsform
wiederholt. Durch den Gießvorgang
kann der Gussblock C, der auf seinem Boden einen konkaven, die Gestalt
eines Kegelstumpfs annehmenden Abschnitt d aufweist, hergestellt
werden.
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Bei
der fünften
Ausführungsform
lassen sich die gleichen Wirkungen erhalten, die man bei der ersten
und der zweiten Ausführungsform
erhält.
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16 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Metallgussvorrichtung gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 17 ist
eine Draufsicht auf ein seitliches Formglied, das in 16 gezeigt
ist. 18 ist eine perspektivische Ansicht eines Gussblocks,
der durch Verwendung der in 16 gezeigten
Metallgießvorrichtung
hergestellt wurde. 19 ist eine Vorderansicht, die
ein anderes Einsatzglied zeigt. 20 ist eine
perspektivische Ansicht eines Gussblocks, der durch Verwendung der
in 16 gezeigten Metallgießvorrichtung hergestellt wurde,
mit dem in 19 gezeigten Einsatzglied an
Stelle des in 16 gezeigten Einsatzglieds.
Den Gliedern, die mit den in den 1 bis 15 und
in 21 gezeigten Gliedern identisch
sind oder diesen entsprechen, sind identische Bezugsziffern zugeteilt.
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Nicht
dargestellte, in der in 16 gezeigten Blockgießvorrichtung
enthalten Mittel und Vorrichtungen sind identisch mit denjenigen,
die in der in 32 gezeigten Blockgießvorrichtung
enthalten sind.
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In
den 16 und 19 stellt
jede der Bezugsziffern 33 und 34 ein Einsatzglied
dar. Das Einsatzglied ist beispielsweise mit Hilfe einer Befestigungsschraube
lösbar
an dem oberen Formglied 3 befestigt und weist eine schräge Fläche zum
leichteren Herausnehmen desselben auf.
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Das
in 16 gezeigte Einsatzglied 33 ist zur Herstellung
eines Gussblocks C mit einer in 18 gezeigten
Vertiefung f vorgesehen, und das in 19 gezeigte
Einsatzglied 34 ist zur Herstellung eines Gussblocks C
mit einer in 20 gezeigten Vertiefung f vorgesehen.
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Wenn
ein Gussblock C, der in 18 oder 20 gezeigt
ist, mit Hilfe der Gießform
mit dem Einsatzglied 33 oder 34 hergestellt werden
soll, wird der Gießvorgang
für die
erste Ausführungsform
wiederholt. Durch den Gießvorgang
kann der Gussblock C mit einer Vertiefung f hergestellt werden.
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Bei
der sechsten Ausführungsform
lassen sich die gleichen Wirkungen erhalten, die man bei der ersten
Ausführungsform
erhält.
-
Bei
den vorgenannten Ausführungsformen ist
das die Metallgießform
bildende seitliche Formglied in obere und untere Abschnitte oder
linke und rechte Abschnitte geteilt. Als Alternative können schräg geteilte
seitliche Formgliederabschnitte gemäß der Gestalt des Gussblocks
verwendet werden, solange ein Gussblock aus der Gießform entnommen
werden kann. Weiterhin können
obere und untere Abschnitte, linke und rechte Abschnitte und schräg geteilte
Abschnitte des seitlichen Formglieds in geeigneter Weise in Kombination
gemäß der Gestalt
eines Gussblocks verwendet werden, um dadurch die gleichen Wirkungen
wie oben beschrieben zu erhalten.
-
Eine
Verbindungsfläche
eines solchen seitlichen Formgliedabschnitts, die mit einem anderen seitlichen
Formglied verbunden wird, kann die Gestalt einer ebenen Fläche, einer
gebogenen Fläche, einer
horizontalen Fläche,
einer vertikalen Fläche oder
einer schrägen
Fläche
annehmen.
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Bei
den Ausführungsformen
wird das untere Formglied nur von der Kühlplatte 4 gebildet,
oder das untere Formglied wird von der Kühlplatte 4 und dem Einsatzglied 11 gebildet.
Jedoch kann das untere Formglied von einem bestimmten Glied anstatt
von der Kühlplatte 4 gebildet
werden, und als unteres Formglied kann ein Abschnitt des seitlichen
Formglieds dienen. Als Alternative kann das untere Formglied von
einer Mehrzahl von Abschnitten ohne ein Einsatzteil gebildet werden.
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In
diesem Fall kann das untere Formglied keinen konkaven Abschnitt
und einen vorstehenden Abschnitt mit einer schrägen Fläche zum leichteren Entnehmen
des Gussblocks umfassen.
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Wenn
das untere Formglied in der oben beschriebenen Weise von einer Mehrzahl
von Abschnitten gebildet wird, lassen sich dreidimensional profilierte
Gussblöcke
C mit verschiedener Gestalt durch Auswechseln eines Teils der unteren
seitlichen Formgliedabschnitte unter Verwendung des übrigen Teils oder
der übrigen
Teile in intakt gelassenem Zustand herstellen, und man kann mit
niedrigen Kosten leicht eine Mehrzahl von Gießformen erhalten.
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Bei
den Ausführungsformen
wird das obere Formglied 3 von dem Boden des Metallschmelzereservoirs 51 gebildet.
Jedoch kann das obere Formglied 3 von einem bestimmten
Glied anstatt von dem Boden gebildet werden, und als oberes Formglied kann
ein Abschnitt des seitlichen Formglieds dienen. Als Alternative
kann das obere Formglied 3 von einer Mehrzahl von Abschnitten
ohne ein Einsatzteil gebildet werden.
-
In
diesem Fall kann das obere Formglied 3 einen konkaven Abschnitt
und einen vorstehenden Abschnitt mit einer schrägen Fläche zum leichteren Entnehmen
des Gussblocks umfassen.
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Wenn
das obere Formglied 3 in der oben beschriebenen Weise von
einer Mehrzahl von Abschnitten gebildet wird, lassen sich dreidimensional
profilierte Gussblöcke
C mit verschiedener Gestalt durch Auswechseln eines Teils der oberen
seitlichen Formgliedabschnitte unter Verwendung des übrigen Teils oder
der übrigen
Teile in intakt gelassenem Zustand herstellen, und man kann mit
niedrigen Kosten leicht eine Mehrzahl von Gießformen erhalten.
-
Wenn
das untere Formglied, das seitliche Formglied und/oder das obere
Formglied in der oben beschriebenen Weise von einer Mehrzahl von
Abschnitten gebildet werden, unterscheidet sich der nahe der Gießkammer
befindliche Abschnitt von dem fern von der Gießkammer befindlichen Abschnitt durch
den auf Grund der Hitze des geschmolzenen Metalls vorhandenen Dehnungsgrad.
Wenn deshalb angesichts des Dehnungsgrads ein geeigneter Spielraum
zwischen den die Gießform
bildenden Gliedern vorgesehen ist, kann eine auf die Gießform ausgeübte übergroße Spannung
beseitigt werden, und es kann ein Gussblock mit einer vorgesehenen
Gestalt hergestellt werden.
-
Bei
den Ausführungsformen
werden das seitliche Formglied mit einer Mehrzahl von Abschnitten,
das untere Formglied mit einer Mehrzahl von Abschnitten, oder das
obe re Formglied mit einer Mehrzahl von Abschnitten verwendet. Jedoch
können
diese Glieder in einer geeigneten Kombination verwendet werden.
-
Bei
den Ausführungsformen
werden die Formglieder mit einer Gießkammer verwendet, die von
deren Innenwänden
gebildet sind, die jeweils eine schräge Fläche zum leichteren Entnehmen
eines Gussblocks gebildet werden. Die Formglieder brauchen jedoch
nicht unbedingt solche schrägen Flächen aufzuweisen,
da geschmolzenes Metall erstarrt und schrumpft, um einen Gussblock
zu bilden, und der Gussblock von der Innenfläche der Gießform gelöst wird.
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Bei
den Ausführungsformen
werden eine Befestigungsschraube oder Befestigungsschrauben verwendet,
was ein Beispiel für
Befestigungsmittel zum Verbinden der Formgliedabschnitte miteinander ist.
Angesichts der Befestigungszustände,
der Befestigungsbedingungen und der Befestigungsgenauigkeit können die
Formgliedabschnitte mit Hilfe von Passmitteln, Eingriffs- oder anderen
Befestigungsmitteln einander verbunden werden. Bei anderen Befestigungsmitteln
zum Verbinden der Formglieder der Gießform miteinander wird eine
Klammer oder eine befestigende Spannvorrichtung verwendet.
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Bei
den Ausführungsformen
wird eine Kombination von Passstift und Nut verwendet, die ein Beispiel
für Mittel
zum Positionieren der Formgliedabschnitte ist. Jedoch können die
Formgliedabschnitte auch mit Hilfe einer Kombination von Schlagstift
und Schwalbenschwanznut, einer Kombination von Befestigungsschraube
und Nut oder anderer Positioniermittel positioniert werden.
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Bei
den Ausführungsformen
ist die Fläche des
oberen Formglieds, welche die obere Fläche der Gießkammer bildet, flach. Sie
kann jedoch nach oben in Richtung zu dem Luftbeseitigungsmittel
oder dem Gießtrichter
schräg
liegen.
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Wenn
die Fläche
des oberen Formglieds in der oben beschriebenen Weise schräg liegt,
kann man Luft leicht aus der Gießkammer beseitigen, und mithin
lässt sich
das geschmolzene Metall leicht in den Gießtrichter eingießen, und
es kann ein Gussblock mit Ecken mit einer vorgesehenen Gestalt hergestellt
werden.
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Bei
den Ausführungsformen
ist der Gießtrichter
an dem oberen Formglied vorgesehen. Er kann jedoch auch an dem seitlichen
oder dem unteren Formglied vorgesehen sein.
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Bei
den Ausführungsformen
ist das Luftbeseitigungsmittel an der oberen Fläche jedes seitlichen Formgliedabschnitts
vorgesehen. Jedoch kann das Luftbeseitigungsmittel auch an einer
anderen Position jedes seitlichen Formgliedabschnitts vorgesehen
sein, so lange Luft aus der Gießkammer
beseitigt werden und ein Gussblock mit Ecken mit einer vorgesehenen
Form hergestellt werden kann.
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Bei
den Ausführungsformen
wird das geschmolzene Metall nach dem Befüllen der Gießkammer
mit dem geschmolzenen Metall über
das untere Formglied abgekühlt.
Jedoch kann das geschmolzene Metall auch beim Eingießen desselben
in die Gießkammer
abgekühlt
werden, solange vorgegebene Bedingungen erfüllt werden.
-
Die
Glieder, welche die Gießform
bilden, sind vorzugsweise aus einem typischen hitzebeständigen Material;
einem wärmeisolierenden,
hitzebeständigen
Material, das beispielsweise vorwiegend CaO, SiO2,
Al2O3 oder MgO enthält; einem
hitzebeständigen
Material wie SiC, Si3N4,
Graphit, BN, TiO2, ZrO2, AlN
oder einer Mischung derselben; Fe; Cu; Kohlenstoffstahl; Edelstahl;
Werkzeugstahl (beispielsweise SKD6 oder SKD11); einer Stahlsuperlegierung;
usw. ausgebildet.
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Wenn
der Gussblock aus Al, Mg, Zn oder einer Legierung derselben besteht,
ist die Gießform vorzugsweise
aus einem der vorgenannten Materialien ausgebildet. Wenn der Gussblock
aus Fe, Cu oder einer Legierung derselben besteht, ist die Gießform vorzugsweise
aus einem typischen hitzebeständigen
Material; einem wärmeisolierenden
hitzebeständigen
Material, das beispielsweise vorwiegend CaO, SiO2,
Al2O3 oder MgO enthält; oder
einem hitzebeständigen
Material wie SiC, Si3N4,
Graphit, BN, TiO2, ZrO2,
AlN oder einer Mischung derselben ausgebildet.
-
Der
Größe der Gießform und
die Dicke der Wände
derselben sind nicht speziell beschränkt.
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Die
Glieder, welche die Gießform
bilden, können
aus einem identischen Material bestehen. Als Alternative können die
Glieder gemäß der Gestalt eines
herzustellenden Gussblocks und den Bedingungen, unter denen die
Form verwendet werden soll, aus verschiedenen Materialien bestehen
-
Wie
oben beschrieben, besteht ein seitliches Formglied gemäß der Gestalt
eines Gussblocks aus einer Mehrzahl von oberen und unteren, rechten
und linken und/oder schräg
geteilten Abschnitten; ein unteres Formglied oder ein oberes Formglied
besteht gemäß der Gestalt
eines Gussblocks aus einer Mehrzahl von Abschnitten; oder in einem
der Glieder ist ein Einsatzteil vorgesehen. Deshalb weist jeder
der Formgliedabschnitte eine einfache Gestalt auf und lässt sich
einfach und leicht mit Hilfe eines typischen Werkzeugs herstellen.
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Deshalb
kann man eine Gießform
mit einer komplizierten Gestalt einfach und zu niedrigen Kosten
herstellen, wobei die Form zur Herstellung eines dreidimensional
profilierten Gussblocks ohne Schnittfläche verwendet wird. Der dreidimensional profilierte
Gussblock ohne Schnittfläche
kann mit Hilfe der Gießform
hergestellt werden.
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Da
dreidimensional profilierte Gussblöcke mit verschiedener Gestalt
durch bloßes
Auswechseln eines Teils der das Formglied bildenden Formgliedabschnitte
hergestellt werden können
und das übrige
Teil in intakt belassenem Zustand verwendet wird, kann man leicht
und kostengünstig
eine Mehrzahl von Metallgießformen
zur Herstellung von dreidimensional profilierten Gussblöcken mit
verschiedener Gestalt erhalten.
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Da
ein dreidimensional profilierter Gussblock mit Hilfe der Gießform hergestellt
werden kann, lässt sich
der Gussblock mit einem einzigen Schmiedegang zu einem Produkt mit
komplizierter Form schmieden. Das heißt, der Gussblock kann in dem nach
dem Gießen
folgenden Schritt einfach einen Schmiedevorgang erfahren.
-
Da
die Formgliedabschnitte mit Hilfe von Positioniermitteln zueinander
positioniert sind, lässt
sich auf einfache Weise eine Gießform ausbilden, und es kann
ein Gussblock mit einer vorgesehenen Gestalt hergestellt werden.
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Es
ist ein Luftbeseitigungsmittel zum Abführen von Luft vorgesehen, die
in der Gießkammer
verbleibt, wenn geschmolzenes Metall durch einen Gießtrichter
hindurch in die Gießkammer
eingegossen wird, und die Fläche
des oberen Formglieds, welche die obere Fläche der Gießkammer bildet, liegt nach
oben in Richtung zu dem Luftbeseitigungsmittel oder dem Gießtrichter
schräg.
Deshalb lässt
sich Luft einfach aus der Gießkammer
beseitigen, und mithin lässt
sich das geschmolzene Metall leicht in den Gießtrichter eingießen. Folglich
können
Gussblöcke einer
vorgesehenen Größe und mit
Ecken mit einer vorgesehenen Gestalt mit einer geringeren Schwankung
im Gewicht derselben hergestellt werden.
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21A ist eine schematische Darstellung, die eine
siebente Ausführungsform
der Gießvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Die in 21A gezeigte
Gießvorrichtung
wird zur Herstellung vieler verschiedener Gusskörper einschließlich von
metallischen Gussblöcken
verwendet, die als Ausgangsmaterialien zur plastischen Bearbeitung, beispielsweise
zum Kaltschmieden, Heißschmieden, Schmieden
im geschlossenen Gesenk, Walzen, Extrudieren oder Walzformen, sowie
für eine
Produktform annehmende Gussprodukte verwendet werden. Zu Beispielen
für das
Rohmaterial für
den Gusskörper zählt Stahl.
Vorzugsweise ist das Rohmaterial für den Gusskörper ein Nichteisenmetall wie
Aluminium, Zink, Magnesium oder eine Legierung derselben.
-
Wie
in 21A gezeigt ist, weist die Gießvorrichtung einen Form 1 mit
einer Kühlplatte 4,
einem seitlichen Formglied 2 und einem oberen Formglied 3 mit
einer oberen Wand 31 auf.
-
Die
Kühlplatte 4 besteht
aus einem sehr gute Hitzebeständigkeitseigenschaften
und hohe Wärmleitfähigkeit
aufweisenden Metall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium; oder
aus einem hitzebeständigen
Material mit hoher Wärmleitfähigkeit,
beispielsweise Graphit, Siliciumcarbid oder Trisiliciumtetranitrid.
Die Kühlplatte 4 weist
eine kreisförmige,
plattenartige Gestalt auf. Unter der Kühlplatte 4 sind ein
Gehäuse 63 und
eine Sprühdüse 6 vorgesehen.
Das Gehäuse 63 weist
eine mit Boden versehene, hohlzylindrische Gestalt auf und ist zum
Abdecken der unteren Fläche
der Kühlplatte 4 vorgesehen.
Die Sprühdüse 6 wird
zum Sprühen
von Kühlwasser
aus Sprühlöchern, die
an ihrem vorderen Ende vorgesehen sind, auf die Kühlplatte 4 verwendet
und ist derart an dem Gehäuse 63 befestigt,
dass der vordere Endabschnitt der Sprühdüse 6 im Innern des
Gehäuses 63 vorgesehen
ist und die Sprühlöcher zu
der unteren Fläche
der Kühlplatte 4 weisen.
Die Kühlplatte 4,
das Gehäuse 63 und
die Sprühdüse 6 sind über das
Gehäuse 63 mit
einer nicht dargestellten Hebevorrichtung verbunden und können durch
Betätigung der
Hebevorrichtung vertikal als Einheit bewegt werden.
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Das
obere Formglied 3 nimmt Scheibengestalt an und besitzt
einen Durchmesser, der etwas kleiner als derjenige der Kühlplatte 4 ist.
Das hohlzylindrische seitliche Formglied 2 ist an dem Umfangsabschnitt
der unteren Fläche
des oberen Formglieds 3 vorgesehen, und die hohlzylindrische
obere Wand 31 ist an dem Umfangsabschnitt der oberen Fläche des
oberen Formglieds 3 vorgesehen. Das seitliche Formglied 2,
das obere Formglied 3 und die obere Wand 31 sind
einstückig über der
Kühlplatte 4 befestigt.
Wenn die Kühlplatte 4 nach
unten bewegt wird, öffnet
sich der Boden des seitlichen Formglieds 2. Wenn die Kühlplatte 4 nach
oben bewegt wird, wird der Boden des seitlichen Formglieds 2 mit
der Kühlplatte 4 bedeckt,
und das obere Formglied 3, das seitliche Formglied 2 und
die Kühlplatte 4 bilden
eine Gießkammer 5.
Was das Rohmaterial für
einen herzustellenden Gusskörper
C, die Benetzbarkeit des geschmolzenen Metalls M in Bezug auf die
Form 1, die Temperatur während des Gebrauchs der Form, die
Korrosionsfestigkeit der Form usw. betrifft, so kann das Material
für die
Form 1 in geeigneter Weise unter einem wärmeisolierenden,
hitzebeständigen Material,
das vorwiegend Calciumsilicat, Calciumoxid, Silicium dioxid, Aluminiumoxid
oder Magnesiumoxid enthält;
einem hitzebeständigen
Material wie Siliciumnitrid, Trisiliciumtetranitrid, Trisiliciumtetranitid mit
Bornitrid darin, Siliciumcarbid, Graphit, Bornitrid, Titandioxid,
Zirkoniumoxid, Aluminiumnitrid oder einer Mischung derselben; und
einem Metall wie Eisen oder Kupfer ausgewählt werden. An einer geeigneten Stelle
der Form 1 ist vorzugsweise ein (in 21 nicht
gezeigter) Durchlass zum Abführen
der in der Gießkammer 5 befindlichen
Luft nach außen
während
des Eingießens
des geschmolzenen Metalls vorgesehen.
-
In
der Mitte des oberen Formglieds 3 der Form 1 ist
ein Glied 30 mit einer den Gießtrichter bildenden Wand vorgesehen.
Das Glied 30 weist eine hohlzylindrische Gestalt auf und
umfasst an seinem oberen Umfang einen Flansch 30a. Das
Glied 30 ist herausnehmbar in einem in dem oberen Formglied 3 gebildeten
Loch 3d derart vorgesehen, dass die untere Fläche des
Glieds 30 mit der unteren Fläche des oberen Formglieds 3 in
Bündigkeit
gebracht ist. Die Innenwand des Glieds 30 bildet um die
Mittelachse des Glieds 30 herum einen Gießtrichter 7.
Der Gießtrichter 7 besitzt
einen unteren Endabschnitt mit einem einheitlichen Innendurchmesser
und einen oberen Endabschnitt mit einem nach oben allmählich zunehmenden
Innendurchmesser, der eine schräge
Innenfläche
aufweist. Der Erhöhungswinkel
des Anstiegs beträgt
15-75°,
vorzugsweise 30-60°.
Wenn der Erhöhungswinkel
des Anstiegs kleiner als 15° ist, nimmt
die Stetigkeit zwischen der schrägen
Fläche und
einem sich verjüngenden
Abschnitt 8a eines Öffnungs-/Schließstopfens 8 ab,
der weiter unten beschrieben ist. Wenn der Erhöhungswinkel des Anstiegs größer als
75° ist,
wenn der Durchmesser eines Passabschnitts 8b des Stopfens 8 unverändert bleibt,
wird der Außendurchmesser
des Stopfens 8 klein, und mithin kann der Stopfen 8 nur
schwer eine befriedigende Festigkeit aufrechterhalten. Ähnlich wie
im Fall der Form 1 kann, was das Rohmaterial für den herzustellenden
Gusskörper
C, die Benetzbarkeit des geschmolzenen Metalls M in Bezug auf das Glied 30,
die Temperatur während
des Gebrauchs des Glieds 30, die Korrosionsfestigkeit des
Glieds 30 usw. betrifft, das Material für das Glied 30 usw.
in geeigneter Weise unter einem wärmeisolierenden, hitzebeständigen Material,
das vorwiegend Calciumsilicat, Calciumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid
oder Magnesiumoxid enthält;
einem hitzebeständigen
Material wie Siliciumnitrid, Trisiliciumtetranitrid, Trisiliciumtetranitid
mit Bornitrid darin, Siliciumcarbid, Graphit, Bornitrid, Titandioxid,
Zirkoniumoxid, Aluminiumnitrid oder einer Mischung derselben; und
einem Metall wie Eisen oder Kupfer ausgewählt werden. Bei der siebenten
Ausführungsform
bestehen die Form 1 und das Glied 30 mit der den
Gießtrichter
bildenden Wand aus Siliciumcarbid, und auf eine Verbindungsfläche, an
welcher die Form 1 und das Glied 30 miteinander
befestigt sind, wird ein Entformungsmittel mit 5% Wasserglas darin
aufgebracht. Die Stelle, an welcher das Glied 30 angeordnet
ist, d.h. die Stelle des Gießtrichters 7,
ist nicht unbedingt die Mitte des oberen Formglieds 3,
und die Stelle kann gemäß der Gestalt
eines herzustellenden Gusskörpers
festgelegt werden.
-
Der Öffnungs-/Schließstopfen 8 nimmt
eine säulenförmige Gestalt
an, deren Durchmesser größer als
derjenige des unteren Endabschnitts des Gießtrichters 7 und kleiner
als derjenige des oberen Endabschnitts des Gießtrichters 7 ist.
Der Öffnungs-/Schließstopfen 8 weist
an seinem unteren Endabschnitt den sich verjüngenden Abschnitt 8a und
des Passabschnitt 8b auf. Der Außendurchmesser des sich verjüngenden
Abschnitts 8a nimmt nach unten hin allmählich ab. Der Passabschnitt 8b nimmt eine
säulenförmige Gestalt
mit einer derartigen Größe an, dass
der Abschnitt 8a in den unteren Endabschnitt des Gießtrichters 7 eingepasst
wird. Der Öffnungs-/Schließstopfen 8 ist
vertikal bewegbar vorgesehen, während
die Mittelachse des Stopfens 8 mit derjenigen des Gießtrichters 7 übereinstimmt.
Der Stopfen 8 kann durch Betätigung einer nicht dargestellten
Stopfenbetätigungsvorrichtung
vertikal bewegt werden. Der Stopfen 8 besteht vorzugsweise aus
einem wärmeisolierenden,
hitzebeständigen, nichtmetallischem
Material mit hoher mechanischer Festigkeit, beispielsweise Siliciumcarbid,
Trisiliciumtetranitrid oder einer Mischung derselben. Der Stopfen 8 kann
aus einem metallischen Material mit keiner oder geringer Reaktionsfähigkeit
mit dem geschmolzenen Material M bestehen, beispielsweise aus Eisen
oder Gussstahl.
-
In 21A stellt die Bezugsziffer 61 einen oberen
Deckel zum Abdecken des Bereichs über der Form 1 dar,
und die Bezugsziffer 53 stellt einen Elektroofen dar, der
mit der oberen Wand 31 der Form 1 verbunden ist.
-
Wenn
der Gusskörper
C unter Verwendung der Gießvorrichtung
mit der vorgenannten Konstruktion hergestellt wird, wird zuerst
die Kühlplatte 4 mit Hilfe
der Hebevorrichtung nach oben bewegt, damit sie in Verbindung mit
dem seitlichen Formglied 2 und dem oberen Formglied 3 die
Gießkammer 5 bilden kann.
Der Öffnungs-/Schließstopfen 8 wird
mit Hilfe der Stopfenbetätigungsvorrichtung
nach unten bewegt, und der Passabschnitt 8b des Stopfens 8 wird in
den unteren Endabschnitt des Gießtrichters 7 eingepasst.
Weiterhin kann der sich verjüngende
Abschnitt 8a des Stopfens 8 in Anlage gegen die
schräge
Fläche
des Gießtrichters 7 gebracht
werden.
-
In
dieser Konfiguration wird der Gießtrichter 7 mit Hilfe
des Stopfens 8 geschlossen. Mithin werden ein Metallschmelzereservoir 51,
das über
dem oberen Formglied 3 vorgesehen und von der oberen Wand 31 gebildet
ist, und die Gießkammer 5 voneinander
getrennt. Vorzugsweise wird ein Entformungsmittel auf die Fläche der
Form 1 aufgebracht, welche die Gießkammer 5 bildet,
damit der Gusskörper
C leichter aus der Form 1 herausgenommen werden kann. Des
Weiteren wird vorzugsweise ein Entformungsmittel auf den Öffnungs-/Schließstopfen 8 aufgebracht,
um eine Reaktion zwischen dem Stopfen 8 und dem geschmolzenen
Metall M zu verhindern.
-
Anschließend wird
der Elektroofen 53 bedient, und dann wird eine vorgegebene
Menge des geschmolzenen Metalls M in das Reservoir 51 eingeführt. Der
Elektroofen 53 wird bedient, um das geschmolzene Metall
M in dem Reservoir 51 auf einer vorgegebenen Temperatur
zu halten und zu verhindern, dass das geschmolzene Metall M von
dem seitlichen Formglied 2 gekühlt wird, um den Effekt des einseitig
gerichteten Erstarrens zu verstärken,
der weiter unten beschrieben wird.
-
Anschließend wird
der Stopfen 8 mit Hilfe der Stopfenbetätigungsvorrichtung nach oben
bewegt, um den Passabschnitt 13b desselben aus dem unteren
Endabschnitt des Gießtrichters 7 zu
entfernen.
-
Dabei
wird der Gießtrichter 7 geöffnet, und mithin
werden das Reservoir 51 und der Gießtrichter 7 in Verbindung
gebracht. Deshalb wird das in dem Reservoir 51 aufbewahrte
geschmolzene Metall M nacheinander durch den Gießtrichter 7 hindurch
in die Gießkammer 5 eingegossen,
und die Gießkammer 5 mit
dem geschmolzenen Metall M befüllt. Wenn
der Stopfen 8 nach oben bewegt wird, wird die Kühlplatte 4 vorzugsweise
auf mindestens 100°C aufgeheizt.
Wenn die Temperatur der Kühlplatte 4 niedriger
als 100°C
ist, entsteht ein "Verblasfehler", eine Art Gießfehler,
der nicht zu bevorzugen ist. Die Obergrenze der Temperatur der Kühlplatte 4 ist
vorzugsweise gleich der Temperatur des geschmolzenen Metalls M.
Um das Entstehen des "Verblasfehlers" zu vermeiden, wird
weiterhin vorzugsweise ein Entformungsmittel vorher auf die Kühlplatte
aufgebracht.
-
Nachdem
die Gießkammer 5 vollständig mit dem
geschmolzenen Metall M befüllt
ist, wird der Gießtrichter 7 durch
Bewegen des Stopfens 8 nach unten geschlossen, und dann
wird Kühlwasser
aus der Sprühdüse 6 auf
die Kühlplatte 4 gesprüht. Wenn Kühlwasser
auf die Kühlplatte 4 gesprüht wird,
erstarrt das geschmolzene Metall M in der Gießkammer 5 nacheinander
einseitig gerichtet von dem unteren Abschnitt der Gießkammer 5 zu
dem oberen Abschnitt derselben. Wie oben beschrieben, bestehen die
Form 1 und das Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden
Wand aus Siliciumcarbid. Deshalb wird in der durch eine Zweipunkt-Strichlinie
in 21A gezeigten Weise die Erstarrungstrennfläche c' (Grenzfläche zwischen
dem geschmolzenen Metall und dem erstarrten Metall) parallel zu
der oberen Fläche der
Kühlplatte 4 und
weist eine ebene, durchgehende Fläche auf, und das geschmolzene
Metall erstarrt derart, dass sich die Erstarrungstrennfläche c' allmählich nach
oben bewegt. Nach dem Erstarren des geschmolzenen Metalls M zu dem
Gusskörper
C in der Gießkammer 5 wird
die Kühlplatte 4 in
Bezug auf das seitliche Formglied 2 nach unten bewegt,
und der auf der oberen Fläche
der Kühlplatte 4 aufliegende Gusskörper C wird
von der Kühlplatte 4 abgenommen.
-
Da
der Gusskörper
C durch einseitig gerichtetes Erstarren derart hergestellt wird,
dass die flache, durchgehende Erstarrungsgrenzfläche c' entsteht, ist der Gusskörper C von
guter Qualität.
Das heißt,
der Gusskörper
C weist keine Fehler wie Gießhohlräume, Schrumpfhohlräume, Nadellöcher und eingedrungene
Oxide auf. Da weiterhin der obere Abschnitt der Gießkammer 5 von
dem seitlichen Formglied 2 in Verbindung mit der unteren
Endfläche
des Stopfens 8 verschlossen wird, kann eine beständige Menge
geschmolzenen Metalls selbst dann, wenn die Menge des geschmolzenen
Metalls nicht gemessen wird, in die Gießkammer 5 eingegossen
werden. Des Weiteren wird ein halbmondförmiger Abschnitt des geschmolzenen
Metalls nicht sehr stark gebogen, und eine Schwankung von Größe und Gewicht zwischen
den Gusskörpern
C wird nicht groß.
Ein Aufsprühen
von Kühlwasser
aus der Sprühdüse 6 auf die
Kühlplatte 4 erfolgt
nicht unbedingt nach dem Verschließen des Gießtrichters 7 mit dem
Stopfen 8. Das Kühlwasser
kann auch vor dem Verschließen
des Gießtrichters 7 durch
den Stopfen 8, d.h. während des
Eingießens
des geschmolzenen Metalls M aus dem Reservoir 51 in die
Gießkammer 5,
aus der Sprühdüse 6 auf
die Kühlplatte
aufgesprüht
werden. Wenn die Dicke des Gusskörpers
C groß ist,
kann die Kühlplatte 4 während des
Kühlens
bewegt werden, und das Kühlwasser
kann direkt auf die untere Fläche
des Gusskörpers
C gesprüht
werden.
-
In
der Gießvorrichtung
ist das Glied 30 mit einer den Gießtrichter 7 bildenden
Wand von dem oberen Formglied 3 der Form 1 trennbar,
und das Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand ist
abnehmbar an dem oberen Formglied 3 vorgesehen. Deshalb
lässt sich
das Glied 30 als einzelnes Glied von verhältnismäßig kleiner
Größe handhaben. Ähnlich wie
das Glied 30 kann der Stopfen 8 als einziges Glied
gehandhabt werden. Deshalb lässt
sich eine sehr hohe Maßgenauigkeit
des Gießtrichters 7 und des
Stopfens 8 in der Größenordnung
von 1/100mm erzielen, ohne ziemlich hohe Produktionskosten oder mühevolle
Arbeit nach sich zu ziehen. Selbst wenn das Glied 30 und
der Stopfen 8 aus verschiedenen Materialien ausgebildet
sind und die Wärmedehnungskoeffizienten
des Glieds 30 und des Stopfens 8 voneinander verschieden
sind, kann die Passgenauigkeit zwischen dem Glied 30 und
dem Stopfen 8 während
der Betätigung
durch Aufheizen des Glieds 30 und des Stopfens 8 auf
eine Temperatur gleich der des geschmolzenen Metalls in der Praxis überprüft und reguliert
werden. Deshalb lässt
sich leicht eine weitere hohe Maßgenauigkeit des Glieds 30 und
des Stopfens 8 zustande bringen. Wenn man den Stopfen 8 nach
unten bewegt, wird folglich der Passabschnitt 8b in engen
Kontakt mit der Innenwand des unteren Endabschnitts des Gießtrichters 7 gebracht, und
ein Austreten des geschmolzenen Metalls M aus dem Reservoir 7 in
einen Zwischenraum zwischen dem Stopfen 8 und dem Gießtrichter 7 lässt sich
effektiv verhindern. Infolgedessen kann das Entstehen von Gießgraten
an dem Gusskörper
C verhindert werden, und der Gusskörper C kann sehr mühelos aus
der Form 1 entnommen werden, wodurch sich kein Gießproblem
ergibt. Ein Schmiedeprodukt, das aus dem Gusskörper geformt wird, weist keine
Fehler auf, die ansonsten durch Biege-/oder Stanzgrate entstehen.
Wenn der Stopfen 8 nach unten bewegt wird, wird des Weiteren
die untere Endfläche
des Stopfens 8 genau in Bündigkeit mit der unteren Fläche des oberen
Formglieds 3 gebracht, und es kann das Entstehen eines
vorstehenden oder eingedellten Abschnitts an dem Gusskörper C vermieden
werden, das einer Stufe zuzuschreiben ist, die zwischen dem Stopfen 8 und
dem oberen Formglied 3 gebildet wird. Während des Betätigens der
Gießvorrichtung
beträgt die
Durchmesserdifferenz zwischen dem Stopfen 8 und der den
Gießtrichter
bildenden Wand des Glieds 30 0,10mm oder weniger, vorzugsweise
0,06mm oder weniger.
-
Da
das Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand als
einzelnes Glied gehandhabt werden kann, besitzt die Gießvorrichtung
Vorteile hinsichtlich Wartung und Steuerung auf, die im Folgenden
beschrieben sind.
-
Wenn
erstens das Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand infolge
längerer
Verwendung verschlissen ist, oder wenn das Glied 30 auf
Grund einer Kollision mit dem Stopfen 8 verformt oder gebrochen
ist, kann das verschlissene oder gebrochene Glied 30 aus
der Form 1 entnommen und gegen ein neues Glied ausgetauscht
werden, ohne dass dabei andere Glieder entfernt werden. Deshalb
lassen sich die Kosten, die zur Wartung der die vorliegende Erfindung
verkörpernden
Gießvorrichtung
notwendig sind, sehr stark im Vergleich zu einer herkömmlichen Gießvorrichtung
senken, bei welcher die gesamte Form ausgetauscht werden muss, wenn
ein solches Glied gebrochen ist.
-
Wenn
zweitens ein Gusskörper
hergestellt wird, der Abschnitte unterschiedlicher Gestalt umfasst,
lassen sich die zur Herstellung des Gusskörpers erforderlichen Kosten
und ein Platz verkleinern, an dem die Form 1 aufbewahrt
wird. Beispielsweise kann wie im Fall einer Gießvorrichtung gemäß einer in 22 gezeigten
achten Ausführungsform,
wenn ein Vorsprung 30b an einem Glied 30A mit
einer einen Gießtrichter 7 bildenden
Wand vorgesehen ist, selbst dann, wenn die gleiche Form 1 verwendet wird,
ein Gusskörper
C1, dessen Gestalt sich von dem Gusskörper C unterscheidet, durch
Austausch des Glieds 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand gemäß der siebenten
Ausführungsform
hergestellt werden, wobei das Glied 30A den vorspringenden
Abschnitt 30b aufweist. Deshalb können die Herstellungskosten
für die
Form sehr stark gesenkt werden, und der Platz zum Aufbewahren einer
Form reicht aus. Bei der achten Ausführungsform sind denjenigen
Gliedern der Gießvorrichtung,
die mit denen der Gießvorrichtung
gemäß der siebenten
Ausführungsform
identisch sind, identische Bezugsziffern zugeordnet, und auf eine
ausführliche
Beschreibung der Glieder wird verzichtet.
-
Die
vorgenannten Wirkungen von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere in einer Gießvorrichtung
von verhältnismäßig großer Größe gemäß einer
in 23 gezeigten neunten Ausführungsform zum Tragen, die eine
Mehrzahl von Gießtrichtern 7 umfasst.
Wenn eine Mehrzahl von Gliedern 30B mit jeweils einer einen
Gießtrichter 7 bildenden
Wand vorgesehen ist, kann selbst dann, wenn die Form 1 eine
große
Größe aufweist,
jedes Glied 30B mit der den Gießtrichter bildenden Wand als
einziges Glied gehandhabt werden, jeder Gießtrichter 7 kann unter
den gleichen Bedingungen wie denjenigen in der siebenten und der achten
Ausführungsform
gehandhabt werden, und es kann eine hohe Maßgenauigkeit jedes Gießtrichters 7 erzielt
werden. Wenn eines der mehreren Glieder 30B gebrochen ist,
wird nur das gebrochene Glied 30B durch ein neues Glied
ausgetauscht, wobei das/die übrigen
Glied(er) 30B intakt belassen wird/werden. Deshalb können die
Form 1 und das/die übrigen
Glied(er) 30B kontinuierlich verwendet werden, und mithin
können
die Betriebskosten für
die Gießvorrichtung
sehr stark gesenkt werden. Wie im Fall der neunten Ausführungsform
können
die Glieder 30B, wenn eine Mehrzahl der Glieder 30B in
der Form 1 vorgesehen ist, aus identischen oder aus verschiedenen
Materialien sein. Wenn eine Mehrzahl von Gießtrichtern in der Form vorgesehen
ist, ist es nicht unbedingt erforderlich, dass jedes der Glieder 30B einen
Gießtrichter
umfasst, und eines der Glieder 30B kann eine Mehrzahl von
Gießtrichtern
umfassen. Bei der neunten Ausführungsform
sind denjenigen Gliedern der Gießvorrichtung, die mit denen der Gießvorrichtung
gemäß der siebenten
Ausführungsform
identisch sind, identische Bezugsziffern zugeordnet, und auf eine
ausführliche
Beschreibung der Glieder wird verzichtet.
-
Bei
der siebenten, der achten und der neunten Ausführungsform wird die Form 1 mit
den jeweils in die Löcher 3d eingepassten
Gliedern 30, 30A und 30B verwendet. Ein
Glied mit einer den Gießtrichter bildenden
Wand kann wie beispielsweise im Fall einer Gießvorrichtung gemäß einer
zehnten oder einer elften Ausführungsform
mit Hilfe eines anderen Verfahrens an einer Form vorgesehen sein.
In der Gießvorrichtung
gemäß der in 24 gezeigten
zehnten Ausführungsform
ist an der Innenwand des in der Form 1 ausgebildeten Lochs 3d ein
Schraubengewinde 3e ausgebildet, an der Umfangswand eines Glieds 30C mit
einer einen Gießtrichter 7 bildenden Wand
ist ein Schraubengewinde 30c ausgebildet, und das Glied 30C ist
mit Hilfe des Schraubeneingriffs lösbar an dem Loch 3d befestigt.
In der Gießvorrichtung
gemäß der in 25 gezeigten
elften Ausführungsform
ist die obere Wand 31 mit einem Befestigungsabschnitt 12f an
ihrem unteren Abschnitt von der Form 1 trennbar. In das
Loch 3d der Form 1 ist ein Glied 30D mit
einer einen Gießtrichter 7 bildenden
Wand eingepasst und durch das Loch 30 und den Befestigungsabschnitt 12f eingespannt.
In der Gießvorrichtung
gemäß der elften
und der zwölften
Ausführungsform
erhält
man die vorgenannten Wirkungen, und das Herausfallen des Glieds 30C oder 30D aus
der Form 1 kann unterbunden werden, und mithin kann der
Gießvorgang
mühelos
und sicher ausgeführt
werden. Bei der elften und der zwölften Ausführungsform sind denjenigen
Gliedern der Gießvorrichtung,
die mit denen der Gießvorrichtung gemäß der siebenten
Ausführungsform
identisch sind, identische Bezugsziffern zugeordnet, und auf eine
ausführliche
Beschreibung der Glieder wird verzichtet.
-
Bei
der siebenten bis elften Ausführungsform werden
jeweils die Glieder 30, 30A, 30B, 30C und 30D eingesetzt,
jedes mit einer Größe, die
kleiner als diejenige der oberen Fläche der Gießkammer 5 ist. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Punkt beschränkt. Beispielsweise
kann die Größe eines
Glieds 30E mit einer einen Gießtrichter 7 bildenden
Wand wie im Fall einer in 26 gezeigten zwölften Ausführungsform
größer als
diejenige der oberen Fläche
der Gießkammer 5 sein.
In der Gießvorrichtung
gemäß der zwölften Ausführungsform
erhält
man die vorgenannten Wirkungen, und eine Verbindungsleitung, die
zwischen der Form 1 und dem Glied 30E besteht,
ist nicht auf einen Gusskörper
C übertragen,
und mithin kann ein Gusskörper
C von hoher Qualität
hergestellt werden. In der Gießvorrichtung
gemäß der zwölften Ausführungsform
weist das Glied 30E eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf.
Die Gestalt des Glieds 30E ist jedoch belie big. Selbst
wenn das Glied 30E eine säulenförmige Gestalt ähnlich denen
in der siebenten bis elften Ausführungsform
verwendeten aufweist, können
dann, wenn die Größe des Glieds 30E größer als
diejenige der Gießkammer 5 ist,
die gleichen Wirkungen wie die oben beschriebenen erwartet werden.
Bei der zwölften
Ausführungsform
sind denjenigen Gliedern der Gießvorrichtung, die mit denen
der Gießvorrichtung
gemäß der siebenten
Ausführungsform
identisch sind, identische Bezugsziffern zugeordnet, und auf eine
ausführliche
Beschreibung der Glieder wird verzichtet.
-
Bei
der siebenten bis zwölften
Ausführungsform
ist jedes der Glieder 30, 30A, 30B, 30C, 30D und 30E in
dem in der Form 1 ausgebildeten Loch 3d befestigt.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Punkt beschränkt. Beispielsweise
kann wie im Fall einer in 27 gezeigten
dreizehnten Ausführungsform
ein Glied 30F mit einer einen Gießtrichter 7 bildenden
Wand und mit der einstückigen oberen
Wand 31 abnehmbar auf der oberen Fläche des oberen Formglieds 3 vorgesehen
sein. Die untere Fläche
des Glieds 30F und die obere Fläche des oberen Formglieds 3 werden
unter Verwendung einer Schleifscheibe oder einer Drehmaschine derart
poliert, dass sich die Haftung zwischen dem Glied 30F und
dem oberen Formglied 3 verstärkt. Die Ebenheit der polierten
Fläche
beträgt
0,2mm oder weniger, vorzugsweise 0,1mm oder weniger. Die Oberflächenrauheit
(Rz) der polierten Fläche
beträgt
0,5mm oder weniger, vorzugsweise 0,1mm oder weniger. Wenn das Glied 30F auf
der oberen Fläche
des oberen Formglieds 3 befestigt wird, ist vorzugsweise
für ein Mittel
zur leichteren Bestimmung der gegenseitigen Positionen des oberen
Formglieds 3 und des Glieds 30F gesorgt. Beispielsweise
ist wie im Fall der Gießvorrichtung
gemäß der dreizehnten
Ausführungsform ein
Gegenvertiefungsabschnitt 3f an dem oberen Umfangsabschnitt
des oberen Formglieds 3 vorgesehen, und an dem unteren
Umfangsabschnitt des Glieds 30F ist ein Vertiefungsabschnitt 3g vorgesehen,
und der Gegenvertiefungsabschnitt 3f wird in den Vertiefungsabschnitt 3g eingepasst,
um dadurch die Positionen des oberen Formglieds 3 und des Glieds 30F zu
bestimmen. In diesem Fall können
der Gegenvertiefungsabschnitt 3f und der Vertiefungsabschnitt 3g umgekehrt
vorgesehen sein, oder jedes von dem oberen Formglied 3 und
dem Glied 30F kann sowohl einen Gegenvertiefungsabschnitt
als auch einen Vertiefungsabschnitt aufweisen. Ein solcher Gegenvertiefungsabschnitt
ist nicht unbedingt ein einstückiger,
an dem oberen Formglied 3 oder dem Glied 30F ausgebildeter
Vorsprung, und an dem oberen Formglied 3 oder dem Glied 30F kann
als Gegenvertiefungsabschnitt auch ein Fixierstift vorgesehen sein.
-
Bei
der siebenten bis dreizehnten Ausführungsform bestehen die Form 1 und
die Glieder 30, 30A, 30B, 30C, 30D, 30E und 30F aus
Siliciumcarbid. Die Form und jedes der Glieder mit einer einen Gießtrichter
bildenden Wand können
aus identischen oder aus verschiedenen Materialien bestehen. Es werden
Bedingungen zum Festlegen einer Kombination der Materialien für die Form
und für
jedes der Glieder mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand beschrieben.
-
(1) Materialkombination unter Betrachtung
der Wärmeleitfähigkeit:
-
In
der oben beschriebenen Gießvorrichtung erfolgt
vorzugsweise eine einseitig gerichtete Erstarrung unter Betrachtung
der inneren Qualität
eines hergestellten Gusskörpers
derart, dass die ebene, durchgehende Erstarrungsgrenzfläche entsteht.
-
Wenn
die Gusskörper
C beispielsweise in der in den 21, 24 und 25 gezeigten Weise
eine einheitliche Dicke aufweisen, bestehen die Form und die Glieder
mit der den Gießtrichter
bildenden Wand deshalb vorzugsweise aus Materialien mit identischer
Wärmeleitfähigkeit.
Die Materialien für
die Form und die Glieder sind nicht unbedingt das Siliciumcarbid
und können
in geeigneter Weise unter den vorgenannten Materialbeispielen ausgewählt werden.
Beispielsweise können
die Form und die Glieder aus Lumiboard ausgebildet werden. Das "Lumiboard" wird von der Nichias
Corporation hergestellt und besteht vorwiegend aus Calciumsilicat.
-
Dagegen
neigt in der in 28 gezeigten Weise in einer
Gießvorrichtung
zur Herstellung eines Gusskörpers
C2 mit großer
Dicke an einem Abschnitt unterhalb eines Gießtrichters 7 der Abschnitt
des Gusskörpers
unterhalb des Gießtrichters 7 zum
langsamen Erstarren. Wenn die Form 1 und das Glied 30 mit
der den Gießtrichter
bildenden Wand aus Materialien mit identischer Wärmeleitfähigkeit bestehen, ist es deshalb
möglich,
dass die Erstarrungsgrenzfläche nicht
eben und durchgehend ist.
-
Deshalb
besteht das Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand im
Fall der in 28 gezeigten Gießvorrichtung
aus einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als derjenigen des
Materials für
die Form 1. Wenn das Glied 30 aus einem Material
mit niedriger Wärmeleitfähigkeit
ausgebildet ist, nimmt die Fließgeschwindigkeit
der Wärme
aus dem in dem Reservoir 51 aufbewahrten, geschmolzenen
Material M in dem Glied 30 im Vergleich zu der Form 1 ab,
der gesamte Gusskörper
C2 erstarrt einheitlich, und mithin wird die Erstarrungsgrenzfläche c" eben. Wenn die Form 1 insbesondere aus
Siliciumcarbid (Wärmeleitfähigkeit
= 75,1W/mk) besteht, besteht das Glied 30 aus Trisiliciumtetranitrid
(Wärmeleitfähigkeit
= 17,4W/mk). Wenn die Form 1 aus Trisiliciumtetra nitrid
besteht, ist das Glied 30 aus Lumiboard (Wärmeleitfähigkeit
= 0,2W/mk) ausgebildet.
-
Wie
in 29 gezeigt, erstarrt in einer Gießvorrichtung
zur Herstellung eines Gusskörpers
C3 mit kleiner Dicke an einem Abschnitt unterhalb eines Gießtrichters 7 der
Abschnitt des Gusskörpers
unterhalb des Gießtrichters 7 schnell.
Deshalb besteht das Glied 30A mit der den Gießtrichter
bildenden Wand aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als derjenigen des
Materials für
die Form 1. Wenn das Glied 30A aus einem Material
mit hoher Wärmeleitfähigkeit
ausgebildet ist, nimmt die Fließgeschwindigkeit
der Wärme
aus dem in dem Reservoir 51 aufbewahrten, geschmolzenen
Material M in dem Glied 30A im Vergleich zu der Form 1 zu,
der gesamte Gusskörper
C3 erstarrt einheitlich, und mithin wird die Erstarrungsgrenzfläche c" eben. Wenn die Form 1 insbesondere
aus Trisiliciumtetranitrid besteht, ist das Glied 30A aus
Graphit (Wärmeleitfähigkeit
= 167,0W/mk) ausgebildet. Wenn die Form 1 aus Aluminiumtitanat
(Wärmeleitfähigkeit
= 1,2W/mk) besteht, ist das Glied 30A aus Siliciumcarbid
ausgebildet.
-
(2) Materialkombination unter Betrachtung
des Wärmedehnungskoeffizienten:
-
Wenn
eine Gießvorrichtung
zusammengefügt
wird, wird ein Glied mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand in
einem Loch einer Form mit Zimmertemperatur befestigt. In der Praxis
jedoch wird die Temperatur der Form und des Glieds mit einer einen Gießtrichter
bildenden Wand während
des Gießvorgangs
hoch. Wenn beispielsweise das Gießen unter Verwendung einer
Aluminiumlegierung als Rohmaterial erfolgt, erreicht die Temperatur
der Form und des Glieds mit einer den Gießtrichter bildenden Wand nicht
weniger als 660°C.
Insbesondere wird in einer Gießvorrichtung,
in welcher ein Glied mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand in
einem Loch einer Form befestigt wird, wenn der Wärmedehnungskoeffizient des
Glieds mit einer einen Gießtrichter
bildenden Wand höher
als derjenige der Form ist, während des
Gießvorgangs
eine zu große
Kraft auf die Form ausgeübt.
Dadurch kann die Form beschädigt
werden. Deshalb besteht in einer solchen Gießvorrichtung, in welcher ein
Glied mit einer einen Gießtrichter bildenden
Wand in einem Loch einer Form befestigt wird, das Glied mit einer
einen Gießtrichter
bildenden Wand vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigeren
Wärmedehnungskoeffizienten
als demjenigen des Materials für
die Form.
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Beispielsweise
wird in der in 21 gezeigten Gießvorrichtung
dann, wenn die Form aus Siliciumcarbid (Wärmedehnungskoeffizient = 4,2 × 10-6/°C)
besteht, das Glied mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand aus
Trisiliciumtetranitrid (Wärmedehnungs koeffizient
= 3,2 × 10-6/°C)
ausgebildet. In der in 30 gezeigten Gießvorrichtung
ist ein Glied 30F mit einer den Gießtrichter bildenden Wand dann, wenn
eine Form 1 aus Edelstahl (SUS: Wärmedehnungskoeffizient = 17,3 × 10-6/°C)
besteht, aus Trisiliciumtetranitrid ausgebildet. In der in 24 gezeigten
Gießvorrichtung
besteht das Glied 30C mit einer den Gießtrichter bildenden Wand dann,
wenn die Form 1 aus Sialon (Wärmedehnungskoeffizient = 3,1 × 10-6/°C)
ausgebildet ist, aus Graphit (Wärmedehnungskoeffizient
= 2,0 × 10-6/°C).
Das "Sialon" wird von Hitachi
Metals, Ltd. hergestellt und besteht vorwiegend aus einer Mischung
von Aluminiumoxid und Siliciumnitrid. In der Praxis erfolgte das
Gießen
unter Verwendung der in 21 gezeigten
Gießvorrichtung,
in welcher das Glied 30 mit einer den Gießtrichter
bildenden Wand in das Loch 3d mit einem Innendurchmesser
von 30mm eingepasst wurde, wobei die Durchmesserdifferenz zwischen
dem Glied 30 und dem Loch 3d 0,1mm betrug. Infolgedessen
entstand kein Problem, das der Differenz des Wärmedehnungskoeffizienten zwischen
dem Glied 20 und dem Loch 3d während des Gebrauchs der Gießvorrichtung
zuzuschreiben wäre.
Weiterhin erfolgte das Gießen
unter Verwendung der in 30 gezeigten
Gießvorrichtung,
in welcher das Glied 30F mit einer einen Einlass bildenden
Wand in das Loch 3d mit einem Innendurchmesser von 40mm
eingepasst wurde, wobei die Durchmesserdifferenz zwischen dem Glied 30F und
dem Loch 3d 0,05mm betrug. Infolgedessen entstand kein
Problem während
des Gebrauchs der Gießvorrichtung.
Des Weiteren erfolgte das Gießen unter
Verwendung der in 24 gezeigten Gießvorrichtung,
in welcher die Schraubengewinde 3e und 30c (M40-Teilung:
2mm) jeweils an dem Loch 3d der Form 1 und dem
Glied 30C mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand ausgebildet
waren, und das Glied 30C wurde in das Loch 3d eingeschraubt.
Infolgedessen entstand kein Problem während des Gebrauchs der Gießvorrichtung.
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(3) Materialkombination unter Betrachtung
der Biegefestigkeit:
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Wenn
die Innenwand oder die schräge
Fläche
eines Glieds mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand durch
den Öffnungs-/Schließvorgang
eines Öffnungs-/Schließstopfens
verschlissen, verformt oder beschädigt ist, funktioniert der
Stopfen nicht gut, und durch einen Zwischenraum zwischen dem Stopfen
und dem Glied mit einer einen Gießtrichter bildenden Wand hindurch
läuft geschmolzenes
Metall aus, da der Stopfen nicht dicht in das Glied eingepasst ist.
Um Verschleiß,
Verformung oder Beschädigung
zu verhindern, wird vorzugsweise ein Material mit hoher Biegefestigkeit
verwendet. Jedoch ist die Bearbeitbarkeit eines solchen Materials schlecht,
und mithin steigen die für
die Be arbeitung notwendigen Kosten. Deshalb besteht in der vorgenannten
Gießvorrichtung
das Glied mit einer einen Gießtrichter
bildenden Wand, das in direkten Kontakt mit dem Stopfen gebracht
wird, vorzugsweise aus einem Material mit einer höheren Biegefestigkeit
als derjenigen des Materials für
die Form, um dadurch die Häufigkeit
des Auftretens von Verschleiß,
Verformung und Beschädigung
zu vermindern. Insbesondere besteht das Glied 30A mit einer
den Gießtrichter bildenden
Wand in der in 22 oder 29 gezeigten
Gießvorrichtung
vorzugsweise aus einem Material mit ausreichend hoher Biegefestigkeit
und sehr guter Beständigkeit,
da das Glied 30A im Vergleich zu denen, die in der anderen
die vorliegende Erfindung verkörpernden
Gießvorrichtung
enthalten sind, eine komplizierte Gestalt aufweist. Der mit dem
Glied 30A mit einer den Gießtrichter bildenden Wand in
Kontakt gebrachte Öffnungs-/Schließstopfen
ist vorzugsweise aus einem Material mit einer niedrigeren Biegefestigkeit
als derjenigen des Materials des Glieds 30A ausgebildet.
Wenn beispielsweise in der in 22 oder 29 gezeigten
Gießvorrichtung
die Form 1 aus Graphit (Biegefestigkeit = 14,7MPa) besteht,
ist das Glied 30A mit einer den Gießtrichter bildenden Wand aus
Trisiliciumtetranitrid (Biegefestigkeit = 392,0MPa) ausgebildet,
und der Öffnungs-/Schließstopfen 4 besteht
aus Lumiboard (Biegefestigkeit = 5,2MPa).
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Beispiel:
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Eine
in 21 gezeigte Gießvorrichtung wurde unter Verwendung
einer Form 1, die aus Siliciumcarbid bestand, und eines
Glieds 30A mit einer den Gießtrichter bildenden Wand ausgebildet,
das aus Trisiliciumtetranitrid bestand. Mit Hilfe der Gießvorrichtung
entstand aus einer Aluminiumlegierung JIS 2218 ein Gusskörper C mit
einem Außendurchmesser
von 65mm und einer Dicke von 10mm.
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Die
Form 1 besitzt einen Außendurchmesser von 130mm und
eine Höhe
von 200mm. Das obere Formglied 3 weist eine Dicke von 30mm
auf. Das Loch 3d besitzt an dem oberen Abschnitt einen
Innendurchmesser von 80mm, an dem unteren Abschnitt einen Innendurchmesser
von 40mm und eine Höhe
des oberen Abschnitts von 15mm. Die Oberfläche des die Gießkammer 5 bildenden
oberen Formglieds 3 wurde unter Verwendung einer Schleifplatte mit
Diamant poliert, um dadurch die gewünschte Ebenheit zu erhalten.
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Das
Glied 30 mit der den Gießtrichter bildenden Wand besitzt
eine Höhe
von 30mm und umfasst an seinem oberen Abschnitt einen Flansch 30a derart,
dass das Glied in das Loch 3d des oberen Formglieds 3 eingepasst
wird. Der Gießtrichter 7 besitzt
einen Innendurchmesser von 12mm und an seinem oberen Abschnitt eine
schräge
Fläche,
die eine Schräglage
von 45° aufweist.
Vor dem Aufheizen wurde das Glied 30 mit einer Dreh maschine
vorprofiliert. Nach dem Aufheizen wurde das Glied 30 mit
Hilfe einer Drehmaschine, einer NC-Fräsmaschine und einer Schleifplatte
feinpoliert. Insbesondere wurde der Gießtrichter 7 mit Hilfe
einer Drehmaschine und einer NC-Frässchleifmaschine derart poliert,
dass eine Durchmessertoleranz von ±0,02mm erreicht wurde. Als
der Öffnungs-/Schließstopfen 8 in
das Glied 30 eingepasst wurde, betrug die Durchmesserdifferenz
zwischen dem Stopfen 8 und dem Gießtrichter 7 mit dem
Innendurchmesser von 12mm 0,04mm.
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Die
Bearbeitungsmaschine und die Spannvorrichtung, die zum Polieren
des Glieds 30 verwendet wurden, wiesen eine kleine Größe auf,
und mithin verkürzte
sich die zum Einrichten dieser Werkzeuge oder zum Polieren des Glieds 30 notwendige
Zeit, und die Produktionskosten waren verhältnismäßig niedrig.
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Bei
der Herstellung der Gusskörper
C fielen die Gusskörper
in im Wesentlichen 100% der Fälle selbsttätig aus
der Form 1, und während
der Bedienung der Gießvorrichtung
entstanden keine Probleme, da die Maßgenauigkeit des Glieds 30 und
des Öffnungs-/Schließstopfens 8 hoch
war und eine Auslaufen geschmolzenen Metalls in einen Zwischenraum
zwischen dem Glied 30 und dem Stopfen 8 sicher
verhindert wurde. Der entstandene Gusskörper C wies keine Fehler auf
der Oberfläche
aus. Deshalb wies das Schmiedeprodukt keine durch Biege- und/oder
Stanzgrate entstandenen Fehler auf, als der hergestellte Gusskörper mit
Hilfe einer Schmiedeinheit geschmiedet wurde.
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Vergleichsbeispiel:
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Aus
einer Aluminiumlegierung JIS 2218 wurde unter Verwendung einer Gießvorrichtung ähnlich der
in dem Beispiel verwendeten ein Gusskörper mit einem Außendurchmesser
von 65mm und einer Dicke von 10mm hergestellt. In der Gießvorrichtung des
Vergleichsbeispiels, die in 32 gezeigt
wird, ist der Gießtrichter 7 direkt
in dem oberen Formglied 3 vorgesehen. Die Form 1 besteht
aus Siliciumcarbid.
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Die
Form 1 besitzt einen Außendurchmesser von 130mm und
eine Höhe
von 200mm. Das obere Formglied 3 weist eine Dicke von 30mm
auf. Die Oberfläche
der Form 1, welche die Gießkammer 5 bildet,
wurde unter Verwendung einer Schleifplatte mit Diamant poliert,
um dadurch die gewünschte Ebenheit
zu erhalten. Der Gießtrichter 7 besitzt
einen Innendurchmesser von 12mm und an seinem oberen Abschnitt eine
schräge
Fläche,
die eine Schräglage von
45° aufweist.
Der Gießtrichter 7 wurde
unter Verwendung einer großen
NC-Frässchleifmaschine
und einer großen
Drehmaschine poliert, welche die Form 1 abstützen können. Da
jedoch die Form 1 mit einem Außendurchmesser von nicht weni ger
als 130mm abgestützt
wurde, war die Starrheit ungenügend,
und es konnte keine Genauigkeit erreicht werden, welche der Durchmessertoleranz
innerhalb eines Bereichs von ±0,2mm
entsprach. Als der Öffnungs-/Schließstopfen 8 in
den Gießtrichter 7 eingepasst
wurde, betrug die Durchmesserdifferenz zwischen dem Stopfen 8 und
dem Gießtrichter 7 mit
einem Innendurchmesser von 12mm 0,4mm.
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Die
Bearbeitungsmaschine und die Spannvorrichtung, die zum Polieren
der Form 1 verwendet wurden, wiesen eine kleine Größe auf,
und mithin betrug die zum Einrichten dieser Werkzeuge oder zum Polieren
der Form 1 notwendige Zeit etwa das Zweifache der Einrichtzeit
oder der Polierzeit in dem Beispiel, und die Produktionskosten stiegen
sehr stark an.
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Bei
der Herstellung der Gusskörper
C fielen die Gusskörper
nur in 72% der Fälle
selbsttätig
aus der Form 1, da die Maßgenauigkeit des Gießtrichters 7 und
des Öffnungs-/Schließstopfens 8 niedrig
war und ein Auslaufen geschmolzenen Metalls in einen Zwischenraum
zwischen dem Gießtrichter 7 und
dem Stopfen 8 ungenügend
verhindert wurde. Der Gusskörper
C, der nicht selbsttätig
aus der Form 1 fiel, musste durch Saugen an der unteren
Fläche
des Gusskörpers
C mit Hilfe einer Vakuumsaugvorrichtung, die in die Gießvorrichtung
eingebracht worden war, herausgenommen werden.
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Wie
aus den vorgenannten Ergebnissen hervorgeht, ist die Gießvorrichtung
in dem Beispiel im Vergleich zu derjenigen in dem Vergleichsbeispiel sehr
gut, was Arbeitsgenauigkeit und Bearbeitungskosten betrifft.
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Unterdessen
betrugen die Kosten, die für das
Auswechseln der Glieder 30, 30A, 30B und 30F mit
der den Gießtrichter
bildenden Wand der Gießvorrichtung
gemäß der in
den 21, 22, 23 und 27 gezeigten
siebenten, achten, neunten und dreizehnten Ausführungsform erforderlich waren,
jeweils 20/100, 10/100, 1/100 und 15/100 in Bezug auf die Kosten,
die für
das Auswechseln der Form 1 der in 32 gezeigten
Gießvorrichtung
erforderlich sind.
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Jede
der Gießvorrichtungen
gemäß der siebenten
bis dreizehnten Ausführungsform
dient zur Herstellung eines Gusskörpers mit scheibenförmiger Gestalt.
Die vorliegende Erfindung kann sich jedoch auch in einer Gießvorrichtung
zur Herstellung eines Gusskörpers
mit anderer Gestalt, beispielsweise eines dreidimensional profilierten
Gusskörpers,
verkörpern.
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In
einer Gießvorrichtung
gemäß einer
vierzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 31 gezeigt
ist, umfasst ein seitliches Formglied 2 einen oberen Abschnitt 22 mit
einem Durchgangsloch 22a und einen unteren Abschnitt 21 mit
einem Durchgangsloch 21a mit einer anderen Gestalt als
derjenigen des Durchgangslochs 22a ähnlich wie bei der ersten oder
der zweiten Ausführungsform.
Wenn die Gestalt der Durchgangslöcher 21a und 22a der
geteilten Abschnitte 21 und 22 wahlweise gewählt wird,
kann leicht ein Gusskörper
mit einer freigestellten Gestalt hergestellt werden.
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In
der Gießvorrichtung
ist das seitliche Formglied 2 horizontal in den oberen
Abschnitt 22 und den unteren Abschnitt 21 geteilt.
Wie bei der dritten bis sechsten Ausführungsform beschrieben, kann
es jedoch abhängig
von der Gestalt eines herzustellenden Gusskörpers in einen rechten und
einen linken Abschnitt oder in schräg geteilte Abschnitte geteilt
werden. Weiterhin können
das untere Formglied 4 und/oder das obere Formglied je
nach dem geforderten Zweck eine Mehrzahl von Abschnitten umfassen.
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In
diesem Fall können
die Stelle und die Zahl der Gießtrichter
in geeigneter Weise gemäß der Gestalt
der verwendeten Form festgelegt werden und sind nicht auf die vorgenannten
Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise
ist der Gießtrichter
nicht unbedingt an dem oberen Formglied vorgesehen und kann an dem
seitlichen Formglied 2 oder an einer anderen Stelle der
Form vorgesehen werden. Bei jeder der Gießvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen
wird ein Zwangskühlmittel
angewandt, das eine Kühlplatte
nutzt, jedoch kann sich die vorliegende Erfindung auch in einer
Gießvorrichtung
verkörpern,
die kein Zwangskühlmittel
umfasst. Die vorliegende Erfindung kann sich in jeder Gießvorrichtung
verkörpern,
solange die Gießvorrichtung
eine Konstruktion aufweist, bei welcher ein Gießtrichter mit Hilfe eines Öffnungs-/Schließstopfens
geöffnet
oder geschlossen wird. Bei jeder der Gießvorrichtungen gemäß der siebenten
bis dreizehnten Ausführungsform
wird ein Zwangskühlmittel
verwendet, bei dem Kühlwasser aus
der Sprühdüse auf die
Kühlplatte
gesprüht
wird, jedoch kann bei der Gießvorrichtung
auch ein anderes Zwangskühlmittel
verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Zwangskühlmittel,
bei dem Kühlwasser
durch einen in der Kühlplatte
ausgebildeten Durchlass fließen
kann, an der Gießvorrichtung
angewandt wird, lässt
sich die Richtung der Erstarrungsgrenzfläche des geschmolzenen Metalls
unabhängig
von der Gestalt eines herzustellenden Gusskörpers beliebig regulieren.