DE69111729T2

DE69111729T2 - Zwischenstück zum Giessen von Gegenständen.

Info

Publication number: DE69111729T2
Application number: DE69111729T
Authority: DE
Inventors: Daniel Boudot
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: CZ290725B6; FI913994A; FR2666036A1; CA2049816C; NO913306L; RU2074052C1; HU208930B; NO179035C; PL169288B1; DE69111729D1; HUT60944A; BR9103668A; FI96100B; US5184665A; PL291507A1; ES2069512T3; EP0477119A1; EP0477119B1; FR2666036B1; FI96100C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gießen unter niedrigem Druck von Metall mit hohem Schmelzpunkt.
Sie bezieht sich mehr im besonderen auf eine Verschleiß-Zwischenvorrichtung zum Einsatz bei einem Verfahren zum Guß von Formgußstücken aus Metallegierung mit hohem Schmelzpunkt wie Gußeisen, Stahl oder Superlegierung, aus einem Schmelzofen oder einer Gießpfanne in eine Sandform unter dem antreibenden Druck eines Gases, indem man die Form von unten nach oben beschickt.
Durch das französische Patent FR-A-1 187 724 ist ein Rohr zur Beschickung einer Form unter Druck bekannt. Das obere Ende des Beschickungsrohres ist an einem Sitz befestigt. Ein Versatz füllt die Hohlräume zwischen dem Sitz und dem Beschickungsrohr aus und stellt somit eine Verbindung sicher. Ein Ring ist am oberen Teil des Sitzes angebracht.
Die Zwischenvorrichtung, die nach dem französischen Patent FR-A-1 187 724 gebildet ist, verhindert oder verringert nicht die thermischen oder mechanischen Spannungen, die vom Beschickungsrohr hingenommen werden müssen. Tatsächlich umgibt diese Vorrichtung, obwohl sie auf den oberen Teil aufgesetzt ist, das Rohr, das ebenso hoch ansteigt wie die Vorrichtung. Die Abkühlung des Metalls beginnt von oben her. Das Rohr erleidet somit heftigere Wärmeschocks als die Vorrichtung, die vom Metall um die Dicke des Rohres entfernt ist.
Außerdem verfestigt sich im Laufe der Abkühlung das Metall im Zulaufrohr. Das verfestigte Metall wird mechanisch entfernt, was mechanische Schocks im Rohr nach sich zieht.
Die Koppelung der thermischen und mechanischen Schocks zieht eine schnelle Abnutzung des Rohres nach sich, die in einem ersten Zeitraum den Oberflächenzustand verschlechtert, was Undichtigkeiten hervorruft, und in einem zweiten Zeitraum dazu zwingt, das Rohr zu ersetzen.
Diese Instandsetzung ist mühsam und erfordert viel Zeit.
Tatsächlich muß man den Ofen anhalten und ihn dann trockenlegen, was den genannten Schmelzofen oder die Gießpfanne und die Form stillegt.
Durch die Dokumente EP-A-152 754 und DE-B-1 156 942 sind Einrichtungen zum Gießen unter niedrigem Druck bekannt, in denen ein Teil, das eine Zwischenvorrichtung bildet, auf den Gießkanal aufgesetzt wird. Der obere Abschnitt des Zwischenstücks ist in Berührung mit dem unteren Abschnitt der genannten Form angeordnet, wobei die Vorrichtung bezüglich des Gießschachtes zentriert ist, der zur Unterseite der Form hin offen sind, und der untere Abschnitt der Vorrichtung in Berührung mit der Oberseite der Gießnase bzw, der Ausgußöffnung gelangt.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung zieht in Betracht, diesem Nachteil abzuhelfen und verschiedene Vorteile herbeizuführen, die im wesentlichen darin bestehen, die Abnutzung des Zulaufrohres oder des Gießkanales zu verringern, das bzw. der die Form mit flüssigem Metall speist, indem man die mechanischen und thermischen Schocks im Rohr oder im Kanal unterdrückt und diese Schocks auf der Höhe einer Zwischenvorrichtung herbeiführt.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, die Gefahren des Entweichens flüssigen Metalls zu unterdrücken.
Zu diesem Zweck ist, um sehr erhöhte Temperaturen zu ertragen und dies auch so, daß sie auf konstante Weise über die gesamte obere Seite aufgebracht werden, die Verschleiß-Zwischenvorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens für den Guß von Formstücken unter niedrigem Druck, wie oben umrissen, gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß diese letztgenannte die folgenden Teile aufweist: einen Ring, der eine flache Fußfläche an seiner Unterseite und einen inneren hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der in der Höhe seiner Oberseite und in der Höhe seiner Unterseite mündet, sowie eine zylindrische Muffe aus hochtemperaturbeständigem Material, deren äußere Umhüllung in den inneren hohlen Abschnitt des Ringes durch Zwischenlage von Stampfbeton eingepaßt ist, wobei die obere und untere Seite der Muffe die Höhe der oberen und unteren Seite des Ringes erreicht.
Mit dem Ziel, die Abdichtung sicherzustellen, ist eine Dichtung bezüglich der Form und bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung austauschbar, die vom Ring und der Muffe gebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante, die es gestattet, den Druck zu verteilen, der vom Gewicht der Form hervorgerufen wird, ist die Zwischenvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere ebene Seite und eine untere ebene Seite aufweist, wobei die obere Seite in einer Ebene liegt, die parallel zur genannten unteren Seite verläuft.
Die Verschleiß-Zwischenvorrichtung weist eine obere Seite auf, die mit derselben Horizontalebene wie die untere Seite der Form zusammenfällt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen inneren, hohlzylindrischen Abschnitt auf, der den Gießkanal mit gleichmäßigem Querschnitt verlängert und der an den Beschickungsschacht der Form angeschlossen ist.
Um eine rasche Instandsetzung im Fall einer Leckage durch Auswechseln einzig und allein der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erzielen, ist diese Vorrichtung abnehmbar, wobei sie bezüglich der Gießnase in ausbaubarer Weise befestigt ist.
Außerdem weist die genannte Vorrichtung eine dichte und hochtemperaturbeständige Verbindung zwischen der Muffe und der hochtemperaturbeständigen Auskleidung der Gießnase auf, die durch einen Kranz aus Stampferde (pisé) erhalten wird, der durch das Einsetzen der Vorrichtung flachgedrückt wird, wobei der genannte Kranz die Dichtung bildet.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Beschikkungsrohr, das einen Niederdruck-Gießkanal bildet, der einen Hohlraum einer Blind-Sandform mit Metall beschickt, mit mindestens einem Gießschacht, der nach unten offen ist, wobei das Metall dem Hohlraum über den Gießschacht durch den Druck des Gases zugeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck und auf die freie Oberfläche des flüssigen Metalls einwirkt, das in einem dichten Behältnis enthalten ist, wobei das genannte Beschickungsrohr mit einer Vorrichtung versehen ist, wie sie oben beschrieben ist. Der Hohlraum kann mit einer Metallegierung mit hoher Schmelztemperatur beschickt werden, wie Gußeisen, Stahl oder Superlegierung.
Die Erfindung hat auch noch die Benutzung einer Vorrichtung zum Gegenstand, wie sie oben umrissen ist, zum Wiedergewin nen allen verfestigten Metalles und aller Schlacken in der Oberseite ihres inneren hohlen Abschnitts am Ende des Gießzyklus.
Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die anhand eines nicht einschränkenden Beispiels und angesichts der beigefügten Figuren vorgelegt wird, in welchen:
Figur 1 schematisch im Vertikalschnitt eine Verschleiß-Zwischenvorrichtung nach der Erfindung darstellt.
Figur 2 zeigt in Perspektivansicht und teilweise abgebrochen die erfindungsgemäße Vorrichtung, die durch Zusammenbau der Muffe und des Ringes gebildet ist.
Die Gießeinrichtung der Fig. 1 weist eine Sandform 1 auf, die auf einem Formträgertisch 2 gehalten ist; eine Verschleiß-Zwischenvorrichtung 3 schließt ein Zulaufrohr 5 ab, das in die Gießnase eines Ofens eingetaucht ist.
Das Verschleiß-Zwischenstück 3 wird beim Steigguß unter dem niedrigen Druck einer Superlegierung verwendet, wobei diese Legierung identisch ist mit denen, die im französischen Patent der Anmelderin FR-B-2 534 167 beschrieben sind. Die Erfindung ist in gleicher Weise beim Niederdruck-Steigguß von Gußeisen (Grauguß oder Guß von Schmiedeeisen) oder von Stahl anwendbar.
Das Zulaufrohr 5 aus hochtemperaturbeständigem Material, das das flüssige Metall zur Form leitet, ist in die Nase 4 aus aus Stampferde eingelassen.
Die Abdichtung zwischen dem Zulaufrohr 5 und der Form 1 wird mit Hilfe der Verschleiß-Zwischenvorrichtung 3 bewirkt.
Die obere Fläche der Gießnase 4 ist eben und horizontal. Sie trägt die Zwischenvorrichtung 3.
Die Zwischenvorrichtung 3 weist einen Ring 7 mit einer ebenen Fußfläche in seinem unteren Abschnitt auf, der auf die Gießnase 4 aufgesetzt ist, wobei die genannte Fußfläche die Gießnase 4 abdeckt; außerdem weist sie eine hochtemperaturbeständige Muffe 8 aus Stampferde auf, wie etwa einer magnesiumhaltigen, basischen Tonerde bzw. Grundtonerde, mit dem gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser wie das Rohr 5 und auf eine solche Weise, um dieses letztgenannte zu verlängern. Die Dichtung zwischen dem Rohr 5 und der Muffe 8 wird durch einen Dichtungskranz 9 erhalten. Die Zwischenvorrichtung 3 drückt die Dichtung 9 im Verlauf ihrer Anordnung zusammen. Die Dichtung 9 ist aus Stampferde hergestellt.
Aufgrund seiner Fußfläche bietet der Ring 7 einen kleineren Durchmesser an seinem oberen Abschnitt als an seinem unteren Abschnitt.
Der Ring 7 ist aus hochtemperaturbeständigem Gußstahl hergestellt. Dann wird die Zwischenvorrichtung im Wärmeofen getrocknet, um die Stampferde 18 zwischen dem Ring 7 und der Muffe 8 zu härten.
Eine ebene, weiche, ringförmige und aus hochtemperaturbeständigem Material hergestellte Dichtung 10 wird am oberen Teil der Verschleiß-Zwischenvorrichtung aufgesetzt. Die Dichtung 10, die beispielsweise im französischen Patent FR-B-2 295 808 im Namen der Anmelderin beschrieben ist, stellt die Abdichtung mit der Form 1 sicher.
Die weiche Art der Dichtung 10 gestattet ihr, durch Druck und ohne Schlichte zu halten. Die Dichtung ist an ihrer oberen Seite von der Form 1 und an ihrer unteren Seite vom Ring 7 und der Muffe 8 eingeklemmt.
Die obere und untere Seite der Zwischenvorrichtung 3 sind jeweils in einer Ebene enthalten, die zur unteren Seite der Form 1 parallel ist. Dank dieser Geometrie sind die Gefahren von Leckstellen ausgeräumt, weil sich die Form auf gleichförmige Weise abstützt und nicht auf einer Seite stärker abstützen kann, was ein Leck nach sich ziehen könnte. Die Abdichtung wird in gleicher Weise durch einen guten Oberflächenzustand der Zwischenvorrichtung erzielt, die, weil sie wenig aufwendig und abnehmbar ist, schon bei der ersten Leckgefahr häufig gewechselt wird.
Die Verschleiß-Zwischenvorrichtung kann im Inneren der Öffnung 11 des Formträgertisches 2 Anordnung finden, was die Zentrierung der Form 1 und das Eintreffen des flüsigen Metalls in den Schacht 12 gestattet, der in den unteren Teil der Blindform 1 einmündet.
Die Sandform 1 wird mittels eines Zylinders 13 gehalten, der nach unten gelenkt wird und dessen Kolbenstange 14 an ihrem unteren Ende gelenkig eine Trageplatte 15 trägt.
Im Verlauf des Betriebes der Einrichtung steigt das flüssige Metall aus dem Rohr 5 in die Zwischenvorrichtung 3, und dann in die Form 1.
Am Ende des Gusses verfestigt sich das Metall in der Form, um die Stücke zu bilden, wobei diese Verfestigung von oben her beginnt und unterhalb der Form 1 zum Stillstand kommt, wobei diese Höhe durch eine strichpunktierte Linie 6 dargestellt ist; unter dieser Höhe bleibt das Metall auch nach dem Guß noch flüssig und kehrt in den Ofen zurück.
Die Schlacken, die leichter sind als das Metall, steigen alle bis auf die Höhe der Zwischenvorrichtung 3 an.
In gleicher Weise befinden sich die Spuren des verfestigten Metalls alle auf der Höhe der Vorrichtung 3 ein, die die ersten Wärmeschocks erfährt, welche das Metall verfestigen. Das Rohr 5 jedoch, das das Metall nach dem Guß nicht enthält, hat es nicht nötig, entschlackt zu werden.
Aus dem Grunde der Entschlackung und der Wärmeschocks, die durch das Abkühlen der Form 1 hervorgerufen werden, nutzt sich die Zwischenvorrichtung 3 rasch ab und ist abnehmbar, um mit einer viel höheren Häufigkeit ausgewechselt zu werden, als das hochwärmebeständige Rohr 5. Diese Vorrichtung 3 wird häufig ausgetauscht. Der Austausch geht rasch vonstatten, weil es nicht notwendig ist, den Ofen gänzlich abzukühlen. Allenfalls ist es notwendig, daß das Rohr 5 kalt ist.
Die Dichtung 10, die sich noch rascher als der Ring 7 und die Muffe 8 abnutzt, wird noch häufiger ausgewechselt.
Wie es mehr im einzelnen die Figur 2 zeigt, weist die hochtemperaturbeständige Muffe 8 eine hohlzylindrische Form auf, wobei die Innenwand des Zylinders einen Durchmesser aufweist, der über die Höhe hinweg konstant ist. Die Außenwand der Muffe 8 arbeitet mit der hohlzylindrischen Innenwand des Ringes 7 unter Zwischenanordnung von festgepreßtem Beton 18 zusammen.
Die Höhe der Muffe 8 ist identisch mit der Höhe des Rings 7.
Kerben 17 sind in der Fußfläche 16 des Rings 7 vorgesehen, um den Durchtritt von Befestigungsschrauben der erfindungsgemäßen Zwischenvorrichtung zu gestatten.
Die Verschleiß-Zwischenvorrichtung 3 kann auf die obere Seite eines Gießkanales mit Heizeinrichtung aufgesetzt werden (siehe das Patent FR-A-2 532 866 im Namen der Anmelderin).
Die genannte Vorrichtung 3 kann in gleicher Weise in einer Einrichtung zum Niederdruckgießen von Formstücken aus einer Gießpfanne heraus in eine Form benutzt werden, unter dem antreibenden Druck eines Gases, indem man die Form von unten nach oben beschickt, wobei der differentiel le Druck seitens der Pfanne von einem Druck abhängt, der unterschiedlich ist von jenem, der seitens der Form vorliegt. Diese Benutztung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert die Instandhaltungskosten einer solchen Einrichtung, die in Frankreich bereits für die Anmelderin unter der Nummer FR-B-2 556 996 patentiert ist.

Claims

1. Zwischenvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Guß von Formstücken aus Metallegierung mit hohem Schmelzpunkt wie Gußeisen, Stahl oder Superlegierung, aus einem Schmelzofen oder einer Gießpfanne in eine Sandform, indem man die Form von unten nach oben beschickt, wobei der obere Abschnitt der Vorrichtung in Berührung mit dem unteren Abschnitt der genannten Form angeordnet ist, die Vorrichtung bezüglich des Gießschachts zentriert ist, die zur Unterseite der Form hin offen sind, und der untere Abschnitt der Vorrichtung in Berührung mit der Oberseite der Gießnase bzw, der Ausgußöffnung gelangt dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verschleißvorrichtung ist und die folgenden Teile aufweist: einen Ring, der eine flache Fußfläche an seiner Unterseite und einen inneren hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der in der Höhe seiner Oberseite und in der Höhe seiner Unterseite mündet, sowie eine zylindrische Muffe aus hochtemperaturbeständigem Material, deren äussere Umhüllung in den inneren hohlen Abschnitt des Ringes durch Zwischenlage von Stampfbeton (18) eingepaßt ist, wobei die obere und untere Seite der Muffe die Höhe der oberen und unteren Seite des Ringes erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere ebene Seite und eine untere ebene Seite aufweist, wobei die obere Seite in einer Ebene liegt, die parallel zur genannten unteren Seite verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere ebene Seite und eine untere ebene Seite aufweist, wobei die obere Seite in einer Ebene liegt, die parallel zur genannten unteren Seite verläuft und mit derselben Horizontalebene wie die untere Seite der Form zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen inneren hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der den Gießkanal mit gleichmäßigem Querschnitt verlängert und der an den Beschickungsschacht der Form angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie abnehmbar ist und bezüglich der Gießnase in ausbaubarer Weise befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte und hochtemperaturbeständige Dichtung zwischen der Muffe und der hochtemperaturbeständigen Auskleidung des Kanals der Gießnase durch einen Kranz aus Stampferde (pise) erhalten wird, der durch das Einsetzen der Vorrichtung flachgedrückt wird, wobei der genannte Kranz die Dichtung bildet.

7. Beschickungsrohr, das einen Niederdruck-Gießkanal bildet, der einen Hohlraum einer Blid-Sandform mit Metall beschickt, mit mindestens einem Gießschacht, der nach unten offen ist, wobei das Metall dem Hohlraum über den Gießschacht durch den Druck des Gases zugeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck und auf die freie Oberfläche des flüssigen Metalls einwirkt, das in einem dichten Behältnis enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mit der Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche versehen ist.

8. Beschickungsrohr, das einen Niederdruck-Gießkanal bildet und mit einer Metallegierung mit hohem Schmelzpunkt wie etwa Gußeisen, Stahl oder Superlegierung eine Hohlraum einer Sand-Blindform beschickt, die mindestens einen nach unten offenen Gießschacht aufweist, wobei die Legierung dem Hohlraum über den Gießschacht durch den Gasdruck zugeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck und auf die freie Oberfläche des flüssigen Metalls einwirkt, das in einem dichten Behältnis enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mit der Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 versehen ist.

9. Benutzung einer Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 zum Wiedergewinnen allen verfestigten Metalles und aller Schlacken in der Oberseite ihres inneren hohlen Abschnitts am Ende des Gießzyklus.