DE69323740T3 - Production of cast steel parts provided with inner cavities - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen, welche in die Herstellung von Gußstahlteilen eingeführt werden, welche mit inneren Hohlräumen versehen sind, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Formanordnung für die Herstellung von Gußstahlteilen, wobei diese Formanordnung es erlaubt, daß gegenüber dem gegenwärtigen Stand der Technik wesentliche Vorteile erzielt werden.The The present invention relates to improvements in the production of cast steel parts introduced which are with internal cavities are provided, and in particular the invention relates to a Mold arrangement for the Production of cast steel parts, this mold arrangement allows it to be compared to the present state the technology significant advantages can be achieved.

Die entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellenden Stahlteile sind vorzugsweise verschleißfeste Gußstahlteile, insbesondere die Zähne von Exkavatoren und anderen Erdbewegungsmaschinen, in welchen das Teil eine im wesentlichen spitz zulaufende Struktur mit einem inneren Hohlraum aufweist, welcher an einem Ende des Teils offen ist, um es hierdurch diesem Teil zu erlauben, mit einem Aufnahmeteil oder männlichen Teil der Maschine verbunden zu werden, und um es daher diesem Teil zu ermöglichen, ausgetauscht zu werden, wenn es abgenutzt ist.The Steel parts to be produced according to the present invention are preferably wear-resistant cast steel, especially the teeth of excavators and other earthmoving machinery in which the Part of a substantially tapered structure with an inner Cavity, which is open at one end of the part to thereby allowing this part, with a receiving part or male Part of the machine to be connected, and therefore this part to enable to be replaced when it is worn out.

Das US-Patent Nr. 2 101 046 für Blettner offenbart gewisse Verbesserungen bei dem Gießen einer Mehrzahl von Kolben für Brennkraftmaschinen, jedoch wird kein Hinweis auf die Probleme von inneren Ausnehmungen in Stahlgußteilen oder auf Maßnahmen zum Steuern der Lage der genannten Ausnehmungen gegeben.The U.S. Patent No. 2,101,046 to Blettner discloses certain improvements in the casting of a Plurality of pistons for Internal combustion engines, however, is no indication of the problems of inner recesses in steel castings or on action for controlling the position of said recesses.

Aufgrund der komplexen Struktur des Teils erfordern herkömmliche Gießmethoden die Verwendung von Saugmasseln mit einem genügenden zusätzlichen Volumen, um die Lokalisierung der Ausnehmung zu erlauben, welche an dem Ende der Periode der Verfestigung des Teils gebildet wird, um es hierdurch zu ermöglichen, daß fehlerfreie Teile erhalten werden. Bei den gegenwärtig bekannten Verfahren müssen somit die Abmessungen der Anordnung jedes Gießkastens, mit -seinem Kern oder seiner Kammer, und die entsprechenden Saugmassel für diese herzustellenden Teile in beträchtlichem Maße in Ordnung sein.by virtue of In the complex structure of the part, conventional casting methods require the use of Saugmasseln with a sufficient additional Volume to allow the location of the recess, which is formed at the end of the period of solidification of the part, to make it possible that error-free Parts are obtained. In the currently known methods must thus the dimensions of the arrangement of each casting box, with its core or his chamber, and the appropriate Saugmassel for this Parts to be produced in considerable Dimensions in Be order.

Aufgrund der Notwendigkeit, den Preis der Teile zu erniedrigen, wobei zu der gleichen Zeit eine hohe Qualität der Teile erzielt wird, ist es in der Industrie notwendig geworden, das Herstellungsverfahren für diese Teile dadurch zu verbessern, daß eine optimale Ausnutzung des bei dem Gießen verwendeten Stahls erreicht wird, um hierdurch einen hohen Ausnutzungsgrad für die genannte Gußstahlmasse zu ergeben und um gleichzeitig zu erlauben, daß eine große Anzahl von Teilen für ein spezifisches Volumen von gestapelten Kästen gegossen wird, um eine erhöhte Produktivität zu erzielen. Dies sind die Ziele des Anmelders beim Entwickeln seiner Erfindung gewesen, welche wie folgt zusammengefaßt werden kann:

• – Verbesserung des Systems der Einfüllung und der Zufuhr der Teile, um hierdurch eine verbesserte Abgabe zu erhalten, welche hinsichtlich des Verhältnisses zwischen dem Gußstahl und dem Reinstahl gemessen wird;
• – Verminderung der Notwendigkeit für geschmolzenen Stahl, weil, wenn die Menge des flüssigen Stahls für eine spezifische Produktion verringert wird, die Kapazität der Gießeinrichtung kleiner sein kann und wahlweise einige der gegenwärtig bei den Gießanlagen verwendeten Ofen beseitigt werden können;
• – Erhöhung der Quantität der Teile pro Form;
• – Verbesserung der Endqualität der Teile;
• – Herabsetzung der Herstellungskosten.

Due to the need to lower the price of the parts, at the same time achieving high quality of the parts, it has become necessary in the industry to improve the manufacturing process for these parts by making optimum use of the material used in casting Steel is achieved, thereby giving a high degree of utilization of said cast steel mass and at the same time allowing a large number of parts to be poured for a specific volume of stacked boxes in order to achieve increased productivity. These have been the objects of the Applicant in developing his invention, which can be summarized as follows:

• Improving the system of filling and feeding of the parts to thereby obtain an improved delivery which is measured in terms of the ratio between the cast steel and the pure steel;
• Reducing the need for molten steel, because if the amount of liquid steel is reduced for a specific production, the capacity of the pouring equipment may be smaller and, optionally, some of the furnaces currently used in the casting plants may be eliminated;
• - increasing the quantity of parts per mold;
• - improving the final quality of the parts;
• - Reduction of manufacturing costs.

Um diese Ziele zu erreichen, beruhen die Verbesserungen, welche die Grundlage der vorliegenden Erfindung bilden, im wesentlichen auf der Herstellung von Teilen mit Hilfe eines Einfüllsystems unter Verwendung von Formen, wobei dieses Einfüllsystem das aufeinanderfolgende Stapeln von Kammern oder Gießkästen aufweist, von denen jede oder jeder einen Satz von Teilen aufweist, welche von einem Sammler oder einem zentralen Gießblock zugeführt werden, welcher das aufeinanderfolgende Füllen eines jeden der Niveaus der Form erleichtert, welche durch die verschiedenen Kammern gebildet ist, in Verbindung mit spezifischen Mitteln zum Konzipieren des inneren Hohlraums des Teils, um die gesteuerte Lokalisierung dessen Ausnehmung zu erzielen, wodurch diese mit dem korrekten Widerstand des Teils kompatibel gemacht wird.Around Achieving these goals is based on the improvements that the Basis of the present invention, essentially on the manufacture of parts using a filling system using of forms, this filling system having successive stacking of chambers or casting boxes, each of which has a set of parts which supplied by a collector or a central pouring block, which is the sequential filling of each of the levels the shape facilitated by the different chambers formed is, in conjunction with specific means for designing the internal cavity of the part to the controlled localization of Recess to achieve, thereby providing the correct resistance of the part is made compatible.

Im wesentlichen sind diese Verbesserungen dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende des Kerns, welcher dem inneren Hohlraum eines jeden der Teile entspricht, ein Vorsprung zum Steuern einer Ausnehmung, welche innerhalb des Teils angeordnet ist, in dem Bereich im Abstand von dessen Außenseite vorgesehen ist, wobei die gesamte Einfüllung von der einzigen, zentralen Einfülleitung ohne Zufuhr von Saugmasseln stattfindet.in the Essentially, these improvements are characterized in that on the End of the core, which is the inner cavity of each of the parts corresponds, a projection for controlling a recess, which within the part is arranged in the area at a distance from the outside thereof is provided, with the entire filling of the single, central filling conduit takes place without supply of suction masses.

Es ist somit möglich, die oben beschriebenen Ziele dadurch zu erreichen, daß die in herkömmlicher Weise erforderlichen Saugmasselsysteme beseitigt werden und daß das Gießen einer großen Anzahl von Teilen gleichzeitig ermöglicht wird, ohne Saugmassel zu erfordern.It is thus possible to achieve the objectives described above by conventional way required Saugmasselsysteme be eliminated and that the casting of a huge Number of parts at the same time allows, without Saugmassel to require.

Zu der gleichen Zeit wird eine beträchtliche Zunahme des Gewichts des Metalls durch Öffnen der Gießkelle erzielt, wodurch es ermöglicht wird, daß Ofenabmessungen gebildet werden, welche größer als diejenigen sind, welche gegenwärtig gewöhnlich verwendet werden, und wodurch Stahl bei geringeren Verarbeitungskosten erhalten wird.To at the same time will be a considerable increase the weight of the metal by opening the ladle achieved, which makes it possible will that oven dimensions which are larger than those are who are present usually used and thereby obtaining steel at a lower processing cost becomes.

Hinzu kommt, daß eine verbesserte Qualität des Teils dadurch erreicht wird, daß Formen verwendet werden, welche noch mehr hochwider standsfest sind, wodurch es ermöglicht wird, daß durch Sandeinschlüsse verursachte Fehler vermieden werden, und wodurch sich sowohl Verbesserungen hinsichtlich des Oberflächenaussehens des Produkts als auch verbesserte Abmessungsgenauigkeit dieses Produkts ergeben.in addition comes that one improved quality of Partly achieved by that forms can be used, which are even more resistant to high resistance, which allows will that through sand inclusions caused errors are avoided, and thus resulting in both improvements in terms of surface appearance of the product as well as improved dimensional accuracy of this product result.

In ähnlicher Weise wird die Bildung von kalten Bereichen in dem Teil vermieden, hauptsächlich aufgrund des reduzierten Wegs des Stahles und des erhöhten metallostatischen Druckes und des geringen Niveaus des Kühlens, welches durch die neue Art von Form erzeugt wird.In similar This will avoid the formation of cold areas in the part mainly due the reduced way of the steel and the increased metallostatic pressure and the low level of cooling, which is produced by the new kind of form.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der Verringerung der Gußnaht an den Teilen, wodurch die für die Endbearbeitung erforderliche Zeit herabgesetzt wird.One additional Advantage is the reduction of the casting seam on the parts, which the for the Finishing time required.

Ein anderes Merkmal der vorliegenden Verbesserungen besteht in dem reduzierten Verbrauch von Sand für eine spezifische Quantität von Stahlguß, wodurch ein zusätzlicher kostenreduzierender Faktor gebildet wird.One Another feature of the present improvements is the reduced one Consumption of sand for a specific quantity of cast steel, whereby an additional cost-reducing factor is formed.

Zum Zwecke eines verbesserten Verständnisses der Erfindung wird diese nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielsweise näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:To the Purposes of improved understanding The invention will now be described with reference to preferred embodiments for example, explained in more detail, wherein on the attached Drawings in which:

1 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung der Ausgestaltung einer Formanordnung für die Herstellung von Stahlteilen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic plan view for illustrating the configuration of a mold assembly for the production of steel parts in accordance with the present invention;

2 einen Längsschnitt durch die in 1 angegebene Schnittebene; 2 a longitudinal section through the in 1 specified cutting plane;

3 schematisch eine Draufsicht auf die Anordnung, welche durch Gießen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, und zwar entsprechend der einen der Kammern; 3 schematically a plan view of the arrangement, which is produced by casting in accordance with the present invention, according to the one of the chambers;

4 eine Seitenansicht der Anordnung von Gußkomponenten entlang eines Schnitts durch den in 3 angegebenen Schnittbereich; 4 a side view of the arrangement of cast components along a section through the in 3 specified cutting area;

5 einen Längsschnitt eines Teils, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist; 5 a longitudinal section of a part which has been prepared in accordance with the present invention;

6 eine Draufsicht auf das in 5 gezeigte Teil; 6 a top view of the in 5 part shown;

7 einen Schnitt durch die in 6 angegebene Ebene; 7 a section through the in 6 specified level;

8 im einzelnen das Ende eines männlichen Teils oder eines Kernes entsprechend dem inneren Hohlraum des Gußteiles; 8th Specifically, the end of a male part or a core corresponding to the inner cavity of the casting;

9 einen Querschnitt durch die in 8 angegebene Ebene; 9 a cross section through the in 8th specified level;

10 bzw. 11 eine der 8 bzw. der 9 entsprechende Ansicht einer Ausführungsform eines pyramidenstumpfförmigen Endvorsprunges; 10 respectively. 11 one of the 8th or the 9 corresponding view of an embodiment of a truncated pyramidal end projection;

12 bzw. 13 eine Seitenansicht bzw. einen durch eine angegebene Schnittebene genommenen Schnitt eines zu 8 bzw. 9 ähnlichen Endvorsprunges mit einem keulenförmigen Ende; 12 respectively. 13 a side view or taken through a given cutting plane section of a too 8th respectively. 9 similar Endvorsprunges with a club-shaped end;

14 einen Endvorsprung vom abnehmbaren Typ; 14 an end projection of the detachable type;

15 einen vergrößerten Schnitt entsprechend dem Gießen eines Teils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. 15 an enlarged section corresponding to the casting of a part in accordance with the present invention.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, beruht die vorliegende Erfindung auf der Bildung von Mehrfachkästen, zum Beispiel 1, 2, 3, 4, 5 und 6, mit ihren entsprechenden Kernen, wobei diese Mehrfachkästen eine Formanordnung bilden, in welcher Mehrfachniveaus von einzelnen Teilen, wie durch die Bezugsziffer 7 in 1 angegeben, mit einer veränderbaren Anzahl und Anordnung verteilt sind, welche in dem gezeigten Beispiel radial ist, jedoch von einer anderen Art sein könnte, aus einer gemeinsamen, axialen Einfülleitung 8 entspringend, ohne irgendwelche, wie auch immer geartete Saugmassel (verlorene Köpfe).As can be seen from the drawings, the present invention is based on the formation of multiple boxes, for example 1 . 2 . 3 . 4 . 5 and 6 , with their corresponding cores, these multiple boxes forming a mold assembly in which multiple levels of individual parts as indicated by the reference numeral 7 in 1 are distributed, with a variable number and arrangement, which in the example shown is radial, but could be of a different kind, from a common, axial insertion 8th originating without any whatsoever (lost heads).

Nachdem die Entfernung aus der Form stattgefunden hat, wird die in 3 und 4 gezeigte Komponente erhalten, in welchen Mehrfachniveaus, das heißt 9, 10, 11, 12 und 13 beobachtet werden können; von welchen jedes aus einer Anzahl von einzelnen Teilen besteht, welche in diesem Falle ohne einen Saugmassel bzw. verlorenen Kopf radial angeordnet sind, wie aus 1 und 3 ersichtlich ist, wobei von dem gleichen zentralen Block 14 ausgegangen wird, welcher zuvor zum Füllen verwendet worden ist.After the removal from the mold has taken place, the in 3 and 4 shown component, in which multiple levels, that is 9 . 10 . 11 . 12 and 13 can be observed; each of which consists of a number of individual parts, which in this case are arranged radially without a sucking mass or head, as shown 1 and 3 it can be seen that, from the same central block 14 is assumed, which has been previously used for filling.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung besteht jedes der hergestellten, einzelnen Teile, zum Beispiel ein Zahn für eine Erdbewegungsmaschine, in 5 mit 15 bezeichnet, aus einem Gußstahlteil, das mit einem inneren Hohlraum 16 versehen ist, welcher an der Endverbindungsfläche 17 des Zahns offen ist und welcher entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Vorsprung 18 aufweist, welcher zu dem Zeitpunkt des Gießens in einer spezifischen Art und Weise gebildet wird, um eine Lokalisierung der Ausnehmung in einem inneren Bereich des Zahns zu erhalten, vorzugsweise in einem Bereich, welcher der neutralen Linie des Teils entspricht, und unter Bedingungen der Trennung relativ zu der Außenseite des Teils, um zerbrechliche Bereiche zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung bezieht ebenfalls die wahlweise Anordnung von verdickten Teilen, zum Beispiel 19, mit ein, welche so ausgestaltet sind, um einen größeren Querschnitt des Materials in dem Bereich zu ergeben, in welchem die innere Ausnehmung vorgesehen wird.According to the present invention, each of the manufactured individual parts, for example a tooth for an earthmoving machine, consists in 5 With 15 designated, made of a cast steel part, with an inner cavity 16 is provided, which at the Endverbindungsfläche 17 of the tooth is open and which according to the present invention, a projection 18 which is formed at the time of molding in a specific manner to localize the recess in an inner region of the tooth , preferably in an area corresponding to the neutral line of the part, and under conditions of separation relative to the outside of the part to avoid fragile areas. The present invention also relates to the optional arrangement of thickened parts, for example 19 , which are designed to provide a larger cross section of the material in the region in which the inner recess is provided.

Um die genaue Lokalisierung der inneren Ausnehmung in dem Hohlraum 18 zu erhalten, ist entsprechend der vorliegenden Erfindung in dem Ende des männlichen Teils, das für die Herstellung des Hohlraums 17 konzipiert ist, wie in den Beispielen nach 8 bis 13 gezeigt, ein Vorsprung 20 an dem Ende des männlichen Teils 21 vorhanden, vgl. 8 und 9, derart, daß der genannte Vorsprung 20 ein Kommunizieren der hergestellten Ausnehmung mit der Atmosphäre, und zwar mit Hilfe seines eigenen Kernes, durch Erzeugen von Gas und Wärme gewährleisten kann, derart, daß eine Steuerung der gebildeten Ausnehmung erhalten wird und daß durch Vorsehen der Verbindung mit der Atmosphäre Verformungsprobleme des Teils vermieden werden, weil normalerweise in dem Bereich, in welchem die innere Ausnehmung gebildet wird, ein durch die Druckdifferenz verursachter Unterdruck auftreten kann.To the exact localization of the inner recess in the cavity 18 is to obtain according to the present invention in the end of the male part, which is for the production of the cavity 17 is designed as in the examples 8th to 13 shown a lead 20 at the end of the male part 21 available, cf. 8th and 9 such that said projection 20 communicating the produced recess with the atmosphere, by means of its own core, by producing gas and heat, such that control of the formed recess is obtained and that by providing the connection with the atmosphere, deformation problems of the part are avoided because normally in the region in which the inner recess is formed, a negative pressure caused by the pressure difference may occur.

Der Querschnitt des Vorsprungs 20 wird entsprechend der Anforderungen in jedem Falle variabel sein, beispielsweise kann er kreisförmig sein, wie in 8 und 9 gezeigt, oder er kann ein Pyramidenstumpf sein, wie bei dem Vorsprung 22 in 10 und 11, oder er kann keulenförmig sein, wie bei dem Vorsprung 23 in 12 und 13, welcher einen Kopf 24 aufweist, der aus einer Reihe von vorstehenden Keulen besteht, welche zugespitzt sein können.The cross section of the projection 20 will be variable according to the requirements in each case, for example, it may be circular, as in 8th and 9 shown, or it may be a truncated pyramid, as in the projection 22 in 10 and 11 , or he may be club-shaped, as in the projection 23 in 12 and 13 who has a head 24 comprising a series of projecting lobes which may be tapered.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Vorsprung ebenfalls von der abnehmbaren Art sein, wie in 14 gezeigt, wobei der männliche Teil 25 eine Öffnung aufweist, in welcher der Vorsprung 26 angebracht ist, welcher in dem gezeigten Falle einen keulenförmigen Kopf 27 aufweist.According to the present invention, the projection may also be of the removable type, as in 14 shown, with the male part 25 has an opening in which the projection 26 is attached, which in the case shown a club-shaped head 27 having.

Mit Hilfe einer solchen Anordnung von Komponenten, wie in 15 gezeigt, wird während des Gießens der Bereich des Vorsprungs, mit 28 bezeichnet, in einem vorzugsweise neutralen Bereich des Teils 29 in der Weise angeordnet, daß die Ausnehmung, welche in diesem Bereich 28 gebildet wird, nicht irgendwelche funktionellen Konsequenzen für das fertiggestellte Teil hat. Das Kommunizieren mit der Atmosphäre mittels des Sandes 30 des Kernes ermöglicht es, daß die Drücke in dem Ausnehmungsbereich ausgeglichen werden, wodurch lokale Unterdrücke vermieden werden, zum Beispiel solche, welche in einer inneren Ausneh mung ohne die entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehene Steuerung auftreten werden.With the help of such an arrangement of components, as in 15 shown during casting the area of the projection, with 28 in a preferably neutral region of the part 29 arranged in such a way that the recess, which in this area 28 has not had any functional consequences for the finished part. Communicating with the atmosphere by means of the sand 30 the core allows the pressures in the recessed area to be balanced, thereby avoiding local negative pressures, for example those which will occur in an internal recess without the control provided according to the present invention.

Die Art des Vorsprungs 28 ist derart, daß er das Kommunizieren mit der Atmosphäre erleichtert, wie zuvor beschrieben, ohne ferner die Hinzufügung von Wärme und Gasen zu erleichtern, durch welche Mittel die gebildete Ausnehmung gesteuert wird.The type of projection 28 is such that it facilitates communication with the atmosphere as described above, without further facilitating the addition of heat and gases, by which means the formed recess is controlled.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung in Bezug auf Ausführungsformen erläutert worden ist, deren Einzelheiten entsprechend den Fähigkeiten der Fachleute geändert werden können, ohne jedoch von dem Zusammenhang mit den Ansprüchen abzuweichen.It understands that the The present invention has been explained with reference to embodiments whose details are changed according to the skills of the professionals can, but without departing from the context of the claims.

Claims (2)

Formanordnung zum Herstellen von Gussstahlteilen mit inneren Hohlräumen, bei der die Formen zu einem Stapel um einen gemeinsamen Füllkanal herum radial angeordnet sind, wobei jede Form einen Kern zur Herstellung von Teilen mit einem hohlen Ende aufweist und der Kern am äußeren Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass an demjenigen Kernende, das dem inneren Hohlraum jedes der zu formenden Teile entspricht, ein Vorsprung aus einem Werkstoff angeordnet ist, der beim Gießen Wärme und Gase erzeugen kann, um die Ausnehmung nach dem Gießen so zu kontrollieren, dass sie in einem von den Außenfächen des Gussstücks entfernten Bereich liegt, und dass die Formen so angeordnet sind, dass sie ohne Speiser aus dem gemeinsamen Füllkanal vollständig gefüllt werden.A mold assembly for making interior cavity cast steel parts, wherein the molds are radially arranged in a stack about a common fill channel, each mold having a core for making parts with a hollow end and the core communicating with the atmosphere at the outer end characterized in that at the core end corresponding to the internal cavity of each of the parts to be molded, there is disposed a projection made of a material capable of generating heat and gases during casting, so as to control the recess after casting so as to is located in a region remote from the outer surfaces of the casting, and that the molds are arranged so that they are completely filled without feeder from the common filling channel. Formanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung des Kerns abnehmbar ist.Mold arrangement according to claim 1, characterized in that that the projection of the core is removable.