EP2121219B1

EP2121219B1 - Verfahren zum Giessen eines Materials, Gussform zum Giessen eines Materials sowie Verwendung einer Giessform zum Giessen eines Gussteils

Info

Publication number: EP2121219B1
Application number: EP07846382.5A
Authority: EP
Inventors: Marc Menge; Holger Oppelt; Uwe Lange
Original assignee: KSM Castings Group GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2006-12-09
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: EP2121219B2; DE102006058145A1; PL2121219T3; US8763677B2; EP2842660A1; ES2552009T3; EP2121219A1; HUE026352T2; US20140308160A1; CN101594950B; WO2008071152A1; EP2121219B9; CN101594950A; US20100166596A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in eine Gussform nach dem Schwerkraftprinzip, auf eine Gussform bzw. Kokille zum Gießen eines Materials sowie auf die Verwendung einer Gießform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze.
Als Gießverfahren, insbesondere als Schwerkraftgießverfahren, haben sich hauptsächlich vier Gießverfahren bewährt, nämlich der Bodenguss, der Seitenguss, der Kopfguss und der Kippguss, die zwar untereinander gegenseitig bestimmte Vorteile aufweisen, insgesamt jedoch allesamt bestimmte Nachteile haben.
So zum Beispiel ergibt der Bodenguss zwar die laminarste Formfüllung, jedoch befindet sich während des Erstarrungsprozesses das kälteste Material im genannten Speiser bzw. Steiger, also dem Vorratsraum, aus dem während des Erstarrens Material nachgespeist werden soll, so dass hier die Nachspeisung durch größere Speiserdimensionen gesichert werden muss.
Beim Seitenguss ist zwar relativ heißes Material im Speiser, jedoch ergibt sich eine turbulentere Formfüllung als beim Bodenguss.
Beim Kopfguss ist zwar das heißeste Material im Steiger oder Speiser, so dass zwar eine gute Nachspeisung bei geringstem Speiservolumen erfolgt, aber die Qualität der Gussteile in Abhängigkeit von der Füllhöhe durch Turbulenzen sich verschlechtert.
Beim Kippguss, bei dem sich ebenfalls das heißeste Material im Speiser befindet, entstehen nicht gewollte Verwirbelungen und Fließlinien auf der Gussteiloberfläche. Die Fließrichtung des flüssigen Materials wird von der Kontur des Gussteiles bestimmt und führt damit zu Überhitzungsbereichen in der Form und damit auch im Gussteil.
DE 43 04 622 A1 offenbart ein Verfahren zum Füllen einer Gießform in steigender Gießweise, bei dem eine Eingussöffnung der Gießform über eine Rohrverbindung mit einer Ausgussöffnung eines Schmelzflüssigkeit enthaltenden Warmhalteofens verbunden ist, wobei der Formhohlraum der Gießform während des gesamten Füllens unterhalb des Schmelzflüssigkeitsspiegels im Behälter gehalten wird und die Speiser der Gießform während des Füllens unterhalb des Formhohlraums liegen und nach dem Füllen in eine höherliegende Position gebracht werden. Das Verfahren soll bezüglich des Füllens der Form weniger aufwendig sein und gegenüber Schwerkraftverfahren eine verbesserte Gussqualität ermöglichen. Zudem offenbart die DE 43 04 622 A1 einen Behälter mit einem Ausgussverschluss, der ein Gehäuse aufweist, das an einer Auslassöffnung des Behälters ansetzbar ist, zur Durchführung des Verfahrens.
DE 20 2004 020 881 U1 offenbart ein Niederdruck-Gießverfahren, bei dem eine Metallschmelze mittels einer Pumpe direkt aus dem Schmelzofen über ein Steigrohr von unten in den Formhohlraum gedrückt wird.
WO 2004/039516 A offenbart ein Gießverfahren mit verlorenen Formen. Hierbei wird eine Metallschmelze durch ein Steigrohr mittels Niederdruck in das Gießmodell gedrückt.
DE 21 64 755 A1 offenbart ein Gießverfahren mit Erstarrungslenkung und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zur Füllung der Form tritt bei der Einrichtung die Schmelze in wirbelfreiem und in der Fließgeschwindigkeit über die Drehgeschwindigkeit des Vorratsbehälters steuerbarem Zufluss aus dem Vorratsbehälter über die Rohrverbindungen in den Formhohlraum ein und füllt diesen durch gleichmäßigen Niveauanstieg aus. Die Füllung der Gießform erfolgt durch ein kontinuierliches Kippen derselben. Nach beendeter Formfüllung kann dann zunächst eine in Bezug auf den Schwerkraftvektor überwiegend fallend gerichtete Erstarrung einsetzen, die bis zur Mündung der als Speiser wirkenden Rohrverbindung fortschreitet. Aus dieser ersten Erstarrungslage gelangen die Gusskörper in ihren Formen in kontinuierlichem Übergang in eine vorwiegend horizontale Haupterstarrungsrichtung und schließlich in eine überwiegend vertikal steigende, bei der die Erstarrung in den Gießformen bis zum Ansatz der Rohrverbindung abgeschlossen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, die Nachteile der bisher bekannten Gießverfahren zu vermeiden und Verfahren zum Gießen eines Materials zu schaffen, die bei optimaler laminarer wirbelungsfreier Formfüllung auch eine optimale Nachspeisung durch das heißeste Metall aus einem Vorratsraum und damit kleinere Vorrats- bzw. Speiservolumen ermöglichen. Außerdem sollen Überhitzungen von konturbedingten Materialanhäufungen vermieden werden und Kreislauf-, Material-, Energie-, Transport- und Zerspanungsleistung eingespart werden. Weiterhin soll die Herstellung von großflächigen und komplizierten Gussteilen vereinfacht und damit verbilligt werden. Ein weiterer Aufgabenaspekt bestand in der Schaffung von entsprechenden Gussformen zur rationellen und qualitativ hochwertigen Herstellung von Gussteilen sowie in der Verwendung einer Gussform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Gussform bzw. Kokille mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie durch die Verwendung einer Gießform bzw. Kokille zum Gießen eines Gussteils aus Metallschmelze gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich zunächst das Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in eine Gussform nach dem Schwerkraftprinzip dadurch aus, dass das Einbringen des Materials in die Kavität der Gussform von unten her nach dem Prinzip des Bodengusses erfolgt, wobei das Material - in Flussrichtung desselben esehen - zunächst in einen Eingusstümpel eines Gießlaufs eingebracht wird, dann durch den Gießlauf, danach durch einen vor der Kavität liegenden und unterhalb desselben angeordneten Vorratsraum und von dort in die Kavität fließt, und dass anschließend nach dem Einbringen des Materials in die Gussform dieselbe mitsamt Eingusstümpel, Gießlauf und Vorratsraum verschwenkt wird, so dass der Vorratsraum die Funktion des Speisers beziehungsweise Steigers übernimmt und die Erstarrung des Materials nach dem Prinzip des Kopfgusses erfolgt. Mit anderen Worten, es wird zunächst das Material durch Erhitzen in einen fließfähigen Zustand gebracht und in eine Gussform bzw. in den Formhohlraum oder Kavität nach dem Prinzip des Bodengusses eingebracht und die Erstarrung erfolgt nach dem Prinzip des Kopfgusses/ Kippgusses.
Dabei erfolgt das Einbringen des Materials in die Kavität der Gießform von unten her durch einen Gießlauf nach Art des Bodengusses, indem die Schmelze zunächst von oben in einen zumindest zum Teil höher als die Kavität liegenden Eingusstümpel, von dort durch einen nach unten führenden Einlauf, dann über eine Krümmung - den Zulauf - nach oben in einen unterhalb der Kavität liegenden Vorratsraum und durch dessen Auslauf in die Kavität eingebracht wird und das Erstarren erfolgt sodann mit dem Vorratsraum nach oben nach Art des Kopfgusses, indem vor dem Erstarren des Materials die Form verschwenkt wird, so dass dann der Vorratsraum die Speiser-bzw. Steigerfunktion übernimmt.
Um das Auslaufen der Schmelze aus dem Eingusstümpel während des Verschwenkens und danach zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, wenn ein im Gießlauf vor der Kavität - in Flussrichtung der Schmelze gesehen - liegender Schieber vor oder während des Verschwenkens der Form rechtzeitig aktiviert wird.
Statt eines Schiebers kann aber auch ein Verschluss auf dem Eingusstümpel vorgesehen sein, der vor dem Verschwenken aktiviert wird.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn das Verschwenken der Form um eine Achse erfolgt, die zumindest annähernd parallel zu der Trennfugen- Ebene bzw. zu den Trennfugen- Ebenen der Form verläuft.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Kavität und der Gießlauf und damit auch die Trennfuge(n) bzw. Trennfuge(n)- Ebene(n) zueinander in einem Winkel vorgesehen bzw. angeordnet sind. Es kann dabei entweder der Gießlauf oder die Kavität schräg verlaufen, es kann aber auch sowohl Kavität als auch Gießlauf in einem schrägen Winkel zur Waagrechten angeordnet sein, wobei Kavität und Gießlauf zueinander einen stumpfen Winkel einschließen können. Es können aber auch Kavität und/ oder Gießlauf einen flachen Winkel zur Horizontalen einnehmen.
Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn Kavität und Gießlauf in einem derartigen Winkel zueinander vorgesehen sind und um einen derartigen Winkel gemeinsam verschwenkt werden und in einer derartigen Richtung, dass bei Erreichen einer Position des Vorratsraumes, in der dieser die Funktion des Steigers bzw. Speisers übernehmen kann, der Gießlauf die Horizontale noch nicht erreicht hat, wobei es ganz besonders vorteilhaft ist, wenn die Verschwenkung der Form in einer Richtung erfolgt, derart, dass der Gießlauf voreilt, so dass in der Erstarrungsposition der Gießlauf zumindest leicht nach oben weist und ein Auslaufen der Schmelze aus dem Vorratsraum, der dann, wie bereits erwähnt, als Steiger oder Speiser wirkt, nicht möglich ist.
Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Gussform beziehungsweise Kokille zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in die Gussform nach dem Schwerkraftprinzip, umfassend einen Gießlauf mit Eingusstümpel, einen an den Gießlauf anschließenden Vorratsraum sowie eine daran anschließende mit einem Einlauf versehene Kavität, wobei der Eingusstümpel oberhalb der Kavität vorgesehen ist, wobei der Gießlauf seitlich der Kavität verläuft, wobei zum Einbringen des Materials in die Kavität der Gussform von unten her nach dem Prinzip des Bodengusses der Vorratsraum unterhalb des Einlaufs der Kavität und der Einlauf oberhalb des Vorratsraums angeordnet ist und wobei die Gussform mitsamt Eingusstümpel, Gießlauf, Vorratsraum, Einlauf und Kavität verschwenkbar ist, so dass der Vorratsraum als oberhalb der Kavität angeordneter Speiser zur Erstarrung des Materials nach dem Prinzip des Kopfgusses wirksam ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf eine Gießform bzw. Kokille, die unterhalb der Kavität einen Vorratsraum aufweist, in den der Gießlauf mündet, wobei der in den Vorratsbehälter mündende Bereich des Gießlaufes einen Abschnitt - den Zulauf - aufweist, der tiefer liegt als der Vorratsbehälter.
Die Gießform kann sich weiterhin dadurch auszeichnen, dass die Kavität und der Gießlauf zueinander nicht parallel vorgesehen sind, sondern in einem Winkel zueinander liegen. Dabei kann die Gießform bzw. Kokille derart ausgebildet sein, dass beide, also Kavität als auch Gießlauf, geneigt sind, wobei sie zueinander einen stumpfen Winkel bilden können. Der Winkel kann derart gewählt sein, dass bei einem Verschwenken der Form in die Position, in der der Vorratsraum über der Kavität zu liegen kommt - der Erstarrungsposition - und der Vorratsraum als Speiser bzw. Steiger wirken kann, der Gießlauf sich in einer das Auslaufen von Schmelze aus dem Vorratsraum vermeidenden Position befindet, indem dieser zumindest mit einem Teilbereich gegenüber der Horizontalen zumindest leicht nach oben ragt. Vorteilhaft ist eine derartige Ausbildung der Gießform, dass Kavität und Gießlauf derart zueinander angeordnet sind und die Form derart verschwenkt wird, dass der Gießlauf voreilt.
Die verschwenkbare Gießform, bei der die sowohl den Gießlauf als auch den Vorratsraum und die Kavität umgebende Formenhälften durch entsprechende Trennfugen voneinander getrennt sind, ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass die Verschwenkung um eine Achse erfolgt, die zumindest annähernd parallel zur Ebene der Trennfugen-Ebene verläuft.
Diese Gießform ist - mit dem Vorratsbehälter nach unten - nach dem Bodengussprinzip mit Schmelze befüllbar, wobei der Vorratsraum sich unterhalb der Kavität befindet und in der verschwenkten Gießform erfolgt das Erstarren der Schmelze - mit dem dann als Speiser bzw. Steiger wirksamen Vorratsraum nach oben.
Um das Auslaufen von Schmelze während oder nach dem Verschwenken zu vermeiden, kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Gießform auf dem Eingusstümpel einen Verschluss aufweist oder im Bereich des Gießlaufes ein Schieber vorgesehen, wobei Verschluss oder Schieber vor oder rechtzeitig während des Verschwenkens betätigt werden.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer drehbar gelagerten Gießform bzw. Kokille, die einen das Gussteil abbildendenden Formhohlraum, ein Speisersystem zum Speisen des Formhohlraums mit Metallschmelze sowie einen Einlauf bzw. Angusskanal umfasst, über den das Speisersystem mit Metallschmelze befüllbar ist, wobei das Speisersystem in Bezug auf den Formhohlraum der Gießform bzw. Kokille derart angeordnet ist, dass bei in eine Füllstellung gedrehter Gießform die Füllung des Formhohlraums mit der Metallschmelze über das Speisersystem entgegen der Wirkrichtung der Schwerkraft erfolgt, und wobei die zum Einfüllen der Metallschmelze vorgesehene Einfüllöffnung des Angusskanals an einer Seitenfläche der Gießform derart entfernt zu seiner Einmündung in das Speisersystem angeordnet ist, dass die Einfüllöffnung des Angusskanals in der jeweiligen Füllstellung der Gießform oberhalb seiner Einmündung in das Speisersystem angeordnet ist,
zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze umfassend folgende Arbeitsschritte:

a. Bereitstellen der Gießform
b. Ausrichten der Gießform in eine Füllstellung, in der in den Angusskanal gefüllte Metallschmelze in Folge der Wirkung der Schwerkraft durch den Angusskanal fließt, wobei die Hauptfließrichtung der Metallschmelze, also die Fließrichtung, in der die Metallschmelze unabhängig vom jeweiligen tatsächlichen Verlauf des Angusskanals fließen müsste, um auf direktem Wege von der Einfüllöffnung zur Einmündung des Angusskanals in das Speisersystem zu gelangen, mit der Wirkrichtung der Schwerkraft einen Winkel einschließt,
c. Befüllen der in der Füllstellung ausgerichteten Gießform mit der Metallschmelze, bis die Gießform einschließlich des Angusskanals vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist,
d. Drehen der Gießform in eine Erstarrungsstellung, in der in Folge der Wirkung der Schwerkraft die in dem Speisersystem vorhandene Schmelze auf die im Formhohlraum vorhandene Schmelze drückt,
e. Halten der Gießform in der Erstarrungsstellung, bis die in der Gießform vorhandene Metallschmelze einen bestimmten Erstarrungszustand erreicht hat,
f. Entformen des Gussteils.

Es kann vorteilhaft sein, wenn im Bereich des Eingusstümpels ein Verschluss vorgesehen ist. Vorteilhaft kann im Bereich des Einlaufes ein Schieber vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kann die Drehachse der Gießform horizontal ausgerichtet sein.
Gusserzeugnisse, die nach dem erfinderischen Verfahren und/ oder mittels der erfindungsgemäßen Gießformen hergestellt werden bzw. worden sind, bestehen in besonders zweckmäßig und vorteilhafter Weise aus Leichtmetalllegierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen.
Anhand der Figuren 1 bis 9 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen die Figuren 1 bis 4 herkömmliche Gussverfahren nach dem Stand der Technik und die Figuren 5 und 9 das Gießverfahren gemäß der Erfindung.
Es zeigt die

Figur 1 schematisch das Gussverfahren nach dem so genannten Bodenguss,
Figur 2 das Gießverfahren nach dem Seitenguss,
Figur 3 das Gießverfahren nach dem Kopfguss und
Figur 4 das Gießverfahren nach dem Kippguss.

Bei den Figuren 1 bis 4 ist die angedeutete Gussform bzw. Kokille jeweils mit 1A, 1B, 1C und 1 D bezeichnet und der Formhohlraum bzw. die Kavität mit 1a -1d.
Bei jeder der Figuren 1 bis 4 ist jeweils ein Speiser bzw. Steiger 2a bis 2d vorgesehen, aus dem beim Erstarren des Gusses die so genannte Nachspeisung erfolgen kann.
Beim Bodenguss, beim Seitenguss und beim Kopfguss gemäß den Figuren 1 bis 3 stehen die Gussformen aufrecht und bei den Figuren 1 und 2 wird die Schmelze über die Eingusstümpel 4a, 4b eingebracht Beim Kopfguss gemäß Figur 3 und beim Kippguss gemäß Figur 4 dient der Steiger 2c,2d auch Eingusstümpel. Beim Kippguss gemäß Figur 4 erfolgt - im hier gezeigten Beispiel - das Einfüllen der Schmelze zunächst im horizontalen Zustand der Kokille 1 D in den Behälter 2d' und die Form 1 D wird entsprechend dem Pfeil 3 verschwenkt, die Schmelze läuft durch den Speiser 2d, bis die Kokille aufrecht steht und in dieser Position erfolgt das Erstarren des Materials mit dem Speiser 2d nach oben.
Beim Bodenguss und bei Seitenguss gemäß den Figuren 1 und 2 erfolgt die Materialzufuhr jeweils über dem grau angelegten Gießlauf 5a, 5b zunächst in den Eingusstümpel und von dort in die Kavität 1a, 1b. Beim Bodenguss gemäß Figur 1 schließt sich an den Eingusstümpel 4a der Einlauf 6 an, der übergeht in eine Zulauf-Bereich 7, der hier tiefer liegt als die Kavität 1 a und durch den Auslauf 8 tritt die Schmelze in die Kavität 1e ein.
Es ist ersichtlich, dass beim Bodenguss gemäß Figur 1 die laminarste Formfüllung entsteht.
Beim Seitenguss gemäß Figur 2 erfolgt die Formfüllung über die Überhöhung des Badspiegels im Auslauf am Formhohlraum und ist damit weniger laminar als beim Bodenguss.
Beim Kopfguss gemäß Figur 3 ist die turbulenteste Formfüllung vorhanden, die zur größeren Anreicherung der Schmelze mit Oxyden, Gasblasen und Schaum führt.
Beim Kippguss gemäß Figur 4 entstehen deutliche Flusslinien., Die Fließrichtung des Materials wird außerdem von der Kontur des Gussteiles bestimmt und führt damit zu Überhitzungsbereichen in der Form, aus denen Fehler im Gussteil entstehen.
Beim Gießen im Kippgießverfahren gemäß Figur 4 und beim Gießen nach dem Kopfgussverfahren gemäß Figur 3 hat man jeweils das heißeste Material im Speiser, also die beste Nachspeisung, jedoch ergibt sich, wie bereits erwähnt, anstatt der angestrebten laminaren Formfüllung eine turbulente.
Beim Bodenguss gemäß Figur 1 entsteht, wie bereits erwähnt, die laminarste Formfüllung, beim Seitenguss gemäß Figur 2 eine hinsichtlich der laminaren Formfüllung bereits verschlechterte Ausführung und beide Gießverfahren, also Bodenguss und Seitenguss, haben den Nachteil, dass das kälteste Material sich im Speiser bzw. Steiger befindet und dadurch beim Erstarren eine optimale Nachspeisung nur durch größere Speiser erfolgen kann.
Bei der vorliegenden Erfindung, die zunächst anhand der Figuren 5,6 und 7 näher erläutert sei, werden die Vorteile von Boden- und Kopfguss, also der besten laminaren Formfüllung vereint mit dem Vorteil, dass sich beim Erstarren das heißeste Metall im Speiser befindet.
Dabei erfolgt gemäß Figur 5 das Giessen in die mit 1 E angedeutete Gießform praktisch wie in Figur 1, also nach dem Bodengussverfahren, indem die Schmelze durch den ebenfalls grau hinterlegten Gießlauf 5c hindurch in die Kavität 1 e gelangt. Die in den Eingusstümpel 4e eingefüllte Schmelze fließt durch den Einlauf 6a nach unten, durch den hier unterhalb eines Vorratsraumes 9 verlaufenden Bereich, den Zulauf 7a, durch den Vorratsraum 9 hindurch und von dort durch den Auslauf 8a des Vorratsraumes 9 in die Kavität 1e. Vordem Erstarren des Materials, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur, wird die gesamte Gussform 1 E verschwenkt, und zwar wie dies in Figur 6 dargestellt ist, hier um etwa 180°, um die Achse I entsprechend der Drehrichtung II. Dabei gelangt der Vorratsraum 9 nach oben, so dass dieser Vorratsraum 9 nun als Speiser bzw. Steiger wirksam ist, bis das Material erstarrt ist.
In Figur 7 ist eine Position der Gussform bzw. Kokille 1 E dargestellt, nachdem sie aus der Position der Figur 5 um etwa 90° verschwenkt wurde. Es ist hier die Trennfuge 10 zwischen den beiden Formenhälften 1E' und 1E" erkennbar und die Schwenkachse I, die parallel und durch die durch die Trennfugen 10 gebildete Ebene verläuft. In Figur 7 ist weiterhin erkennbar, die dem Betrachter zugewandte Stirnfläche der Kavität 1 e und die Stirnfläche des Vorratsraumes 9 sowie der Zulauf 7a und der Eingusstümpel 4e.
In vielen Fällen wird es unerheblich sein, ob in der Position der Figur 6 Schmelze aus dem Gusstümpel 4e, dem Einlauf 6a oder dem Zulauf 7a ausläuft, nachdem die dort vorhandene Schmelze nicht mehr für die folgenden Phasen des Gießvorganges benötigt wird.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Kokille 1E. zwischen derjenigen Position, die sie einnimmt, kurz bevor sie sich in der in Figur 7 gezeigten Position befindet und in einer Position kurz danach, schnell bewegt wird, so dass Schmelze aus der Kavität und dem Vorratsbehälter praktisch nicht auslaufen kann. Im Bereich des Eingusstümpels 4e kann aber auch ein Verschluss 11 vorgesehen sein oder im Bereich des Einlaufes ein Schieber 12, die rechtzeitig vor oder während des Verschwenkens betätigt werden, so dass der Gießlauf dort abgeschlossen ist.
Die Verschwenkung kann aber auch um eine andere als die hier gezeigte waagrechte bzw. horizontale bzw. zumindest annähernd parallel zur Ebene der Trennfuge 10 verlaufende Achse verschwenkt werden, beispielsweise zumindest annähernd um die senkrecht dazu verlaufende Achse III. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Verschwenkung in Richtung des Pfeiles III' erfolgt, so dass der Gießlauf bzw. der Eingusstümpel vorläuft und Schmelze bis zum Erreichen einer Stellung mit dem Vorratsbehälter 9 nach oben zumindest aus diesem nicht auslaufen kann. Die Verschwenkung kann aber auch um andere Achsen oder Kurven erfolgen als die dargestellten, zum Beispiel um aus den gezeigten Achsen zusammengesetzte Achsen oder Kurven, bei Verwendung eines Verschlusses oder Schiebers ist die Drehrichtung in Bezug auf das Auslaufen von Schmelze aus dem Gießlauf weniger ausschlaggebend.
Bei den Figuren 8 und 9 sind Kavität 20 und zumindest Teile des Gießlaufes 21, nämlich der Einlauf 22, zueinander in einem Winkel, und zwar in einem stumpfen Winkel, angeordnet.
Es ist wieder erkennbar der Eingusstümpel 23 und der gekrümmte Zulauf 24, der in den Vorratsraum 25 einmündet und dieser geht über einen Auslauf 26 in die Kavität über. Kavität 20, der Vorratsraum 25 und Zulauf 24 können so zueinander angeordnet sein, dass der Zulauf 24 tiefer liegt als der Vorratsraum 25 und dieser wiederum tiefer liegt als die Kavität 20. In manchen Fällen kann es aber auch vorteilhaft oder ausreichend sein, wenn der Zulauf 24 nicht unterhalb des Vorratsraumes 25 gelegt ist. In den Figuren 8 und 9 sind Kavität und Einlauf, wie bereits erwähnt, in einem stumpfen Winkel 26 zueinander vorgesehen und beide schließen je einen Winkel 27,28 ein zu einer Ebene 29, die zumindest annähernd senkrecht zur Horizontalen verläuft.
Nach dem Einbringen der Schmelze und rechtzeitig vor dem Erstarren derselben wird die Form 30 verschwenkt in die in Figur 9 gezeigte Stellung, und zwar um die Achse 31, die zumindest annähernd parallel zur Trennfuge 32 der Form 30 liegt, und zwar zweckmäßigerweise in einer Schwenkrichtung des Pfeiles 33, so dass der Gießlauf 21 mit dem Eingusstümpel 23 voreilt, bis in eine Position der Figur 9, wobei die Kavität 20 in eine derartige Position gebracht ist, dass der Vorratsraum 25 sich nun oberhalb der Kavität 20 befindet und der Vorratsraum 25 die Funktion eines Steiger bzw. Speisers übernehmen kann.
Die Verschwenkung ist dabei so weit erfolgt, dass der Einlauf 22 die Horizontale 34 noch nicht ganz erreicht hat, es kann also keine oder nur wenig Schmelze auslaufen.
Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäßen Gussformen das Giessen nach dem Prinzip des Bodengusses mit einer gegenüber den anderen Gussverfahren optimalen laminaren Formfüllung ermöglicht und das Erstarren nach dem Prinzip des Kopfgusses, was wiederum die bestmögliche Nachspeisung ergibt.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Gussteile, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und/ oder in den erfindungsgemäßen Gussformen hergestellt werden. Obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders für die Verarbeitung von Leichtmetall, insbesondere Leichtmetall-Legierungen, wie Aluminiumlegierungen, eignet, ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Verwendung bei Leichtmetall-Legierungen, sondern es können auch andere Materialien gemäß der Erfindung verarbeitet werden, also auch nichtmetallische Werkstoffe.

Bezugszeichenliste

1A bis 1D: Gussform
1a bis 1e: Kavität
2a bis 2d: Speiser/ Steiger
2d': Behälter
3: Pfeil
4a-4d: Eingusstümpel
5a,5b,5c: Gießlauf
6: Einlauf
7,7a: Zulauf
8,8a: Auslauf
9: Vorratsbehälter
I: Achse
10: Trennfuge
1E: Kokille (Gussform)
1E', 1E": Formenhälften
11: Verschluß
12: Schieber
20: Kavität
21: Gießlauf
22: Einlauf
23: Eingußtümpel
24: Zulauf
25: Vorratsraum
26: Winkel
27,28: Winkel
29: Horizontalebene
30: Form

31: Achse
32: Trennfuge
33: Schwenkrichtung
34: Horizontale

Claims

Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in eine Gussform nach dem Schwerkraftprinzip, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Materials in die Kavität der Gussform von unten her nach dem Prinzip des Bodengusses erfolgt, wobei das Material - in Flussrichtung desselben gesehen - zunächst in einen Eingusstümpel eines Gießlaufs eingebracht wird, danach durch den Gießlauf, danach durch einen vor der Kavität liegenden und unterhalb derselben angeordneten Vorratsraum und von dort in die Kavität fließt, und dass anschließend nach dem Einbringen des Materials in die Gussform dieselbe mitsamt Eingusstümpel, Gießlauf und Vorratsraum verschwenkt wird, so dass der Vorratsraum die Funktion eines Speisers beziehungsweise Steigers übernimmt und die Erstarrung des Materials nach dem Prinzip des Kopfgusses erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießlauf einen Bereich aufweist, der während des Einbringens des Materials tiefer liegt als der Vorratsraum.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gießlauf und Kavität ein Schieber vorgesehen ist, der vor dem Verschwenken aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschluss auf dem Eingusstümpel der Gießform vorgesehen ist, der vor dem Verschwenken aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschwenken der Gussform um eine Achse erfolgt, die parallel zu ihrer Trennfugen - Ebene bzw. Ebenen verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität und der Gießlauf zueinander in einem Winkel angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kavität als auch der Gießlauf in einem Winkel zu einer zwischen ihnen verlaufenden Horizontalebene angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kavität und Gießlauf zueinander einen stumpfen Winkel einschließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kavität und/ oder Gießlauf zu einer Horizontalebene einen stumpfen Winkel bilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kavität und Gießlauf in einem derartigen Winkel zueinander vorgesehen sind und um einen derartigen Winkel um die Schwenkachse und in einer derartigen Richtung verschwenkt werden, dass bei Erreichen einer Position des Vorratsraumes, in der dieser die Funktion als Speiser bzw. Steiger übernehmen kann, der Gießlauf die Horizontale noch nicht erreicht hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschwenkung der Form in einer solchen Richtung erfolgt, dass der Gießlauf voreilt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den fließfähigen Zustand verbrachte Material vom Eingusstümpel aus durch den Gießlauf, nämlich einen sich an den Eingusstümpel anschließenden Einlauf und einen sich daran anschließenden Zulauf, dann weiter in den Vorratsraum, wobei der Zulauf zumindest bereichsweise tiefer liegt als ein Vorratsraum, weiter durch einen Auslauf des Vorratsraumes in die Kavität der Gussform fließt, wobei der Vorratsraum zumindest bereichsweise tiefer liegt als die Kavität, und dass die Gussform aus Eingangstümpel, Einaluf, Zulauf, Vorratsraum, Auslauf und Kavität vor dem Erstarren des Materials verschwenkt wird, derart, dass der Vorratsraum als Speiser beziehungsweise Steiger wirksam ist.
Gussform beziehungsweise Kokille (1 E) zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in die Gussform (1 E) nach dem Schwerkraftprinzip, umfassend einen Gießlauf (5c) mit Eingusstümpel (4e), einen an den Gießlauf (5c) anschließenden Vorratsraum (9) sowie eine daran anschließende mit einem Einlauf (8a) versehene Kavität (1 e), wobei der Eingusstümpel (4e) oberhalb der Kavität (1 e) vorgesehen ist, wobei der Gießlauf (5c) seitlich der Kavität (1 e) verläuft, wobei zum Einbringen des Materials in die Kavität (1 e) der Gussform (1 E) von unten her nach dem Prinzip des Bodengusses der Vorratsraum (9) unterhalb des Einlaufs (8a) der Kavität (1 e) und der Einlauf (8a) oberhalb des Vorratsraums (9) angeordnet sind und wobei die Gussform (1 E) mitsamt Eingusstümpel (4e), Gießlauf (5c), Vorratsraum (9), Einlauf (8a) und Kavität (1 e) verschwenkbar ist, so dass der Vorratsraum (9) als oberhalb der Kavität (1 e) angeordneter Speiser zur Erstarrung des Materials nach dem Prinzip des Kopfgusses wirksam ist.
Gussform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (III) der Gießform (1 E) horizontal ausgerichtet ist.
Verwendung einer drehbar gelagerten Gießform bzw. Kokille (1 E, 30), die einen das Gussteil abbildendenden Formhohlraum (1 a, 20), ein Speisersystem (9) zum Speisen des Formhohlraums (1 e, 20) mit Metallschmelze sowie einen Einlauf bzw. Angusskanal (6a, 22) umfasst, über den das Speisersystem (10) mit Metallschmelze befüllbar ist, wobei das Speisersystem (9, 25) in Bezug auf den Formhohlraum (1 e, 20) der Gießform bzw. Kokille (1 E, 30) derart angeordnet ist, dass bei in eine Füllstellung gedrehter Gießform die Füllung des Formhohlraums (1 e, 20) mit der Metallschmelze über das Speisersystem (9, 25) entgegen der Wirkrichtung der Schwerkraft erfolgt, und wobei die zum Einfüllen der Metallschmelze vorgesehene Einfüllöffnung (4e, 23) des Angusskanals (6a, 22) an einer Seitenfläche der Gießform (1 E, 30) derart entfernt zu seiner Einmündung in das Speisersystem (9, 25) angeordnet ist, dass die Einfüllöffnung (4e, 23) des Angusskanals (6a, 22) in der jeweiligen Füllstellung der Gießform oberhalb seiner Einmündung in das Speisersystem (9, 25) angeordnet ist,
zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze umfassend folgende Arbeitsschritte:
a. Bereitstellen der Gießform bzw. Kokille (1 E, 30)

b. Ausrichten der Gießform (1 E, 30) in eine Füllstellung, in der in den Angusskanal (6a, 22) gefüllte Metallschmelze in Folge der Wirkung der Schwerkraft durch den Angusskanal (6a, 22) fließt, wobei die Hauptfließrichtung der Metallschmelze, also die Fließrichtung, in der die Metallschmelze unabhängig vom jeweiligen tatsächlichen Verlauf des Angusskanals fließen müsste, um auf direktem Wege von der Einfüllöffnung zur Einmündung des Angusskanals in das Speisersystem zu gelangen, mit der Wirkrichtung der Schwerkraft einen Winkel einschließt,

c. Befüllen der in der Füllstellung ausgerichteten Gießform (1 E, 30) mit der Metallschmelze, bis die Gießform (1 E, 30) einschließlich des Angusskanals (6a, 22) vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist,

d. Drehen der Gießform (1 E, 30) in eine Erstarrungsstellung, in der in Folge der Wirkung der Schwerkraft die in dem Speisersystem (9, 25) vorhandene Schmelze auf die im Formhohlraum (1 e, 20) vorhandene Schmelze drückt,

e. Halten der Gießform (1 E, 30) in der Erstarrungsstellung, bis die in der Gießform (1 E, 30) vorhandene Metallschmelze einen bestimmten Erstarrungszustand erreicht hat,

f. Entformen des Gussteils.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Eingusstümpels (4e) ein Verschluss vorgesehen ist.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einlaufes ein Schieber (12) vorgesehen ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (III, 31) der Gießform (1 E, 30) horizontal ausgerichtet ist.