EP3756788A1 - Speisereinsatz mit einer vor- und rücksprünge aufweisenden aussenkontur - Google Patents

Speisereinsatz mit einer vor- und rücksprünge aufweisenden aussenkontur Download PDF

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Publication number
EP3756788A1
EP3756788A1 EP19182038.0A EP19182038A EP3756788A1 EP 3756788 A1 EP3756788 A1 EP 3756788A1 EP 19182038 A EP19182038 A EP 19182038A EP 3756788 A1 EP3756788 A1 EP 3756788A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feeder
outer contour
projections
opening
recesses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19182038.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Baginski
Jörg Schäfer
Thomas Schäfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH
Original Assignee
GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH filed Critical GTP Schaefer Giesstechnishe Produkte GmbH
Priority to EP19182038.0A priority Critical patent/EP3756788A1/de
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/084—Breaker cores

Definitions

  • the present invention relates to a feeder insert for insertion into a casting mold used in the casting of metals, comprising a feeder body consisting of an insulating and / or exothermic feeder material, the feeder body having a circumferential and outwardly directed outer contour, one at least limited by the side wall Feeder cavity for receiving liquid metal and a feeder opening for connecting the feeder cavity to a mold cavity of the casting mold during the casting process.
  • the feeder opening is generally formed in a bottom area of the feeder body, the feeder cavity being delimited by a cover area on the side opposite the bottom area, with a further opening being able to be formed in the cover area.
  • the feeder inserts In foundry technology, it is often necessary to arrange additional feeder inserts in the casting molds, the feeder body of which fills with the liquid metal when the casting is poured and compensates for any volume deficits that occur during the solidification of the casting, in order to prevent voids in the casting.
  • the feeder inserts must be designed in such a way that the liquid metal fed into them solidifies later than the casting so that material can be transported to the casting during the solidification process, which tightly feeds the casting.
  • the so-called Module of the feeder insert must be larger than the module of the respective node point of the casting to be cast.
  • the feeder inserts have the feeder cavity delimited by the feeder body for receiving liquid metal and a feeder opening for connecting the feeder cavity to the mold cavity of the casting mold during the casting process.
  • the feeder cavity consists of an exothermic and / or insulating feeder material.
  • the exothermic material should comprise an oxidizable metal and an oxidizing agent, which can produce an exothermic reaction, it has also already been proposed to add constituents of an insulating refractory material to the material mixture, so that an exothermic-insulating material mixture results.
  • the heat balance of pure insulating feeders is worse due to the lack of an active heat supply during the solidification process.
  • feeder bodies made of exothermic / insulating granular feeder material In contrast to feeder bodies made of exothermic / insulating granular feeder material, feeder bodies made of a pure metal body are also known. Such a dimensionally stable, metallic feeder is for example in EP 1 864 729 A2 described. Since there is no exothermic reaction with these feeder inserts, only the insulating effect is taken into account. Since the dimensionally stable metal body must not melt, it requires a corresponding wall that removes heat from the liquid metal when it is touched, which can lead to the formation of edge shells on the metal feeder residue. In addition, gases generated during the casting process cannot be discharged and so-called gas defects or gas explosions can occur inside the feeder.
  • EP 2 489 449 B1 known to enclose a feeder body made of exothermic feeder material with a shell made of insulating refractory material.
  • the manufacture of such a shell made of refractory material is relatively expensive.
  • a feeder insert is known with an exothermic feeder body, in which the side wall of the feeder body extends convexly outwards starting from the upper wall part and merges at the lower end into a passage part also known as the feeder neck, the side wall having several ribs protruding into the interior, which at the ends merge into the upper wall or the passage part.
  • the feeder body can either be assembled from several separately manufactured parts or manufactured in one piece using a lost core. However, the use of a lost core in production is expensive.
  • the object of the present invention is to provide a feeder insert that can be used in an alternative way provides a higher module with the same feeder mass and the same feeder cavity volume.
  • the object is achieved in particular by a feeder insert with the features mentioned at the beginning, in which the outer contour has a plurality (at least three, preferably at least five or particularly preferably at least ten) of outer contour projections and / or outer contour recesses.
  • the basic idea of the invention therefore provides that many regularly or irregularly arranged, locally protruding protrusions (elevations) and / or locally recessed recesses (depressions) are formed on the radially outwardly oriented outer side of the feeder body.
  • a corresponding dimensioning of the feeder body compared to conventional feeder bodies (without protrusions and recesses on the outside), it has either a higher module with the same weight or the same volume of the feeder body or the same module with a lower weight or smaller volume of the feeder body.
  • such a feeder insert can only be used after the production of the casting mold are inserted into a receptacle provided for the feeder insert in the casting mold, so that at least one insulating air cavity remains between the surface of the receptacle of the casting mold and the outer contour of the feeder body adjacent to the outer contour projections.
  • the outer contour projections can also serve as support points / surfaces for an envelope described below.
  • the molding material adjacent to the outer contour projections or outer contour recesses is locally more heated around the feeder body, whereby thermal bridges are formed between two adjacent outer contour projections.
  • the thermal bridges ensure that, despite the outer surface of the feeder body enlarged by the outer contour projections / outer contour recesses, the heat dissipation through the heated molding material, which has poor thermal conductivity, is reduced into the casting mold, which increases the insulating effect.
  • the exothermic energy of the feeder body is thus used more effectively and the proportion of the energy released into the casting mold unintentionally is reduced despite the much larger outer surface of the feeder body on the molding material. However, this also increases the energy given off to the liquid metal in the feeder cavity.
  • the feeder body is made in particular of granular and / or fibrous feeder material and is preferably made of exothermic material, thus comprises at least one oxidizable material, for example an oxidizable metal, an oxidizing agent, possibly fillers and / or fibers and a binding agent.
  • oxidizable material for example an oxidizable metal, an oxidizing agent, possibly fillers and / or fibers and a binding agent.
  • the external contour projections and / or external contour recesses can have any shape.
  • the outer contour projections / outer contour recesses can, for example, be cube-shaped, cuboid, dome-shaped, pyramidal or trapezoidal in section, with the edges being able to be rounded.
  • the outwardly directed surface of the outer contour projection is also curved in the circumferential direction at the corresponding point in accordance with the radius of the feeder body.
  • the outer contour projections and / or the outer contour recesses have a height or a depth that is in particular at least 5%, preferably at least 10% and at most 45%, preferably at most 20% of the maximum outer diameter of the feeder body.
  • lateral surfaces of the outer contour projections / outer contour recesses extend both in the longitudinal direction and in the radial direction, so that lateral surfaces of outer contour projections offset in the circumferential direction and adjacent to one another or two lateral surfaces of exactly one outer contour recess in Circumferential direction are facing each other directly, wherein the surfaces can also be aligned parallel to each other.
  • the height / depth can be selected accordingly for this purpose.
  • the distance between the facing lateral surfaces in the circumferential direction is in particular at least 2%, preferably at least 4% and at most 8%, preferably at most 6% of the maximum outside diameter of the feeder body.
  • the outer contour projections and / or outer contour recesses preferably extend elongated in one direction and in particular along a longitudinal axis of the defined by the feeder opening Feeder body.
  • the elongated external contour projections / external contour recesses extend, in particular, starting from the base area or the cover area.
  • the cross-sectional design of the elongated external contour projections and / or external contour recesses can be arbitrary, but is preferably rectangular or triangular, optionally with rounded edges.
  • the outwardly directed surface of the elongated outer contour projection is also curved in the circumferential direction corresponding to the radius of the feeder body at the corresponding point.
  • the outer contour projections and / or outer contour recesses each extend along the entire side wall of the feeder body.
  • the elongated outer contour projections and / or outer contour recesses are preferably arranged uniformly one behind the other in the circumferential direction, it being possible for a total of at least 3, preferably at least 6, outer contour projections and / or outer contour recesses to be provided. If the elongated outer contour projections and / or outer contour recesses are provided for forming thermal bridges, at least 12 or at least 16 outer contour projections and / or outer contour recesses can also be provided. If, on the other hand, the elongated outer contour projections and / or outer contour recesses are provided for the formation of bearing surfaces for the casing, a maximum of 9 or at most 6 outer contour projections and / or outer contour recesses can also be provided.
  • the outer contour of the feeder body has a lamellar shape.
  • Such a feeder body is particularly easy to manufacture in a single process step. So can a corresponding core box for production of a feeder body have elongated recesses / projections corresponding to the outer contour projections and / or outer contour recesses on its inner surface which defines the outer contour.
  • a width of the outer contour projections and / or the outer contour recesses and / or a distance between adjacent outer contour projections / outer contour recesses changes along their length, in particular along the longitudinal axis of the feeder body.
  • a distance between two adjacent outer contour projections decreases from the bottom area of the feeder body to the cover area.
  • an inner contour of the feeder body facing the feeder cavity tapers in its cross-sectional configuration, starting from the base area having the feeder opening, to the opposite cover area.
  • the inner contour therefore does not have a concave shape.
  • the feeder body can thus be manufactured in one piece in a single process step without a lost core.
  • the outer contour projections extending along the longitudinal axis of the feeder body are designed in particular so that they are arranged directly adjacent to one another in the circumferential direction of the feeder body, the feet of the projections (in their cross-sectional configuration) merging directly into one another.
  • a feeder body produced in a corresponding core box can thus be removed from the core box in the direction of the longitudinal axis after its production.
  • the core box accordingly has, on its inside, which defines the outer contour of the feeder body, projections or recesses that taper in one direction and extend in a straight line.
  • the feeder insert comprises a casing, the casing surrounding the outer contour of the feeder body at least along part of the longitudinal extension of the feeder body and resting on the outside of the outer contour, so that between the casing and the outer contour projections and / or Outer contour recesses having outer contour is formed at least one cavity.
  • the casing surrounding the feeder body radially on the outside in the circumferential direction preferably extends from the bottom region over at least half the length of the feeder body in its longitudinal direction.
  • the casing surrounding the feeder body in the circumferential direction preferably extends over two thirds of the length of the feeder body or even over the entire length of the feeder body.
  • the sleeve-shaped or pot-shaped casing preferably rests with its inner surface on the radially outermost points of all the outer contour projections.
  • a cavity is thus delimited by the casing and the outer contour of the feeder body, which cavity is preferably closed on both sides in the longitudinal direction of the feeder body.
  • the shell thus prevents molding material from getting into the cavity thus formed during the molding process of the casting mold.
  • the cavities provide insulation.
  • the shell is in particular formed from a dimensionally stable body such as a metal sheet or a suitable plastic, wherein the shell can have a wall thickness of a maximum of 2 mm [millimeters], particularly preferably a maximum of 1 mm.
  • the shell is produced in a deep-drawing process.
  • the casing has a base section which extends over the end face of the feeder body in the base area of the feeder body extends and in particular is in contact with the bottom region of the feeder body at least in sections, the casing having an opening assigned to the feeder opening of the feeder body in the bottom section, the opening of the casing being smaller than the feeder opening.
  • a (metallic) breaker core is simultaneously provided by the shell, which constricts the connection between the feeder opening and the casting and thus defines a predetermined breaking point for the metal feeder residue located in the feeder cavity after the casting process.
  • the bottom section of the shell can be designed in such a way that, starting from the feeder opening of the feeder body, it tapers to its opening facing the casting.
  • the casing of the casing surrounding the feeder body in the circumferential direction and the bottom section of the casing forming the breaker core can thus be manufactured in one piece.
  • the casing can thus be attached to the in particular one-piece feeder body in a second process step after it has been produced.
  • the casing can be connected to the feeder body in particular in the base area and / or cover area, in particular in a materially bonded manner, for example by means of adhesive, or in a non-positive manner.
  • the outer contour projections have a bevel on their (front) side facing the feeder opening, wherein in particular projections adjacent in the circumferential direction can have different angles of the bevel.
  • the projections can be pointed or rounded.
  • the figures show a feeder body 1 which has a circumferential side wall 2 which extends from a base area 11 along a longitudinal axis 7 to a cover area 12.
  • the side wall 2 delimits a feeder cavity 4 with an inner contour 14.
  • a feeder opening 5 adjoins the feeder cavity 4, via which the feeder cavity 4 is connected to the mold cavity of the casting mold during the casting process.
  • the side wall 2 has on its outside an outer contour 3 with a plurality of outer contour projections 6 extending along the longitudinal axis 7, which are arranged one behind the other in the circumferential direction of the feeder body 1 and, starting from the bottom area 13, extend over approximately three quarters of the length of the feeder body 1 .
  • the feeder body 1 thus has a lamellar outer contour in the lower area.
  • the outer contour projections 6 have a width 8 which increases along the longitudinal axis 7 from the base area 11 to the cover area 12, so that the width of a cavity 10 between two adjacent outer contour projections 6 decreases.
  • the cross-sectional design of the inner contour 14 tapers, starting from the base region 11 having the feeder opening 5, along the longitudinal axis 7 towards the cover region 12. It is thus possible to manufacture the feeder body 1 in a single process step without a lost core in a core box.
  • the feeder body 1 shown during the molding process of the casting mold, the molding material gets between the outer contour projections 6. If there is an exothermic reaction of the feeder material during the casting process, the molding material located on the outer contour projections 6 and in between heats up, with thermal bridges being formed between adjacent outer contour projections 6. The heat bridges reduce the heat dissipation into the surrounding molding material, so that the module of the feeder insert is increased.
  • the feeder insert shown has, in addition to the feeder body 1, a sleeve 9 which surrounds the lower area of the feeder body 1 in the area of the outer contour projections 6 in the circumferential direction.
  • the inside of the casing 9 lies against the outside of the outer contour projections 6 in the area of the side wall 2.
  • the casing 9 also covers the bottom area 11 of the feeder body 1, an opening 13 of the casing 9 being smaller than the feeder opening 5.
  • the sleeve 9 prevents molding material from getting between the outer contour projections 6 during the molding process, so that air-filled cavities 10 are formed which are delimited by adjacent outer contour projections 6 and the sleeve 9 and at their upper ends by the feeder body 1 itself. These cavities 10 provide insulation during the casting process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus (1), aufweisend- eine umlaufende Seitenwand (2), wobei die Seitenwand (2) eine nach außen gerichtete Außenkontur (3),- einen zumindest von der Seitenwand (2) begrenzten Speiserhohlraum (4) zur Aufnahme von flüssigem Metall und- eine Speiseröffnung (5) zum Verbinden des Speiserhohlraums (4) mit einem Formhohlraum der Gießform während des Gießvorganges.,wobei die Außenkontur (3) eine Vielzahl von Außenkonturvorsprüngen (6) und/oder Außenkonturrücksprüngen aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus, wobei der Speiserkorpus eine umlaufende und eine nach außen gerichtete Außenkontur aufweisende Seitenwand, einen zumindest von der Seitenwand begrenzten Speiserhohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall und eine Speiseröffnung zum Verbinden des Speiserhohlraums mit einem Formhohlraum der Gießform während des Gießvorganges. Die Speiseröffnung ist in der Regel in einem Bodenbereich des Speiserkorpus ausgebildet, wobei der Speiserhohlraum auf der dem Bodenbereich gegenüberliegenden Seite von einem Deckelbereich begrenzt ist, wobei in dem Deckelbereich eine weitere Öffnung ausgebildet sein kann.
  • In der Gießereitechnik ist es häufig notwendig, in den Gießformen zusätzliche Speisereinsätze anzuordnen, deren Speiserkorpus sich beim Abguss des Gussstückes mit dem flüssigen Metall füllt und bei der Erstarrung des Gussstückes auftretende Volumendefizite ausgleicht, um eine Lunkerbildung im Gussstück zu verhindern. Dazu müssen die Speisereinsätze so beschaffen sein, dass das darin eingespeiste flüssige Metall später als das Gussstück erstarrt, damit während des Erstarrungsvorganges ein Materialtransport zum Gussstück hin stattfinden kann, der das Gussstück dichtspeist. Hierbei soll der sogenannte Modul des Speisereinsatzes größer sein als der Modul des jeweiligen Knotenpunktes des abzugießenden Gussstückes. Die Speisereinsätze weisen hierzu den von dem Speiserkorpus begrenzten Speiserhohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall auf sowie eine Speiseröffnung zum Verbinden des Speiserhohlraums mit dem Formhohlraum der Gießform während des Gießvorganges. Um die spätere Erstarrung des in dem Speiserhohlraum eintretenden flüssigen Metalls zu gewährleisten, besteht der Speiserhohlraum aus einem exothermen und/oder isolierenden Speisermaterial.
  • Aus der EP 0 888 199 B1 sind geeignete Materialmischungen für das Speisermaterial zur Herstellung des Speiserkorpus bekannt. Demnach soll das exotherme Material ein oxidierbares Metall und ein Oxidationsmittel umfassen, welche eine exotherme Reaktion erzeugen können, wobei auch bereits vorgeschlagen ist, der Materialmischung Bestandteile eines isolierenden feuerfesten Materials zuzusetzen, so dass sich eine exotherm-isolierende Materialmischung ergibt. Im Gegensatz zu aus exothermem Material bestehenden Speisern ist mangels einer aktiven Wärmezufuhr während des Erstarrungsvorgangs der Wärmehaushalt reiner Isolierspeiser schlechter.
  • Im Gegensatz zu aus exothermem/isolierendem körnigem Speisermaterial hergestellten Speiserkorpussen sind auch Speiserkorpusse aus einem reinen Metallkörper bekannt. Ein solcher formstabiler, metallischer Speiser ist beispielsweise in EP 1 864 729 A2 beschrieben. Da bei diesen Speisereinsätzen keine exotherme Reaktion stattfindet, wird nur auf die isolierende Wirkung abgestellt. Da der formstabile Metallkörper nicht aufschmelzen darf, benötigt er eine entsprechende Wandung, die dem flüssigen Metall bei Berührung die Wärme entzieht, wobei es dadurch zur Randschalenbildung am metallischen Speiserrest kommen kann. Zudem können beim Gießprozess entstandene Gase nicht abgeführt werden und es kann zu sogenannten Gasfehlern oder Gasexplosionen im Speiserinneren kommen.
  • Um die Isolierwirkung eines Speisereinsatzes zu erhöhen, ist beispielsweise aus EP 2 489 449 B1 bekannt, einen aus exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus mit einer aus isolierendem feuerfesten Material bestehenden Schale zu umschließen. Das Herstellen einer solchen aus feuerfestem Material bestehenden Schale ist aber relativ kostenintensiv.
  • Aus EP 3 009 209 A1 ist es daher bekannt, von dem Speisermaterial vollständig umgebene Lufthohlräume im Inneren des Speiserkorpus als zusätzlicher Isolator anzuordnen. Ein Nachteil einer solchen Ausgestaltung liegt aber darin, dass bei einer exothermen Reaktion des radial außen zu den Lufthohlräumen angeordneten Speisermaterials die entstehende thermische Energie ebenfalls durch die Lufthohlräume isoliert ist, so dass die entstehende Wärme in den den Speisereinsatz umgebenden Formstoff abgegeben wird. Dies ist insbesondere nachteilig, da ein Speisereinsatz bei der exothermen Reaktion von innen nach außen brennt und die für die Nachspeisung erforderliche thermische Energie am Ende des Gießvorganges verloren geht.
  • Zur Erhöhung des Moduls eines Speisereinsatzes ist aus EP 0 779 844 B1 ein Speisereinsatz mit einem exothermen Speiserkorpus bekannt, bei dem die Seitenwandung des Speiserkorpus von dem oberen Wandungsteil ausgehend konvex nach außen gebogen verläuft und am unteren Ende in ein auch als Speiserhals bezeichnetes Durchlassteil übergeht, wobei die Seitenwandung mehrere in den Innenraum ragende Spanten aufweist, welche an den Enden in die obere Wandung beziehungsweise das Durchlassteil übergehen. Der Speiserkorpus kann entweder aus mehreren getrennt hergestellten Teilen zusammengesetzt werden oder unter Verwendung eines verlorenen Kerns einteilig hergestellt werden. Allerdings ist die Verwendung eines verlorenen Kerns bei der Herstellung aufwendig.
  • Da die heutigen Gussstücke einerseits aufgrund einer komplexer werdenden Formgebung bezüglich ihrer Speisung während des Gießprozesses immer anspruchsvoller werden und andererseits auch die räumliche Positionierung von Speisereinsätzen in den Gießformen immer schwieriger wird, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Speisereinsatz bereitzustellen, der auf alternative Weise bei gleicher Speisermasse und gleichem Speiserhohlraumvolumen ein höheres Modul zur Verfügung stellt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch einen Speisereinsatz mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Speisereinsatzes sind in den Unteransprüchen und in der gesamten Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise beliebig miteinander kombinierbar sind.
  • Die Aufgabe wird insbesondere durch einen Speisereinsatz mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, bei dem die Außenkontur eine Vielzahl (mindestens drei, bevorzugt mindestens fünf oder besonders bevorzugt mindestens zehn) von Außenkonturvorsprüngen und/oder Außenkonturrücksprüngen aufweist.
  • Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass auf der radial nach außen ausgerichteten Außenseite des Speiserkorpus viele regelmäßig oder unregelmäßig angeordnete, lokal vorspringende Vorsprünge (Erhebungen) und/oder lokal rückspringende Rücksprünge (Vertiefungen) ausgebildet sind. Bei einer entsprechenden Dimensionierung des Speiserkorpus weist dieser im Vergleich zu herkömmlichen Speiserkorpussen (ohne Vorsprünge und Rücksprünge auf der Außenseite) entweder ein höheres Modul bei gleichem Gewicht beziehungsweise gleichem Volumen des Speiserkorpus oder einen gleichen Modul bei einem geringeren Gewicht beziehungsweise kleinerem Volumen des Speiserkorpus auf. Zudem kann ein solcher Speisereinsatz erst nach der Herstellung der Gießform in eine für den Speisereinsatz vorgesehene Aufnahme in die Gießform eingesetzt werden, so dass zwischen der Oberfläche der Aufnahme der Gießform und der Außenkontur des Speiserkorpus benachbart zu den Außenkonturvorsprüngen zumindest ein isolierender Lufthohlraum verbleibt. Die Außenkonturvorsprünge können zudem als Auflagepunkte/-flächen für eine weiter unten beschriebene Hülle dienen.
  • Insbesondere bei einer exothermen Reaktion des die Außenkontur ausbildenden Speisermaterials während des Gießvorganges wird der an die Außenkonturvorsprünge beziehungsweise Außenkonturrücksprünge angrenzende Formstoff um den Speiserkorpus lokal stärker erwärmt, wodurch Wärmebrücken zwischen zwei benachbarten Außenkonturvorsprünge gebildet werden. Die Wärmebrücken sorgen dafür, dass trotz der durch die Außenkonturvorsprünge/Außenkonturrücksprünge vergrößerten Außenfläche des Speiserkorpus der Wärmeabtransport durch den aufgeheizten und eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Formstoff in die Gießform verringert wird, wodurch die Isolationswirkung verstärkt wird. Die exotherme Energie des Speiserkorpus wird somit effektiver genutzt und der Anteil der ungewollt in die Gießform abgegebenen Energie trotz der weitaus größeren Außenfläche des Speiserkorpus an den Formstoff reduziert. Somit wird aber auch die an das flüssige Metall in dem Speiserhohlraum abgegebene Energie erhöht.
  • Der Speiserkorpus ist insbesondere aus körnigem und/oder faserartigem Speisermaterial hergestellt und bevorzugt aus exothermem Material hergestellt, umfasst also wenigstens ein oxidierbares Material, beispielsweise ein oxidierbares Metall, ein Oxidationsmittel, ggf. Füllstoffe und/oder Fasern sowie ein Bindemittel.
  • Prinzipiell können die Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge jede beliebige Gestalt haben. So können die Außenkonturvorsprünge/Außenkonturrücksprünge beispielsweise würfelförmig, quaderförmig, kalottenförmig, pyramidenförmig oder im Schnitt trapezförmig ausgebildet sein, wobei die Kanten abgerundet sein können. Insbesondere zur Ausbildung einer Auflagefläche für die Hülle ist die nach außen gerichtete Oberfläche des Außenkonturvorsprungs zudem in Umfangrichtung entsprechend dem Radius des Speiserkorpus an der entsprechenden Stelle gekrümmt.
  • Die Außenkonturvorsprünge und/oder die Außenkonturrücksprünge haben eine Höhe beziehungsweise eine Tiefe, die insbesondere mindestens 5%, bevorzugt mindestens 10% und höchstens 45%, bevorzugt höchstens 20 % des maximalen Außendurchmessers des Speiserkorpus beträgt.
  • Insbesondere zur Ausbildung einer Wärmebrücke zwischen zwei benachbarten Außenkonturvorsprüngen oder in einem Außenkonturrücksprung erstrecken sich seitliche Flächen der Außenkonturvorsprünge/Außenkonturrücksprünge sowohl in Längsrichtung als auch in Radialrichtung, so dass seitliche Flächen von in Umfangsrichtung versetzt und benachbart zueinander angeordneten Außenkonturvorsprüngen oder zwei seitliche Flächen genau eines Außenkonturrücksprungs in Umfangsrichtung einander direkt zugewandt sind, wobei die Flächen auch parallel zueinander ausgerichtet sein können. Hierzu kann insbesondere die Höhe/Tiefe entsprechend gewählt werden. Der Abstand der einander zugewandten seitlichen Flächen beträgt dabei in Umfangrichtung insbesondere mindestens 2 %, bevorzugt mindestens 4 % und höchstens 8 %, bevorzugt höchstens 6 % des maximalen Außendurchmessers des Speiserkorpus.
  • Zur einfachen Herstellung erstrecken sich die Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge bevorzugt länglich in eine Richtung und insbesondere entlang einer durch die Speiseröffnung definierten Längsachse des Speiserkorpus. Die länglichen Außenkonturvorsprünge/Außenkonturrücksprünge erstrecken sich insbesondere ausgehend von dem Bodenbereich oder dem Deckelbereich. Die Querschnittsgestaltung der länglichen Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge kann beliebig sein, ist aber bevorzugt rechteckförmig oder dreiecksförmig, gegebenenfalls mit abgerundeten Kanten. Insbesondere zur Ausbildung einer Auflagefläche für die Hülle ist die nach außen gerichtete Oberfläche auch des länglichen Außenkonturvorsprungs zudem in Umfangrichtung entsprechend dem Radius des Speiserkorpus an der entsprechenden Stelle gekrümmt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge jeweils entlang der gesamten Seitenwand des Speiserkorpus.
  • Bevorzugt sind die länglichen Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge in Umfangsrichtung gleichmäßig hintereinander angeordnet, wobei insgesamt mindestens 3 bevorzugt mindestens 6 Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge vorgesehen sein können. Wenn die länglichen Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge zur Ausbildung von Wärmebrücken vorgesehen sind, können auch mindestens 12 oder mindestens 16 Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge vorgesehen sein. Wenn die länglichen Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge hingegen zur Ausbildung von Auflageflächen für die Hülle vorgesehen sind, können auch höchstens 9 oder höchstens 6 Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge vorgesehen sein. Die Außenkontur des Speiserkorpus weist in diesem Fall eine lamellenartige Gestalt auf. Ein solcher Speiserkorpus ist besonders einfach in einem einzigen Prozessschritt herstellbar. So kann ein entsprechender Kernkasten zur Herstellung eines Speiserkorpus auf seiner die Außenkontur vorgebenden Innenfläche den Außenkonturvorsprüngen und/oder Außenkonturrücksprüngen entsprechende längliche Rücksprünge/Vorsprünge aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn sich eine Breite der Außenkonturvorsprünge und/oder der Außenkonturrücksprünge und oder ein Abstand zwischen benachbarten Außenkonturvorsprünge/Außenkonturrücksprünge entlang ihrer Länge insbesondere entlang der Längsachse des Speiserkorpus ändert. Insbesondere nimmt ein Abstand zwischen zwei benachbarten Außenkonturvorsprüngen von dem Bodenbereich des Speiserkorpus zu dem Deckelbereich ab. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn eine dem Speiserhohlraum zugewandte Innenkontur des Speiserkorpus sich in ihrer Querschnittsgestaltung ausgehend von dem die Speiseröffnung aufweisenden Bodenbereich zu dem gegenüberliegenden Deckelbereich verjüngt. Die Innenkontur weist somit keine konkave Form auf. Somit kann der Speiserkorpus einteilig in einem einzigen Prozessschritt ohne verlorenen Kern hergestellt werden.
  • Die sich entlang der Längsachse des Speiserkorpus erstreckenden Außenkonturvorsprünge sind insbesondere so ausgebildet, dass sie in Umfangsrichtung des Speiserkorpus unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die Füße der Vorsprünge (in ihrer Querschnittsgestaltung) unmittelbar ineinander übergehen.
  • Somit kann ein in einem entsprechenden Kernkasten hergestellter Speiserkorpus in Richtung der Längsachse aus dem Kernkasten nach seiner Herstellung entnommen werden. Der Kernkasten weist dementsprechend auf seiner die Außenkontur des Speiserkorpus vorgebenden Innenseite sich in eine Richtung verjüngende gradlinig erstreckende Vorsprünge beziehungsweise Rücksprünge auf.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speisereinsatz eine Hülle umfasst, wobei die Hülle die Außenkontur des Speiserkorpus zumindest entlang eines Teils der Längserstreckung des Speiserkorpus umgibt und außen an der Außenkontur anliegt, so dass zwischen der Hülle und der die Außenkonturvorsprünge und/oder Außenkonturrücksprünge aufweisenden Außenkontur mindestens ein Hohlraum ausgebildet ist. Die den Speiserkorpus radial außen in Umfangsrichtung umgebende Hülle erstreckt sich bevorzugt von dem Bodenbereich über mindestens die Hälfte der Länge des Speiserkorpus in seiner Längsrichtung. Bevorzugt erstreckt sich die den Speiserkorpus in Umfangsrichtung umgebende Hülle über zwei Drittel der Länge des Speiserkorpus oder sogar über die gesamte Länge des Speiserkorpus. Bevorzugt liegt die hülsenförmige oder topfförmige Hülle mit ihrer Innenfläche an den radial äußersten Stellen aller Außenkonturvorsprünge an.
  • Von der Hülle und der Außenkontur des Speiserkorpus wird also ein Hohlraum begrenzt, der in Längsrichtung des Speiserkorpus bevorzugt auf beiden Seiten geschlossen ist. Durch die Hülle wird somit verhindert, dass während des Formprozesses der Gießform Formstoff in den so gebildeten Hohlraum gelangt. Die Hohlräume stellen eine Isolation bereit.
  • Die Hülle ist insbesondere aus einem formstabilen Körper wie aus einem metallischem Blech oder einem geeigneten Kunststoff gebildet, wobei die Hülle eine Wandstärke von maximal 2 mm [Millimeter], besonders bevorzugt von maximal 1 mm aufweisen kann. Insbesondere ist Hülle in einem Tiefziehverfahren hergestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Hülle einen Bodenabschnitt auf, der sich über die Stirnseite des Speiserkorpus im Bodenbereich des Speiserkorpus erstreckt und insbesondere mit dem Bodenbereich des Speiserkorpus zumindest abschnittsweise in Anlage ist, wobei die Hülle in dem Bodenabschnitt eine der Speiseröffnung des Speiserkorpus zugeordnete Öffnung aufweist, wobei die Öffnung der Hülle kleiner ist als die Speiseröffnung. Auf diese Weise wird durch die Hülle gleichzeitig ein (metallischer) Brechkern zur Verfügung gestellt, der die Verbindung zwischen der Speiseröffnung und dem Gussstück einschnürt und somit eine Sollbruchstelle für den nach dem Gießvorgang im Speiserhohlraum befindlichen metallischen Speiserrest vorgibt. Die Hülle kann in ihrem Bodenabschnitt so ausgebildet sein, dass sie sich ausgehend von der Speiseröffnung des Speiserkorpus zu ihrer dem Gussstück zugewandten Öffnung verjüngt. Der den Speiserkorpus in Umfangsrichtung umgebende Mantel der Hülle und der den Brechkern ausbildende Bodenabschnitt der Hülle können somit einteilig herstellbar sein. Die Hülle kann somit in einem zweiten Prozessschritt nach Herstellung des insbesondere einteiligen Speiserkorpus an diesem angebracht werden.
  • Die Hülle kann insbesondere im Bodenbereich und/oder Deckelbereich mit dem Speiserkorpus insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Klebstoff, oder kraftschlüssig verbunden sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass die Außenkonturvorsprünge auf ihrer der Speiseröffnung zugewandten (Stirn-)Seite eine Fase aufweisen, wobei insbesondere in Umfangsrichtung benachbarte Vorsprünge unterschiedliche Winkel der Fase aufweisen können.
  • In radialer Richtung können die Vorsprünge spitz oder abgerundet zulaufen.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, wobei die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Es zeigen schematisch
    • Figur 1:
    eine Längsschnittansicht durch einen Speiserkorpus,
    Figur 2:
    eine Draufsicht auf den Speiserkorpus gemäß Figur 1,
    Figur 3:
    den Speiserkorpus gemäß Figur 1 mit einer Hülle im Längsschnitt und
    Figur 4:
    eine Draufsicht auf den Speiserkorpus mit Hülle gemäß Figur 3.
  • In den Figuren ist ein Speiserkorpus 1 dargestellt, der eine umlaufende Seitenwand 2 aufweist, die sich von einem Bodenbereich 11 entlang einer Längsachse 7 zu einem Deckelbereich 12 erstreckt. Die Seitenwand 2 begrenzt mit einer Innenkontur 14 einen Speiserhohlraum 4. An den Speiserhohlraum 4 schließt sich eine Speiseröffnung 5 an, über die der Speiserhohlraum 4 während des Gießvorganges mit dem Formhohlraum der Gießform verbunden ist.
  • Die Seitenwand 2 weist auf ihrer Außenseite eine Außenkontur 3 mit einer Vielzahl von sich entlang der Längsachse 7 erstreckenden Außenkonturvorsprüngen 6 auf, die in Umfangsrichtung des Speiserkorpus 1 hintereinander angeordnet sind und sich ausgehend von dem Bodenbereich 13 über etwa drei Viertel der Länge des Speiserkorpus 1 erstrecken. Der Speiserkorpus 1 weist somit im unteren Bereich eine lamellenförmige Außenkontur auf.
  • Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, weisen die Außenkonturvorsprünge 6 eine Breite 8 auf, die entlang der Längsachse 7 von dem Bodenbereich 11 zum Deckelbereich 12 zunimmt, so dass die Breite eines Hohlraumes 10 zwischen zwei benachbarten Außenkonturvorsprüngen 6 abnimmt.
  • Es ist zu erkennen, dass sich die Querschnittsgestaltung der Innenkontur 14, ausgehend von dem die Speiseröffnung 5 aufweisenden Bodenbereich 11 entlang der Längsachse 7 hin zum Deckelbereich 12 verjüngt. Es ist somit möglich, den Speiserkorpus 1 in einem einzigen Prozessschritt ohne verlorenen Kern in einem Kernkasten herzustellen.
  • Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Speiserkorpus 1 gelangt Formstoff während des Formvorganges der Gießform zwischen die Außenkonturvorsprünge 6. Kommt es während des Gießvorganges zu einer exothermen Reaktion des Speisermaterials, heizt sich der an den Außenkonturvorsprüngen 6 und dazwischen angeordnete Formstoff auf, wobei zwischen benachbarten Außenkonturvorsprünge 6 Wärmebrücken gebildet werden. Durch die Wärmebrücken wird der Wärmeabtransport in den umliegenden Formstoff verringert, so dass der Modul des Speisereinsatzes erhöht ist.
  • Der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Speisereinsatz weist zusätzlich zu dem Speiserkorpus 1 eine Hülle 9 auf, die den unteren Bereich des Speiserkorpus 1 im Bereich der Außenkonturvorsprünge 6 in Umfangsrichtung umgibt. Die Innenseite der Hülle 9 liegt dabei im Bereich der Seitenwand 2 an den Außenseiten der Außenkonturvorsprünge 6 an. Die Hülle 9 überdeckt zudem den Bodenbereich 11 des Speiserkorpus 1, wobei eine Öffnung 13 der Hülle 9 kleiner ist als die Speiseröffnung 5.
  • Die Hülle 9 verhindert, dass während des Formvorganges Formstoff zwischen die Außenkonturvorsprünge 6 gelangt, so dass mit Luft gefüllte Hohlräume 10 ausgebildet werden, die von benachbarten Außenkonturvorsprüngen 6 und der Hülle 9 sowie an ihren oberen Enden vom Speiserkorpus 1 selbst begrenzt sind. Diese Hohlräume 10 sorgen für eine Isolierung während des Gießvorganges.
  • Durch die Ausbildung von Wärmebrücken zwischen benachbarten Außenkonturvorsprüngen 6 während des Gießvorgangs bei der Ausführungsform gemäß Figuren 1 und 2 beziehungsweise durch die von der Hülle 9 begrenzten Hohlräume 10 bei der Ausführungsform gemäß Figuren 3 und 4 wird der Modul der Speisereinsätze bei gleichem Speisergewicht beziehungsweise gleichem Speiserkorpusvolumen vergrößert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Speiserkorpus
    2
    Seitenwand
    3
    Außenkontur
    4
    Speiserhohlraum
    5
    Speiseröffnung
    6
    Außenkonturvorsprung
    7
    Längsachse
    8
    Breite
    9
    Hülle
    10
    Hohlraum
    11
    Bodenbereich
    12
    Deckelbereich
    13
    Öffnung
    14
    Innenkontur

Claims (11)

  1. Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus (1), aufweisend
    - eine umlaufende Seitenwand (2), wobei die Seitenwand (2) eine nach außen gerichtete Außenkontur (3) aufweist,
    - einen zumindest von der Seitenwand (2) begrenzten Speiserhohlraum (4) zur Aufnahme von flüssigem Metall und
    - eine Speiseröffnung (5) zum Verbinden des Speiserhohlraums (4) mit einem Formhohlraum der Gießform während des Gießvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenkontur (3) eine Vielzahl von Außenkonturvorsprüngen (6) und/oder Außenkonturrücksprüngen aufweist.
  2. Speisereinsatz nach Anspruch 1, wobei sich zumindest einige Außenkonturvorsprünge (6) und/oder Außenkonturrücksprünge jeweils entlang einer durch die Speiseröffnung (5) definierten Längsachse des Speiserkorpus (1) erstrecken.
  3. Speisereinsatz nach Anspruch 2, wobei sich zumindest einige Außenkonturvorsprünge (6) und/oder Außenkonturrücksprünge jeweils entlang der gesamten Seitenwand (2) des Speiserkorpus (1) erstrecken.
  4. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Breite der Außenkonturvorsprünge (6) und/oder der Außenkonturrücksprünge entlang ihrer Länge ändert.
  5. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Speisereinsatz eine Hülle (9) umfasst, wobei die Hülle (9) die Außenkontur (3) zumindest abschnittsweise umgibt und außen an der Außenkontur (3) anliegt, so dass zwischen der Hülle (9) und der die Außenkonturvorsprünge (6) und/oder Außenkonturrücksprünge aufweisenden Außenkontur (3) mindestens ein Hohlraum (10) ausgebildet ist.
  6. Speisereinsatz nach Anspruch 5, wobei die Hülle (9) aus einem formstabilen Körper wie metallischem Blech gebildet ist.
  7. Speisereinsatz nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Hülle (9) sich über einen die Speiseröffnung (5) aufweisenden Bodenbereich (11) des Speiserkorpus (1) erstreckt und eine der Speiseröffnung (5) des Speiserkorpus (1) zugeordnete Öffnung (13) aufweist, wobei die Öffnung (13) der Hülle (9) kleiner ist als die Speiseröffnung (5).
  8. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenkonturvorsprünge (6) auf der der Speiseröffnung (5) zugewandten Seite eine Fase aufweisen, wobei insbesondere benachbarte Vorsprünge (6) unterschiedliche Winkel der Fase aufweisen.
  9. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Querschnittsgestaltung der Innenkontur (14) ausgehend von der Speiseröffnung (5) entlang der Längsachse (7) verjüngt.
  10. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenkonturvorsprünge (6) in radialer Richtung spitz oder abgerundet zulaufen.
  11. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Speiserkorpus (1) einteilig ausgebildet ist.
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