DE1758598B1 - Giessform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform, insbesondere Kokille zum Gießen von Metallkörpern, insbesondere Kokillen mit einer metallischen, einen Gießraum umschließenden Formwand, deren Querschnitt eine oder mehrere Ecken hat.

Beim Gießen von Metall in den gegenwärtig üblichen Kokillengußformen geht die Wärmeabfuhr vom Gießmetall durch die Gießform ungleichmäßig über die Kokillenaußenfläche vor sich, woraus sich unerwünschte Seigerungen im geschmolzenen Metall ergeben. Eine bekannte Kokille hat beispielsweise bei Betrachtung eines horizontalen Querschnitts eine im wesentlichen rechteckige Form und hat gleichmäßige Wandstärke.

Bis jetzt haben Versuche, diese unerwünschten Inhomogenitäten zu vermeiden, in der Regel zu komplizierten Abänderungen der Form der Kokillenwand geführt. Eine komplizierte Gießform dieser Art, wie sie beispielsweise in der britischen Patentschrift 348 270 beschrieben ist, hat unter anderem die Nachteile, daß die Gießform schwierig herzustellen und demgemäß auch schwierig zu verwenden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine Kokille zu schaffen, in der ohne eine Veränderung der Gießformwandoberflächen die Seigerungstendenz des geschmolzenen Metalls vermindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Kokille der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß in der Gießformwand an jeder Ecke eine in Gießformlängsrichtung verlaufende Ausnehmung vorgesehen ist.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer üblichen, heute verwendeten Kokille,

F i g. 2 in einem vergrößerten Maßstab einen Querschnitt der Gießform von F i g. 1, in den durch eingezeichnete Isothermen ein Temperaturverlauf eingetragen ist (auf die übliche Querschnittsschraffur wurde zur besseren Veranschaulichung verzichtet),

F i g. 3 bzw. 4 einen Seiten- bzw. vergrößerten Querschnitt einer erfindungsgemäßen Kokille,

F i g. 5 einen Teilquerschnitt einer Gießform, die eine abgewandelte Ausführungsform zeigt,

F i g. 6 und 7 der F i g. 5 ähnliche Ansichten von anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung und

F i g. 8 und 9 Querschnitte von erfindungsgemäßen Kokillen.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Kokille hat, wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, einen im Querschnitt quadratischen Gießraum 1 und einen ebenfalls im wesentlichen quadratischen äußeren Umfang 2. Die tatsächliche Form des Umfangs 2 ist so gewählt, daß die Dicke der Gießformwand im wesentlichen gleich ist. Die Linien 3,4 und 5 stellen Isothermen innerhalb der Gießformwand dar, die durch sorgfältige Messung der Temperaturverteilung erhalten wurden. Die Messungen fanden 10 Minuten nach dem Eingießen des Stahls in die Gießform statt. Die Isothermen 3 bis 5 haben abfallende Temperaturen, und es ist zu sehen, daß die von den Isothermen 3 eingeschlossenen Stellen der höchsten Temperatur an den Längsseiten des Gießraums liegen, während dessen Ecken kälter sind und die durch die Isotherme 4 angezeigte nächstniedrigere Temperatur haben. Außerdem zeigen die Isothermen einen derartigen Verlauf des Wärmeflusses durch die Wand der Gießform an, daß die äußeren Oberflächen der Gießformecken eine merklich geringere Temperatur als die äußeren Längsseiten haben. Der Temperaturgradient ist an den Ecken am größten. Weitere nur 5 Minuten nach dem Abguß erfolgende Temperaturmessungen ergaben Isothermen, die einen ähnlichen Verlauf aufweisen wie die oben beschriebenen. Demzufolge ist die Wärmeübergangsgeschwindigkeit von dem Gußstück zur Kokille an den Ecken am größten und an den Seitenwänden am geringsten. Es ist zu beachten, daß Isothermen niedrigerer Temperatur als die Isothermen 5 an den Kanten der Gießform aus der äußeren Oberfläche heraustreten.

Betrachtung von F i g. 2 zeigt, daß an den Ecken der Gießform ein größeres Metallvolumen zur Abführung der Wärme zur Verfügung steht als entlang den Längsseiten der Gießformwand. Deshalb schlägt die Erfindung eine Verminderung von Metall an den Ecken der Gießformwand vor, indem an den Ecken eine Unterbrechung der Metallmasse vorgesehen wird, um so die Größe des Wärmeflusses an den Ecken zu vermindern und, soweit möglich, der Größe des Wärmeflusses an den Längsseiten der Gießformwand anzugleichen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine Gießform 6, die der in F i g. 1 und 2 gezeigten ähnlich ist, aber Unterbrechungen im Metallmaterial an den Ecken in Form von kreisförmigen Ausnehmungen oder Bohrungen 7 an jeder Ecke der Gießform hat. Jede Ausnehmung 7 erstreckt in Gießformlängsrichtung von der Oberseite bis zur Unterseite der Gießform durch diese. Das Anbringen dieser Ausnehmungen ist mittels normaler Gießereitechniken leicht möglich.

Kennzeichnende Abmessungen können in bezug auf die diagonale Dicke C der Ecke der Wand wie folgt festgelegt werden:

Bohrungsdurchmesser = —

Bohrungsmittelpunkt =

Die Dicke C der Ecke beträgt in der Regel etwa 95% der Dicke der Wand an den Längsseiten der Gießform. Das obenerwähnte Verhältnis des Bohrungsdurchmessers zur Eckendicke beeinträchtigt auch die Festigkeit der Gießform nur wenig.

Die Erfindung ist nicht auf die Anbringung von Ausnehmungen mit kreisförmigem Querschnitt oder auf eine einzelne Ausnehmung an jeder Ecke beschränkt. So können beispielsweise, wie in F i g. 5 gezeigt, zwei Ausnehmungen geeigneten Durchmessers an jeder Ecke vorgesehen sein. Diese Ausnehmungen 8 liegen symmetrisch zur Eckenmittellinie 9 und liegen auf der Mittellinie 10 der Wand der Gießform. Andererseits kann, wie in F i g. 6 gezeigt ist, eine einzelne Ausnehmung 11, die einen gekrümmten und langgestreckten Querschnitt hat, an jeder Ecke vorgesehen sein. Obgleich die Bohrung 11 als schmaler gewölbter Schlitz dargestellt ist, können die Abmessungen solcher Ausnehmungen auch so gewählt werden, daß sie eine breitere und kürzere Querschnittsform als die gezeigte haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Querschnitt jeder Ausnehmung die Form eines kleinen Kreissegmentes. Eine solche Ausnehmung 12 ist in F i g. 7 gezeigt und hat einen aus einem gekrümmten Teil 12 a bestehenden, im wesentlichen

parallel zur äußeren Oberfläche der Gießformecke verlaufenden Teil 12 a und einen geraden, senkrecht auf der Eckenmittellinie 9 stehenden Teil 12 b.

Abgesehen von der Größe, der Form, der genauen Anordnung und der Anzahl der an jeder Ecke vorge- S sehenen Bohrungen, ist die Wirkung der Erfindung nicht allein auf die Verminderung der Metallmenge an der Gießformecke zurückzuführen, sondern ebenso auf die Tatsache, daß jede Bohrung Luft enthält, die wärmeisolierend wirkt. In dieser Hinsicht ist zu be- ίο rücksichtigen, daß die Ausbildungen der Ausnehmungen gemäß den F i g. 6 und 7 eine bessere Wärmeisolierung gegenüber den anderen beschriebenen Ausnehmungsquerschnittsformen bieten. Vorzugsweise wird Sorge dafür getragen, daß diese Luft während des Gießens der Kokille möglichst in Ruhe bleibt. Vorzugsweise wird dabei die Gießform auf ihren Boden so aufgesetzt, daß die unteren Enden der Ausnehmungen verschlossen sind und wirksam gegen den Eintritt von Luft abgedichtet sind. ao

Obwohl die Erfindung im vorstehenden für Kokillen mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt beschrieben ist, kann die Erfindung auch bei anders geformten Gießformen angewandt werden, indem man eine oder mehrere Ausnehmungen an jeder Ecke des Gießformquerschnitts anbringt. So ist, wie in F i g. 8 gezeigt ist, eine achteckige Gießform 13 mit kreisförmigen Ausnehmungen 14 an jeder der acht Ecken versehen.

Es ist einzusehen, daß die Erfindung nicht auf eine kreisförmige Gießform mit gleichmäßiger Wanddicke anzuwenden ist, weil solch eine Gießform keine Ecken hat und deshalb das durch die Erfindung zu lösende Problem nicht auftritt. Es gibt aber auch Gießformen mit einer kreisförmigen inneren oder einer kreisförmigen äußeren Flächenform, bei der jeweils eine dieser Flächen Ecken aufweist. In diesem Fall kann die Erfindung durch Anbringung einer Ausnehmung an jeder Ecke der Gießformwand mit Vorteil verwendet werden. So ist beispielsweise in F i g. 9 eine Gießform 15 mit kreisförmigem äußerem Umfang und achtkantigem, aus konvex gekrümmten Seiten zusammengesetztem innerem Umfang dargestellt, wobei auf der Eckenlinie jeder einspringenden Ecke 17 eine Ausnehmung 16 vorgesehen ist.

Größe und Form der Ausnehmungen für spezielle Ausbildungen von Gießformen werden mindestens in gewissem Umfang durch Versuche und auftretende Fehler bestimmt. Bei einer kreisförmigen Ausnehmung wird der Ausnehmungsdurchmesser auf jeden Fall im allgemeinen um so kleiner, je größer der eingeschlossene Winkel der Ecke der im Gießraum abzugießenden Kokille ist.

Während des Abgießens einer Kokille mit den erfindungsgemäßen Ausnehmungen oder Bohrungen ist der Wärmeabfluß an den Ecken der Gießform vermindert, wodurch eine gleichförmigere Kühlung und eine Verminderung der Anfälligkeit der Ecken für Abplatzungen erreicht wird.

Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Ausnehmungen wird auch eine größere Lebensdauer der Gießform erreicht.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gießform zum Gießen von Metallkörpern, insbesondere Kokillen mit einer metallischen, einen Gießraum umschließenden Gießformwand, deren Querschnitt eine oder mehrere Ecken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wand der Gießform an jeder Ecke mindestens eine in Gießformlängsricntung verlaufende Ausnehmung (7; 11; 12; 14; 16) vorgesehen ist.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Ecke innerhalb der Gießformwand mehrere Ausnehmungen (8) vorgesehen sind.

3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (7; 8; 14; 16) kreisförmige Querschnitte haben.

4. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11; 12) langgestreckte Querschnitte haben.

5. Gießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11) den Querschnitt eines gekrümmten Schlitzes haben.

6. Gießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) einen kleinen kreissegmentförmigen Querschnitt haben, wobei der gekrümmte Teil (12«) der Querschnittsform im wesentlichen parallel zur äußeren Oberfläche der Gießform verläuft.

7. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Ecke gelegene Ausnehmung oder die Ausnehmungen (7; 8; 11; 12: 14) auf der Mittelinie (10) der Gießformwand und symmetrisch zur Mittellinie (9) der Gießformecke angeordnet sind.

8. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung (7; 8; 11; 12; 14: 16) von der Oberseite bis zum Boden der Gießform durchläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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