DE19720057A1 - Verfahren und Vorrichtung zum steigenden Gießen in Sand-Gießformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum steigenden Gießen in Sand-Gießformen mit flüssigem Metall in einer Gießvorrichtung, indem das in einem Tiegel befindliche flüssige Metall von unterhalb in die zugeordnete auf einer Transportplatte angeordnete Gießform, die in einen Oberkasten und einen Unterkasten unterteilt ist, über ein Steigrohr zugeführt wird, wobei das Steigrohr an eine hierfür vorgesehene durchgehende Ausnehmung in der Transportplatte von unten angesetzt wird und der an seiner Unterseite wenigstens eine Zuströmöffnung für das schmelzflüssige Metall aufweisende Unterkasten von oben mit der Zuströmöffnung auf der Ausnehmung plaziert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Zur Erzeugung von Gußteilen werden in Gießereien über­ wiegend zweiteilige Sand-Gießformen verwendet, deren Formhohlräume mit flüssigem Metall gefüllt werden. Um Lunker zu vermeiden, die durch die Volumenverringerung beim Abkühlen des Metalls entstehen können, werden in den Oberkasten Öffnungen mit großem Querschnitt, soge­ nannte Speiser, vorgesehen, die beim Abgießen der Form mit flüssigem Metall gefüllt werden, aus denen das Guß­ teil während der Abkühlung flüssiges Metall absaugen kann und um die Schrumpfungen beim Erstarren der Schmelze ausgleichen, so daß ein möglichst homogenes Gußgefüge entsteht.

Diese Speiser haben oft ein größeres Volumen als das eigentliche Gußstück, weil der Inhalt des Speisers län­ ger flüssig bleiben muß als der des Gußstücks, um eine einwandfreie Speisung zu erreichen.

Besonders bei Aluminium und dessen Legierungen ist es erforderlich Speiser vorzusehen, da diese Metalle bei der Erstarrung besonders stark schrumpfen. Von Nachteil bei dieser Arbeitsweise ist, daß viel mehr flüssiges Metall zur Verfügung gestellt werden muß, als für das eigentliche Gußstück nötig wäre.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist aus der DE-OS 20 56 243 ein Verfahren der eingangs genannten Art be­ kannt, bei dem die Formen von unten gefüllt werden. Das flüssige Metall wird aus einem beheizten Behälter in die Form gedrückt. Die Verbindung zwischen Behälter und Form ersetzt den Speiser. Der Druck des flüssigen Mate­ rials entsteht hierbei durch Kippen des Behälters, so daß der Schmelzenspiegel im Behälter höher ist als die Gießform, und wird solange aufrechterhalten bis das Gußstück erstarrt ist, was einige Zeit dauert und somit die Leistung beeinflußt.

Allerdings hat sich dieses Verfahren bisher nur bei der Herstellung von Gußstücken in metallischen Dauerformen (Kokillen) und chemisch gebundenen Sanden durchgesetzt, während bei der Herstellung von Gußstücken in Sand- Gießformen noch keine zufriedenstellende Lösung gefun­ den werden konnte.

Dauerformen aus Metall sind teuer, ebenso auch die aus chemisch gebundenen Sanden infolge der hohen Kosten, die aus der Wiederaufbereitung des Sandes entstehen. Demgegenüber sind Sand-Gießformen auch in großen Stück­ zahlen billig zu produzieren und die Wiederaufbereitung des Sandes ist einfach und umweltfreundlich durchzufüh­ ren.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfach und kostengünsti­ ges Verfahren zum steigenden Gießen in Sand-Gießformen mit flüssigem Metall anzugeben sowie eine und eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens, um so die teuren Speiser zu vermeiden, gleichzeitig aber die ho­ hen Leistungszahlen zu erreichen, die bei modernen Formanlagen möglich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen behandelt.

Demgemäß zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß nach Einsetzen in die Gießvorrichtung die Transportplatte abgesenkt wird, daß die auf der Transportplatte befindliche Gießform gegen Aufschwimmen des Oberkastens mittels Haltemitteln gesichert wird, daß das Steigrohr an die in der Transportplatte hierfür vorgesehene Ausnehmung dicht anschließt, daß hiernach das flüssige Metall aus dem Tiegel über das Steigrohr in die Gießform gepreßt wird und daß nach dem Füllen der Gießform die Transportplatte wider auf das Aus­ gangsniveau angehoben wird.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Ver­ fahrens kann vorgesehen sein, daß nach Anliegen des Steigrohres an der Ausnehmung in der Transportplatte der Tiegel mit Druckluft beaufschlagt wird und daß der hierdurch erzeugte Innendruck das flüssige Metall aus dem Tiegel über das Steigrohr in die Gießform treibt.

Eine weitere günstige Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens sieht vor, daß nach Anliegen des Steig­ rohres an der Ausnehmung in der Transportplatte die Gießform mit einer Haube abgedichtet wird und mit Un­ terdruck beaufschlagt wird.

Auf diese einfache Weise, bei der die mechanische Bean­ spruchung der Sand-Gießformen vergleichsweise gering sind, ist eine kontinuierliche Gießfolge bei hoher Guß­ qualität möglich, ohne daß es der sonst unvermeidlichen Speiser bedarf.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Gießvorrichtung auf, welche das flüssige Metall in einem Tiegel aufnimmt und mit wenig­ stens einem Steigrohr versehen ist, durch welches das flüssige Metall von unterhalb in die zugeordnete Gieß­ form gelangt, welche Gießform von einem Oberkasten und einem Unterkasten gebildet ist, die eine horizontal ausgerichtete Trennfuge aufweisen, und auf einer Trans­ portplatte angeordnet ist, welcher Unterkasten an sei­ ner Unterseite wenigstens eine Zuströmöffnung für das schmelzflüssige Metall aufweist, wobei jede Zuströmöff­ nung mit einer in der Transportplatte hierfür vorgese­ henen durchgehenden Ausnehmung zusammenarbeitet und die Gießvorrichtung zur Befüllung der Gießform mit wenig­ stens einem Steigrohr an die durchgehende Ausnehmung ansetzbar ist.

Zur Durchführung des Verfahrens weist die erfindungsge­ mäße Gießvorrichtung ein Traggerüst auf, welches die Transportplatte mit der Gießform aufnimmt. An dem Trag­ gerüst ist unterhalb der Transportplatte ein Schmelz­ tiegel mit dem Steigrohr angeordnet. Ferner sind Halte­ mittel vorgesehen, welche die Gießform fixieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es vor­ teilhaft sein, daß oberhalb der Transportplatte eine Traverse angeordnet ist, an welcher eine Druckplatte geführt ist, welche ein Aufschwimmen des Oberkastens der Gießform verhindert.

Hiermit ist gewährleistet, daß beim Befüllen der Gieß­ form einerseits die Gießform unversehrt bleibt und daß andererseits die geteilte Gießform nicht aufklafft in­ folge des hydrostatischen Drucks der Metallschmelze.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung sind die durchgehenden Ausnehmungen einer jeden Transportplatte mit auswechselbaren Buchsen versehen, welche mit dem daran angesetzten Steigrohr der Gießvorrichtung eine Abdichtung bilden. Vorteilhaf­ terweise sind die Buchsen mit abdichtenden Elementen versehen, wie Dichtkanten oder Dichtlippen.

Um eine optimale Anpassung der Transportplatte an das Steigrohr der Gießvorrichtung zu gewährleisten, ist die Transportplatte in dem Traggerüst vertikal bewegbar, das heißt wahlweise absenkbar und/oder anhebbar.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung sieht vor, daß die Gießvorrichtung mit einer Abdeckhaube ausgerüstet ist, welche die Gießform abdichtet.

Hierbei sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform vor, die Abdeckhaube mit einer Unterdruckeinrichtung zu verbinden, mittels welcher auf die Gießform ein Unter­ druck übertragbar ist. Hierbei ist es vorteilhaft, daß die Druckplatte mit Durchgangsöffnungen versehen ist.

Um die mechanischen Beanspruchungen der Gießform mög­ lichst gering zu halten sind gemäß einer weiteren gün­ stigen Ausgestaltung an der Gießvorrichtung Druckfedern vorgesehen sind, welche die Transportplatte federnd aufnehmen.

Um eine kontinuierliche Befüllung der Gießformen mit dem flüssigen Metall zu gewährleisten, ist die Gießvor­ richtung mit einer Drucklufteinrichtung, zum Beispiel Kompressor oder Druckflasche, verbunden, welche Druck­ luft zur Beaufschlagung des Schmelztiegels bereit­ stellt, um das schmelzflüssige Metall über das Steig­ rohr in die Gießform zu fördern. Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, daß jedes Steigrohr zu etwa ≦ der Tiegelhöhe in den Tiegel eintaucht.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ver­ besserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sollen die Er­ findung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserun­ gen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfin­ dung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Gießvorrichtung mit einer Transport­ platte mit darauf angeordneter Gießform vor dem Gießen;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 1 während des Gieß­ vorgangs im Längsschnitt;

Fig. 4 die Anordnung gemäß Fig. 3 im Querschnitt und

Fig. 5 eine Ausschnittvergrößerung der Einzelheit "A" in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Gießvorrichtung 10 gezeigt, welche in einer nicht näher dargestellten Gieß- und Formanlage angeordnet ist.

Aus dieser Gieß- und Formanlage werden Transportplatten 12, die mit je einer leeren Sand-Gießform 14 beladen sind, der Gießvorrichtung von der linken Seite der Dar­ stellung in Fig. 1 auf einer aus einzelnen Rollen 16 gebildeten Rollenbahn zugeführt und nach dem Befüllen mit Metallschmelze 18 nach rechts entsprechend dem Pfeil T abgeführt.

Jede Gießform 14 besteht aus einem Oberkasten 14.1 und einem Unterkasten 14.2, der eine Zuführöffnung 15 für schmelzflüssiges Metall aufweist. Der Unterkasten 14.2 ist dabei so auf die Transportplatte 12 aufgesetzt, daß er mit seiner Zuführöffnung 15 oberhalb einer hiermit korrespondierenden Ausnehmung 13 in der Transportplatte 12 aufliegt, durch welche die Metallschmelze 18 beim Befüllen strömt.

Die Metallschmelze 18 befindet sich in einem Tiegel 20, der unterhalb der in der Gießvorrichtung 10 befindli­ chen Transportplatte 12 angeordnet ist. In dem Tiegel ist ein Steigrohr 22 eingesetzt, das zu etwa ≦ der Höhe des Tiegels 20 in diesen eintaucht.

Die Gießvorrichtung 10 umfaßt eine Aufhängung 19, in welcher vorzugsweise der Tiegel 20 gehalten ist, ein Gerüst 24, das sich nach oben erstreckt und die auf der Transportplatte 12 zugeführte Gießform 14 überragt, so­ wie eine mit Federn 26 versehene, hier nicht im einzel­ nen dargestellte Hebe- und Absenkvorrichtung für die in der Gießvorrichtung befindliche Transportplatte 12, die ebenfalls mit einem Abschnitt der zuvor erwähnten Rol­ lenbahn ausgestattet ist.

Das Gerüst 24 ist mit einer Preßvorrichtung 28 verse­ hen, welche eine Druckplatte 30 sowie eine Abdeckhaube 32 auf die darunter befindliche Gießform 14 absenkt und so die Gießform 14 örtlich fixiert, damit deren Oberka­ sten 14.1 beim Befüllen mit Metallschmelze 18 nicht aufschwimmt und dadurch den Gießvorgang beziehungsweise die Herstellung des gewünschten Gußstücks 17 verhin­ dert.

Zusätzlich ist im gezeigten Beispiel die Gießform 14 abdichtende Abdeckhaube 32 mit einer nicht gezeigten Unterdruckeinrichtung verbunden, welche unter der Ab­ deckhaube 32 einen Unterdruck einstellt, der entspre­ chend Pfeil U erzeugt wird.

In Fig. 2 ist die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer um 90° geschwenkten Schnittdarstellung gezeigt. Beide Dar­ stellungen zeigen die mit der leeren Gießform 14 der Gießvorrichtung 10 zugeführte Transportplatte 12 vor dem Befüllen mit Metallschmelze 18.

In den Fig. 3 und 4 ist jeweils die gleiche Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 gezeigt während des Befüllens mit Metallschmelze 18. Zu diesem Zweck ist die in der Gießvorrichtung befindliche Transportplatte 12 ein we­ nig abgesenkt, so daß das obere Ende des Steigrohres unmittelbar an der Ausnehmung 13 in der Transportplatte 12 anliegt.

Entsprechend der Erfindung ist diese Ausnehmung 13 mit einer in Fig. 5 in größerem Maßstab gezeigten auswech­ selbaren Speisebuchse 13.1 versehen, welche auf der dem Steigrohr 22 zugewandten Seite mit einer Dichtung 23 versehen ist. Sobald infolge Verschleiß die Dichtheit nicht mehr gewährleistet ist, wird die Speisebuchse 13.1 ausgewechselt.

Zum Befüllen der Gießform wird in einen an der Halte­ rung 19 angeformten Stutzen 21 aus einer nicht gezeig­ ten Druckluftquelle, zum Beispiel Druckspeicher, Kom­ pressor oder Druckluftflasche, Druckluft P zugeführt, welche die Schmelzenoberfläche 18 in dem Tiegel 20 be­ aufschlagt und so über das Steigrohr 22 in die Gießform 14 preßt, wo die Metallschmelze 18 zum Gußstück 17 er­ starrt.

Die Handhabung der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Figur erläu­ tert.

Jede Gießvorrichtung 10 nach Fig. 1 bis 4 dient dazu, die Gießform 14 von unten unter Druck mit flüssigem Me­ tall zu füllen. Das flüssige Metall befindet sich in dem beheizbaren Tiegel 20, der über eine verschließbare Öffnung nachgefüllt werden kann. Die gießbaren Formen 14 werden auf den Transportplatten 12 der Gießvorrich­ tung 10 zugeführt. Die Transportplatten sind 12 an der Stelle 13, wo sich die Einfüllöffnung 15 der Form be­ findet, mit auswechselbaren Buchsen 13.1 ausgestattet. Die Buchsen 13.1 haben Dichtkanten oder Dichtlippen 23, damit eine leckfreie Verbindung zwischen der Form 14 und dem Tiegel 20 hergestellt werden kann. Oberhalb der Form 14 befinden sich die absenkbare Druckplatte und die Haube 32, welche die Form 14 vor dem Gießen nach unten gegen das Steigrohr 22 der Gießvorrichtung 10 drücken.

Dadurch bilden Steigrohr 22, Buchse 13.1 und Einfüll­ öffnung 15 in der Form 14 einen durchgehenden Kanal, durch den das flüssige Material 18 in die Form 14 ge­ langen kann. Innerhalb der Haube 32 ist die Druckplatte 30 als Lochplatte ausgebildet, die gegen die Formober­ fläche gedrückt werden kann, damit das Formoberteil 14.1 nicht angehoben wird, auch wenn das flüssige Me­ tall 18 mit höherem Druck in die Form 14 gelangt. Zur Unterstützung des Füllvorgangs und zur Verringerung der Abkühlungszeit wird die Haube 32 an eine Vakuumpumpe angeschlossen.

Die Rollenbahn im Bereich der Gießvorrichtung 10 ist mit Federn 26 federnd gelagert, damit die auf der Transportplatte 12 liegende Form 14 durch den Druck der Haube 32 nach unten ausweichen kann, wodurch der Kon­ takt zwischen Buchse 13.1 und Steigrohr 22 hergestellt wird.

Nachdem eine durchgehende Verbindung zwischen der Form 14 und dem Tiegel 20 der Gießvorrichtung 10 hergestellt ist, wird die Druckluftzufuhr 21 zum Tiegel 20 geöff­ net. Die Druckluft wirkt auf die Oberfläche des Metall­ bades 18 und drückt das flüssige Metall in die Form 14. Der Druck wird solange aufrechterhalten bis die Form 14 vollständig zu einem Gußstück 17 erstarrt und der Schrumpfungsprozeß beendet ist.

Bezugszeichenliste

10

Gießvorrichtung

12

ransportplatte

13

Ausnehmung

13.1

Speisebuchse

14

Gießform

14.1

Oberkasten

14.2

Unterkasten

15

Zuführöffnung

16

Rolle

17

Gußstück

18

Metallschmelze

19

Halterung

20

Tiegel

21

Stutzen für Druckluft

22

Steigrohr

23

Dichtung

24

Gerüst

26

Feder

28

Preßvorrichtung

30

Druckplatte

32

Abdeckhaube

Claims (13)

1. Verfahren zum steigenden Gießen in Sand-Gießformen (14) mit flüssigem Metall (18) in einer Gießvorrichtung (10), indem das in einem Tiegel (20) befindliche flüs­ sige Metall (18) von unterhalb in die zugeordnete, auf einer Transportplatte (12) angeordnete Gießform (14), die in einen Oberkasten (14.1) und einen Unterkasten (14.2) unterteilt ist, über ein Steigrohr (22) zuge­ führt wird, wobei das Steigrohr (22) an eine hierfür vorgesehene durchgehende Ausnehmung (13) in der Trans­ portplatte (12) von unten angesetzt wird und der an seiner Unterseite wenigstens eine Zuströmöffnung (15) für das schmelzflüssige Metall (18) aufweisende Unter­ kasten (14.2) von oben mit der Zuströmöffnung (15) auf der Ausnehmung (13) plaziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einsetzen in die Gießvorrichtung (10) die Trans­ portplatte (12) abgesenkt wird, daß die auf der Trans­ portplatte (12) befindliche Gießform (14) gegen Auf­ schwimmen des Oberkastens (14.1) mittels Haltemitteln (28, 30, 32) gesichert wird, daß das Steigrohr (22) an die in der Transportplatte (12) hierfür vorgesehene Ausnehmung (13) dicht anschließt, daß hiernach das flüssige Metall (18) aus dem Tiegel (20) über das Steigrohr (22) in die Gießform (14) gepreßt wird und daß nach dem Füllen der Gießform (14) die Transport­ platte (12) wieder auf das Ausgangsniveau angehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anliegen des Steigrohres (22) an der Ausneh­ mung (13) in der Transportplatte (12) der Tiegel (20) mit Druckluft beaufschlagt wird und daß der hierdurch erzeugte Innendruck das flüssige Metall (18) aus dem Tiegel (20) über das Steigrohr (22) in die Gießform (14) treibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach Anliegen des Steigrohres (22) an der Ausnehmung (13) in der Transportplatte (12) die Gieß­ form (14) mit einer Haube (32) abgedichtet wird und mit Unterdruck beaufschlagt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorherigen Ansprüche mit einer Gießvorrichtung (10), welche das flüssige Metall (18) in einem Tiegel (20) aufnimmt und mit wenigstens einem Steigrohr (22) versehen ist, durch welches das flüssige Metall (18) von unterhalb in die zugeordnete Gießform (14) gelangt, welche Gießform (14) von einem Oberkasten (14.1) und einem Unterkasten (14.2) gebildet ist, die eine hori­ zontal ausgerichtete Trennfuge aufweisen, und auf einer Transportplatte (12) angeordnet ist, welcher Unterka­ sten (14.2) an seiner Unterseite wenigstens eine Zu­ strömöffnung (15) für das schmelzflüssige Metall (18) aufweist, wobei jede Zuströmöffnung (15) mit einer in der Transportplatte (12) hierfür vorgesehenen durchge­ henden Ausnehmung (13) zusammenarbeitet und die Gieß­ vorrichtung zur Befüllung der Gießform (14) mit wenig­ stens einem Steigrohr (22) an die durchgehende Ausneh­ mung (13) ansetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung (10) ein Traggerüst (24) aufweist, welches die Transportplatte (12) mit der Gießform (14) aufnimmt, daß an das Traggerüst (24) unterhalb der Transportplatte (12) ein Tiegel (20) angeordnet ist und daß Haltemittel (28, 30, 32) vorgesehen sind, welche die Gießform (14) fixieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Ausnehmungen (13) einer jeden Transportplatte (12) mit auswechselbaren Buchsen (13.1) versehen sind, welche mit dem daran angesetzten Steig­ rohr (22) der Gießvorrichtung (10) eine Abdichtung bil­ den.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Transportplatte (12) in dem Tragge­ rüst (24) absenkbar und/oder anhebbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung (10) mit einer Abdeckhaube (32) ausgerüstet ist, welche die Gießform (14) abdichtet.

8. Vorrichtung Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (32) mit einer Unterdruckeinrichtung zusammenarbeitet, welche auf die Gießform (14) einen Unterdruck überträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß oberhalb der Transportplatte (12) eine Traverse angeordnet ist, an welcher eine Druckplatte (30) geführt ist, welche ein Aufschwimmen des Oberkastens (14.1) der Gießform (14) verhindert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckplatte (30) mit Durchgangsöffnungen versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Gießvorrichtung (10) Druckfedern (26) vorgesehen sind, welche die Transport­ platte (12) federnd aufnehmen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Steigrohr (22) zu etwa 3/4 der Tiegelhöhe in den Tiegel (20) eintaucht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung (10) mit einer Drucklufteinrichtung, zum Beispiel Kompressor oder Druckflasche, verbunden ist, welche Druckluft zur Beaufschlagung des Tiegels (20) bereitstellt, um das schmelzflüssige Metall (18) über das Steigrohr (22) in die Gießform (14) zu fördern.