DE29913692U1 - Device for low pressure casting of metals - Google Patents
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Description
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Beschreibung
Vorrichtung zum Niederdruckgießen von MetallenDescription
Device for low-pressure casting of metals
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Metallen mit mindestens einem Gießofen mit einer nachfüllbaren Einfüllkammer und mit mindestens einem Steigrohr, das endseitig über eine Gießdüse sukzessive mit Hohlräume aufweisenden Sand-Gießformkästen verbindbar ist.The invention relates to a device for low-pressure casting of metals with at least one casting furnace with a refillable filling chamber and with at least one riser pipe, the end of which can be successively connected to sand casting mold boxes having cavities via a casting nozzle.
Bei Niederdruck-Gießverfahren wird das in dem Gießofen befindliche Flüssigmetall durch Aufbringung eines Überdruckes von etwa 2 bis 8 &khgr; 104 Pa über das druckdicht mit dem Formkasten verbundene Steigrohr in die Gießform hineingedrückt, wonach über einen in dem Sand-Gießformkasten vorhandenen Schieber die Verbindung zwischen dem Formkastenhohlraum und dem Ofen abgesperrt wird, so daß der Formkasten von dem Steigrohr bzw. der Düse, die am Ende des Steigrohres angeordnet ist, abgekoppelt und durch Andocken eines nächsten Formkastens der nächste Gießvorgang (bei geöffnetem Schieber des Sand-Gießformkastens) eingeleitet werden kann. Der Gießofen ist hierbei derart ausgestaltet, daß er die Metallschmelze über die gesamte Gießzeit unter konstanten, definierten Bedingungen mit einer exakten Druck- und Temperaturführung in den Formkasten überführen kann.In low-pressure casting processes, the liquid metal in the casting furnace is pressed into the casting mold by applying an overpressure of about 2 to 8 x 10 4 Pa via the riser pipe that is pressure-tightly connected to the mold box, after which the connection between the mold box cavity and the furnace is closed off via a slide valve in the sand mold box, so that the mold box can be uncoupled from the riser pipe or the nozzle that is arranged at the end of the riser pipe and the next casting process can be initiated by docking a next mold box (with the slide valve of the sand mold box open). The casting furnace is designed in such a way that it can transfer the molten metal into the mold box over the entire casting time under constant, defined conditions with precise pressure and temperature control.
Mit jedem Gießvorgang wird die im Gießofen vorhandene flüssige Metallschmelze um den vergossenen Teil minimiert, bis der Gießofen entleert ist. Hiernach muß der Ofen wieder befüllt und die Füllcharge auf die zum Gießen optimale Temperatur gebracht werden. Während dieser Zeit können mit dem Ofen keine Gießvorgänge durchgeführt werden.With each pouring process, the liquid metal melt in the pouring furnace around the poured part is minimized until the pouring furnace is emptied. After this, the furnace must be refilled and the charge brought to the optimum temperature for pouring. During this time, no pouring processes can be carried out with the furnace.
Die Gießdüse, auf die der Gießformkasten aufgesetzt oder anderweitig angedockt wird, ist einem starken Verschleiß ausgesetzt, der schließlich die erforderliche Abdichtung nicht mehr gewährleistet, so daß die komplette Düse ausgetauscht werden muß. Wegen der ohnehin relativ großen Porosität des nach dem Stand der Technik üblicherweise verwendeten feuerfesten Materiales für die Düse ergeben sich relativ kurze Betriebszeiten bzw. durch einen Düsenwechsel bedingte häufige Stillstandszeiten, die insgesamt zu einer Erhöhung der Produktionskosten führen.The pouring nozzle, onto which the casting mold box is placed or otherwise docked, is subject to severe wear, which ultimately no longer ensures the required sealing, so that the entire nozzle has to be replaced. Due to the relatively high porosity of the refractory material usually used for the nozzle in accordance with the state of the art, this results in relatively short operating times or frequent downtimes due to nozzle changes, which overall lead to an increase in production costs.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden.It is the object of the present invention to further develop the device mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned are avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die aus einem feuerfesten Material bestehende Gießdüse ein auswechselbares Mundstück aufweist, das vorzugsweise aus Elektrographit besteht. Das auswechselbare Mundstück besitzt den Vorteil, daß der aus feuerfestem Material bestehende Düsen-Grundkörper nicht vollständig ausgetauscht werden muß, womit sich die Kosten entsprechend minimieren lassen. Darüber hinaus besitzt das vorzugsweise als Mundstück-Material verwendete Elektrographit die Eigenschaft, daß glattere Oberflächen mit einer wesentlich geringeren Rauhigkeit geschaffen werden können, die die Abdichtung des Mundstückes zum Sand-Gießformkasten erheblich verbessert.This object is achieved by the device according to claim 1 in that the pouring nozzle made of a refractory material has a replaceable mouthpiece, which preferably consists of electrographite. The replaceable mouthpiece has the advantage that the nozzle base body made of refractory material does not have to be completely replaced, which allows costs to be minimized accordingly. In addition, the electrographite, which is preferably used as the mouthpiece material, has the property that smoother surfaces with a significantly lower roughness can be created, which significantly improves the sealing of the mouthpiece to the sand casting mold box.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further developments of the invention are described in the subclaims.
So besitzt die Gießdüse einen zumindest über einen Teil ihrer Länge reichenden konischen Innenmantel, der sich vorzugsweise bis zum genannten Mundstück erstreckt. Diese Konizität verbes-The pouring nozzle has a conical inner shell that extends at least over part of its length and preferably extends to the mouthpiece. This conicity improves
sert die Wärmeleitung des Flüssigmetalles bis in den Bereich der Düse, so daß eine unerwünschte Erstarrung des Metalles an dieser Stelle wirksam verhindert wird. Der vorzugsweise verwendete Konuswinkel liegt zwischen 10 und 15°.This improves the heat conduction of the liquid metal into the area of the nozzle, effectively preventing unwanted solidification of the metal at this point. The cone angle preferably used is between 10 and 15°.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Mundstück die Form einer Hülse mit einem endseitigen ringförmigen Kragen, der vollflächig auf der Stirnseite des aus dem feuerfesten Material bestehenden Düsenteiles anliegt. Vorzugsweise ist der Innenmantel des genannten hülsenförmigen Mundstückes zylindrisch ausgebildet. Diese Formgestaltung ermöglicht ein leichtes Auswechseln des Mundstückes, wenn dieses verschlissen ist. Bevorzugt -besitzt das Mundstück eine Porosität, die < 16 % ist. Ein solches, aus Elektrographit bestehendes Mundstück ist druckstabil, temperaturwechselbeständig und insbesondere von dem durchströmenden Metall nicht benetzbar.According to a further embodiment of the invention, the mouthpiece has the shape of a sleeve with an annular collar at the end, which lies completely on the front side of the nozzle part made of the refractory material. The inner casing of the sleeve-shaped mouthpiece is preferably cylindrical. This shape enables the mouthpiece to be easily replaced when it is worn. The mouthpiece preferably has a porosity of < 16%. Such a mouthpiece made of electrographite is pressure-stable, resistant to temperature changes and, in particular, cannot be wetted by the metal flowing through it.
Als feuerfestes Material der Düse wird eine Keramik gewählt, die im wesentlichen aus AI2O3 besteht. Vorzugsweise besitzt diese Keramik bis zu 5 Massen% CaO und/oder jeweils < 0,2 Massen!, vorzugsweise < 0,1 Massen%, S1O2 und/oder Fe2Ü3 (Rest Al2O3) . Eine solche keramische Gießmasse erfüllt die Voraussetzungen, mechanisch und thermisch im Bereich des Flüssigmetall-Durchflußquerschnittes ausreichend stabil zu sein.A ceramic material consisting essentially of Al2O3 is selected as the refractory material of the nozzle. This ceramic material preferably contains up to 5% by mass of CaO and/or < 0.2% by mass, preferably < 0.1% by mass, of S1O2 and/or Fe2O3 (remainder Al2O3 ). Such a ceramic casting material meets the requirements of being sufficiently stable mechanically and thermally in the area of the liquid metal flow cross-section.
Der Gießofen selbst kann als ein Rinneninduktionsofen oder ein Tiegelinduktionsofen ausgebildet sein, die beide eine optimale Temperatursteuerung ermöglichen.The casting furnace itself can be designed as a channel induction furnace or a crucible induction furnace, both of which allow optimal temperature control.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann entweder zur vertikalen oder zur horizontalen Gießformfüllung abgebildet sein; im erstgenannten Fall wird die Gießform auf die Düse aufgesetzt, wäh-The device according to the invention can be designed either for vertical or horizontal mold filling; in the former case, the mold is placed on the nozzle, while
rend sie im zweiten Fall seitlich angedockt wird. Eine horizontale Gießformfüllung besitzt den Vorteil einer geringeren Bauhöhe. Um quasi-kontinuierlich gießen zu können, d.h., um Stillstandszeiten zu vermeiden, die bei einer Nachchargierung der Einzelkammer des Gießofens entstehen, können zwei Gießöfen vorgesehen sein, die im Tandembetrieb wechselweise zum Gießen und zum Nachchargieren eingesetzt werden.while in the second case it is docked laterally. Horizontal mold filling has the advantage of a lower construction height. In order to be able to cast quasi-continuously, i.e. to avoid downtimes that occur when recharging the individual chamber of the casting furnace, two casting furnaces can be provided, which are used alternately in tandem operation for casting and recharging.
Weitere Vorteile sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung sind aus den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigenFurther advantages and embodiments of the invention are apparent from the drawings. They show
Fig. 1 und 2 jeweils schematische Schnittansichten einesFig. 1 and 2 are schematic sectional views of a
Gießofens mit vertikaler und horizontaler Form-■ füllung,Casting furnace with vertical and horizontal mold filling,
Fig. 3 eine teilgeschnittene Ansicht einer GießdüseFig. 3 a partially sectioned view of a pouring nozzle
undand
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Gießdüsen-Mundstückes in einer Schnittansicht.Fig. 4 is an enlarged view of the pouring nozzle mouthpiece in a sectional view.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gießofen 10 in Form eines Induktions-Rinnengießofens, dessen Induktor mit 11 bezeichnet ist. Der Gießofen 10 besitzt als Auslaufsiphon ein Steigrohr 12, an dessen Ende eine Gießdüse 13 angeordnet ist, auf oder an die ein Sandformkasten 14 zum Niederdruckgießen abgesenkt bzw. angedockt werden kann. Das herzustellende Gießstück 15 (in Fig. 1 in Form einer Kurbelwelle) ergibt sich aus der Form des Hohlraumes. Der Gießofen 10 besitzt eine Einfüllkammer 16 in der Art eines Einlaufsiphons, das endseitig über einen Deckel 17 oder ein Ventil verschlossen ist. Der Gießofen ist mit seinem Innenraum hermetisch abriegelbar, so daß in der Kammer 18 ein Druck aufgebaut werden kann, der aus-The device according to the invention consists of a casting furnace 10 in the form of an induction channel casting furnace, the inductor of which is designated 11. The casting furnace 10 has a riser pipe 12 as an outlet siphon, at the end of which a pouring nozzle 13 is arranged, onto or to which a sand mold box 14 can be lowered or docked for low-pressure casting. The casting piece 15 to be produced (in Fig. 1 in the form of a crankshaft) results from the shape of the cavity. The casting furnace 10 has a filling chamber 16 in the form of an inlet siphon, which is closed at the end by a cover 17 or a valve. The interior of the casting furnace can be hermetically sealed so that a pressure can be built up in the chamber 18, which
reicht, daß im Steigrohr stets Flüssigmetall ansteht und beim Gießen der Sand-Gießformkastenhohlraum vollständig gefüllt werden kann. Zum Nachchargieren kann beispielsweise ein Speicherofen vorgesehen sein, durch dessen Auslauf Flüssigmetall über die Einfüllkammer 16 nachgefüllt wird. Oberhalb der Gießdüse (in Fig. 1) bzw. seitlich davon (in Fig. 2) befindet sich ein Schieber, der in geöffneter Stellung über die Gießdüse 13 ein Befüllen des Hohlraumes 15 bzw. ein Wiederverschließen dieses Hohlraumes 15 nach Befüllen ermöglicht. Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Öfen arbeiten dergestalt, daß bei Aufbringen eines Druckes auf die Metallbadoberfläche 19 der Badspiegel nach unten gedrückt wird und in gleichem Maß im Steigrohr 12 der Metallbadspiegel steigt. Ein oberhalb der Düse 13 bzw. seitlich der Düse 13 positionierter Gießformkasten-Hohlraum kann durch entsprechende Druckerhöhung auf den Badspiegel 19 vollständig gefüllt werden. In der Praxis wird der Gießofen immer unter einem gewissen Vordruck gefahren, so daß das Metallniveau in der Gießkammer nie unter das Niveau der Gießdüse 13 abfällt. Die Gießformkästen 14 werden sukzessive aufgesetzt bzw. angedockt.is sufficient that there is always liquid metal in the riser pipe and that the sand mold box cavity can be completely filled during casting. For recharging, for example, a storage furnace can be provided, through whose outlet liquid metal is refilled via the filling chamber 16. Above the pouring nozzle (in Fig. 1) or to the side of it (in Fig. 2) there is a slide which, in the open position, enables the cavity 15 to be filled via the pouring nozzle 13 or to be closed again after filling. The furnaces shown in Figs. 1 and 2 work in such a way that when pressure is applied to the metal bath surface 19, the bath level is pushed downwards and the metal bath level in the riser pipe 12 rises to the same extent. A mold box cavity positioned above the nozzle 13 or to the side of the nozzle 13 can be completely filled by increasing the pressure on the bath level 19 accordingly. In practice, the casting furnace is always operated under a certain pre-pressure so that the metal level in the casting chamber never falls below the level of the pouring nozzle 13. The casting mold boxes 14 are successively placed or docked.
Um in Hochleistungs-Formanlagen beispielsweise 200 Gießkästen pro Stunde kontinuierlich versorgen zu können, ist eine Flüssigmetallauffüllung des Gießofens in regelmäßigen Abständen erforderlich. Hierzu wird beispielsweise mit zwei Öfen gearbeitet. Der nachzuchargierende Ofen wird aus der Gießlinie herausgefahren, wonach ein zweiter Ofen die Dosierung der Gießformkästen übernimmt, ohne daß die Förderlinie angehalten werden muß. Ein solcher Tandembetrieb amortisiert sich in kurzer Zeit, da ein Produktionsverlust während des Nachfüllens des ersten Ofens vermieden werden kann.In order to be able to continuously supply 200 casting boxes per hour in high-performance molding plants, for example, the casting furnace must be refilled with liquid metal at regular intervals. For this purpose, two furnaces are used, for example. The furnace to be recharged is moved out of the casting line, after which a second furnace takes over the dosing of the casting mold boxes without the conveyor line having to be stopped. Such tandem operation pays for itself in a short time, as production losses during refilling of the first furnace can be avoided.
Die in Fig. 3 dargestellte Düse 13 besitzt ein austauschbares Mundstück 20, das im einzelnen aus Fig. 4 ersichtlich ist. DerThe nozzle 13 shown in Fig. 3 has an exchangeable mouthpiece 20, which can be seen in detail in Fig. 4. The
aus Keramik bestehende Düsenkörper 21 besitzt einen konischen Innenmantel 22, der in einen zylindrischen Innenmantel am oberen Ende übergeht. In diesem zylindrischen Innenmantel eingesetzt ist das hülsenförmige Mundstück 20, das ein hülsenförmiges Teil 22 mit einem oberen Durchmesser Di besitzt, der sich zum unteren Ende hin geringfügig verjüngt. Der Innendurchmesser d ist einheitlich zylindrisch. Am oberen Ende besitzt das Mundstück 20 einen ringförmigen Kragen 23, der vollflächig auf der Stirnseite des Teiles 21 aufliegt. Ggf. kann das Mundstück noch an seinem Außenmantel Nuten 24 besitzen, die als Ringnuten übereinander angeordnet sind.The nozzle body 21 made of ceramic has a conical inner casing 22 which merges into a cylindrical inner casing at the upper end. The sleeve-shaped mouthpiece 20 is inserted into this cylindrical inner casing and has a sleeve-shaped part 22 with an upper diameter Di which tapers slightly towards the lower end. The inner diameter d is uniformly cylindrical. At the upper end, the mouthpiece 20 has an annular collar 23 which rests completely on the front side of the part 21. If necessary, the mouthpiece can also have grooves 24 on its outer casing which are arranged one above the other as annular grooves.
Anders als in dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Gießöfen 10 mit einem hydraulisch betätigbaren Deckel ausgestattet sind, ist es ebenso möglich, den Einlaufsiphon mit einem Auslauf eines Speicherofens zu verbinden, wobei diese Verbindungsstelle entsprechende Verschlußorgane zum Chargieren bzw. Abdichten aufweist. Die Verschlußorgane, z.B. Ventile, können so ausgebildet sein, daß der Speicherofen und der Gießofen völlig entkoppelt sind, so daß zum Gießen lediglich der Gießofen 10 mit Druck beaufschlagt werden muß, nicht jedoch der Speicherofen, der während der Gießzeiten selbst nachchargiert werden kann.Unlike the embodiment shown in Fig. 1 and 2, in which the casting furnaces 10 are equipped with a hydraulically operated cover, it is also possible to connect the inlet siphon to an outlet of a storage furnace, with this connection point having corresponding closure elements for charging or sealing. The closure elements, e.g. valves, can be designed in such a way that the storage furnace and the casting furnace are completely decoupled, so that only the casting furnace 10 needs to be pressurized for casting, but not the storage furnace, which can itself be recharged during the casting times.
Claims (11)
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| DE29913692U DE29913692U1 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Device for low pressure casting of metals |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29913692U DE29913692U1 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Device for low pressure casting of metals |
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| DE (1) | DE29913692U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102000803A (en) * | 2010-12-03 | 2011-04-06 | 苏州中门子科技有限公司 | Low-pressure casting device in copper-aluminum composite row casting system |
-
1999
- 1999-08-05 DE DE29913692U patent/DE29913692U1/en not_active Expired - Lifetime
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| CN102000803A (en) * | 2010-12-03 | 2011-04-06 | 苏州中门子科技有限公司 | Low-pressure casting device in copper-aluminum composite row casting system |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19991223 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20030301 |