DE10232324B4

DE10232324B4 - Verfahren zum Erzeugen eines gerichtet erstarrten Gussteiles und Gießvorrichtung hierzu

Info

Publication number: DE10232324B4
Application number: DE2002132324
Authority: DE
Inventors: Ulrich Betz; Michael Schäfer
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232324A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines gerichtet erstarrten Gussteiles, bei welchem in einem mit einer Heizung ausgestatteten Formenheizer eine mit einem Gießtrichter versehene Gießform auf einer höhenverfahrbaren Kühlplatte angeordnet wird und bei dem die Gießform nach dem Befüllen mit dem Metall durch einen Durchlass in einer oberen Wand des Formenheizers nach unten hin aus dem Formenheizer oder der Formenheizer nach oben gefahren wird und bei dem der Formenheizer eine Heizung mit übereinander angeordneten, separaten Heizelementen hat, die in unterschiedlichen Höhenbereichen des Formenheizers hinsichtlich ihrer Heizleistung/Temperatur unterschiedlich regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass erforderlichenfalls durch Einfahren der Kühlplatte in den Formenheizer die Gießform zum Befüllen so weit nach oben in den Formenheizer gefahren wird, dass der Gießtrichter sich unmittelbar unterhalb des Durchlasses befindet und dass man dabei die Heizleistung/Temperatur des unabhängigen Heizungsbereiches nach Veränderung der Position der Gießform innerhalb des Formenheizers so einstellt, dass sich das gewünschte Temperaturprofil auf der Gießform einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines gerichtet erstarrten Gussteiles, bei welchem in einem mit einer Heizung ausgestatteten Formenheizer eine mit einem Gießtrichter versehene Gießform auf einer höhenverfahrbaren Kühlplatte angeordnet wird und bei dem die Gießform nach dem Befüllen mit dem Metall durch einen Durchlass in einer oberen Wand des Formenheizers nach unten hin aus dem Formenheizer oder der Formenheizer nach oben gefahren wird und bei dem der Formenheizer eine Heizung mit übereinander angeordneten, separaten Heizelementen hat, die in unterschiedlichen Höhenbereichen des Formenheizers hinsichtlich ihrer Heizleistung/Temperatur unterschiedlich regelbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Gießform hierzu.

Ein Verfahren der vorstehenden Art und eine entsprechende Gießvorrichtung ergibt sich aus der DE 198 43 354 C1 .

Zum Stand der Technik ist auch die JP 10085927 A zu nennen. Da das flüssige Metall durch den Durchlass im Formenheizer hindurch in den Gießtrichter gegossen wird, sollte der Gießtrichter sich möglichst nahe unterhalb des Durchlasses befinden. Das bereitet keine Schwierigkeiten, wenn der Formenheizer für Gießformen einer festgelegten Höhe bemessen ist. Will man jedoch mit einem solchen Formenheizer auch niedrigere Gussteile erzeugen und ist die dann verwendete Gießform entsprechend niedrig, dann muss man entweder den Gießtrichter mit einem längeren Hals versehen, damit er bis unterhalb des Durchlasses reicht oder aber den kompletten Formenheizer durch einen Formen heizer mit geringerer Bauhöhe ersetzen. Ersteres führt zu höheren Formenkosten und zu einem unerwünscht hohen Verbrauch an Metall, weil der Hals des Gießtrichters bei jedem Gießvorgang zumindest teilweise mit gefüllt werden muss. Letzteres verursacht hohe Kosten für einen zusätzlichen Formenheizer und bedingt unerwünscht hohen Umrüstaufwand bei dem Formenheizer.

Zum Stand der Technik gehören auch: DE 195 39 770 A1 , DE 196 22 659 und US 5,778,961 .

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass in ein und demselben Formenheizer unterschiedlich hohe Gießformen befüllt werden können, ohne dass hierzu Umbauarbeiten am Formenheizer oder unterschiedlich lange Gießtrichterhälse notwendig werden. Weiterhin soll eine Gießvorrichtung geschaffen werden, die sich zur Durchführung des Verfahrens eignet.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,, dass erforderlichenfalls durch Einfahren der Kühlplatte die Gießform zum Befüllen so weit nach oben in den Formenheizer gefahren wird, dass der Gießtrichter sich unmittelbar unterhalb des Durchlasses befindet und dass man dabei die Heizleistung/Temperatur des unabhängigen Heizungsbereiches nach Veränderung der Position der Gießform innerhalb des Formenheizers so einstellt, dass sich das gewünschte Temperaturprofil auf der Gießform einstellt.

Durch diese Verfahrensweise spielt die Höhe der Gießform und die Höhenlage ihres Gießtrichters keine Rolle mehr, weil erfindungsgemäß die Kühlplatte mit der auf ihr stehenden Gießform zum Füllen der Gießform in dem Formenheizer so weit nach oben gefahren wird, bis sich der Gieß trichter unmittelbar unterhalb des Durchlasses des Formenheizers befindet. Eine Überhitzung des unteren Bereiches der Gießform und insbesondere der Kühlplatte und der sie tragenden Stange lässt sich dadurch vermeiden, dass in der Befüllungsposition der entsprechende untere Bereich der Heizung abgeschaltet wird oder mit geringerer Heizleistung arbeitet. Auch bei der gerichteten Erstarrung während des Herausfahrens der Gießform aus dem Formenheizer lässt sich durch die Aufteilung der Heizung in Heizungsbereiche der erforderliche Temperaturverlauf in der sich abkühlenden Schmelze erzielen.

Das zweitgenannte Problem wird bei einer Gießvorrichtung mit einem eine Heizung aufweisenden Formenheizer, welcher in seiner oberen Wand einen Durchlass zum Befüllen einer auf einer Kühlplatte in dem Formenheizer stehend angeordneten Gießform aufweist und bei dem die Kühlplatte auf einem freien Ende einer höhenverfahrbaren Stange angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Kühlplatte eine die Gießform umschließende Wärmeisolationsplatte aufliegt, welche außenseitig über die Kühlplatte hinausragt und dort von oben her auf einen nach innen gerichteten Flansch des Formenheizers aufliegt und eine Relativbewegung zwischen ihr und der Gießform zulässt.

Eine solche Wärmeisolationsplatte bewegt sich beim Hochfahren der Kühlplatte mit ihr in den Formenheizer hinein, bleibt aber beim Herausfahren der Kühlplatte mit der darauf stehenden Gießform auf dem Flansch liegen und verschließt dadurch den Formenheizer. Die Kühlplatte wird auf diese Weise vor unzulässig hoher Wärmeeinwirkung von oben geschützt, und zugleich kommt es beim Aufheizen der leeren Gießform zu einem Abschluss des Formenheizers nach unten.

Die die Kühlplatte tragende Stange wird beim Hineinfahren in den Formenheizer vor unzulässig hoher Wärmeeinwirkung geschützt, wenn außenseitig um die Kühlplatte ein nach unten gerichteter, die höhenverfahrbare Stange umschließender Wärmeschutzvorhang angeordnet ist.

Für ein optimales Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Heizung eine möglichst geringe thermische Masse aufweist. Hierdurch kann man die Heizleistung/Temperatur der unabhängigen Heizzonen nach der Veränderung der Position der Gießform innerhalb des Formenheizers rasch so einstellen, dass sich das gewünschte Temperaturprofil entlang der Gießform einstellt.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Formenheizer durch eine von außen her waagerecht in sie bis nahe der Gießform hineinragende Trennwand entsprechend der Höhe der Heizkörper in eine obere Heizkammer und eine untere Heizkammer aufgeteilt ist. Hierdurch wird gefördert, dass die Wärme der übereinander angeordneten Heizkörper sich möglichst wenig auf höher oder tiefer liegende Bereiche der Gießform auswirkt.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen senkrechten Schnitt durch eine Gießvorrichtung nach der Erfindung in Aufheizposition der Gießform,
2 einen der 1 entsprechenden Schnitt durch die Gießform in Befüllungsposition.
Wie die 1 zeigt, hat die erfindungsgemäße Gießvorrichtung einen Formenheizer 1, in welchem sich eine gestrichelt dargestellte, auf einer Kühlplatte 2 stehende Gießform 3 befindet. Diese Gießform 3 hat an ihrer oberen Seite einen Gießtrichter 4.
Die Kühlplatte 2 ist auf einer Stange 5 befestigt, welche mit der Kühlplatte 2 auf übliche, nicht gezeigte Weise mehr oder weniger weit in den Formenheizer 1 hineingefahren werden kann. Der Formenheizer 1 hat an seiner Unterseite einen nach innen gerichteten Flansch 6. Auf diesem Flansch 6 und der Kühlplatte 2 liegt von oben her eine Wärmeisolationsplatte 7 auf, die die Gießform 3 umschließt und die Kühlplatte 2 nach außen hin geringfügig überragt, so dass sie zugleich auf dem Flansch 6 aufliegt. von der Kühlplatte 2 erstreckt sich ein Wärmeschutzvorhang 8 nach unten, der die Außenseite der Kühlplatte und die Stange 5 umschließt.
Oberhalb des Formenheizers 1 erkennt man einen Deckel 9, der zum Eingießen des Metalls durch eine Öffnung 10 in die Gießform 3 geöffnet wird. Entlang der inneren Mantelfläche des Formenheizers 1 ist eine elektrische Heizung 11 mit möglichst geringer thermischer Masse angeordnet, die zum Beispiel aus zwei übereinander verlaufenden, separat zu betreibenden Heizkörpern 12, 13 besteht. Entsprechend der Höhe der beiden Heizkörper 12, 13 ist der Formenheizer 1 durch eine von außen her waagerecht in sie bis nahe der Gießform 3 hineinragende Trennwand 15 in eine obere Heizkammer 16 und eine untere Heizkammer 17 aufgeteilt.
In der in 1 gezeigten Position der Kühlplatte 2 werden beide Heizkörper 12, 13 bestromt, bis die Gießform 3 im gewünschten Maße aufgeheizt ist. Typischerweise ist die Temperatur des oberen Heizelementes 12 etwas geringer, da die Verluste während des Herausfahrens der Gießform aus dem Formenheizer 1 im oberen Bereich des Formenheizers 1 geringer sind. Dann fährt man durch Höhenverfahren der Stange 5 mit der Kühlplatte 2 die Gießform 3 nach oben, bis sich ihr Gießtrichter 4 unmittelbar unterhalb des Durchlasses 10 befindet, was in 2 gezeigt ist. Bei diesem Hochfahren hebt die Wärmeisolationsplatte 7 vom Flansch 6 ab und wird von der Kühlplatte 2 mit nach oben geführt. Da sich der Heizkörper 13 in der in 2 gezeigten Befüllungsposition gegenüber der durch den Wärmeschutzvorhang 8 geschützten Kühlplatte 2 und dem oberen Ende der Stange 5 befindet, regelt man die Heizleistung des Heizkörpers 13 während dieser hochgefahrenen Position der Gießform 3 typischerweise herunter oder schaltet sie ganz ab. Zur gleichen Zeit wird die Heizleistung/Temperatur des Heizkörpers 12 so eingestellt, dass sich das gewünschte Temperaturprofil entlang der Gießform 3 einstellt. Ist die Gießform 3 gefüllt, fährt man sie zurück in die Aufheizposition. Von hier aus wird der Prozess des gerichteten Erstarrens durch ein langsames Herausfahren aus dem Formenheizer 1 gestartet, so dass die Schmelze durch Regelung der Heizleistung/Temperatur des Heizkörpers 12 und eventuell zusätzlich des Heizkörpers 13 optimal erstarrt.

1: Formenheizer
2: Kühlplatte
3: Gießform
4: Gießtrichter
5: Stange
6: Flansch
7: Wärmeisolationsplatte
8: Wärmeschutzvorhang
9: Deckel
10: Durchlass
11: Heizung
12: Heizkörper
13: Heizkörper
14: obere Wand
15: Trennwand
16: Heizkammer
17: Heizkammer

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines gerichtet erstarrten Gussteiles, bei welchem in einem mit einer Heizung ausgestatteten Formenheizer eine mit einem Gießtrichter versehene Gießform auf einer höhenverfahrbaren Kühlplatte angeordnet wird und bei dem die Gießform nach dem Befüllen mit dem Metall durch einen Durchlass in einer oberen Wand des Formenheizers nach unten hin aus dem Formenheizer oder der Formenheizer nach oben gefahren wird und bei dem der Formenheizer eine Heizung mit übereinander angeordneten, separaten Heizelementen hat, die in unterschiedlichen Höhenbereichen des Formenheizers hinsichtlich ihrer Heizleistung/Temperatur unterschiedlich regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass erforderlichenfalls durch Einfahren der Kühlplatte in den Formenheizer die Gießform zum Befüllen so weit nach oben in den Formenheizer gefahren wird, dass der Gießtrichter sich unmittelbar unterhalb des Durchlasses befindet und dass man dabei die Heizleistung/Temperatur des unabhängigen Heizungsbereiches nach Veränderung der Position der Gießform innerhalb des Formenheizers so einstellt, dass sich das gewünschte Temperaturprofil auf der Gießform einstellt.
Gießvorrichtung mit einem eine Heizung (11) aufweisenden Formenheizer (1), welcher in seiner oberen Wand (14) einen Durchlass (10) zum Befüllen einer auf einer Kühlplatte (2) in dem Formenheizer (1) stehend angeordneten Gießform (3) aufweist und bei dem die Kühlplatte (2) auf einem freien Ende einer höhenverfahrbaren Stange (5) angeordnet ist und die Heizung (11) hinsichtlich ihrer Heizleistung/Temperatur unterschiedlich regelbare Höhenbereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kühlplatte (2) eine die Gießform (3) umschließende Wär meisolationsplatte (7) aufliegt, welche außenseitig über die Kühlplatte (2) hinausragt und dort von oben her auf einen nach innen gerichteten Flansch (6) des Formenheizers (1) aufliegt und eine Relativbewegung zwischen ihr und der Gießform (3) zulässt.
Gießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig um die Kühlplatte (2) ein nach unten gerichteter, die höhenverfahrbare Stange (5) umschließender Wärmeschutzvorhang (8) angeordnet ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (11) eine möglichst geringe thermische Masse aufweist.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formenheizer (1) durch eine von außen her waagerecht in sie bis nahe der Gießform (3) hineinragende Trennwand (15) entsprechend der Höhe der Heizkörper (12, 13) in eine obere Heizkammer (16) und eine untere Heizkammer (17) aufgeteilt ist.