DE2005732A1

DE2005732A1 - Verfahren zum Füllen von Gießformen mit Metallschmelze unter geringem Druck

Info

Publication number: DE2005732A1
Application number: DE19702005732
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Oppi Forcesi, Guido, Mailand (Italien)
Priority date: 1969-05-30
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1970-12-03
Also published as: GB1301383A; FR2043804A1; FR2043804B1

Description

2005732 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski

. . . Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 34 01₉/Jn/Ma _D, __|ng ^„^ _Honke

Essen, den 4. Februar 1970 Kettwiger Straße 36

Patentanmeldimg Guido OPPI PORCESI, Corso Matteotti, 11 M i 1 a n ο (Italien)

"Verfahren zum Füllen von Gießformen mit Metallschmelze unter geringem Druck"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Gl eil formen mit Metallschmelze unter geringem Druck sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, das Einfüllen von Metallschmelzen In Gießformen im Gefälle vorzunehmen. Bei diesem Verfahren wird die Schmelze in die Gießform gegossen, bis dieselbe voll ist. Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Einfüllen unter geringem Druck vorgenommen wird. Nach diesem Verfahren wird das aus einem Schmelztiegel kommende flüssige Metall mit

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einem leichten Überdruck in die Gießform eingefüllt, wo es erhärtet. Dieses Verfahren bringt zwei grundlegende Vorteile gegenüber dem zuvor genannten Verfahren. Der erste dieser Vorteile 1st derjenige, daß die Angüsse auf ein geringstes Maß zurückgehen, was eine Ersparnis an Material bedeutet. Der zweite Vorteil ist derjenige, daß die Gußstücke eine strukturell bessere Qualität aufweisen.

Eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit geringem Druck weist einen Ofen mit beheiztem Tiegel auf, der unter Druck gehalten wird; In den Tiegel reicht ein Steigrohr hinein, an dessen Obertoll die zu füllende Gießform angeordnet 1st. Durch Druckgaszugabe oberhalb des Schmelzbadspiegels steigt das Schmelzbad im Steigrohr und läuft in die Gießform über, in welcher es erhärtet. Aus; diener kurzen Iteschreibung der bekannten Vorrichtung ergibt sich, daß die Gießform oberhalb des Tiegels angeordnet 1st. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß sLoh die Filiizeiten der Gießform erheblich ändern, da bei Jedem Füllen der Spiegel des Im Tiegel befindlichen Schmelzbades sinkt. Es 1st nun bekannt, daß zur Erzielung einer gleichbleibenden Qualität der Gußstücke in der Arbeltsweise keine Änderungen auftreten dürfen, Insbesondere was die Tempera turverhältnIsse des Tiegels angeht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Pullen von Gießformen mit Metallschmelze unter geringem Druck, bei dem eine gleichmäßige, konstante Qualität der Gußstücke gewährleistet 1st.

Die Erfindung besteht darin, daß Jede Füllung der Gießform unabhängig von den Änderungen des Schmelzbadspiegels in einer

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vorgegebenen konstanten Zeit erfolgt. Es konnte außerdem beobachtet werden, daß die Güte der Gußstücke merklich verbessert wird, wenn ein gewisser überdruck bei Beendigung der Füllung der Gießform auftritt. Dieser überdruck darf aber erst dann auftreten, wenn die Füllung der Gießform beendet ist, da während des Füllvorganges im Schmelzbad Wirbelerscheinungen vermieden werden müssen, welche die Qualität der Gußstücke verschlechtern; es ist daher erforderlich, daß der während der Einfüllzeit wirkende Druck auf ein unerläßliches Minimum gesenkt bleibt. Es ist offensichtlich, daß aufgrund der Veränderung der Einfüll zeiten die bekannten Vorrichtungen eine Überdruckgebung im gewünschten Augenblick nicht zulassen, und zwar sofort nach erfolgter Füllung der Gießform. Wird ein solcher überdruck gegeben, bevor die Gießform gefüllt ist, treten im Schmelzbad Wirbelerscheinungen auf, die sich schädlich auswirken, während dieser Druck keine schädlichen Auswirkungen hat, wenn der überdruck mit einer gewissen Verspätung gegeben wird, da das Gußstück dann bereits zu erstarren beginnt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher nach dem Füllen der Gießform selbsttätig ein Überdruck auf das in der Gießform befindliche Metall gegeben. Da erfindungsgemäß die Einfüllzeiten konstant bleiben, wird es möglich, im richtigen Augenblick selbsttätig den überdruck wirken zu lassen.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist die Gießform oberhalb des Schmelztiegels angeordnet. Diese Anordnung weist eine Reihe von Mängeln auf. Da der Ofen nicht von der Form getrennt ist, ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten, um den Ofen zu füllen, da die Gießform hochgehoben werden muß. Um nun neues

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geschmolzenes Metall einzufüllen, muß dieses von oben eingegossen werden, wodurch nicht vermieden werden kann, daß Oxide, welche sich an der Oberfläche bilden, in das Schmelzbad in Suspension gelangen. Dadurch können sich im Gußstück Fehlstellen bilden, welche zur Beschädigung der zur Bearbeitung des Gußstückes verwendeten Werkzeuge führen: außerdem kann die Gießform keine Zapfen an der Unterseite aufweisen, da diese Seite vom Schmelztiegel und dem Steigrohr eingenommen wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung den erfindungsgemäßen Verfahrens. Die vorerwähnten Nachteile werden dadurch vermieden, daß durch Trennung von Gießform und Ofen der Zugang zum Ofen erleichtert wird. Die Beschickung des Ofens erfolgt längs einer schrägen Wand ohne Aufwirbelung im Schmelzbad. Die Gießform kann unten auch abstehende Zapfen eto. aufweisen; der Zugang zum Ofeninneren ist nicht von der Entfernung der Gießform abhängig.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß zur Erzielung von praktisch gleichen Fill 1 zeiten die Vorrichtung einen Ofen aufweist, in welohen zum Abgeben des Schmelzbades Druckgas eingelassen wird, wobei dns Druckgas aus einem vor dem Ofen angeordneten Behälter kommt, der mit diesem verbunden ist und ein veränderliches Passungsvermögen aufweist, welches sich mit der Senkung des Schmelzbadspiegels im Ofen erhöht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines AusfUhrungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Figur zeigt eine Druckluft- oder Druckgas-Quelle 1, welche

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-treinen Hahn 32 an eine Leitung 2 angeschlossen ist, welche über einen Filter 7 zu einem Druckdrossler 3 führt. Der Austritt des Druckdrosslers 5 1st über eLn Elektroventii 4 mit einem Vierwegeventil 6 verbunden, das elektrisch Über ein Kontaktorgan (nloht dargestellt) betätigt wird. Aus dem Vlerwegoventil zweigt eine Leitung 8 ab, welche in einen Behälter 9 mUndet, der mit OeI 10 gefüllt 1st. Dieser Behälter 9 1st über eine Leitung 11 an den Ofen 12 angeschlossen, in welchem sich das ^Schmelzbad 15 befindet, das an die GLeßform 50 über ein iJteLgrohr 14 abgegeben wird. In der Leibung 11 ist ein ELektroventll 15 und ein Hahn 17 angeordnet. En einer Abzweigung dor Leitung 11, welche zur Außenluft führt, Int ein Elektroventli Lt) vorgesehen, welches mit einem MlkroschaLter 19 derart zusammenwirkt, daß dieser nur bei vollkommen geschlossenem Eiektroventil 16 das öffnen des Elektroventils 15 erlaubt, welches den Behälter 9 an den Ofen 12 anschließt.

Der Boden des das Ol LO enthaltenden Behälters 9 lat über eine LeLtung 20 an einen zweiten Behälter 21 angeschlossen. In dur Leitung 20 ist eLn Eloktroventll 22 und Ln SerLe mLt diesem eine Drosselotelle 24 vorgesehen, deren Querschnitt durch BotätIgung eines Drehknopfes geändert werden kann. In einem Parallelzweig 1st ein Rückschlagventil 25 angeordnet, welches den ölfluß nur vom Behälter 21 in den Behälter 9 erlaubt. In der Leitung 20 1st sowohl vor als auch nach den Organen 22, und 25 Jeweils ein Hahn 26 mit Doppelfliter 29 für das öl vorgesehen, während in einer Abzweigung derselben ein Abflußhahn 28 vorgesehen 1st. Ein ölstandanzeiger 27 am Behälter 9 zeigt die FUllhöhe in diesem Behälter 9 an. Der Behälter 21 1st oben an eine Leitung 31 angeschlossen, welche zum Vlerwegeventll 6 führt und bei 30 ins Freie mündet.

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Von der Leitung 2 zweigt; eine Leitung .53 ab, in welcher ein Druckdrossler .54, ein ELektrovontLL 5^P5 und ein Hahn i> angeordnet LfJt. DLe Leitung >5 mtlndet kurs vor dom Ofen Ln die Leitung LL. Der DruckdrossLor ^, Über welchen auf den Behälter 9 Druck gegeben werden kann, 1st no eingestellt, daß, wenn danach der Behälter 9 an iien Ofon über dan ElektroventlL 1^ι> angeschlossen wird, der Druck ausreicht, um dLe 01 ei)form 50 völlig zu füllen, auch wenn das '>chmsIssbad 15 bis au seinem niedrigsten Niveau abgesunken Lst. Dor Druck dos unmittelbar aus der Druckgasquelle über den DruekdrossLer 54 kommenden Gases Lr,t auf einen höheren Druck elnregullert als der für das Auffüllen dor Gießform ^f>0 erforderLLche Druck. Dieser (überdruck entsteht Ln der Gießform ^li(), nachdem diese voLLstttndlg gefüLLt ist.

Γη der Vorrichtung sLnd vier Manometer 40 - 4.5 angeordnet; das Manometer 40 zeLgt den Netzdruck an; das Manometer 4L zeigt den Druck Im BehäLter 9 ^n, der zum KlnfULLen der Gießform erforderlich 1st, während das Manometer 42 den für die gefULLte Gießform f>0 gewünschten Überdruck und das Manometer 4.5 den auf das Schmelzbad L3 ausgeübten Druck während des P(ULens anzeigt.

Die Arbeltswelse der beschriebenen Vorrichtung ergibt sich unschwer aus der Figur:

Das im Ofen Lr? befindliche gesohmoLzene MetaLl L.5 habe seLnen höchsten Füllstand; ferner 3ol In dem BehKLter 9 das gesamte öl 8. Die Gießform 50 soll über das Steigrohr 14 gefüllt worden. Die BetüfcIgung eines ikihaLtorgans, das eLnen uLektrLsohen Stromkreis steuert, (nicht dargesteLLb) bewirkt das SohLleilen des VentLLs l6. Ist das Ventil 16 vULLLg geschlossen, wird der

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Mikroschalter 19 geschlossen. Dieses Schließen bewirkt: Das Schließen des Ventils k;, das öffnen des Ventils 22; das öffnen des Ventils 15J den Anlauf des nicht gezeigten Zeitschaltgerätes. Diese Folge von Vorgängen bewirkt das Überströmen der oberhalb des Öls 10 im Behälter 9 befindlichen Druckluft in den Ofen 12 über das Schmelzbad 13 und den Zufluß einer bestimmten Menge öl aus dem Behälter 9 in den Behälter 21 über die Drosselstelle 24. Die Drosselstelle 2k gestattet die Regulierung der ölmenge, welche in den Behälter 21 fließt. Diese Regelung erfolgt derart, daß die abfließende ölmenge im Verhältnis zu der Hange an Schmelzbad 13 steht, welche jeweils über 'daß Steigrohr Ik abgegeben wird.

Die Abgabe an Schmelzbad 13 hört auf, wenn die durch das Zeitschal tgerät vorgegebene Zeit abgelaufen ist. Das Zeitschaltgerät bewirkt dann das Schließen des Ventils 15* das Schließen des Ventile; 22 und das öffnen de« Ventils 35 # so daß das Schmelzbad sowie das in der vorangegangenen Arbeitsstufe in die Gießform 50 gefüllte Metall mit überdruck beaufschlagt wird. Nach einer bestimmten, am Zeitschaltgerät eingestellten Zelt wird das Schließen des Ventils 35 und das öffnen der Ventile k rand 16 durch das Zeitschaltgerät bewirkt. Somit wird der obere Teil des Ofens 12 mit der Außenluft über das Ventil l6 verbunden und eine Druckgasmenge gelangt über das öl im Behälter 9. Diese Druckgasmenge ist größer als die vorhergehende, da während der Abgabe an Schmelzbad 13 ein kleiner Teil der im Behälter 9 enthaltenen ölmenge über die Leitung 20 und die Drosselstelle ?.k an den Behälter21 abgegeben wurde. Diese größere Druckgasmenge, welche entsprechend auf den Durchlaßquerschnitt der Drosselstelle 2k wirkt, gleicht die Änderung

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des Schmelzbadspiegels aus, welche durch die vorangegangene Abgabe eingetreten ist. Die Vorrichtung kann nun durch erneutes Betätigen des nicht dargestellten Schaltorgans wiederum in Betrieb gesetzt werden.

Wenn der Schmelzbadspiegel an seiner untersten Grenze angelangt ist - in der Figur durch A-A gestrichelt wiedergegeben -, gibt der ölstandzeiger 27 den Nullstand an und der Ofen 12 muß gefüllt werden. Außerdem muß das sich inzwischen im Behälter 21 angesammelte öl in den Behälter 9 zurUckgedrtickt werden. Dazu wird das Kontaktorgan des Vierwegventils 6 betätigt und das Vierwegeventil 6 so verstellt, daß die Anschlüsse überkreuz miteinander verbunden sind, wie es in der Figur durch die beiden gekreuzten Pfeile angedeutet ist. Dadurch wird die Leitung 8 an die Außenluft 50 angeschlossen, während das Druckgas aus der Druckgasquelle 1 in die Leitung 31 gelangt und das im Behälter 21 befindliche öl verdrängt. Das öl gelangt über das Rückschlagventil 25 in den Behälter 9· Somit ist die Anlage für einen neuen Arbeitsgang bereit. Die Gießform 50 ist seitlich am Ofen 12 angeordnet, welcher druckfest verschlossen und mit einem abnehmbaren Deckel 51 versehen ist. Die Gießform ist mit dem Ofen 12 über ein Anschlußrohr 52 verbunden, welohes an das Steigrohr 14 anschließt. An der der Gießform 50 entgegengesetzten Seite ist eine kleine abnehmbare Tür 53 vorgesehen, durch welohe der Ofen 12 gefüllt werden kann. Der Ofen 12 ist auf Rädern 5^ gelagert, welche auf Sohienen 55 laufen. Der Deckel 51 des Ofens 12 weist Heizwiderstände 58 sowie einen Ablenker 56 für das Druckgas auf, der am Ausgang der Leitungen angeordnet 1st, die über den Durchlaß 57 in den Ofen münden. Am Deckel 51 sitzt ein Sicherheitsventil l8 gegen zu hohe Drucke. Um die EinfUlizeit der Gießform 50 unabhängig von der

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Zeit zu machen, welche das Schmelzmetall braucht, um an das Ende des Steigrohres 14 zu gelangen, und welche von dem sich verändernden Schmelzbadspiegel abhängt, ist am Ende des Steigrohres 14 ein elektrisches Kontaktorgan 6l vorgesehen, welehes einen Stromkreis schließt, wenn es von dem steigenden Metall berührt wird. Dieser Stromkreis wirkt auf das Zeitschaltgerät, welches die einzelnen vorgehend beschriebenen Betriebsstufen steueirt. Das Schließen des Ventils 16 bewirkt das Schließen des Ventils 4, das öffnen des Ventils 22 und das öffnen des Ventils 15, aber noch nicht das Einschalten des Zeitschaltergerätes. Dieses Einschalten erfolgt vielmehr erst dann, wenn das Metall das Kontaktorgan 6l berührt hat. Der Arbeitskreislauf geht dann wie beschrieben weiter. Insbesondere kann das Kontaktorgan 6l aus einer leitenden Metallstange bestehen, die an den Stromkreis für das Zeitschaltgerät angeschlossen ist, welcher geschlossen wird, wenn das Schmelzbad (das ebenfalls leitend ist und an Masse liegt) diese Metallstange berührt.

Weiterhin kann ein zweites Kontaktorgan 60 am oberen Rand der Gießform 50 angeordnet werden, wobei dieses Kontaktorgan (beispielsweise aus einer Stange bestehend) vom Schmelzbad erst dann berührt wird, wenn die Gießform 50 völlig gefüllt ist. Dieses Kontaktorgan 60 kann zur Steuerung des Überdruckes dienen, also zum öffnen des Ventils 34.

Pat ent ansprüche

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Claims

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honice, 43 Essen, Kettwiger Straße 36 -10- Patentansprüche

1. Verfahren zum Füllen von Gießformen mit Metallschmelze unter geringem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Füllung der Gießform (50)unabhängig von den Änderungen des Schmelzbadspiegels in einer vorgegebenen konstanten Zeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Gießform(50) selbsttätig ein überdruck auf das in der Gießform (50) befindliche Metall gegeben wird.

JJ. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Gießform über ein Anschlußrohr und ein in das Schmelzbad hineinreichendes Steigrohr mit dem Ofen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach Füllung einer Gießform (50) und damit verbundener Veränderung des Schmelzbadspiegels der Oasdruck zum Herausdrücken des Metalls aus dem Ofen (12) selbsttätig ausgeglichen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß

das Druckgas, welohes die Gießform (50) füllt, zunächst in einen vor dem Ofen (12) angeordneten Behälter (9) gedrückt wird, welcher an den Ofen (12) angeschlossen ist und ein veränderliches Volumen aufweist, das mit abnehmendem Sohmelzbadspiegel steigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (9) mit öl gefüllt 1st und über eine Drosselstelle (24) an einen zweiten Behälter (21) angeschlossen 1st

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und dadurch die vom Behälter (9) in den zweiten Behälter (21) gedrückte ölmenge proportional zur vom Ofen (12) abgegebenen Schmelzbadmenge einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Überdruckleitung (33) in den Ofen mündet, welche selbstt■** '.g naoh Abschluß des Einfüllvorganges in die Gießform (50) geöffnet wird.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Anschlußrohres (52) ein elektrisches Kontaktorgan (6l) angeordnet ist, welches bei Berührung durch das Schmelzbad ein Zeitschaltgerät betätigt.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke

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