DE2250780A1

DE2250780A1 - Verfahren und vorrichtung zum niederdruckgiessen

Info

Publication number: DE2250780A1
Application number: DE2250780A
Authority: DE
Inventors: Francis Richard Bloomfield; Gordon David Cooper
Original assignee: SOAG MACHINERY Ltd
Current assignee: SOAG MACHINERY Ltd
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1973-05-03
Also published as: IT972205B; US3823760A; SE389980B; CH550040A; AU4761672A; BE790179A; JPS4849625A; ES407495A1; DK129506C; DK129506B; AU465221B2; CA965576A; GB1365938A; FR2156725B1; FR2156725A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Niederdrückgießen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Niederdruckgießen, bei dem schmelzflüssiges Metall aus einem geschlossenen, erhitzten Behälter durch auf die Oberfläche des Metalls in dem Behälter einwirkenden Gasdruck durch ein Steigrohr, dessen eines Ende bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter einer Gießform in Berührung steht, in die Form gefördert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

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ORIGINAL INSPECTED

Beim Niederdruckgießen wird schmelzflüssiges Metall aus einem Ofen aufwärts durch ein bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls im Ofen reichendes Steigrohr in eine Gießform gedrückt. Bas geschieht in der Weise, daß auf die Oberfläche des flüssigen Metalls im Ofen Gasdruck ausgeübt wird, so daß das tflüssigeMetall durch das Steigrohr in die Form steigt, wo es dann erstarrt. Daraufhin wird der Gasdruck vermindert oder ganz aufgehoben, so daß das überschüssige flüssige Metall durch

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das Steirohr in den Ofen zurückfließen kann. Anschließend ν die Form geöffnet und das Gußstück entnommen.

Gewisse beim Niederdruckgießen auftretende Schwierigkeiten sind auf das Entstehen von Oxiden im Metall durch Einwirkung von Druckluft, auf Wirbelbildung während des Eingießens des flüssigen Metalls in den Tiegel und durch Luftzutritt beim Entnehmen des Gußstückes aus deform zurückzuführen. Alle diese Paktoren beeinflussen die Metallschmelze ungünstig, die Struktur des Metalls im Tiegel wird verändert und im fertigen Gußstück sind unerwünschte, schädliche Metalloxide enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,diese beim derzeitigen Niederdruckgießen auftretenden Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß die Bildung von Metalloxiden innerhalb des Steigrohres vermieden und damit die nachteilige Beeinflussung des fertigen Gußstückes durch Oxide auf einen Kleinstwert vermindert wird.

Dabei soll auch die Eignung der Niederdruckgießverfahren

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für Leichtmetall und deren Legierungen, wie- z.B. Magnesium und Magnesium-Legierungen, verbessert; werden.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt gemäß der Erfindung darin, daß' bei einem Niederdruckgießverfahren der- eingangs, genannten Gattung ein inertes Gas durch das besagte andere Ende des Steigrohres in das Steigrohr eingeleitet und durch dieses. Gas die im Formhöhlraum eingeschlossene Luft beim Pullen der Form durch Entlüftungsöffnungen in der Form in dem Maße herausgedrückt wird,, wie das flüssige Metall in dem Steigrohr steigt j während, wenn das Metall in dem Steigrohr bei Aufhebung des auf die Metalloberfläche wirkenden Gasdruckes in den Behälter zurückfließt, das. besagte inerte Gas den Raum oberhalb des_: Metalls

gefüllt
im Steigrohr/hält und so ein Eindringen von Luft an den Berührungsflächen zwischen dem besagten anderen Ende des Steigrohres und dem Fülltrichter im wesentlichen vermeidet.

Die Erfindung liegt ferner in einer Vorrichtung zur Durchführung 'des genannten Verfahrens_Ä die gekennzeichnet ist. etu-pch die Bereinigung folgender Elemente: Ein Qfen für schmelzflü^siges Metall, eine über dem Ofen angeordnete Gießform, ein in. Qgr Feirm. angeordneter Gießtrichter, ein Steigrohr,, dessen eines EnJe bis unter die Oberfläche des flüssigen Metalls; im. Öfen reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter flüsßigkeit^di-cht a gerichtet ist, eine Einrichtung, mit der Gasdr-Ußk suf die fläche des flüssigen Metalls im Ofen ausgeübte und dadurch das Metall durch das Steigrohr und den Gleßtrichter in die Form gedrückt werden kann und eine Einrichtung zum Einführen eines inerten Gases durch das andere Ende des S-teigröhr.es.

Zum besseren Verständnis der Erfindung⁷ wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, die als Beispiel und in sehematischer Darstellung einen Axialschnitt durch den oberen Teil einer erfindungsgemäßen Aus führ ungs form einer Vorrichtung zum Niederdruckgießen zeigt.

Wie die Zeichnung erkennen laßt, besteht die Gießform aus zwei Hälften; die obere Hälfte 2 ist an einer beweglichen Kopfplatte und die untere Hälfte j5 an einer ortsfesten Bodenplatte 4 befestigt; die beiden Formhälften 2 und J5 bilden miteinander den Formhohlraum 5. Die Ausbildung der Form gestattet.die Anbringung von Entluftungsöffnungen 6 in den Berührungsflächen der Hälften 2 und J.

Aus einem Ofen 9 mit einem Deckel 10 wird schmelzflüssiges Metall 8 durch ein Steigrohr 11 in den Hohlraum 5 mittels Gasdruckes eingeführt, wobei das Gas durch eine mit einem Ventil I^ versehene Einlaßleitung 12 zugeführt wird und auf die Oberfläche 14 des schmelzflüssigen Metalls im Ofen 9 drückt. Das untere Ende des Steigrohres 11 ragt unter die Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls im Ofen 9, während das obere Ende des Steigrohres 11 mit einer eine öffnung aufweisenden Steigrohrkappe 15 versehen ist, die im Betrieb flüssigkeitsdicht koaxial mit dem Gießtrichter 7 ausgerichtet wird.

Zwischen dem Deckel 10 des Ofens 9 und einem Flansch 17 an der Steigrohrkappe 15 ist eine nachgiebige Dichtung In ""FOrJH einer Balgeneinheit aus hitzebeständigem Material angeordnet. Die

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Balgeneinheit ist konzentrisch zu dem Steigrohr 11 angeordnet und kann unter Abdichtung des Inneren des Ofens 9 und des äußeren oberen Teils des Steigrohres 11 gegen die Außenluft mittels einer Keil-Verstellvorrichtung 18 zusammengedrückt oder gestreckt werden. Eine Streckung des Balgens erzeugt Druck auf ■ den Plansch I7. Dadurch hebt sich das Steigrohr 11 und wird mit der Oberseite der Steigrohrkappe 1-5- gegen den Gießtrichter 7 gedrückt, so daß zwischen der Steigrohrkappe I5 und dem Gießtrichter eine flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht.

Anstelle des Balgens und der Keil-Verstellvorrichfcung können auch andere Elemente zur Verbindung des Steigrohres 11 mit dem Gießtrichter 7 verwendet werden·

In die Steigrohrkappe 15 ist eine Einlaßleitung 19 eingesetzt, durch die inertes Gas, das schwerer ist als Luft, in das Steigrohr 11 eingeführt werden kann. In der Öffnung 20 in der Kappe ist eine Düse 21 angeordnet, die sich axial bis unter die Mündung der Einlaßleitung 19 in das Steigrohr hinein erstreckt. Die Einlaßleitung 19 wird durch ein Ventil 22 gesteuert.

Im Betrieb wird inertes Gas, das schwerer ist als Luft, kontinuierlich mit niedrigem Druσk durch die Einlaßleitung I9 eingeführt, so daß es den Raum innerhalb des Steigrohres 11 oberhalb der Oberfläche 14 des schmelzflüssigen Metalls 8 ausfüllt. Die eingeführte Gasmenge reicht aus,um die durch die Formentlüftungsöffnungen 6 entweichende Verlustmenge auszugleichen, sie ist aber nicht so groß, daß sie innerhalb des Steigrohres 11 Turbulenz erzeugen könnte. Wenn dem Ofen 9 über das Ventil 13 und die

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Einlaßleitung 12 Druckluft zugeführt wird, wird das schmelzr flüssige Metall 8 durch das Steigrohr 11 aufwärts gedrückt, so daß es das inerte Gas vor sich her in den Pormhohlraum 5 schiebt und die in der Form befindliche Luft durch die Ent-r luftungsöffnungen 6 nach außen spült. Wenn das Metall im Steigrohr 11 aufsteigt und durch die Düse 21 hindurchgeht, entsteht in dem zwischen der Innenwand der Steigrohrkappe und der Außenwand der Düse 2*1 gebildeten Hohlraum 2J ein Staudruck, der dazu benutzt werden kann, den Zufluß inerten Gases zu drosseln oder zu unterbrechen und dabei gleichzeitig ein Gaskissen im Hohlraum 23 aufrechtzuerhalten.

Wenn das Metall im Pormhohlraum 5 erstarrt, wird die Druckluftzufuhr zum Ofen unterbrochen und das überschüssige flüssige Metall fließt unter der Wirkung der Schwerkraft durch das Steigrohr 11 in den Ofen zurück. Wenn das"flüssige .Metall das untere Ende der Düse 22 freigibt, wird der auf das inerte Gas ausgeübte Staudruck aufgehoben, und der Zufluß an inertem Gas wird sofort wieder in Gang gesetzt, damit vor allem keine Luft in das Steigrohr eindringen kann. Auf diese Weise wird die Bildung von Oxiden auf der bloßliegenden Oberfläche des Metalls im Steigrohr verhütet, da ja das Steigrohr mit dem Gas gefüllt ist.

Zur Entnahme des Gußstückes wird die obere Formhälfte 2 angehoben, so daß Luft in den Gießtrichter 7 eindringen kann. Das Eindringen von Luft in das Steigrohr wird Jedoch durch das inerte Gas verhütet, das das Steigrohr oberhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls vollständig füllt. Nach der

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Entnahme des. Gußstückes aus der. Form wird die obere Formhälffee 2 ^: ■ wieder aufgesetzt, und.der Gießyqrgang kann von neuem beginnen. '

Die Vorrichtung kann mit-einem .Steuersystem ausgestattet werden, '. das die. Zufuhr an inertem Gas an den im Ofen herrschenden Druck

V ,anpaßt. Wenn "äef Öfen 9 unter Druck gesetzt wird, gibt das .Steuer-*.,

·: -ventil 13 an das Steuerventil 22 ein Signal, mit. der'Zuführung ·.."· ■ inerten Gases durch die Einlaßleitung 19* zum Ausspülen <äes Form- . hohlraumes5zu beginnen. Wenn der fiQhlraum, 5 mit flüssigem Metall gefüllt, ist, tritt eine Schaltpause ein, damit genügfnd Zeit zum Erstarren des Gußstückes feieibt. Während, dieser Zeit, ist das Ven-

..-■■"feil 13 gesehlossen und der Ofen an die Aüßenlüft angesehlosseri, so daß das überschüssige flüssige Metall unter der Wirkung der

• Schwerkraft aus dem steigrohr 11 in den Ofen zurücklaufen kann, ^: wobei inzwischen weiterhin inertes Gas zur Füllung jäes über dem Me tall iin Rohr freiwerderien Raumes eingeführt wird» Nach, einer .. weiteren.Schaltpause wird die Kopfplatte 1 angehoben, so daß )-'

;. die obere Formhälfte 2 und das Gußstück entnommen werden können. An diesem Punkt des Ärbeitskreislaufs wird von der Kopfplatte 1. ein Signal an Bas Steuerventil 22 gegeben, auf Grund dessen es■;.",. ■ die Zufuhr inerten Gases absperrt« Normalerweise kann das Ventil

.22 nur auf Grund eines vom .Steuerventil 13 erhaltenen weiteren

, signals wieder'geöffnet^ werdenν Um ^edoch der Sachlage ,beim Beginn eines, Gießzyklus .Rechnung tragen zu können, ist einUmgelsungs-.■ schalter 22a vorgesehen, mittels dessen das Ventil 11 unabhängig vom Steuerventil 13 geöffnet Werden kann, wenn das Steigrohr 12 nicht mit inertem Gas gefüllt ist..Nach dem Anfahren wird das ' . Ventil 22 aber nur durch das Ventil 13 gesteuert. Die Steuersignale können elektrische oder hydraulische Signale sein. * . ""■

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Niederdruckgießen, bei dem schmelzflüssiges Metall aus einem geschlossenen, erhitzten Behälter durch auf die Oberfläche des Metalls in dem Behälter· einwirkenden Gasdruck durch ein Steigrohr, dessen eines Ende bis unter die
Oberfläche des flüssigen Metalls reicht und dessen anderes
Ende mit dem Gießtrichter einer Gießform in Berührung steht^ in die Form gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein
inertes Gas durch das besagte andere Ende des Steigrohres (11·) in das Steigrohr (11) eingeleitet und durch dieses Gas die

im Formhohlraum (5) eingeschlossene Luft beim Pullen der Fqrm (2,3) durch Entlüftungsöffnungen (6) in der Form in dem Maße herausgedrückt wird, wie das flüssige Metall (8) in dem Steigrohr (11) steigt, während,wenn das Metall in dem Steigrohr (11) bei Aufhebung des auf die Metalloberfläche wirkenden Gasdruckes in den Behälter zurückfließt, das besagte inerte Gas den Raum oberhalb des Metalls im Steigrohr (11) gefüllt halt und so ein Eindringen von Luft an den Berührungsflächen zwischen dem besagten anderen Ende des Steigrohres (11) und dem Fülltrichter (7) im wesentlichen vermeidet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Elemente: Ein Ofen für schmelzflüssiges Metall (8), eine über dem Ofen (9) angeordnete Gießform(2,5), ein in der Form £,jS) angeordneter Gießtrichter (7), ein Steigrohr (11), dessen eines Ende bis
unter die Oberfläche (14) des flüssigen Metalls (8) im Ofen (9) reicht und dessen anderes Ende mit dem Gießtrichter (7)

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flüssigkeitsdlGht ausgerichtet ist, eine Einrichtung, mit 'der Gasdruck auf die Oberfläche (3Λ) des flüssigen Metalls (8) im Ofen (9) ausgeübt und dadurch das Metall (8) durch das Steigrohr (ll) und den Gießtrichter (7) in die Form (2,5) gedrückt werden kann und eine Einrichtung zum Einführen eines inerten Gases durch das andere Ende des Steigrohres.

3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß . das besagte andere Ende des Steigrohres (IX) eine mit einer Öffnung (20) versehene und mit dem Gießtrichter zusammen^ wirkende Kappe (15) aufweist, in die eine Einlaßleitung (19) für das inerte Gas eingesetzt ist.

4, Vorrichtung nach Anspruch 2 und ^, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Öffnung (20) versehene Kappe (15) eine Düse (21) aufweist, die in ihrer öffnung (2Q) angeordnet ist und sich axial bis unterhalb der Mündung der Einlaßleitung (19) für das inerte Gas in das Steigrohr (11) hinein erstreckt.

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