DE2558449A1

DE2558449A1 - Verfahren und anlage zum giessen bei niedrigem druck in eine sandform

Info

Publication number: DE2558449A1
Application number: DE19752558449
Authority: DE
Inventors: Rio Bellocci; Michel Louis Degois
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2295808B1; ES443817A1; DE2558449B2; NL169969C; CH594462A5; US4008749A; SE418581B; DK586475A; NL169969B; CA1055675A; IT1051646B; JPS5222925B2; EG11788A; NL7514925A; BE837034A; JPS5189824A; AU8783075A; GB1524550A; DK153869C; BR7508602A

Description

91, Avenue de la Liberation, 5/J.7OO NANCY ( Frankreich)

Verfahren und Anlage zum Gießen bei niedrigem Druck in eine Sandform

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Gießen bei niedrigem Druck in eine Sandform und eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Insbesondere betrifft die Verbindung das Gießen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt wie beispielsweise von Grauguß oder Kugelgraphitgußeisen; sie kann jedoch auch auf das Gießen andererMetalIe oder Legierungen, seien sie eisenhaltig oder nicht, angewendet werden.

GS

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Das Niederdruck-Gießverfahren ist bereits bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Pormhohlraum über einen in der Form ausgebildeten Hauptzülauf gespeist, der mit dem oberen Ende eines Speiserohres verbunden ist, das eine ähnliche Querschnittsfläche hat und das in eine im übrigen dicht abgeschlossene Kammer bzw« Pfanne ragt_f in der sich die Metallschmelze befindet, und dessen unteres Ende in die Metallschmelze eintaucht, und wird die Metallschmelze von auf die freie Oberfläche der Metallschmelze in der Pfanne ausgeübtem Gasdruck, der höher als der atmosphärische Druck ist, in den Formhohlraum gedrückt«. Als Formhohlraum wird hier ein Hohlraum in der Gießform bezeichnet, der die Form eines zu gießenden Stücks hat. Mit Zulauf wird hier ein Kanal bezeichnet, über den dem Formhohlraum die Schmelze zugeführt wird.

Bei dem bekannten Niederdruck-Gießverfahren mündet der Hauptzulauf direkt in den Formhohlraum, um das im Speiserohr und im Hauptzulauf enthaltene Metall im flüssigen Zustand zurückzugewinnen, wird der Formhohlraum, sobald er . gefüllt ist, mittels eines Verschlusses abgetrennt. Wenn dann diese Absperrung ausgeführt ist, kann der Druck abgebaut werden und das Ende des Speiserohres schnell freigemacht werden, wonach dann sogleich auf dieses Ende eine neue zu füllende Form gesetzt wird.

Wesentliche Nachteile dieses bekannten Verfahrens bestehen darin, daß es einerseits eine Absperrvorrichtung erfordert und daß es andererseits zwangsläufig einen beträchtlichen Anguß zur Speisung des Formhohlraumes erfordert, der dann entfernt und getrennt von der Gießpfanne ist. Obwohl nach dem Absperren des Formhohlraumes das im Speiserohr enthaltene Metall im flüssigen Zustand wiedergewonnen wird, ist die Ausnutzung des Metalls, die gleich dem Verhältnis des Gewichts des fertigen Gußstücks zum Gesamtgewicht des beim Guß eines Gußstücks er-

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starrenden Metalls ist, wegen des zur Herstellung einwandfreier Gußstücke unbedingt erforderlichen Angusses stark verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren sowie eine einfach und wirtschaftliche Anlage zu schaffen, die keinen verlorenen An- und/oder Ausguß und keine Absperrvorrichtung benötigen<

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben genannten Art dadurch gelöst, daß die Speisung des Formhohlraums aus dem Hauptzulauf über wenigstens einen Nebenzulauf erfolgt, der eine wesentliche kleinere Querschnittsfläche als der Hauptzulauf hat, und daß der Gasdruck aufrechtgehalten wird, bis der Nebenzulauf oder die Nebenzuläufe erstarrt ist bzw. sind, wonach der Gasdruck auf atmosphärische. Druck vermindert wird.

Auf diese Weise wird der verlorene Anguß vermieden, da der Hauptzulauf selber als Speiser dient. Außerdem erübrigt sich erfindungsgemäß eine spezielle Absperrvorrichtung, da der Nebenzulauf bzw. die Nebenzuläufe, sobald sie erstarrt sind, selber als Verschluß wirken und den Formhohlraum abtrennen. Da die Querschnittsfläche des Nebenzulaufs bzw. der Nebenzuläufe sehr gering ist, erfolgt die Erstarrung in den Nebenzuläufen schon, wenn das im Hauptzulauf enthaltene Metall praktisch noch vollständig flüssig ist, so daß dieses Metall vollständig in die Pfanne zurückgeführt werden kann, wenn der Gasdruck abgebaut wird. Allein im Nebenzulauf bzw. in den Nebenzuläufen befindet sich verlorenes Metall, so daß sich eine wesentlich bessere Ausnutzung des Metalls ergibt.

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Außerdem ergibt sich gleichzeitig eine bessere Qualität der Gußstücke, da selbst dann, wenn, der Formhohlraum eine komplizierte Form hat, das Metall vom Druck in sämtliche Winkel und Ecken des Formhohlraumes gedrückt wird.

In vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann.vorgesehen sein, daß vor dem Verbinden des Hauptzulaufs mit dem Speiserohr eine feuerfeste und wärmehärtende, pastenartige Schicht auf den Rand am unteren Ende des Hauptzulaufs aufgebracht wird, das mit dem oberen Ende des Speiserohres zusammengefügt wird. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen dem Hauptzulauf der Form und dem Speiserohr auf sehr.^ einfache Weise hergestellt. Ferner wird dadurch während der gesamten Zeit, während der der Gasdruck aufrechtgehalten wird, auch dann, wenn ein Metall mit hohem Schmelzpunkt vergossen wird, für vollständige Dichtheit gesorgt»

Alternativ kann mit den gleichen Vorteilen an der gleichen Stelle eine Ringdichtung aufgebracht werden, die aus einer Mittellage aus hochwärmewiderstandsfähigem Material aufgebaut ist, die auf ihren zwei Seiten mit einem feuerfesten und wärmehärtenden, pastenartigen Überzug beschichtet ist.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Gießanlage zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem oberen offenen Speiserohr, das durch eine Wand einer im übrigen dicht abgeschlossenen Kammer bzw. Pfanne verläuft, die mit einer Druckgasquelle verbunden ist, und wenigstens einer Sandform, in der wenigstens ein Formhohlraum und ein Hauptzulauf ausgebildet sind, dessen Querschnittsfläche ungefähr gleich der des Speiserohres ist und der mit dem Formhohlraum in Verbindung steht und eine untere öffnung hat, die sich dem oberen Ende des Speiserohres anpassen kann. Bei

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einer solchen Gießanlage wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Form ansonsten geschlossen ist und daß der Hauptzulauf mit dem bzw» jedem Formhohlraum über mindestens einen Nebenzulauf verbunden ist, der eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der Hauptzulauf hat.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Diese Äusführungsbeispiele sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, senkrechte Schnitt-

darstellung einer erfindungsgemäßen Gießanlage;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bei der

erfindungsgemäßem Gießanlage verwendeten Dichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Dichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 ein die Erfindung erläuterndes Zeitdiagramm;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung gemäß

5-5 in Fig. 6 einer anderen Form, die in der Gießanlage gemäß Fig. 1 verwendet' werden kann; und

Fig. 6 einen Schnitt gemäß 6-6 in Fig. 5.

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Die in Fig. 1 dargestellte Gießanlage umfaßt eine Kammer, die eine Pfanne 1 bzw. ein Reservoir für flüssiges Metall 2 bildet, ein Traggestell 3 für eine Form und eine Sandform Diese Anlage wird zum Niederdruckgießen einer Schmelze, beispielsweise einer Graugußschmelze oder einer Kugelgraphitgußeisenschmelze, in die Form 4 benutzt*

Zur stationären Pfanne 1 gehört ein oberer Deckel 5, der dichtend auf den Seitenwänden der Pfanne sitzt und mit Hilfe geeigneter, nicht dargestellter Mittel verriegelt ist. Durch eine im Deckel 5 ausgebildete öffnung 7 geht ein Gießhülse 6 hindurch. Diese Gießhülse 6 umfaßt einen rohrförmigen unteren Abschnitt 8, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der öffnung 7 entspricht, sowie einen oberen Abschnitt 9, der allgemein kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich mit seiner größeren Grundfläche 10 dichtend am Umfang der öffnung 7 abstützt. In einer in der Grundfläche 10 der Gießhülse ausgebildete Nut sitzt eine Dichtvorrichtung 11, die von einer Asbestschnur gebildet wird« Durch die Gießhülse 1 geht ein Speiserohr bzw. eine Speiseleitung 12 aus feuerfestem Material hindurch, die in die Schmelze bis dicht über dem Boden der Pfanne 1 eintaucht. Der obere Abschnitt des Speiserohres 12 mündet in der Mitte der Gießhülse 6 in Höhe von deren Oberseite.

Die Pfanne 1 ist über eine Leitung 14 mit einer Druckgasquelle 13 verbunden. Die Verbindung zwischen der Pfanne 1 und der Druckgasquelle 13 oder der Atmosphäre wird von einer geeigneten Vorrichtung 15 hergestellt bzw. unterbrochen, die sich außerhalb der Pfanne befindet. Mittels eines Manometers 16 kann der während des Gießens im Inneren der Pfanne herrschende Druck überwacht werden.

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Zum Traggestell 3 gehören stangenförmige Beine 17, die an ihren unteren Enden Räder 18 tragen, die auf zwei Schienen 19 sitzen.

An ihren oberen Enden sind die Beine 17 mit einem oberen Boden 20 verbunden, der einen nach unten gerichteten Zylinder 21 trägtt dessen Kolbenstange 22 eine an seinem unteren Ende gelenkig angebrachte Druckplatte 23 trägt.

Ferner weist jedes der Beine 17 eine Schulter 24 auf, auf der sich eine Schraubenfeder 25 abstützt. Eine waagerechte Tragplatte 26 kann in senkrechter Richtung entlang einem oberhalb der Schultern 24 befindlichen Abschnitt der Beine 17 verschoben werden. Diese Tragplatte 26 sitzt dauernd auf den oberen Enden der Schraubenfedern 25 auf und wird von diesen nach oben gedrückt. Wenn auf die Tragplatte 26 keine nach unten gerichtete Kraft wirkt, nimmt diese eine Lage oberhalb der Oberseite der Gießhülse 6 ein. In der Tragplatte 26 ist eine kreisförmige öffnung 27 ausgebildet, deren Durchmesser so groß ist, daß die Gießhülse 6 hindurchpaßt. Die Form 4 ist eine massive Sandform aus zwei Formhälften _T deren Trennebene senkrecht verläuft und in der Zeichnungsebene von Fig. 1 liegt. Diese Form weist keinen Ausguß auf und umfaßt einen Hauptzulauf 24 sowie vier Formhohlräume 29, von denen jeder über einen Nebenzulauf 30 mit dem Hauptzulauf verbunden ist.

Der Hauptzulauf 28 verläuft in senrechter Richtung und hat einen kreisförmigen Querschnitt, der ungefähr dem des Speiserohres 12 gleicht. Der Hauptzulauf ist an seinem unteren Ende offen und weist dort eine Ausnehmung 28 auf, die sich kegelstumpfförmig erweitert und in ihrer Form dem kegelstumpf förmigen Abschnitt der Gießhülse 6 entspricht. Der

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Hauptzulauf endet in einem gewissen Abstand von der Oberseite der Form.

Jeweils zwei der vier Nebenzuläufe 30 verlaufen parallel zueinander und sind vom Hauptzulauf 28 ausgehend in gleicher Weise nach unten geneigt. Die Nebenzuläufe haben einen zylindrischen oder rechtwinkligen Querschnitt, dessen Querschnittsfläche wesentlich kleiner als die des Hauptzulaufs ist. Die Festlegung dieser Querschnittsflächen wird noch erläutert werden.

Ferner gehört zur Anlage ein Dichtungselement 31, das vergrößert in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Dieses Dichtungselement umfaßt eine Mittellage 32 in Form eines flachen Ringes, die vorzugsweise aus Asbestgewebe oder Asbestpappe besteht und in der Mitte eine öffnung 33 hat, deren Durchmesser ungefähr gleich dem des Hauptzulaufs 28 ist. Diese Mittellage 32 ist auf beiden Seiten mit einem pastenartigen Überzug 34 aus feuerfestem und wärmehärtendem . Material beschichtet. Dieser überzug besteht aus einem Gemisch aus einer feuerfesten Paste, beispielsweise aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, Asbest oder Zirkonoxid, und aus einem Bindemittel wie beispielsweise Natronsilikat, Kaliumsilikat oder Bentonit: . . Dieses Gemisch kann beispielsweise aus 95% Aluminiumoxid und 5% Natronsilikat bestehen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anlage erläutert. Zunächst ist das Traggestell 3 noch entfernt von der Pfanne 1 angeordnet. Das Dichtungselement 31 wird auf den Boden der Ausnehmung 28 der Form 4 , gesetzt und haftet dort aufgrund der Zusammensetzung des / Überzuges 34, die dem überzug eine gewisse Plastizität verleiht. Die Form 4 wird auf die Tragplatte 26 gesetzt und über.deren öffnung 27 mittig ausgerichtet, wonach das Trag-

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gestell 3 auf den Schienen 19 so über die Pfanne 1 mit flüssiger Schmelze gefahren wird, daß sich die Gießhülse 6 gegenüber der Ausnehmung 28^a der Form befindet. Dann wird der Zylinder 21 ausgefahren _t so daß er mittels der Druckplatte 23 die Form 4 und deren Tragplatte 26 entgegen der Kraft der Federn 25 nach unten verschiebt. Dadurch wird das Dichtungselement 31 zwischen dem Boden der Ausnehmung 28^a und der Gießhülse 6 eingeklemmt. Dabei wird das Dichtungselement 21 aufgrund seiner Plastizität zusammengedrückt und -gequetscht_f so daß der pastenartige überzug 34 einen Ring um die Verbindungsstelle zwischen dem Speiserohr 12 und dem Hauptzulauf 28 der Form bildet. Aufgrund der von der Gießhülse 6 gelieferten Wärme trocknet und härtet das zusammengequetschte Dichtungselement. Die Gießhülse 6 hat ständig eine verhältnismäßig hohe Temperatur, da ihr durch Leitung über das Speiserohr 12 sowie bei jedem Gießvorgang von der durchfließenden Schmelze Wärme zugeführt wird. Diese zwei Phasen, nämlich das Zusammendrücken und das Härten des Dichtungselementes, dauern nur sehr kurze Zeit; sie erfordern lediglich einige Sekunden.

Dann wird die Pfanne 1 durch Betätigen der Vorrichtung 15 in Verbindung mit der Druckgasquelle 13 gebracht. Der auf die freie Oberfläche der Schmelze wirkende Druck bewirkt, daß diese im Speiserohr 12 hochsteigt. Mittlerweile sorgt das gehärtete Dichtungselement für vollständige Dichtheit. Die Schmelze füllt den Hauptzulauf 28 der Form, die Nebenzuläufe sowie die Formhohlräume 29. Je nach den Abmessungen und Formen der Gußstücke bestimmt sich die Zeitdauer, während der der Druck aufrechtgehalten wird. Während dieser Zeit hat der Hauptzulauf 28 die Funktion eines Speisers, der die Formhohlräume mit zusätzlicher Schmelze versorgt, die die Schwindungen ausgleichen soll. Nachdem die Schmelze in den Nebenzuläufen 30 erstarrt ist, wird der Gasdruck in der Pfanne 1 mittels der Vorrichtung 15 auf atmosphärischen Druck redu-

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ziert, so daß dann die im Hauptzulauf 28 und im Speiserohr 12 befindliche Schmelze wieder in die Pfanne 1 absinkt und diese zwei Kanäle entleert werden.

Danach wird der Zylinder 21 abgeschaltet ? so daß die Tragplatte 26 zusammen mit der Form von den Federn 25 von der Gießhülse 6 abgehoben wird, wonach dann das gesamte Traggestell 3 auf den Schienen 19 horizontal von der Pfanne weggefahren wird.

Die Gießhülse 6 ist kompakt und hat eine glatte Oberfläche und besteht beispielsweise aus Mullit und Stahl, wogegen die Sandform eine körnige Struktur hat» Daher haftet das Dichtungselement 31 stärker an der Form als an der Gießhülse, was es ermöglicht, beim Trennen dieser zwei Teile die Form zusammen mit dem daran haftenden, gehärteten Dichtungselement abzuheben. Die Gießhülse 6 ist daher unmittelbar bereit, für einen neuen Gießvorgang eine neue Form aufzunehmen.

Alternativ reicht es auch, vor dem Aufsetzen der Form auf die Pfanne 1 den Boden der Ausnehmung 28 mit einem überzug 34 zu bestreichen, wobei dann auf die Mittellage 32 aus Asbest verzichtet wird.

Damit der beschriebene Gießvorgang korrekt durchgeführt werden kann, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein: a) Die Schmelze in den Nebenzuläufen 30 darf nicht erstarren, bevor dafür gesorgt ist, daß den Formhohlräumen 29 ausreichend Schmelze zugeführt worden ist, um unter Berücksichtigung der Schwindung aufgrund der Abkühlung, der Verformung der Form aufgrund des Drucks und der Wärmedehnung der Form aufgrund der erhöhten Temperatur einwandfreie Grußstücke herstellen zu können.

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b) Andererseits soll die Schmelze in den Nebenzuläufen 20 unter Berücksichtigung obiger Bedingung möglichst schnell erstarren, damit jeder Gießzyklus möglichst wenig Zeit erfordert.

c) Wenn die Schmelze in den Nebenzuläufen 30 erstarrt ist, soll die im Hauptzulauf 28 enthaltene Schmelze noch quasi vollständig flüssig sein, damit sie beim Abbau des Drucks in der Pfanne 1 vollständig wiedergewonnen werden kann«.

Aus diesen Überlegungen bzw. Bedingungen wird die Dimensionierung der Zuläufe abgeleitet, die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird.

Es wird von folgenden Ausgangsgrößen ausgegangen: Die Art der Form und des für die Form verwendeten Sandes; das Gießmetall; die Gießtemperatur des Metalls; der Druck des verwendeten Gases und die Form und die Abmessungen des Gußstücks, Zur Vereinfachung wird ein Fall mit nur einem Formhohlraum und nur einem Nebenzulauf untersucht- .

Zunächst wird näherungsweise experimentell mit Hilfe von Nomogrammen, Kurven, Tabellen usw. die Zeit T bis zur Erstarrung des Gußstücks in seinen dicksten bzw. massivsten Teilen sowie die Mindestzeit t bestimmt, während der der Formhohlraum mit flüssigem Metall gespeist "werden muß, damit das fertige Gußstück einwandfrei ist. Es versteht sich, daß t <T gilt.

Wenn mit T^a die ' Erstarrungszeit im Nebenzulauf bezeichnet wird, muß gemäß obiger - Bedingung (a) gelten T > t. Gemäß Bedingung (b) soll jedoch T^a dicht bei t liegen. Dementsprechend wird T^a gewählt und werden die Abmessungen des Nebenzulaufs gewählt, dessen Querschnittsform,die beispielsweise zylindrisch oder rechtwinklig sein kann, vorher festzulegen ist.

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Da dann die Schmelze im Nebenzulauf erstarrt ist und der Formhohlraum isoliert ist, würde eine weitere Verlängerung der Zeit t° bis zur Verminderung des Gasdrucks lediglich eine unnötige Verlängerung des Gießvorgangs mit sich bringen. Dementsprechend wird t° etwas größer als T^a gewählt.

Danach braucht lediglich der Hauptzulauf so dimensioniert zu werden, daß die Zeit T bis zur Erstarrung im Hauptzulauf wesentlich größer als t° ist. Die Ergebnisse dieser Überlegungen sind zusammen in Fig. 4 dargestellt.

Ein Nebengesichtspunkt, der zu berücksichtigen ist, besteht darin, daß verhindert werden muß, daß während der Druckverminderung bei einer möglicherweise auftretenden Absaugung des noch teilweise flüssigen Kerns in den Nebenzuläufen diese Absaugung das Gußstück erreicht. Diese Gefahr des Absaugens wird einerseits dadurch, daß die Nebenzuläufe nach unten geneigt verlaufen, und andererseits dadurch, daß die Geschwindigkeit der Druckabnahme gesteuert wird, vermindert.

im folgenden werden die Ergebnisse von Beispielen wiedergegeben, die mit einem Speiserohr erzielt wurden, dessen Innendurchmesser 45 mm und dessen Außendurchmesser 70 mm betrug. .

Beispiel 1 s Kupplungsgabel aus Grauguß, gegossen bei 1300 ⁰C in mit Furanharz gebundenen Sand. » T = 40 s

- t° = 15 s

- Druckabnahme von 0,7 auf 0 bar Oberdruck in 15s

- ein einziger rechtwinkliger Nebenzulauf mit den Abmessungen 10 mm χ 6 mm

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Beispiel 2 ι Zylinderkopf für einen Vierzylinder-V-Motor aus Grauguß, gegossen bei 1300 ⁰C in mit Phenolharz gebundenen Croning-Formsand.

- T = 50 s

- t° = 30 s

- Druckverminderung von 0,7 auf 0 bar überdruck in 15 s

- vier rechtwinklige Nebenzuläufe mit den Abmessungen 15 mm χ 5 mm

Beispiel 3 s Gleiches Gußstück wie bei Beispiel 2, jedoch aus Kugelgraphxtgußeisen und bei 1350 °C in den gleichen Formsand wie bei Beispiel 2 gegossen.

- T = 50 s

- t° = 45 s

- Druckverminderung von 0,7 auf 0 bar Oberdruck in 15 s

- vier rechtwinklige Nebenzuläufe mit den Abmessungen 15 mm χ TO mm

Die bei den zwei letztgenannten Beispielen verwendete Form 4 ist in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt. Die Trennebene P dieser Form verläuft waagerecht, und in der Trennebene liegen die Nebenzuläufe 30 , die von einem einzigen Hauptzulauf 28 ausgehen und auf der selben Seite des Formhohlraumes 29 an dessen Basis münden."

Das .vorstehend beschriebene Verfahren und die vorstehend beschriebene Anlage haben zahlreiche Vorteile, von denen einige im folgenden genannt·werden.

Da der Druck aufrechtgehalten wird, bis die Schmelze in dem Nebenzulauf oder den Nebenzuläufen erstarrt ist, wird jeder Formhohlraum ausgezeichnet gefüllt und in solcher Menge mit

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Metall gespeist _f daß die Schwindungen kompensiert werden. Die fertigen Gußstücke sind daher einwandfrei und weisen keine Lunker auf und erfordern nur sehr wenig Putzen. Ferner können Gußstücke mit sehr dünnen Wänden, beispielsweise mit einer Dicke in der Größenordnung von 3 mm* und komplizierte Formen ausgeführt werden.

Es entsteht praktisch kein verlorener Anguß, und die gesamte im Hauptzulauf enthaltene Schmelze wird wiedergewonnen. Es ergibt sich daher eine ausgezeichnete Ausnutzung des Metalls.

Aufgrund der Verwendung des Dichtungselementes 31 oder lediglich eines entsprechenden Überzugs kann das Niederdruck-Gießverfahren mit großem Nutzen auch auf das Formen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt in Sandformen und insbesondere auf das Gießen von Grauguß teilen angewendet werden, denn das Dichtungselement führt aufgrund seiner praktisch schlagartigen Härtung vor dem Guß zu hervorragender Dichtheit.

Da das Dichtungselement aus einer Mittellage besteht, die mit einem überzug beschichtet ist, kann das Dichtungselement im voraus an den einsatzbereiten Formen angebracht werden. Das Einsetzen des Dichtungselementes kann schnell und einfach erfolgen, da sich das Dichtungselement aufgrund der Haftkraft des Überzugs selbständig in der Ausnehmung der Form hält. Entsprechendes gilt für die einfache Aufbringung eines Überzugs in der Ausnehmung 28 .

Da die Überzugsschicht zwischen der Ausnehmung 28 der Form \ und der Gießhülse 6 zusammengequetscht wird, verteilt sie sich um die Verbindungsstelle und gleicht dadurch Parallelitätsfehler und Unebenheiten der in Kontakt stehenden Ober-

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flächen aus, die möglicherweise durch von vorhergehenden Gießvorgängen übriggebliebene Schmelzenreste hervorgerufen sein können. Dadurch wird die Sicherheit des Gießvorgangs wesentlich erhöht»

Aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit der Ausnehmung 28^a der Form und der Gießhülse bleibt das Dichtungselement nach dem Guß an der Form haften, so daß sie mit dieser abgehoben wird, was ermöglicht, daß unmittelbar danach eine neue Form aufgesetzt wird, ohne daß zuvor die Gießhülse 6 abgekratzt und gereinigt zu werden braucht.

Es werden sehr gute Materialausnutzung und sparsamer Energieverbrauch erreicht. Praktisch erstarrt nur das das Gußstück bildende Metall; der Rest der Schmelze wird in flüssiger Form wiedergewonnen und erfordert lediglich eine zusätzliche Aufwärmung.

Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die Metalle bei "niedriger" Temperatur zu gießen. Beispielsweise kann Grauguß zwischen 1200° und 1320⁰C oder Kugelgraphitgußeisen zwischen 1250° und 1350⁰C gegossen werden.

Bei dem zum Füllen der Form benutzten Gas kann es sich um ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoffgas oder noch einfacher um Luft handeln, wobei allerdings Stickstoffgas für Kugelgraphitguß bevorzugt wird. Bei Verwendung von Stickstoffgas wird eine Verringerung der "Magnesiumverluste" erreicht. Diese Magnesiumverluste führen zu einer Abnahme des Magnesiumgehalts, - der normale Magnesiumgehalt liegt bei ungefähr 0,030% -, in der flüssigen Schmelze. Dieses. Phänomen des "VerSchwindens" von Magnesium ist bei höherer Temperatur noch ausgeprägter. Die Tatsache, daß verhältnis-

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mäßig "kühl", nämlich-im Falle einer Kugelgraphitschmelze zwischen 1250° und 1350⁰C gegossen werden kann, ermöglicht daher, die Magnesiumverluste zu verringern. Außerdem steht dieses Phänomen in Verbindung mit dem Vorhandensein von Sauerstoff, Die Stärke dieses Phänomens wird daher durch die Verwendung eines Inertgases, wie beispielsweise von Stickstoff gas, und dadurch vermindert, daß die freie Oberfläche der Schmelze in einer abgeschlossenen Atmosphäre gehalten wird, was der Fall ist, wenn während des Gusses die Pfanne abgeschlossen und nicht mit der Atmosphäre verbunden ist und wenn in eine ausgußlose Form gegossen wird.

Die Erfindung kann auch auf andere Metalle mit hohem Schmelzpunkt wie insbesondere auf Stahlschmelzen angewendet werden.

Patentansprüche:

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Claims

Pa t entansprüche .

Verfahren zum Gießen bei niedrigem Druck in eine Sandform, insbesondere für ein Metall mit hohem Schmelzpunkt, bei dem ein Formhohlraum über einen in der Form ausgebildeten Hauptzulauf gespeist wird, der mit dem oberen Ende eines Speiserohres verbunden ist, das eine ähnliche Querschnittsfläche hat und das in eine im übrigen dicht abgeschlossene Kammer bzw. Pfanne ragt, in der sich die Metallschmelze befindet, und dessen unteres Ende in die Metallschmelze eintaucht, und bei dem die Metallschmelze von auf die freie Oberfläche der Metallschmelze in der Pfanne ausgeübtem Gasdruck, der höher als der atmosphärische Druck ist, in den "Formhohlraum gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Formhohlraumes aus dem Hauptzulauf über wenigstens einen Nebenzulauf erfolgt, der eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der Hauptzulauf hat, und daß der Gasdruck aufrechtgehalten wird, bis der Nebenzulauf oder die Nebenzuläufe erstarrt ist bzw. sind, wonach der Gas-.druck auf atmosphärischen Druck vermindert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden des Hauptzulaufs mit dem Speiserohr eine feuerfeste und wärmehärtende, pastenartige Schicht auf den Rand am unteren Ende des Hauptzulaufs aufgebracht wird, das mit dem oberen Ende des Speiserohres zusammengefügt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden des Hauptzulaufs mit dem Speiserohr auf den Rand am unteren Ende des Hauptzulaufs, das mit dem oberen Ende des Speiserohres zusammengefügt wird, eine Ringdichtung aufgebracht wird, die aus einer Mittellage aus hochwärmewiderstandsfähigem Material aufgebaut ist,

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die auf ihren zwei Seiten mit einem feuerfesten und wärmehärtenden, pastenartigen Oberzug beschichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne t, daß die Mitteliage der Ringdichtung aus Asbest besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bzw. der überzug aus einem Gemisch aus einer feuerfesten Paste und einem Bindemittel besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch geke η nzeichn e t, daß eine feuerfeste Paste verwendet wird, die aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, Asbest oder Zirkon besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e η η zeichn e t, daß ein Bindemittel verwendet wird, das aus Natronsilikat, Kaliumsilikat oder Bentonit besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoffgas verwendet wird.

10. Gießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem oben offenen Speiserohr, das durch eine Wand einer im übrigen dicht abgeschlossenen Kammer bzw. Pfanne verläuft, die mit einer Druckgasquelle verbunden ist, und wenigstens einer Sandform, in der wenigstens ein Formhohlraum und ein Hauptzulauf ausgebildet sind, dessen

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Querschnittsfläche ungefähr gleich der des Speiserohres ist und der mit dem Formhohlraum in Verbindung steht und eine untere öffnung hat, die sich dem oberen Ende des Speiserohres anpassen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (4, 4 ) ansonsten geschlossen ist und daß der Hauptzulauf (28, 28 ) mit dem bzw. jedem Formhohlraum (29, 29 ) über mindestens einen Nebenzulauf (30_f 30 ) verbunden ist, der eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der Hauptzulauf hat.

11. Gießanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (4) einen Hauptzulauf (28) und mehrere Formhohlräume (29) umfaßt, von denen jeder über einen Nebenzulauf (30) mit einer Stelle des Hauptzulaufs verbunden ist.

12. Gießanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (4 ) einen Hauptzulauf (28 ), einen Formhohlraum (29 ) und mehrere Nebenzuläufe (30 ) umfaßt, die den Hauptzulauf mit dem Formhohlraum verbinden.

13. Gießanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Nebenzuläufe (30, 30 ) in der Trennebene der Form (4, 4 ) angeordnet sind.

14. Gießanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (4, 4 ) auf einer Trageinrichtung (26) sitzt, die in einem Traggestell (3) in senkrechter Richtung geradlinig von einem Zylinder (21) verschoben werden kann, der elastischen Organen (25) entgegenwirkt, die die Form vom Speiserohr (6) zu trennen versuchen.

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15o Gießanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 gekennzeichn e t durch eine Ringdichtung (31 ), die auf den Rand des unteren Endes (28^a) des Hauptzulaufs (28, 28 ) der Form (4_f 4 ) gesetzt werden kann, das mit dem oberen Ende des Speiserohres (12) zusammengefügt werden kann, und die eine Mittellage (32) umfaßt, die aus einem hochwärmewiderstandsfähigen Material aufgebaut ist und die auf ihren zwei Seiten mit einem feuerfesten und wärmehärtenden, pastenartigen Überzug (34) beschichtet ist.

16. Gießanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellage (32) der Dichtung aus Asbest besteht.

17. Gießanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g e k e η η zeichn e t, daß der Oberzug (34) aus einem Geraisch aus einer feuerfesten Paste und einem Bindemittel besteht.

18. Gießanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Paste aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, Asbest oder Zirkonoxid besteht.

19. Gießanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Bindemittel aus Natronsilikat, Kaliumsilikat oder Bentonit besteht.

20. Gießanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (28^a) des Hauptzulaufs (28, 28 ) der Form (4, 4 ) und das obere Ende der Speiserohres (12) ineinanderpassende, komplementäre und vorzugsweise kegelstumpfförmige Formen haben.

609827/Ö746

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