DE3506599A1 - Verfahren zum giessen von gusslegierungen unter verwendung einer metallform - Google Patents

Description

Verfahren zum Gießen von Gußlegierungen unter Verwendung einer Metallform

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Gußlegierungen unter Verwendung einer Metallform.

Seit mehreren Jahren wurde versucht, verschiedene Arten von Nichteisenmetall-Legierungen in Metallformen zu gießen, um die verschiedenen Probleme zu beseitigen, die sich beim Gießen unter Verwendung von verdichteten Sandformen für verschiedene Verfahren ergaben.

Während sich im Bereich von Metallen und Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt erhebliche Fortschritte ergaben, war der Erfolg bei Eisenbestandteilen, wie z.B. bei Grauguß oder Eisenlegierungen, bei Kugelgraphit und insbesondere bei Stahl wesentlich kleiner. Die Hauptschwierigkeiten sind auf die vielen Probleme zurückzuführen, die sich einer Steuerung der Erstarrung einer Verbindung mit hohem Schmelzpunkt entgegenstellen, die in eine Kokille gegossen wird, wobei vor allen Dingen auch das Problem der Metallzufuhr gelöst werden muß, die erforderlich ist, um die Volumenkontraktion zu kompensieren, die beim Übergang der jeweiligen Legierung vom flüssigen in den festen Zustand auftritt, wenn diese Verbindung oder Legierung mit einem Medium in Berührung steht, das eine Wärmeabfuhr aufweist, die mehrere Male größer als Sand ist, wobei die Wärmeabfuhr in manchen Fällen durch eine zusätzliche Kühlung vergrößert ist.

Es ist die Tatsache bekannt, daß ein geschmolzenes Me-

tall, insbesondere im Fall von einer Eisenlegierung und insbesondere von Stahl, beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand eine Volumenverringerung auftritt. Um diese Volumenverringerung zu kompensieren, ist die Zufuhr einer zusatzlichen Schmelze erforderlich, und zwar genau in dem Bereich, in dem die abschließende Erstarrung stattfindet. Diese Aufgabe wird in den Formen durch eine zusätzliche Menge an Schmelze aus den verlorenen Gießköpfen erfüllt.

Wenn das ließen in Metallformen erfolgt, vergrößern sich diese Schwierigkeiten, weil die Wärmeabfuhr der Form wesentlich größer ist als bei Sandformen und weil die Zusammenziehung des Teils wesentlich schneller erfolgt, wobei dieser Vorgang gegebenenfalls durch eine Zwangskühlung der Form mit Luft oder Wasser noch beschleunigt wird.

Bei üblichen Formgießverfahren werden isolierte und exothermische Ummantelungen verwendet, die dazu dienen, das in den Gießköpfen enthaltene Metall so lange wie möglich flüssig zu halten.

Die Verwendung dieser Ummantelungen im Fall des Gießens unter Verwendung von Metallformen ergibt schwerwiegende Nachteile, vor allen Dingen in der Serienfabrikation, weil es erforderlich ist, diese Elemente an einer geeigneten Stelle anzubringen, sie in irgendeiner Weise zu befestigen, was nicht immer möglich ist, und weil es insbesondere erforderlich ist, Reste vor dem nachfolgenden Gießen zu entfernen. Andererseits ist der Anteil des Volumens dieser Gießköpfe gegenüber der Größe der Teile erheblich, und zwar im Hinblick auf die Geschwindigkeit,

mit der sich das Metall in der eigentlichen Form abkühlt.

Wenn es beabsichtigt ist, mehrere Teile in der gleichen Form zu gießen, so ist das vorstehend beschriebene Verfahren unbrauchbar, weil die Gase, die aus einer Reaktion mit dem Metall der Umhüllung hervorgerufen werden, große Probleme ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das den Fortfall zusätzlicher Elemente in der Metallform ermöglicht und daß Gießen mehrerer Teile in der gleichen Form ermöglicht, wobei eine nur sehr geringe Menge des Volumens des Gießkopfes erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem ein oder mehrere Bereiche der Metallform in erwärmtem Zustand gehalten werden, ermöglicht das .Gießen von Gießlegierungen aus Grauguß, Eisenlegierungen, Kugelgraphiteisen, Stahl oder Nichteisenmetall-Legierungen, wobei eine zusätzliche Wärmeenergiezufuhr durch einen elektrischen Strom durch Elektroden hindurch oder durch Infuktionsfelder mit Nieder- oder Hochfrequenz erzielt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Fortfall von zusätzlichen Elementen in der Metallform, wobei es

möglich ist, die Menge an Schmelze zuzuführen, die erforderlich ist, damit sich eine vollständige Kompaktheit der Gießteile unter Verwendung eines minimalen Volumens des Gießkopfes ergibt.

Weil keine Verbrennung und keine . chemische Reaktion auftritt, stellt das erfindungsgemäße Verfahren das Fehlen von schädlichen Gasen sicher, die in dem Gußteil eingeschlossen sein können, wobei gleichzeitig Umweltverschmutzungen entfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin das Gießen mehrerer Teile in der gleichen Form, wobei die Hohlräume der einzelnen Gießteile aufeinanderfolgend einer durch den anderen gespeist werden, wobei zum Zeitpunkt der Erstarrung jedes Gußteil einen unabhängigen Kühlmechanismus aufweist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer weitgehenden Verringerung des Querschnittes der Verbindung zwischen dem Gußteil und dem Gießkopf, was zu einer Einsparung an Material und zu einer erheblichen Einsparung an Arbeitsaufwand bei der Trennung des Gießkopfes von dem Gußteil und der nachfolgenden Fertigbearbeitung des Gußteils führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Metallformen zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform der Gieß

form,

Figur 2 eine zweite Ausführungsform der

Gießform,

Figur 3 eine dritte Ausführungsform der

Gießform,

Figur 4 eine vierte Ausführungsform der

Gießform.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von Metallformen oder Kokillen mit einer Anzahl von Gießhohlräumen beschrieben, die davon abhängt, ob es erwünscht ist, eine oder mehrere Gußteile bei jedem Gießvorgang herzustellen.

Diese Form ist durch zwei symmetrische oder unsymmetrische Teile mit den entsprechenden Verteilungskanal-, Eintritts-, Gießtrichter- und Abluftkanalsystemen für die Abfuhr von Gasen und gegebenenfalls mit entsprechenden Gießköpfen gebildet.

Das Füllen der Form kann gemäß einem Verfahren erfolgen, das als am besten geeignet angesehen wird, und zwar ausgehend von dem Gießen durch Schwerkraft, d.h. kaskadenförmig, mit Hilfe eines Siphongießverfahrens usw., wobei dieses Verfahren mit dem Moment der Erwärmung der kritischen Zonen kombiniert wird (siehe Figuren 1, 2, 3 und 4).

In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 Erwärmungselektroden, wobei diese Erwärmung auch mit Hilfe von Wicklungen 7 erreicht werden kann.

Die kritische Zone ist in den Zeichnungen mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet. Das Gießen durch Schwerkraft unter Verwendung eines Siphons ist in den Zeichnungen mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet, während das Gießen unter Verwendung der Schwerkraft in Kaskadenform in den Zeichnungen mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet ist.

Die Bezugsziffer 3 bezeichnet die Gießköpfe, während das Gußteil mit 4 bezeichnet ist. Die Heizwicklungen sind mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet insgesamt eine Metallform, die nur beispielshaft ohne Beschränkung dargestellt ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in jedem Teil der Gießform oder der Kokille die folgenden Teile angeordnet:

Eine oder mehrere aus Graphit oder anderem Material bestehende Elektroden, die paarweise in den gegenüberliegenden Kokillenhälften angeordnet sind und gegenüber der Form durch eine Keramikhülse isoliert sind, ohne vorzuspringen. Diese Elektroden sind vom hinteren Teil der Kokille aus derart eingeführt, daß das äußere Ende mit einer Energiequelle verbindbar ist.

Eine oder mehrere Halbwindungen, deren beide Enden an der Oberfläche jeder Form freiliegen, so daß beim Schließen der Form die beiden Teile Ringe bilden.

In jedem Fall können die Spulen oder Wicklungen in direktem Kontakt mit der Schmelze stehen oder nicht. Diese Halbwicklungen sind ebenfalls vom hinteren Teil der Ko-

ki1lenhälften aus eingeführt und mit eineH Quelle für einen elektrischen Induktionsstrom für Felder mit einer Nieder- oder Hochfrequenz verbunden.

Zu einem Zeitpunkt, der in Abhängigkeit von dem geschmolzenen Material, von der Art des Gußteils, von dem Volumen des Gußteils, der Größe des Gießkopfes, von der verwendeten Kühlung, von dem Gießsystem usw. abhängt, bestimmt ist, wird die entsprechende Vorrichtung angeschlossen, die in einer minimal erforderlichen Zeit die Energie liefert, die erforderlich ist, um in jedem Fall die Erwärmung zu erzeugen, die ausreichend ist, um die Erstarrung in dem Bereich zu verzögern, was dazu dient, die Schmelze dem sich in dem Gußteil bildenden Hohlraum zuzuführen, bevor dieser vollständig in den erstarrten Zustand übergeht.

Nachdem dieser gewünschte Effekt der vollständigen Füllung des Gießhohlraums und der Verdichtung des Gußteils erzielt wurde, wird die Vorrichtung abgeschaltet, so daß sich der Energieverbrauch auf ein Minimum verringert, worauf die Kokille geöffnet wird und die Teile entnommen werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird damit sichergestellt, daß die Schmelze in dem kritischen Bereich solange flüssig bleibt, bis der gesamte Formhohlraum auch nach dem Erstarren seiner äußeren Teile vollständig gefüllt ist, so daß sich vollständig kompakte Gußteile ergeben.

Claims (3)

Patentanwälte .:Ι._: * :;Λ;λ "Ö.LpJL-:lng. Curt Wallach Europäische Patentvertreter ο C η R C Q Q DiPUln9· 6ünther Koch European Patent Attorneys 3 5 Ο 6 5 9^ Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach DipL-lng. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 25. Februar 1985 ACERVO, S.A. Unser Zeichen: 13 000 - F/r Verfahren zum Gießen von Gußlegierungen unter Verwendung einer Metallform

1. Verfahren zum Gießen von Gußlegierungen unter Verwendung einer Metallform, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallform in einer oder mehreren Bereichen in erwärmtem Zustand gehalten wird und daß eine zeitliche Regelung der Temperatur des in eine Kokille gegoßenen Metalls derart durchgeführt wird, daß die Erstarrung in vorgegebenen Bereichen durch Zuführung von Wärmeenergie verzögert wird, die durch einen durch Elektroden hindurchfließenden elektrischen Strom geliefert wird.

2. Verfahren nach Anspruch T, dadurch g e k en η zeichnet, daß ein oder mehrere Bereiche der Kokille durch Zufuhr von Wärmeenergie erwärmt werden, die durch Induktionsströme mit Nieder- oder Hochfrequenz erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gießen von Gußteilen aus Grauguß, aus legiertem Eisen, aus Kugelgraphiteisen, aus Kompaktgraphiteisen, aus Stahl oder aus Nichteisenmetall-Legierungen in einer Kokille eine Erwärmung in vorgegebenen Bereichen derart her-

vorgerugen wird, daß eine Zufuhr von zusätzlicher Schmelze während der Erstarrung der Gußteile sichergestellt wird, so daß diese vollständig kompakt sind