DE9421585U1 - Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen - Google Patents

Description

Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Kahn P94904DE20

Mühlbachstraße 2 Ne/Bl (1214)

35630 Ehringshausen 29. Dezember 1995

Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen/ wobei flüssiges Material in einen Formhohlraum einer Gießform eingebracht und dort verfestigt wird. Bei der Formgebung von Bauteilen aus dem flüssigen Werkstoff zustand sind eine Vielzahl unterschiedlichster Verfahren und Vorrichtungen bekannt/ die mehr oder weniger die an ein hochwertiges Werkstück zu stellenden Anforderungen im Hinblick auf Gestaltungsfreizügigkeit/ Oberflächgüte und insbesondere optimale Werkstoffeigenschaften erreichen. Die Hauptschwierigkeiten liegen zunächst beim Formfüllvorgang, wobei das anfangs kompakte Schmelzevolumen aufgeteilt und eine große Oberfläche dem Angriff der Luftatmosphäre ausgesetzt wird, was durch entsprechende Reaktionen zu einer Beeinträchtigung der Werkstoffqualität führt. Besonders betroffen sind hiervon geschmolzene Metallegierungen, deren Legierungsbestandteile ein hohes Reaktionsvermögen mit dem Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf der Luft besitzen. So wurde schon früh für derart empfindliche Legierungen das Kippgießverfahren beispielsweise nach Durville angewendet.

Die DE-PS 377 683 schlägt ein Verfahren vor, bei dem aus einem länglichen Gießgefäß nacheinander zahlreiche Gußstücke hergestellt werden. Beim Gießvorgang wird der Schmelzebehälter aufgerichtet, wodurch ein beschränkt höherer metallostatischer Druck erzielt werden kann. Hierbei hat jedoch die Atmosphäre freien Zutritt zur Schmelze, so daß insbesondere bei fortschreitender Entleerung leicht Oxid von der Badoberfläche in den Formhohlraum gelangen kann. Während der Erstarrung des Gußteils bleibt eine

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direkte Verbindung mit dem großen Schmelzevorrat im Gießbehälter bestehen, so daß der Erstarrungsablauf verlangsamt wird.

Die DE-PS 505 224 beschreibt ein Verfahren, bei dem auf einem ähnlich einer Schaukel angeordneten Gießbehälter zwei Gießformen montiert sind, die abwechselnd mit Schmelze gefüllt werden. Auch hier hat die Luft freien Zutritt zum Schmelzebad mit großer Oberfläche, so daß die hier vorhandenen Verunreinigungen besonders leicht in die Gießform gelangen können.

Die DE-PS 21 64 755 beschreibt ein Hochleistungsgießverfahren für Großserien, bei dem zwar die Nachteile der vorgenannten Vorschläge weitgehend beseitigt werden konnten. Dagegen wird jedoch ein hoher technischer Aufwand erforderlich, der insbesondere bei Störungen an einer einzelnen Gießform alle anderen mit beeinträchtigt.

Beim Erstarrungsablauf in der Gießform treten in der Regel durch Volumenkontraktion und Gasausscheidungen Lunker und Poren im Bauteilgefüge auf, die mit erheblichem Aufwand bekämpft werden müssen. Die Schrumpfungsvorgänge führen auch örtlich zu Spaltbildungen zwischen den Gußwand- und Formwandoberflächen, wodurch der Wärmeübergang erheblich beeinträchtigt wird, was ebenfalls negative Rückwirkungen auf die Gefügequalität hat und auch zu Einfallstellen an der Gußoberfläche führt, die das Bauteil unbrauchbar machen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, mit Hilfe einer neuartigen Gießeinrichtung für eine hochwertige Bauteilproduktion erforderliche günstige Bedingungen zu schaffen, sowohl bei der Formfüllung als auch während der Erstarrung der Gußteile, gleichzeitig eine besonders rationelle Fertigung zu ermöglichen

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und dabei die Nachteile der oben genannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden. Hierbei sollen Turbulenzen und Aufteilung der Schmelze während der Formfüllung vermieden werden. Nach einer weiterführenden Aufgabe sollen die Reaktionen der Legierungsschmelze mit den Gasen der Atmosphäre und des Formhohlraums unterbunden werden. Nach einer anderen weiterführenden Aufgabe soll bevorzugt eine konturenscharfe Füllung erzielt sowie ein optimal feinkörniges und dichtes Bauteilgefüge während des Erstarrungsablaufs sichergestellt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruches vorgeschlagen. Hiernach wird ein verschließbarer Behälter für die Schmelze über einen großen Anschnittquerschnitt mit dem Hohlraum einer anfangs über dem Behälter liegenden Gießform verbunden.

Der Anschnitt stellt die unmittelbare Verbindung zwischen dem Gießbehälter und dem Formhohlraum dar und soll so bemessen sein, daß eine Drosselung oder Verwirbelung der Schmelze beim Überströmen vermieden werden. Sein großer Querschnitt bezogen auf den Querschnitt des angeschnittenen Formhohlraums bzw. der angrenzenden Formwandteile des Bauteils kann nach einem ersten Ansatz über 40 %, insbesondere über 50 % der letztgenannten Querschnittsflächen betragen. Der große Querschnitt bezogen auf den Querschnitt des angeschnittenen Formhohlraums bzw. den Querschnitt der angrenzenden Formwandteile kann sich nach einem weiteren Ansatz über mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70%, bevorzugt über im wesentlichen die gesamte Länge der letztgenannten Flächen erstrecken. Der Anschnitt kommuniziert hierbei jeweils mit den tiefstliegenden Teilen des Formhohlraums bzw. des Formwandteils vor dem Drehen. Nur deren Querschnittsflächen parallel zum Anschnittsquerschnitt werden als angeschnittene Flächen bezeichnet, auf die bei der relativen Bemessung des Anschnitts Bezug genommen wird.

Bevorzugt wird zunächst mit Schutzgas gespült, dann mit einem dosierten Schmelzequantum unter Schutzgas gefüllt und gasdicht verschlossen, danach der Behälter mit der Gießform so um eine horizontale Achse gedreht,, daß die Schmelze ohne vorlaufende Zungen oder Spritzer in die Form befördert wird.

Vorzugsweise wird hierbei eine Erhöhung des Schutzgasdrucks während des Formfüllvorgangs und/oder des Erstarrungsablaufs vorgenommen. Günstig ist es hierbei, wenn das Schutzgas bei der anschließenden Entspannung zurückgewonnen wird.

Den angepaßten Verfahren ist gemeinsam, daß jeweils für einen Gießvorgang eine dem Bruttovolumen des Schmelzequantums für ein Gußteil entsprechende Menge in den Gießbehälter eingebracht wird, die beim Gießvorgang gänzlich erstarrt, wobei nur ein geringer Volumenanteil der Schmelze, der das Speiservolumen bildet, im Anschnitt selber oder ggfs. in geringer Menge im Gießbehälter verbleibt.

Zur Vermeidung der Oxidationsvorgänge wird nach einem ersten angepaßten Verfahren bereits der Gießbehälter unter Schutzgas mit flüssiger Schmelze gefüllt, wobei die Schutzgasbeaufschlagung während des Drehens des Gießbehälters mit der Gießform aufrechterhalten bleibt.

Nach einem hierzu alternativen Verfahren wird ein dem Schmelzequantum entsprechendes festes Metallvolumen in den Gießbehälter eingebracht, erst danach die abdichtende Verbindung zwischen Gießbehälter und Gießform hergestellt und der Innenraum mit Schutzgas gespült, woraufhin dann das Schmelzequantum für einen Abguß im Gießbehälter erschmolzen wird. Im übrigen läuft das Verfahren unverändert ab. Auch hierbei werden Oxidationsvorgänge der flüssigen Phase wirksam vermieden.

Zur Verbesserung des Gefüges wird eine Druckerhöhung des Schutzgases während des Erstarrungsablaufs vorgenommen, wodurch das Speiservolumen und damit der Einsatz an Metall verringert werden kann, da der Überdruck auf dem Schmelzespiegel im Gießbehälter den ansonsten üblichen metallostatischen Druck von hochreichenden Speisern ersetzt.

Nach einem anderen angepaßten Verfahren zur Verbesserung der Gußteile wird bei weniger oxidationsfreudigen oder -gefährdeten Legierungen auf den Einsatz von Schutzgas verzichtet, im übrigen aber der zuletzt beschriebene Verfahrensablauf mit einer Erhöhung des Druckes im Innenraum des Gießbehälters beim Formfüllvorgang und/oder beim Erstarrungsablauf vorgenommen, um die gleichen Wirkungen eines verringerten Materialeinsatzes und einer verbesserten Gefüge- und Oberflächenqualität des Gußteils herbeizuführen.

Hierbei ist es nach alternativen Verfahrensführungen möglich, entweder das Schmelzequantum in flüssiger Form in den Gießbehälter einzubringen, oder in fester Form und anschließend im Gießbehälter zu erschmelzen. Im übrigen wird das Verfahren unverändert gegenüber dem zuvorgenannten durchgeführt.

Nach einem weiteren angepaßten Verfahren zur Verbesserung von Gußteilen, die aufgrund der verwendeten Legierungen und/oder der Formgebung weniger zu Lunkerbildung und zu Einfallstellen neigen, wird das Verfahren ohne Aufbau eines Überdrucks durchgeführt, wobei jedoch im Anschnitt und vorzugsweise in einem Teil des Gießbehälters Schmelze im erforderlichen Maße nach dem Drehen stehenbleibt, um einen metallostatischen Druck zu erzeugen.

Auch hierbei ist es nach alternativen Verfahrensführungen möglich, entweder das Schmelzequantum in flüssiger Form in den Gießbehälter einzubringen, oder in fester Form und anschließend

im Gießbehälter zu erschmelzen. Im übrigen wird das Verfahren unverändert gegenüber dem zuvorgenannten durchgeführt.

Nach den angepaßten Verfahren wird insbesondere die Gefahr der Verunreinigungen und der Einschlüsse im Gußteil dadurch ausgeschlossen, daß im Vergleich zur anliegenden Bauteiloberfläche bzw. zum angeschnittenen Teil des Formhohlraums ein großer Anschnittquerschnitt vorgesehen wird, bzw. daß ein im Vergleich zur Gußteilgröße bzw. zum Formhohlraum in Richtung der Drehachse langer Anschnitt vorgesehen wird. Es ergibt sich hierdurch ein ruhiges, bevorzugterweise ganz unter dem Badspiegel liegendes Überströmen aus dem Gießbehälter in die Gießform, so daß ein fehlerfreies Gußteil entsteht.

Der Anschnitt mit großem Querschnitt ist mit dem Eingießkanal bzw. Lauf identisch und stellt zugleich das Speiservolumen dar. Er bildet die unmittelbare Verbindung zwischen Innenraum des Gießbehälters und Formhohlraum.

Weitere Ausgestaltungen zeichnen sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Bei der Überführung einer dosierten Schmelzemenge von einem Dosierofen in den Gießbehälter der Einrichtung unter Schutzgasatmosphäre wird eine Oxidation der Schmelze wirkungsvoll unterbunden. Diese ist umso bedeutsamer, da bei diesem Vorgang der Gießstrahl im freien Fall in den Gießbehälter gelangt, wobei hier nicht wie bei konventioneller Arbeitsweise eine besonders intensive Oxidhautbildung unter ständigem Abreißen, Einspülen und Verwirbeln in der Schmelze erfolgt. Die dann durch die Drehbewegung der Einrichtung einsetzende Formfüllung kann aufgrund der vorgegebenen großen Anschnittquerschnitte besonders ruhig und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze steigend nach dem Prinzip kommunizierender Röhren ab laufen, was insbesondere in Verbindung mit einer auch im Formhohlraum vorhandenen Schutzgasatmosphäre das Risiko einer

Schaumbildung, die bekanntlich zu Einschlüssen im Gußgefüge führt, wirkungsvoll eliminiert. Dabei bleibt auch die Schmelzefront geschlossen, d. h. es kommt nicht zur Bildung vorlaufender Metallzungen oder gar Spritzern, so daß auch der beim Gießen als häufige Ausschußursache gefürchtete Kaltlauf vermieden wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Formhohlraum für ein längliches Bauteil in Richtung der Drehachse ausgerichtet wird. Hierdurch kann eine breite Schmelzefront dargestellt werden.

Eine weitere Gestaltung geht dahin, daß Kerne zum Gießbehälter hin liegend angeordnet sind. Hierdurch werden die angeschnittenen Formwandteile selber zur Verbesserung der Qualität auf Stirnwandteile des Bauteils reduziert.

Bei Gußteilen wie Zylinderköpfen oder Zylinderkurbelgehäusen von Brennkraftmaschinen sollen die Oberflächen mit hohen Qualitätsansprüchen jeweils an einer zum Anschnitt gegenüberliegenden Formwand angeordnet sein.

Die Erstarrung soll in bekannter Weise gegebenenfalls durch Erwärmung und/oder Kühlung so gesteuert werden, daß sie von der vom Gießbehälter weitestentfernten Stelle des Bauteils in Richtung zum Anschnitt hin fortschreitet.

Nach einer bevorzugten Ausführung wird ein weiterer Überströmkanal parallel zum Anschnitt vorgesehen, so daß anfangs ein Gas- bzw. Luftvolumenausgleich zur Vermeidung von Schaumbildung stattfinden kann.

Durch die enge Ankopplung des Gießbehälters an den Formhohlraum werden extrem kurze Fließwege realisiert. Die Schmelze erreicht auf kürzestem Weg ihre entgültige Position, kühlt rasch ab und

erstarrt. Damit ist der "Kanalisierungseffekt", der bei herkömmlichen Formfüllvorgängen durch langandauerndes Nach- oder Durchfließen in bestimmten Bereichen der Form auftritt, ausgeschaltet.

Weitere Auswirkungen haben diese Vorteile auch beim anschließenden Erstarrungsablauf. Zunächst wird der Wärmehaushalt der Gießform durch den Wegfall stark ausgeprägter Kanalisierungsef fekte, die entsprechende örtliche Über-hitzungen sowohl im Gußteil, als auch in den angrenzenden Formwandbereichen verursachen, weit weniger gestört, so daß eine gezielte Lenkung der Erstarrung begünstigt wird.

Weiterhin bietet ein erhöhter, insbesondere variabler Schutzgasdruck während der Erstarrung ganz besondere Vorteile. Durch eine starke Gasdruckerhöhung, die hauptsächlich auf den am Ende der Formfüllung oben liegenden Schmelzespiegel einwirkt, unter dem das Speiservolumen des Gußteils liegt, kann eine entsprechende Verstärkung des Speiserdrucks erzielt und damit eine weitgehende Dichtspeisung des Gußgefüges erzwungen werden. Gleichzeitig wird ein kräftiges Anpressen der Gußteiloberflächen an die Formwände und durch Verhinderung der schädlichen Spaltbildung ein verstärkter Wärmeübergang bewirkt.

Dies wiederum verkürzt die Erstarrungszeit und erhöht sowohl die Konturenschärfe als auch die Maßgenauigkeit der Gußteile. Darüberhinaus wird ebenfalls die Bildung der besonders bei Legierungen mit breitem Erstarrungintervall gefürchteten Einfallstellen an der Gußoberfläche ausgeschaltet. Hierbei kann die Erhöhung des Gasdrucks weit über die bei herkömmlichen Verfahren, z. B. Niederdruck-Gießverfahren, möglichen Drücke aufgrund der Beschränkung auf das vergleichsweise geringe Volumen eines einzelnen Abgusses hinausgehen. Durch den zusätzlichen Einsatz der bekannten Schwell-Sequenzkühlung (DE-PS 26 46 060) werden die

angesprochenen Verbesserungen in optimaler Weise erweitert. Hiernach ist die Anwendung eines Verfahrens vorgesehen, nach dem vor dem Füllen die Gießform auf eine Arbeitstemperatur gebracht wird und nach dem Füllen der Gießform von den Endzonen zu den Speiserzonen hin zeitlich gestaffelt einsetzend bis zum Abschluß der Erstarrung gekühlt wird.

Auch beim Schutzgasverbrauch sind Verbesserungen möglich. Die Anwendung einer Schutzgaspumpe gestattet nämlich nicht nur die Aufbringung mehrerer bar Druck, sie erlaubt auch bei der anschließenden Druckerniedrigung eine Rückgewinnung des Schutzgases . Auf diese Weise bleiben die Verluste auf unvermeidbare Leckagen beschränkt.

Beim Einsatz von Legierungen, die im geschmolzenen Zustand weniger stark mit den Gasen der Atmosphäre reagieren, kann auf das in der Regel teuere Schutzgas verzichtet werden und stattdessen eine Druckerhöhung durch Druckluftaufgabe herbeigeführt werden, wobei alle übrigen Vorteile erhalten bleiben.

Schließlich bieten die vorgeschlagenen Verfahren ideale Voraussetzungen für den Einsatz in einer gegen die Außenwelt abgeschlossenen Gießzelle zur zuverlässigen Unterbindung von Gießereiemissionen .

Dazu ist der Einsatz eines kombinierten Schmelz- und Dosierofens nach DE-PS 20 41 588, der gleichzeitig das Problem des Einschleusens von Chargiermaterial löst, von besonderem Vorteil. Hiernach wird an einem Schmelzofen eine gasdichte Chargierkammer mit einem Chargierkörper angeordnet, durch den eine quantifizierte Schmelzemenge in den Gieß- bzw. Schmelzebehälter gefördert werden kann.

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Vorteilhafte Ausführungen der Vorrichtung werden in den Unteransprüchen definiert, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben;

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform entlang der Schnittlinie A-B nach Fig. 2;

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform nach Fig. 1 senkrecht zur Drehachse;

Fig. 3 zeigt eine Gießzelle mit zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren geeigneten Anlageteilen in systematischer Darstellung;

Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform durch die Drehachse in einer zweiten Ausführungsform.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 wird eine Gießform 31 (Kokille) mit einem Formhohlraum 1 durch eine Kokillendeckplatte 2, Seitenteile 3, Kerne 4 und eine Kokillengrundplatte 5 gebildet. Unter der Kokillengrundplatte 5 befindet sich ein Gießbehälter 30 mit einem Gehäuse 6 und einer Feuerfestauskleidung 7, der ein für einen Abguß dosiertes Schmelzequantum 8 enthält. Das Schmelzequantum 8 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Dosierofens über die Einfüllöffnung 9 bei geöffnetem Verschluß 10 insbesondere unter Schutzgas eingefüllt; anschließend wird der Verschluß 10 geschlossen. An dem Verschluß 10 ist

ein Schutzgasanschluß 11 dargestellt. Weiterhin ist die horizontale sich in Richtung der Längserstreckung von Gießform 31 und Gießbehälter 30 erstreckende Drehachse 12 der Gießeinrichtung gezeigt. Als Öffnung innerhalb der Kokillengrundplatte 5 ist ein Anschnitt 13 mit großem Querschnitt ausgebildet.

Ein Pfeil oberhalb der Kokillendeckplatte 2 symbolisiert die Bewegungsrichtung derselben zum Entformen des fertigen Bauteils.

In Figur 2 ist ebenfalls die Gießform 31 mit dem Formhohlraum 1 erkennbar, die aus der Kokillendeckplatte 2, Seitenteilen 3, Kernen 4 und der Kokillengrundplatte 5 besteht. In der Grundplatte 5 sind der Anschnitt 13 sowie ein dazu paralleler weiterer Überströmkanal 14 erkennbar. An dem Gießbehälter 30 ist das Gehäuse 6, die Feuerfestauskleidung 7 sowie das darin enthaltene für einen Abguß dosierte Schmelzequantum 8 erkennbar.

Durch Drehen der gesamten Gießeinrichtung um die Drehachse 12 gegen den Uhrzeigersinn fließt die Schmelze durch den Anschnitt 13 mit großem Querschnitt in ruhigem turbulenzfreiem Fluß in den Formhohlraum 1 und füllt diesen in wenigen Sekunden aus. Am Ende der Drehbewegung befindet sich der Gießbehälter 30 über der Kokillengrundplatte 5. Jetzt wird der Innendruck, insbesondere der Schut&zgr;gasdruck über der im Formhohlraum 1 erstarrenden Schmelze, deren Gesamtvolumen auch das erforderliche Speiservolumen umfaßt, mit Hilfe des Druckanschlusses 11 erhöht und damit die Dichtspeisung des Gußstücks verbessert. Nach Abschluß der Erstarrung kann der Überdruck auf Normaldruck abgesenkt, die Form geöffnet und das ausreichend abgekühlte Gußteil entnommen werden. Danach beginnt ein neuer Gießzyklus.

Pfeile seitlich der Kokillenseitenteile 3 symbolisieren deren Bewegungsrichtung zum Entformen.

In Figur 3 ist eine drehbare Gießvorrichtung 19 mit einem Drehantrieb 27 sowie einem Gießbehälter 30 und einer Gießform 31 mit diese verbindenden Verspannmitteln 32 innerhalb einer Gießzelle 21 gezeigt. Die Drehachse 12 der Gießvorrichtung ist ebenfalls angezeigt. Der Gießbehälter 30 ist über eine Leitung 26 mit einem nur symbolisch dargestellten Pump- und Speichersystem 18, 28 verbunden. Innerhalb der Gießzelle 21 befindet sich ein Dosierofen 15, der über eine elastische gasdichte Kupplung 23 mit der Einfüllöffnung 9 des Gießbehälters 30 verbunden ist. Der Dosierofen 15 ist über eine Schleuse 22 mit einem Bereich außerhalb der Gießzelle 21 verbunden. An die Schleuse 22 kann sich alternativ eine Chargiervorrichtung 16 für stückiges Einsatzmaterial oder eine Chargiereinrichtung 17 für flüssiges Einsatzmaterial anschließen. Die Gießzelle umfaßt eine weitere Schleuse 22. Oberhalb der Gießform 31 ist ein Manipulator 20 für Kerne erkennbar.

In Figur 4 ist eine Gießvorrichtung bestehend aus einem Gießbehälter 30 sowie einer Gießform 31 dargestellt.

Der Gießbehälter 30 unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten dadurch, daß er keine Einfüllöffnung umfaßt. Er weist jedoch innerhalb der Feuerfestschicht 7 Mittel zur Beheizung 24 auf. Ein festes Metallquantum 25 ist in den Gießbehälter 30 eingesetzt. Im Querschnitt senkrecht zur Drehachse 12 entspricht diese Gießvorrichtung der nach Figur 2 dargestellten.

Die Gießform 31 stimmt im wesentlichen mit der in Figur 1 gezeigten überein. Sie umfaßt eine Kokillendeckplatte 2, Kokillenseitenteile 3 sowie eine Kokillengrundplatte 5. In den Seitenteilen sind jedoch Mittel 29 zur Kühlung dargestellt. In der Kokille sind Kerne 4 eingesetzt. Die Drehachse der Vorrichtung ist mit 12 bezeichnet.

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Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Kahn P94904DE20

Mühlbachstraße 2 Ne/Bl (1214)

35630 Ehringshausen 29. November 1995

Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen

Bezugszeichenliste

1 Formhohlraum

2 Kokillendeckplatte

3 Kokillenseitenteile

4 Kerne

5 Kokillengrundplatte

6 Gehäuse

7 Feuerfestauskleidung

8 Schmelzequantum

9 Einfüllöffnung

10 Verschluß

11 Schutzgasanschluß

12 Drehachse

13 Anschnitt.

14 Überströmkanal

15 Dosierofen

16 Chargiereinrichtung fest

17 Chargiereinrichtung flüssig

18 Pumpe

19 drehbare Gießvorrichtung

20 Manipulatoren

21 Gießzelle

22 Schleuse

23 elastische gasdichte Kupplung

24 Heizung

25 festes Metallquantum 2 6 Leitung

27 Drehantrieb

28 Speicher

29 Kühlung

30 Gießbehälter

31 Gießform

32 Verspannmittel

Claims (14)

Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Kahn P94904DE20 Mühlbachstraße 2 Ne/Bl (1214) 35630 Ehringshausen 29. Dezember 1995 Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Metallegierungen nach dem Kippgießprinzip mit einer Gießform (31) - insbesondere einer Dauergießform (Kokille) - die über zumindest einen Anschnitt (13) verfügt, der eine offene Verbindung zwischen dem Formhohlraum (1) der Gießform (31) und dem Innenraum eines kippbaren Gießbehälters (30) für die Schmelze bildet, wobei der Gießbehälter (30) in eine unterhalb der Gießform (31) liegende Stellung bringbar ist und der Gießbehälter (30) mit der anliegenden Gießform (31) kippbar ist, mit Verspannmitteln (32) zwischen der Gießform (31) und dem Gießbehälter (30) und mit Drehantriebsmitteln (27) zum Drehen des Gießbehälters (30) mit der Gießform (31) um eine horizontale Achse (12),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innenraum des Gießbehälters (30) dem Bruttovolumen eines Schmelzequantums für einen einzigen Bauteilabguß angepaßt ist und daß die Gießform (31) über einen Anschnitt (13) mit einem großen Querschnitt im Verhältnis zum Querschnitt der angeschnittenen Formhohlraumteile bzw. Bauteilwandteile verfügt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß Verschlußmittel (10) zum gasdichten Verschließen des Gießbehälters und Druckerhöhungsmittel (18) zum Erhöhen des Innendrucks im Gießbehälter vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Druckerhöhungsmittel (18) Teil eines Schutzgaspump- und Speichersystems sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schutzgaspump- und Speichersystem Mittel zur Rückführung des Schutzgases aus dem Gießbehälter (30) in einen Schutzgasspeicher (28) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch

eine Dosiervorrichtung - insbesondere einen Dosierofen (16) - zum Befüllen des Gießbehälters (30) mit einem Schmelzequantum (8) für einen Gießvorgang.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch

eine Kühlvorrichtung (29) für die Gießform (31).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6/
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schutzgas zuführung zwischen dem Dosierofen (16) und dem Gießbehälter (30) durch eine elastische gasdichte Kupplung (23) - insbesondere einen Faltenbalg - gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der gasdichte Verschluß (10) am Gießbehälter (30) als Schieber gestaltet ist, der so positioniert ist, daß er beim Formfüllvorgang nicht von Schmelze beaufschlagt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Gießbehälter (30) außer über den Anschnitt noch über mindestens einen weiteren Überströmkanal (14) mit dem Formhohlraum (1) der Gießform (31) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich der weitere Überströmkanal (14) im wesentlichen über die Bauteillänge parallel zum Anschnitt (13) erstreckt .

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß der Anschnitt (13) von im wesentlichen gleichbleibender und im Verhältnis zur Länge geringer Breite ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1O₇ dadurch gekennzeichnet,

daß der Gießbehälter (30) mit einer Heizung (24) ausgerüstet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gießbehälter (30) mit.einer Gießform (31) um eine in einer Querschnittsebene des Anschnitts (13) liegenden Längsachse drehbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die gesamte Schmelz- und Gießeinrichtung, bestehend aus Schmelz- und Dosierofen (15), drehbarer Gießvorrichtung (19) mit Gießbehälter (30) und Gießform (31) und Manipulatoren (20) für Kerneinlegen und Gußteilentnahme, in einer geschlossenen Gießzelle (21) angeordnet ist.