WO1988006501A1 - Process and device for casting moulded metal parts - Google Patents
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- WO1988006501A1 WO1988006501A1 PCT/EP1988/000134 EP8800134W WO8806501A1 WO 1988006501 A1 WO1988006501 A1 WO 1988006501A1 EP 8800134 W EP8800134 W EP 8800134W WO 8806501 A1 WO8806501 A1 WO 8806501A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/08—Shaking, vibrating, or turning of moulds
Definitions
- the invention relates to a method for casting meta. " ! ⁇ form- pieces by pouring the .Melt in at least one in the area of the top of a casting mold, which is connected via at least one channel with the lower 25th. Area of the mold space.
- mold space within the scope of the present invention means that part of the
- the voids formed during the solidification of the metal become here depending on the shape of the casting taken up by one or more risers which are connected to the mold space and are connected to it laterally or above and which significantly exceed the highest level of the mold space in relation to the casting position of the mold.
- the volume of such risers is to be dimensioned in such a way that the melt in the riser is the last to freeze, thus ensuring that the blowholes formed can form in the riser.
- the invention has for its object to provide a method that is independent of the application.
- Casting method 10 by reducing the amount of molten metal to be used per casting results in a reduction in the energy costs to be used and at the same time a high throughput, i.e. allows the casting of a large number of castings in succession in a short time sequence. 15
- the molten metal inside the casting mold is first passed through at least one prechamber arranged below the mold space, and after 20 complete filling of the mold space with molten metal . ' the mold is pivoted about a horizontal axis.
- This procedure has the advantage that the casting mold is filled from the bottom up and that after the mold space has been completely filled with the molten metal in the antechamber, the last one to flow in
- Melt amount is included, which thus has the highest temperature of the entire filling volume. If the filling opening is now closed immediately after the filling process has been completed and the casting mold is pivoted about a horizontal axis, the pivoting angle essentially being based on the shape of the casting to be produced, so that the antechamber lies above the molding space, so that Part of the molten metal contained in the antechamber the function of the riser. Since this part of the molten metal has a higher temperature level in comparison to the part of the molten metal contained in the molding space, since it was filled in last, it can now be compared with the previously known casting methods.
- the cycle times can be shortened further if the devices for carrying out the method are designed accordingly, since the reduced melt quantity per casting also shortens the casting times and the casting mold is removed from the casting device immediately after the casting process has been completed and the turning, if necessary, after closing the filling opening can be made. As a result, the pouring opening of the casting device is released again and the next casting mold can be filled.
- the number of gate openings and the number of prechambers required for each casting depend on the shape of the casting itself.
- the angle by which the casting mold is pivoted depends on the assignment of the prechamber to the mold space, so that pivoting around one may also occur An angle of 90 ° is sufficient.
- the invention further relates to a casting mold for casting metal moldings according to the above-described method, with at least one pouring opening arranged in the area of the upper side, which is connected to the lower area of the molding space via at least one channel.
- At least one prechamber is arranged within the casting mold, based on the positioning during filling, below the mold space, which on the one hand connects with the channel and on the other hand with the Forr. ' aum 1 is connected and that the casting mold is designed to be pivotable about a horizontal axis.
- the prechamber takes over the function of the riser.
- the volume of the prechamber can be kept considerably lower than that of conventional riser volumes 5, since the molten metal in the prechamber has the highest temperature and this ensures that the voids form in the prechamber when the melt solidifies.
- the mold can now be pivoted in various ways. 0 For example, in that the casting mold has a molding box which is provided on two opposite sides with journals, by means of which the casting mold can be pivoted in a corresponding device after the casting process has ended and the filling opening has been closed.
- the casting mold with or without an enclosing box, but can also be designed in its external shape and in its strength so that it is detected with the help of a manipulator after completion of the casting process, transported away from the casting station and at the same time during this transport or ® subsequently this transport can be rotated around a horizontal axis. In the case of a rotation through 180 °, which should be the most appropriate in the majority of cases, the casting mold can then be set down by the manipulator onto a conveying device which takes over the removal.
- the means for closing the pouring opening can be integrated in the casting mold, for example in the form of corresponding closure flaps which are connected to the mold, or by plugs which can be inserted into the pouring opening, the plugs can be inserted here by a corresponding device which is connected to the manipulator for turning the casting mold.
- a suitable design and orientation of the pouring opening and the channel leading to the prechamber it may also be possible, depending on the size of the shape and the volume content, to dispense with a closure of the filling opening.
- the pouring opening with its associated channel is arranged such that it lies on the initially upward-moving side of the casting mold with respect to the pivoting movement after the casting process has ended, so that the melt contained in this area can specifically flow into a collecting device without a suction lifter effect on the contents in the antechamber.
- the prechamber at least partially has a shape approximating the spherical shape.
- a shape allows the specific surface area which is decisive for the cooling of the melt volume in the prechamber to be reduced, so that the cooling curve which is decisive for the effectiveness of a riser can be maintained with a considerably lower melt volume than this is possible with the usual riser shapes.
- the metal melt contained in the prechamber and acting as a riser has the highest temperature of the total melting volume, which also has a positive effect on the dimensioning volume of the prechamber. has a reducing effect.
- the prechamber in the region of its end facing away from the molding space has surface areas running approximately parallel to one another, at least on opposite sides.
- Fig. 2 shows the casting mold.
- Fig. 1 in turned
- Fig. 3 is an end view of the molded
- a casting mold 1 is used, which is essentially formed by a conventional molding material 2.
- the molding material 2 can be held in a molding box, into which it is introduced under compression.
- the molding material can also, and preferably, be inherently stable, as is the case when using binders.
- the advantage here is the larger porosity, which allows better gas passage when filling the melt.
- the casting mold 1 can also be designed as a mold.
- the molding material 2 encloses a molding space 3, in which, depending on the type of casting, cores are also inserted, so that the contour of the metal molding to be produced is given as a cavity by the molding space with the cores used.
- a pre-chamber 4 is connected to the molding space and is arranged below the molding space 3 with respect to the casting position shown in FIG. 1.
- a channel 5 opens into the antechamber 4 in the lower region, which is led up to the top of the mold and at a distance from the mold space 3 and opens into the pouring opening 6 located on the top of the mold 1.
- the antechamber 4 is essentially spherical. If the metal molding to be produced is a housing-shaped component, for example a pump housing, a gear housing or the like with correspondingly thin walls, it will generally be necessary for casting reasons to provide several prechambers, which then also have an elongated shape can.
- the corners are largely rounded off in such a spatial shape for the prechambers, in order to largely reduce the specific wall surfaces related to the prechamber volume, in order to result in a temperature delay in the solidification of the molten metal in the Antechamber 1 to arrive.
- the casting mold shown in FIG. 1 is now filled with a molten metal via the pouring opening 5.
- This filling process can be carried out in the usual way via a crucible or in the manner, as indicated in FIG. 1, by docking the filling opening 6 onto a bottom spout 7 'of a melt container 8.
- the metal flowing in via the channel 5 - Q melt now first reaches the pre-chamber 4 and then passes into the mold space 3.
- the air or gas volume enclosed by the pre-chamber 4 and the mold space 3 escapes through separate ventilation openings or when using a corresponding molding material through the gas-permeable 5 pores of the molding material .
- the casting mold is pivoted about a horizontal axis, in the embodiment 0 shown for example by 180 °, so that it assumes the position shown in FIG. 2.
- the pouring opening 6 is closed by a closing means before the pivoting or the shape, as shown in the schematic drawing, is pivoted in the direction of arrow 9, so that the one contained in the channel 5 Metal melt can run out into a corresponding collecting device, but no suction lifting effect is exerted by this process on the melting volume contained in the pre-chamber 4.
- the main amount of the metal melt then solidifies. Since the pre-chamber 4 was fed with fresh metal melt to the end during the casting process, while the melt ascending into the mold space, even if slightly, is already cooling, the melt contained in the pre-chamber 4 shows at the end of the casting process the highest temperature of the molten metal enclosed by the casting mold. After swiveling is the prechamber 4 containing the hottest part of the melt above the molding space and thus takes over the function of a riser.
- the heat dissipation from the melt contained in the prechamber can be additionally influenced, so that a further reduction of the prechamber volume is possible without this desired blow hole formation in the antechamber is hindered, ie that the molten metal solidifies in the casting mold from bottom to top, the melting volume solidifying in the antechamber last.
- the amount of metal enclosed by the pre-chamber 4 is separated from the raw casting after it has been shaped and then melted again. A reduction in the prechamber volume thus leads directly to a noticeable reduction in the melting costs per casting.
- the end view of the molded raw casting 10 shown in FIG. 3 shows that two, for example parallel, surface areas are formed on the metal piece 4 ′ formed by the prechamber 4. These surface areas 11 now allow the shaped but still hot raw casting 10 to be fed to the further processing stations with the aid of one or more successive manipulators, for example a shaking process for removing the core molding enclosed by the casting, the separation of the channel set. until finally to the station ⁇ in which the part 4 'is separated from the metal molding 3'.
- the surface areas 11 can to a certain extent also run at an angle to each other in order to achieve a better hold in the gripping device of the manipulator.
- the confluence in the prechamber 4 is expediently set higher, so that a corresponding reduction in the amount of metal to be re-melted can be reduced even further.
Landscapes
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Abstract
Description
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1010
15 Verfahren zum Gießen von Metallformstücken15 Process for casting metal fittings
":. und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens":. and device for carrying out the method
Beschreibung:Description:
2020th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Meta."! λform- stücken durch Einfüllen der.Metallschmelze in wenigstens eine im Bereich der Oberseite einer Gießform angeordnete Eingußöffnung, die über wenigstens einen Kanal mit dem unteren 25 .Bereich des Formraums in Verbindung steht.The invention relates to a method for casting meta. " ! λform- pieces by pouring the .Melt in at least one in the area of the top of a casting mold, which is connected via at least one channel with the lower 25th. Area of the mold space.
In der Gießereitechnik, insbesondere beim Vergießen von oxyda¬ tionsanfälligen Schmelzen wie Aluminium oder dgl. , ist es bekannt, die Metallschmelze in die Gießform steigend, d.h.-In foundry technology, in particular when pouring melts, such as aluminum or the like, which are susceptible to oxidation, it is known that the molten metal rises into the mold, i.e.
30 also von unten nach oben in den Formraum einzufüllen, um zu jedem Zeitpunkt während des Gießvorgangs die geringst ög- liσhe freie Oberfläche der einlaufenden Metallschmelze ? der umgebenden Atmosphäre auszusetzen. Mit dem Begriff "Form¬ raum" im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Teil des30 to fill from bottom to top in the mold space so that the least possible free surface of the incoming molten metal at any time during the casting process? exposed to the surrounding atmosphere. The term "mold space" within the scope of the present invention means that part of the
35 Innenraumes der Gießform definiert, der die Kontur des ferti¬ gen Gußstücks festlegt, ohne etwa vorhandene Läufe, Zwischen¬ kanäle und Steiger. Die bei der Erstarrung des Metalls ent¬ stehenden Lunker werden hierbei je nach Form des Gußstücks von einem oder mehreren Steigern aufgenommen, die mit dem Formraum in Verbindung stehen und an diesen seitlich oder oberhalb angeschlossen sind und die das höchstliegende Niveau des Formraumes, bezogen auf die Gießposition der Form, erheb- lieh überragen. Das Volumen derartiger Steiger ist hierbei so zu bemessen, daß die Schmelze im Steiger als letztes er¬ starrt und somit sichergestellt ist, daß der entstehende Lunker sich im Steiger ausbilden kann. Da der im oberen Be¬ reich des Steigers befindliche Teil der eingefüllten Metali- schmelze erst ganz zum Schluß" erstarren darf, andererseits aber zu der Metallmenge gehört, die als erstes in die-Gie߬ form einläuft und damit bereits im Verhältnis zur Restmenge, insbesondere im Verhältnis zu der im Formraum selbst befind¬ lichen Menge an Metallschmelze, bereits eine meßbare Abküh- lung erfahren hat,, muß zur Verzögerung der Abkühlung der im Steiger enthaltenen Schmelzenmenge ein entsprechend großes Steigervolumen vorgesehen werden. Das bedeutet, daß für einen Abguß je nach Form des herzustellenden Gußstückes beispielswei¬ se das 1 ,5-fache des Gewichtes des fertigen' Rohgußstückes an Schmelze zur Verfügung gestellt werden muß, da ja die Steiger nach, dem Ausformen des Gußstückes aus der Gießform abgetrennt und wieder aufgeschmolzen werden müssen. Zu den reinen Schmelzkosten kommen hier auch noch Abbrandverluste, die Gefahr von Verunreinigung oder dgl..Defines the interior of the casting mold, which defines the contour of the finished casting, without any existing barrels, intermediate channels and risers. The voids formed during the solidification of the metal become here depending on the shape of the casting taken up by one or more risers which are connected to the mold space and are connected to it laterally or above and which significantly exceed the highest level of the mold space in relation to the casting position of the mold. The volume of such risers is to be dimensioned in such a way that the melt in the riser is the last to freeze, thus ensuring that the blowholes formed can form in the riser. Since the upper region of the riser rich part of the filled Metali- located melt until the very end "solidify may, on the other hand is one of the amount of metal that form enters first in the-Gie߬ and therefore already in relation to the remaining amount, in particular in relation to the amount of molten metal present in the mold space itself, has already undergone measurable cooling, a correspondingly large volume of riser must be provided to delay the cooling of the amount of melt contained in the riser shape of the casting beispielswei¬ se the 1, 5 times the weight of the finished 'Rohgußstückes of melt to be made available must, since the risers by, must be separated to forming the casting from the mold and melted again. to the pure Melting costs also result in burn-off losses, the risk of contamination or the like.
Um hier zu einer Kostenreduzierung zu gelangen, ist man bei Niederdruck-Gie.ßverfahren dazu übergegangen, die Schmelze unter einem Überdruck von 0,1 bis 0,2 at durch ein Steigrohr von unten in die Form zu drücken und hierbei nach vollständi- ger Füllung der Gießform diese so lange mit der Gießvorrich¬ tung in Verbindung zu halten, bis das Gußstück erstarrt ist. Dieses Verfahren erlaubt es, auf einen Steiger zu verzichten, da die Erstarrung von oben nach unten erfolgt und hierbei- die Nachspeisung über das mit dem Überdruck beaufschlagte Steigrohr erfolgt. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt je¬ doch darin, daß der Überdruck erst dann aufgehoben und die Gießform erst-dann von der Gießeinrichtung getrennt werden kann, wenn der Guß vollständig erstarrt ist, so daß dem 1 Kostenvorteil durch Wegfall eines oder mehrerer Steiger der Nachteil einer geringen Durchsatzleistung der Gießeinrichtung i gegenübersteht und damit hinsichtlich Durchsatzleistung und Wirtschaftlichkeit zumindest in der Serienproduktion keineIn order to reduce costs here, low-pressure casting processes have started to press the melt into the mold from below through a riser pipe under an overpressure of 0.1 to 0.2 at, and here after complete filling keep the casting mold in contact with the casting device until the casting has solidified. This method makes it possible to dispense with a riser, since the solidification takes place from top to bottom and the make-up is carried out via the riser pipe, which is pressurized. However, the disadvantage of this method is that the overpressure can only be released and the casting mold can only be separated from the casting device when the casting has completely solidified, so that the 1 Cost advantage due to the elimination of one or more risers, the disadvantage of a low throughput of the casting device i and thus no throughput and economy, at least in series production
~< 5 Verbesserung erzielt wird. Hinzu kommt noch, daß diese Verfah¬ rensweise auf Niederdruck-Gießverfahren beschränkt bleibt.~ <5 improvement is achieved. In addition, this procedure remains restricted to low-pressure casting processes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das unabhängig vom anzuwendenden. Gießverfahren 10 durch Reduzierung der je Gußteil aufzuwendenden Menge an eingeschmolzenem Metall eine Reduzierung der aufzuwendenden Energiekosten bewirkt und zugleich eine hohe Durchsatzlei¬ stung, d.h. den Abguß einer Vielzahl von Gußstücken hinterein¬ ander in kurzer Zeitfolge gestattet. 15The invention has for its object to provide a method that is independent of the application. Casting method 10 by reducing the amount of molten metal to be used per casting results in a reduction in the energy costs to be used and at the same time a high throughput, i.e. allows the casting of a large number of castings in succession in a short time sequence. 15
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Metallschmelze innerhalb der Gießform zunächst durch wenigstens eine unterhalb des Formraums angeordnete,, mit diesem verbundene Vorkammer geführt wird und daß nach 20 vollständiger Füllung des Formraums mit Metallschmelze. 'die Gießform um eine Horizontalachse verschwenkt wird.This object is achieved according to the invention in that the molten metal inside the casting mold is first passed through at least one prechamber arranged below the mold space, and after 20 complete filling of the mold space with molten metal . ' the mold is pivoted about a horizontal axis.
Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die Gießform von unten nach oben gefüllt wird und daß nach vollständiger Füllung des Formraumes mit der 25 Metallschmelze in der Vorkammer die zuletzt zugelaufeneThis procedure has the advantage that the casting mold is filled from the bottom up and that after the mold space has been completely filled with the molten metal in the antechamber, the last one to flow in
Schmelzenmenge enthalten ist, die somit die höchste Tempera¬ tur des gesamten Füllvolumens aufweist. Wird nun unmittelbar nach Abschluß des Füllvorganges die Einfüllöffnung verschlos¬ sen und die Gießform um eine Horizontalachse verschwenkt, 30 wobei sich der Schwenkwinkel im wesentlichen nach der Form des z-u erstellenden Gußstückes richtet, so daß die Vorkammer oberhalb des Formraumes liegt, so übernimmt der in der Vor¬ kammer enthaltene Teil der Metallschmelze die Funktion des Steigers. Da dieser Teil der Metallschmelze im Vergleich 5 zu dem im Formraum enthaltenen Teil de Metallschmelze, da zuletzt eingefüllt, ein höheres Temperaturniveau aufweist, kann nun gegenüber den vorbekannten Gießverfahren mit. Steiger auch bei erheblicher Reduzierung des durch die Vorkammer definierten- Steigervolumens sichergestellt werden, daß der in der Vorkammer befindliche Teil der Schmelze erst dann erstarrt, wenn die Schmelze im Formraum bereits erstarrt ist, so daß auch sichergestellt ist, daß sich der Lunker in der Vorkammer ausbildet. Hieraus ergibt sich eine erhebli¬ che Reduzierung der je Gußstück zur Verfügung zu stellenden Menge an Metallschmelze und damit unmittelbar' eine Reduzierung- der Schmelzkosten je Gußstück. Da jedoch nach Abschluß des Gießvorganges nicht abgewartet zu werden, braucht, bis die Schmelze in der Gießform erstarrt ist, können die bei den in der Serienfertigung üblichen Bandgießverfahren vorgegebe¬ nen kurzen Taktzeiten eingehalten werden. Die Taktzeiten lassen sich bei entsprechender Ausbildung der Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens noch verkürzen, da durch die verminderte Schmelzenmenge je Gußstück auch die Gießzei¬ ten verkürzt und die Gießform von der Gießeinrichtung unmit¬ telbar nach Abschluß der Gießvorganges abgezogen und das Wenden ggf. nach Verschließen der Einfüllδffnung vorgenommen wer¬ den kann. Hierdurch wird die Ausgußöffnung der Gießvorrich- tung wieder freigegeben und die nächste Gießform kann gefüllt werden. Die Zahl der EingußÖffnu gen sowie die Zahl der je Gußstück erforderlichen Vorkammern richten sich nach der Form des Gußstücks selbst. Der Winkel, um den die Gießform verschwenkt wird, richtet sich nach der Zuordnung der Vorkammer zum Formraum, so daß u.U. auch ein Verschwenken um einen Winkel von 90° ausreicht.Melt amount is included, which thus has the highest temperature of the entire filling volume. If the filling opening is now closed immediately after the filling process has been completed and the casting mold is pivoted about a horizontal axis, the pivoting angle essentially being based on the shape of the casting to be produced, so that the antechamber lies above the molding space, so that Part of the molten metal contained in the antechamber the function of the riser. Since this part of the molten metal has a higher temperature level in comparison to the part of the molten metal contained in the molding space, since it was filled in last, it can now be compared with the previously known casting methods. Increases even with a considerable reduction in the pre-chamber defined-increasing volume can be ensured that the part of the melt located in the prechamber only solidifies when the melt has already solidified in the molding space, so that it is also ensured that the blow hole forms in the prechamber. It follows a out.The ¬ che reduce per casting to be provided crowd of molten metal and thus directly 'a Reduzierung- the melting cost per casting. However, since there is no need to wait for the melt to solidify in the casting mold after the casting process has been completed, the short cycle times specified in the strip casting processes customary in series production can be observed. The cycle times can be shortened further if the devices for carrying out the method are designed accordingly, since the reduced melt quantity per casting also shortens the casting times and the casting mold is removed from the casting device immediately after the casting process has been completed and the turning, if necessary, after closing the filling opening can be made. As a result, the pouring opening of the casting device is released again and the next casting mold can be filled. The number of gate openings and the number of prechambers required for each casting depend on the shape of the casting itself. The angle by which the casting mold is pivoted depends on the assignment of the prechamber to the mold space, so that pivoting around one may also occur An angle of 90 ° is sufficient.
Die Erfindung bezieht "sich ferner auf eine Gießform zum Gies¬ sen von Metallformstücken nach dem vorstehend beschriebeneu Verfahren, mit wenigstens einer im Bereich der oberen Seite angeordneten Eingußδffnung, die über wenigstens einen Kanal" mit dem unteren Bereich des Formraums in Verbindung steht.The invention further relates to a casting mold for casting metal moldings according to the above-described method, with at least one pouring opening arranged in the area of the upper side, which is connected to the lower area of the molding space via at least one channel.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gern'iß äer Erfindung vorgeschlagen, daß innerhalb der Gießform, bezogen auf die Positionierung beim Einfüllen, unterhalb des. Formraumes .wenigstens eine Vorkammer angeordnet ist, die einerseits mit dem Kanal und andererseits mit dem Forr. 'aum 1 in Verbindung steht u d daß die Gießform um eine Horizon¬ talachse schwenkbar ausgebildet ist. Mit einer derart ausge¬ bildeten Gießform ist es möglich, die Metallschmelze in stei- % 5 gendem Guß, d.h. von unten nach oben in die Vorkammer einzu¬ bringen, so daß die der Oxydatio ausgesetzte freie Oberfläche auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt. Entscheidend ist aber, daß sich der zuletzt einfließende Anteil der Metallschmelze in der Vorkammer befindet. Wird nun die Eingußöffnung ver- 10 schlössen und die Gießform um eine horizontale Achse so weit verschwenkt, daß die Vorkammer oberhalb der höchsten Kante des zu erstellenden Gußstückes liegt, dann übernimmt die Vorkammer die Funktion des Steigers. Das Volumen der Vorkam¬ mer kann hierbei im Vergleich zu herkömmlichen Steigervolumen 5 erheblich geringer gehalten werden, da die Metallschmelze in der Vorkammer die höchste Temperatur aufweist und damit sichergestellt ist, daß sich beim Erstarren der Schmelze der Lunker in der Vorkammer ausbildet. Die Schwenkbarkeit der Gießform kann nun in verschiedener Weise bewirkt werden. 0 So beispielsweise dadurch, daß die Gießform einen Formkasten aufweist, der an zwei gegenüberliegenden Seiten mit Lager¬ zapfen versehen ist, über die die Gießform nach Beendigung des Gießvorganges und Verschließen der Einfüllöffnung in einer entsprechenden Vorrichtung verschwenkt werden kann. 5 Die Gießform, mit oder ohne umschließenden Kasten, kann aber auch in ihrer äußeren Formgebung und in ihrer Festigkeit so ausgebildet sein, daß sie nach Abschluß des Gießvorganges mit Hilfe eines Manipulators erfaßt, aus der Gießstation abtransportiert und gleichzeitig bei diesem Transport oder ® im Anschluß an diesen Transport um eine horizontale Achse gedreht werden kann. Bei einer Drehung um 180°, die in der überwiegenden Zahl der Fälle die zweckmäßigste sein dürfte, kann dann die Gießform vom Manipulator auf eine Förderein¬ richtung abgesetzt werden, die den Abtransport übernimmt. 5 Die Mittel zum Verschließender Eingußöffnung können in die Gießform integriert sein, beispielsweise in Form von entspre¬ chenden Verschlußklappen, die^mit der Form verbunden sind, oder durch in die Eingußöffnung einsetzbare Stopfen, wobei hier das Einsetzen der Stopfen durch eine entsprechende Einrichtung erfolgen kann, die mit dem Manipulator zum Wenden der Gießform verbunden ist. Bei entsprechender Ausbildung und Ausrichtung der Eingußöffnung und des zur Vorkammer führen- den Kanals kann es je nach Größe der Form und des Volumenin¬ haltes auch möglich sein, auf einen Verschluß der Einfüllöff¬ nung zu verzichten. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Eingußöffnung mit ihrem zugehörigen Kanal so ange¬ ordnet ist, daß sie in bezug auf die Schwenkbewegung nach Abschluß des Gießvorganges auf der zunächst sich nach oben bewegenden Seite der Gießform liegt, so daß die in diesem Bereich enthaltene Schmelze gezielt in eine Auffangvorrich- tung auslaufen kann, ohne daß auf den Inhalt in der Vorkammer ein Saughebereffekt wirksam wird.To carry out the method according to the invention, it is often proposed that at least one prechamber is arranged within the casting mold, based on the positioning during filling, below the mold space, which on the one hand connects with the channel and on the other hand with the Forr. ' aum 1 is connected and that the casting mold is designed to be pivotable about a horizontal axis. With a casting mold designed in this way, it is possible to introduce the molten metal into the prechamber in a rising casting, ie from bottom to top, so that the free surface exposed to oxidation remains to a minimum. It is crucial, however, that the last part of the molten metal that flows in is in the antechamber. If the pouring opening is now closed and the casting mold is pivoted so far about a horizontal axis that the prechamber lies above the highest edge of the casting to be produced, the prechamber takes over the function of the riser. The volume of the prechamber can be kept considerably lower than that of conventional riser volumes 5, since the molten metal in the prechamber has the highest temperature and this ensures that the voids form in the prechamber when the melt solidifies. The mold can now be pivoted in various ways. 0 For example, in that the casting mold has a molding box which is provided on two opposite sides with journals, by means of which the casting mold can be pivoted in a corresponding device after the casting process has ended and the filling opening has been closed. 5 The casting mold, with or without an enclosing box, but can also be designed in its external shape and in its strength so that it is detected with the help of a manipulator after completion of the casting process, transported away from the casting station and at the same time during this transport or ® subsequently this transport can be rotated around a horizontal axis. In the case of a rotation through 180 °, which should be the most appropriate in the majority of cases, the casting mold can then be set down by the manipulator onto a conveying device which takes over the removal. 5 The means for closing the pouring opening can be integrated in the casting mold, for example in the form of corresponding closure flaps which are connected to the mold, or by plugs which can be inserted into the pouring opening, the plugs can be inserted here by a corresponding device which is connected to the manipulator for turning the casting mold. With a suitable design and orientation of the pouring opening and the channel leading to the prechamber, it may also be possible, depending on the size of the shape and the volume content, to dispense with a closure of the filling opening. This is possible, for example, if the pouring opening with its associated channel is arranged such that it lies on the initially upward-moving side of the casting mold with respect to the pivoting movement after the casting process has ended, so that the melt contained in this area can specifically flow into a collecting device without a suction lifter effect on the contents in the antechamber.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorkammer wenigstens teilweise eine der Kugelform angenäherte Form aufweist. Durch eine derartige Formgebung läßt sich die für die Abkühlung des in der Vorkammer ent ci- tenen Schmelzevolumens maßgebliche spezifische Oberfläche noch reduzieren, so daß die für die Wirksamkeit eines Stei¬ gers maßgebliche Abkühlungskurve mit einem erheblich geringe¬ ren Schmelzevolumen eingehalten werden kann, als dies mit den bisher üblichen Steigerformen möglich ist. Hierbei ist zusätzlich noch zu berücksichtigen, daß im Vergleich zur bisherigen Form die in der Vorkammer enthaltene und als Stei¬ ger wirkende Metallschmelze die höchste Temperatur des gesam¬ ten Schmelzvolumens aufweist, was sich auf das Bemessungsvolu- men der Vorkammer ebenfalls positiv, d.h. reduzierend auswirkt.In an expedient embodiment of the invention it is provided that the prechamber at least partially has a shape approximating the spherical shape. Such a shaping allows the specific surface area which is decisive for the cooling of the melt volume in the prechamber to be reduced, so that the cooling curve which is decisive for the effectiveness of a riser can be maintained with a considerably lower melt volume than this is possible with the usual riser shapes. It should also be taken into account here that, in comparison to the previous form, the metal melt contained in the prechamber and acting as a riser has the highest temperature of the total melting volume, which also has a positive effect on the dimensioning volume of the prechamber. has a reducing effect.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorkammer im Bereich ihres dem Formraum abgewandten Endes an ihrer Wandung wenigstens auf gegenüber¬ liegenden Seiten in etwa parallel zueinander verlaufende Flächenbereiche aufweist. Diese Vorgebung hat den Vorteil, daß ohnen nennenswerte Beeinträchtigung des günstigen, d.h. geringstmöglichen Vo kämmervolurαens hier für das Rohgußstück Ansatzflächen vorhanden sind, die bereits im Zusammenhang mit dem Ausformvorgang ein Erfassen mit Manipulatoren ermög¬ licht. Insbesondere in der Serienherstellung, auch bei der Serienherstellung von unterschiedlich geformten Gußstücken, die jedoch im wesentlichen das gleiche Gußgewicht aufweisen, besteht hierbei in einfacher Weise die Möglichkeit, bei jeder Gießform die Vorkammer in der Gießform so anzubringen, daß am erstarrten Rohgußstück dieser Teil in der räumlichen Aus¬ richtung immer die gleiche Position einnimmt. Zugleich ist es trotz etwaiger Abweichungen in der Formgebung im Bereich des Formraumes ferner möglich, den Abstand der parallel zu¬ einander verlaufenden Flächenbereiche konstant vorzugeben, so daß auch in mehreren unterschiedlichen Bearbeitungsstatio¬ nen das Rohgußstück immer wieder von Manipulatoren erfaßt werden und gehandhabt werden kann, bis zu dem Punkt des Ar- beitsablaufes, in dem der durch die Vorkammer definierteIn an advantageous further embodiment of the invention, it is provided that the prechamber in the region of its end facing away from the molding space has surface areas running approximately parallel to one another, at least on opposite sides. This requirement has the advantage that without appreciable impairment of the cheap, that is to say the lowest possible Vo kämmervolurαens here for the raw casting there are attachment surfaces which are already in connection with the shaping process, detection with manipulators is made possible. Especially in series production, also in the series production of differently shaped castings, which, however, have essentially the same casting weight, there is a simple way to attach the prechamber in the casting mold to each casting mold so that this part in the solidified raw casting spatial alignment always occupies the same position. At the same time, despite any deviations in the shape in the area of the molding space, it is also possible to constantly specify the distance between the surface areas running parallel to one another, so that the raw casting can be repeatedly detected and manipulated by manipulators in several different machining stations, up to the point in the workflow at which the one defined by the antechamber
Steiger vom Gußstück abgetrennt wird. Diese Vorteile ergeben sich auch bei größeren Gußstücken, bei denen aufgrund der Formgebung mehrere Vorkammern und damit auch mehrere Steiger vorgesehen werden müssen. Auch ist es möglich, einen Teil ' cter Wandung so abzuflachen, daß diese am erstarrten Rohgu߬ stück eine Standfläche bildet, so daß auch hier für nachfol¬ gende mechanische Bearbeitungen des Rohgußstückes, beispiels¬ weise Abtrennen von Kanälen und dgl. eine Aufspannfläche gegeben ist, die eine exakte Ausrichtung des Rohgußstückes ermöglicht, da aufgrund der besonderen Zuordnung der Vorkammer zum Formraum auch diese Fläche eine genaue Orientierung im Raum ermöglicht.Riser is separated from the casting. These advantages also arise in the case of larger castings, in which, due to the shape, several antechambers and therefore also several risers have to be provided. It is also possible to flatten a portion 'cter wall that these solidified on Rohgu߬ piece a standing surface forms, so that here too for nachfol¬ constricting mechanical machining of Rohgußstückes, as beispiels¬ separating channels and the like. A clamping surface is given , which enables an exact alignment of the raw casting, because due to the special assignment of the antechamber to the mold space, this surface also enables precise orientation in space.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher ' erläutert. Es zeigen:The invention is explained with reference to schematic drawings'. Show it:
Fig. 1 eine Gießform im Schnitt unmittelbar nach dem Einfüllen der Metallschmelze,1 is a casting mold in section immediately after filling the molten metal,
Fig. 2 die Gießform gem. Fig. 1 in gewendetemFig. 2 shows the casting mold. Fig. 1 in turned
Zustand, Fig. 3 eine Stirnansicht auf das ausgeformteStatus, Fig. 3 is an end view of the molded
Rohgußstück in Richtung des Pfeiles "A" in Fig. 2.Raw casting in the direction of arrow "A" in Fig. 2.
wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird eine Gießform 1 verwendet, die im wesentlichen durch einen, blichen Formstoff 2 gebildet ist. Der Formstoff 2 kann hierbei in einem Formkasten gehal¬ ten sein, in den er unter Verdichtung eingebracht ist. Der Formstoff kann aber auch und vorzugsweise eigenstabil sein, wie dies bei der Verwendung von Bindemitteln der Fall ist. Der Vorteil hierbei liegt in der größeren Porosität, die einen besseren Gasdurchtritt beim Einfüllen der Schmelze erlaubt. Die Gießform 1 kann aber auch als Kokille ausgebildet sein. Der Formstoff 2 umsch-ließt einen Formraum 3, in den je nach Art des Gußstückes auch noch Kerne eingesetzt sind, so daß durch den Formraum mit den eingesetzten Kernen die Kontur des herzustellenden MetallformStückes als Hohlraum vorge¬ geben ist. Mit dem Formraum ist eine Vorkammer 4 verbunden, die in bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Gießposition unterhalb des Formraumes 3 angeordnet ist. In die Vorkammer 4 mündet im unteren Bereich ein Kanal 5 ein, der bis an die Oberseite der Gießform und mit Abstand zum Formraum 3 auf¬ wärts geführt ist und der in die auf der Oberseite der Gieß- form 1 liegende Eingußöffnung 6 ausmündet. Die Vorkammer 4 ist hierbei im wesentlichen kugelförmig ausgebildet. Ist das herzustellende Metallformstück ein gehäuseförmiges Bau¬ teil, beispielsweise ein Pumpengehäuse, ein Getriebegehäuse oder dgl. mit entsprechend dünnen Wandstärken, so wird es in der Regel aus gießtechnischen Gründen notwendig sein, mehrere Vorkammern vorzusehen, die dann- auch eine langge¬ streckte Form aufweisen können. Ausgehend von der erfindungs¬ gemäß vorgeschlagenen angenäherten "Kugelform" sind bei einer derartigen Raumform für die Vorkammern die Ecken weitgehend abzurunden, um hier die auf das Vorkammervolumen bezogenen spezifischen Wandflächen weitgehend zu reduzieren, um zu einem möglichst zeitverzögerten Temperaturverlauf bei der Erstarrung der Metallschmelze in der Vorkammer 1 zu gelangen. Diese Zusammenhänge werden nachstehend noch ausführlicher dargestellt werden.1, a casting mold 1 is used, which is essentially formed by a conventional molding material 2. The molding material 2 can be held in a molding box, into which it is introduced under compression. However, the molding material can also, and preferably, be inherently stable, as is the case when using binders. The advantage here is the larger porosity, which allows better gas passage when filling the melt. The casting mold 1 can also be designed as a mold. The molding material 2 encloses a molding space 3, in which, depending on the type of casting, cores are also inserted, so that the contour of the metal molding to be produced is given as a cavity by the molding space with the cores used. A pre-chamber 4 is connected to the molding space and is arranged below the molding space 3 with respect to the casting position shown in FIG. 1. A channel 5 opens into the antechamber 4 in the lower region, which is led up to the top of the mold and at a distance from the mold space 3 and opens into the pouring opening 6 located on the top of the mold 1. The antechamber 4 is essentially spherical. If the metal molding to be produced is a housing-shaped component, for example a pump housing, a gear housing or the like with correspondingly thin walls, it will generally be necessary for casting reasons to provide several prechambers, which then also have an elongated shape can. On the basis of the approximated "spherical shape" proposed according to the invention, the corners are largely rounded off in such a spatial shape for the prechambers, in order to largely reduce the specific wall surfaces related to the prechamber volume, in order to result in a temperature delay in the solidification of the molten metal in the Antechamber 1 to arrive. These relationships will be explained in more detail below.
Die in Fig. 1 dargestellte Gießform wird nun über die Einguß- *5 Öffnung 6 mit einer Metallschmelze gefüllt. Dieser Füllvor¬ gang kann in üblicher Weise über einen Tiegel erfolgen oder aber in der Weise, wie in Fig. 1 angedeutet, durch ein An¬ docken der Einfüllöffnung 6 an einen .Bodenausguß 7' eines Schmelzebehälters 8. Die über den Kanal 5 einfließende Metall- Q schmelze erreicht nun zunächst die Vorkammer 4 und gelangt dann in den Formraum 3. Das von Vorkammer 4 und Formraum 3 umschlossene Luft- bzw. Gasvolumen entweicht hierbei über gesonderte EntlüftungsÖffnungen oder aber bei der Verwendung eines entsprechenden Formstoffes durch die gasdurchlässigen 5 Poren des Formstoffes.The casting mold shown in FIG. 1 is now filled with a molten metal via the pouring opening 5. This filling process can be carried out in the usual way via a crucible or in the manner, as indicated in FIG. 1, by docking the filling opening 6 onto a bottom spout 7 'of a melt container 8. The metal flowing in via the channel 5 - Q melt now first reaches the pre-chamber 4 and then passes into the mold space 3. The air or gas volume enclosed by the pre-chamber 4 and the mold space 3 escapes through separate ventilation openings or when using a corresponding molding material through the gas-permeable 5 pores of the molding material .
Sobald der Gießvorgang abgeschlossen und die Gießform vom Bodenausguß 7 getrennt ist, wird die Gießform um eine horizon¬ tale Achse verschwenkt, bei der dargestellten Ausführungsform 0 beispielsweise um 180°, so daß sie die in Fig. 2 dargestellte Position einnimmt. Je nach den Gegebenheiten des herzustellen¬ den Metallformstücks wird vor dem Verschwenken die Eingußöff¬ nung 6 durch ein Verschlußmittel verschlossen oder aber die Form, wie in der schematischen Zeichnung dargestellt, in 5 Richtung des Pfeiles 9 verschwenkt, so daß zwar die im Kanal 5 enthaltene Metallschmelze in eine entsprechende Auffangein¬ richtung auslaufen kann, jedoch durch diesen Vorgang auf das in der Vorkammer 4 enthaltene Schmelzvolumen kein Saug-- heberwirkung ausgeübt wird. 0As soon as the casting process is completed and the casting mold is separated from the bottom spout 7, the casting mold is pivoted about a horizontal axis, in the embodiment 0 shown for example by 180 °, so that it assumes the position shown in FIG. 2. Depending on the conditions of the metal molding to be produced, the pouring opening 6 is closed by a closing means before the pivoting or the shape, as shown in the schematic drawing, is pivoted in the direction of arrow 9, so that the one contained in the channel 5 Metal melt can run out into a corresponding collecting device, but no suction lifting effect is exerted by this process on the melting volume contained in the pre-chamber 4. 0
'Nach dem Verschwenken der Gießform erstarrt dann die Hauptmen¬ ge der Metallschmelze. Da beim Gießvorgang die Vorkammer 4 bis zum Schluß mit frischer Metallschmelze beschickt wurd, wäh¬ rend bei der in den Formraum aufsteigenden Schmelze, wenn 5 auch geringfügig, bereits eine Abkühlung eintritt, weist bei Abschluß des Gießvorganges die in der Vorkammer 4 enthal¬ tene Schmelze die höchste Temperatur der von der Gießform umschlossenen Me allschmelze auf. Nach dem Verschwenken liegt also die den heißesten Teil der Schmelze enthaltende Vorkammer 4 oberhalb des Formraumes und übernimmt somit die Funktion eines Steigers.After the casting mold has been pivoted, the main amount of the metal melt then solidifies. Since the pre-chamber 4 was fed with fresh metal melt to the end during the casting process, while the melt ascending into the mold space, even if slightly, is already cooling, the melt contained in the pre-chamber 4 shows at the end of the casting process the highest temperature of the molten metal enclosed by the casting mold. After swiveling is the prechamber 4 containing the hottest part of the melt above the molding space and thus takes over the function of a riser.
Aufgrund der bei diesem Verfahren gegebenen hohen Temperatur¬ lage des als Steiger dienenden Vorkammerinhaltes ist es nun möglich, ungeachtet der Formgebung der Formkammer, das Volumen gegenüber bekannten Steigern zu reduzieren und gleichwohl zu gewährleisten, daß die Ausbildung des Lunkers ausschließ- lieh im Material der Vorkammer geschieht. Durch weitgehendeBecause of the high temperature position of the prechamber content serving as a riser in this method, it is now possible, regardless of the shape of the molding chamber, to reduce the volume compared to known risers and nevertheless to ensure that the formation of the blow hole is borrowed exclusively in the material of the prechamber happens. By extensive
Abrundung der Kanten der Vorkammer und damit einer Verminderung der spezifischen Oberfläche, bezogen auf das Vorkammervolumen, kann die Wärmeabfuhr aus der in der Vorkammer enthaltenen Schmelze noch zusätzlich beeinflußt werden, so daß auch hier- aus eine weitere Reduzierung des Vorkammervolumens möglich ist, ohne daß die gewünschte Lunkerausbildung in der Vorkammer behindert wird, d.h. daß die Metallschmelze in der Gießform von unten nach oben erstarrt, wobei das Schmelzvolumen in der Vorkammer als letztes erstarrt. Die von der Vorkammer 4 umschlossene Metallmenge wird nach dem Ausformen des Rohguß- stückes von diesem getrennt und anschließend wieder aufgeschmol¬ zen. Eine Reduzierung des Vorkammervolumens führt damit unmit¬ telbar zu einer spürbaren Reduzierung der Schmelzkosten je Gußstück.Rounding the edges of the prechamber and thus a reduction in the specific surface area, based on the prechamber volume, the heat dissipation from the melt contained in the prechamber can be additionally influenced, so that a further reduction of the prechamber volume is possible without this desired blow hole formation in the antechamber is hindered, ie that the molten metal solidifies in the casting mold from bottom to top, the melting volume solidifying in the antechamber last. The amount of metal enclosed by the pre-chamber 4 is separated from the raw casting after it has been shaped and then melted again. A reduction in the prechamber volume thus leads directly to a noticeable reduction in the melting costs per casting.
Die in Fig. 3 dargestellte Stirnansicht des ausgeformten Rohgußstückes 10 zeigt, daß an dem durch die Vorkammer 4 gebil¬ deten Metallstück 4' zwei, beispielsweise parallel zueinander ausgerichtete Flächenbereiche gebildet werden. Diese Flä- chenbereiche 11 erlauben es nun, das ausgeformte, aber immer noch heiße Rohgußstück 10 mit Hilfe eines oder mehrerer auf¬ einanderfolgender Manipulatoren den weiteren Bearbeitungs- stationen zuzuführen, beispielsweise einem Rüttelvorgang zum Entfernen des vom Gußstück umschlossenen Kernformstücks, dem Abtrennen des Kanalsetc., bis schließlich zu der Station, ~ in der das Teil 4' vom Metallformstück 3' getrennt wird. Die Flächenbereiche 11 können hierbei in gewissem Umfange auch winklig zueinander verlaufen, um einen besseren Halt in der Greifeinrichtung des Manipulators zu erzielen.The end view of the molded raw casting 10 shown in FIG. 3 shows that two, for example parallel, surface areas are formed on the metal piece 4 ′ formed by the prechamber 4. These surface areas 11 now allow the shaped but still hot raw casting 10 to be fed to the further processing stations with the aid of one or more successive manipulators, for example a shaking process for removing the core molding enclosed by the casting, the separation of the channel set. until finally to the station ~ in which the part 4 'is separated from the metal molding 3'. The surface areas 11 can to a certain extent also run at an angle to each other in order to achieve a better hold in the gripping device of the manipulator.
Wenn man das Ablaufen der Schmelzenmenge aus dem Kanal 5 5 nach dem Verschwenken der Gießform nicht durchführen will, wird zweckmäßigerweise die Einmündung in die Vorkammer 4 etwas höher angesetzt, so daß hierdurch eine entsprechende Verringerung der wieder aufzuschmelzenden Metallmenge noch weiter reduziert werden kann.If you do not want to drain the amount of melt from the channel 5 5 after pivoting the mold, the confluence in the prechamber 4 is expediently set higher, so that a corresponding reduction in the amount of metal to be re-melted can be reduced even further.
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Also Published As
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|---|---|
| DE3706929A1 (en) | 1988-09-15 |
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