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ERFINDUNGSGEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Metallgussverfahren
in grüne
Sandformen, das so ausgelegt wurde, dass sich nicht nur die Form
allmählich über ihr
Innenteil mittels der entsprechenden Hauptgiessrinne mit der Metallschmelze
füllt,
sondern dass sich gleichzeitig auch eine senkrecht ausgerichtete,
sich ausserhalb der Form befindliche Nebenrinne füllt, die mit
dem oberen Teil der Hauptrinne verbunden ist, genauer gesagt mit
dem auch als Gusskopf bezeichneten Reservebereich, damit es nach
Füllen
der Form zu einer Abdichtung der Hauptgiessrinne kommt und sofort
danach zum Füllen
des genannten Gusskopfs, um so zu erreichen, dass die in diesem befindliche
Metallschmelze das Schrumpfen des Metalls beim Erstarren ausgleicht.
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Ein weiterer Erfindungsgegenstand
ist die Abdichtungsvorrichtung der Hauptgiessrinne, die in der gleichen
Form in der Nebenrinne für
das Füllen des
Gusskopfes vorgesehen ist, wobei es nach dem Füllen der Form mit Metallschmelze
zunächst
zur Abtrennung und Abdichtung der Hauptgiessrinne kommt und anschliessend
zur Abdichtung der Nebenrinne, wenn der Gusskopf gefüllt wird,
wobei all dies mit einer Sonde gesteuert wird, die die Füllhöhe der Form
sowie des Gusskopfes feststellt. Die Abdichtung oder Abtrennung
der genannten Rinnen erfolgt über
Durchtrennung des die Form bildenden Sands und der Giessrinne selbst,
ohne dass dabei der Sand verschoben wird.
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VORGESCHICHTE
DER ERFINDUNG
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Es sind hinreichend Verfahren für die Erstellung
von über
Sandklumpen oder -formen gegossenen Metallstücken bekannt, die darauf beruhen,
dass die Klumpen nach ihrer Erstellung auf einem Fördersystem
in Vorwärtsrichtung
transportiert werden und entsprechend der Füllstation angeordnet werden,
die aus einer oberen Verschlussplatte, einigen Seitenplatten und
einem System für
das Erzeugen eines Vakuums und zum Abtransport von Gasen besteht, wobei
all dies so ausgelegt ist, dass zunächst die Giesskelle mit Druck
beaufschlagt wird und damit auch das Füllen der Form, wonach es mittels
eines Vakuumsystems zum Abtransport der in den Hohlräumen der
Form enthaltenen Gasen kommt, wonach nach Abfüllen der Form die Zuführrinne
oder -leitung der Metallschmelze verschlossen wird und die Giesskelle
vom Druck befreit wird. Nach Abschluss dieser Operationen und nach
Abkühlen
der Zuführrinne
zur Form, wird diese mit dem bereits gegossenen Metall zurückgezogen
und es kann ein neuer Abfüllzyklus
mit der nächsten
Form eingeleitet werden.
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Diese Art von Formen enthalten im
allgemeinen am oberen Teil einen Gusskopf oder einen Reservehohlraum,
der ebenfalls mit Metallschmelze gefüllt wird, damit nach Abkühlen und
Erstarren des Metalls eine ausreichende Reservemetallmenge zur Verfügung steht,
um das Schrumpfen des Metalls auszugleichen, so dass ohne diesen
Gusskopf und der aus diesem stammenden zusätzlichen Zufuhr von Metallschmelze
das Stück
eine unregelmässige Oberfläche aufweisen
würde,
was bedeutet, das es sich um qualitativ minderwertige Stücke handeln
würde.
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Die Tatsache, dass in dieser Art
von Formen das Giessen oder die Zufuhr der Metallschmelze am unteren
Teil der Form stattfindet ist ebenso bekannt, weshalb auch der Gusskopf
am oberen Teil der Form angeordnet ist.
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Es wurde festgestellt, dass bei der
Zufuhr der heissen Metallschmelze am unteren Teil, die Form sich
im unteren Teil mit Metallschmelze füllt, während das Metall je weiter
es nach oben gelangt immer mehr abkühlt, was bedeutet, dass sich
im oberen Bereich der Form, das heisst, in dem den Gusskopf bildenden
Bereich, das kältere
Metall befindet, das daher zuerst erstarrt, wohingegen es jedoch
wünschenswert
wäre, dass
sich im Gusskopf das flüssigere
Metall befände,
um so Metall zuzuführen
und den Bedarf an Metall auszugleichen, in dem Masse, in dem dies
im Inneren der Form schrumpft.
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Eine Anlage für ein Metallgussverfahren in grüne Sandformen
ist im spanischen Erfindungspatent Nr. 9800071 dieser Anmelderfirma
beschrieben, wobei die Anlage ein Verschluss- oder Abdichtungssystem
der Giessrinne umfasst, in dem ein durch ein Zylinder betätigter Kolben
benutzt wird, wobei der Kolben eine Innenkammer aufweist, über die
ein Flüssigkeitsstrom
umläuft,
der das Abkühlen
des Endes dieses Kolbens ermöglicht,
um so ein schnelles Erstarren und somit einen Verschluss in der
Giessrinne zu bewirken.
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Ein weiteres Abdichtungs- und Verschlusssystem
der Giessrinne ist in dem europäischen
Patent Nummer 0760723 von Georg Fischer Deisa beschrieben, in dem
mehrere Ausführungen
des Abdichtungssystems genannt werden, wobei eine davon in der Verwendung
einer Platte besteht, die mit einer zentralen Öffnung versehen ist und die
beim Giessen von Metallschmelze in die Form übereinstimmend mit der Zuführrinne
positioniert wird, um so den Durchtritt der Metallschmelze zu ermöglichen. Nach
Abschluss des Giessens wird die Platte verschoben und bewirkt so
den Verschluss der Giessrinne.
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Diese Ausführung der Abdichtung bzw. des Verschlusses
bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Platte vor dem Giessvorgang
auf der Form vormontiert werden muss, wobei diese Montage recht
genau durchzuführen
ist, damit die Öffnung
dieser Platte in Übereinstimmung
mit der Zuführrinne
zu liegen kommt.
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In diesem europäischen Patent wird unter anderem
ein Abdichtungs- oder Verschlusssystem beschrieben, das auf einem
Kolben basiert, der nach Abschluss des Giessvorgangs in eine Seitenwand der
Form eingeführt
wird und so einen Teil des Sands verschiebt, der so die genannte
Eingangsoder Zuführrinne
verschliesst.
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Das genannte System weist folglich
zwei schwerwiegende Nachteile auf, wobei einer darin besteht, dass
auf jeder Form eine Kerbe oder ein Einschnitt auszuführen ist,
der als Marke oder Zeichen für
die Einführung
des Kolbens an der richtigen Stelle dient und der zweite darin besteht,
dass der Verschluss über
das Verschieben von Sand stattfindet, was in jedem Fall einen unerwünschten
Vorgang darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens
wird der Nachteil des Abkühlens
der Metallschmelze im oberen Teil der Form für das abschliessende Füllen derselben überwunden,
während
mit der Verschluss- oder Abdichtungsvorrichtung der Giessrinne die
Probleme der Sandverschiebung und andere im vorgenannten Abschnitt
beschriebene Nachteile überwunden
werden.
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Genauer gesagt zeichnet sich das
erfindungsgemässe
Metallgussverfahren in grüne
Sandformen dadurch aus, dass die Hauptgiessrinne, über die
die Metallschmelze am unteren Teil der Form zugeführt wird,
sich in Form einer Nebenrinne fortsetzt, die senkrecht angeordnet
ist und sich ausserhalb der Form befindet, wobei diese Nebenrinne
vor dem Eintritt in die Form von der genannten Hauptgiess- oder -zuführrinne
abgeht, so dass in dem Masse, in dem sich die Form füllt, sich
gleichzeitig durch die Wirkung der kommunizierenden Rühren auch
die Nebenrinne füllt,
mit der gleichen Füllhöhe der Metallschmelze, die
auch die Form bei dem Füllvorgang
annimmt, so dass diese senkrecht angeordnete Nebenrinne Verbindung
mit der Form hat, entsprechend also auch mit dem oberen Teil derselben,
genauer gesagt mit dem als Gusskopf bezeichneten Reservehohlraum.
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Wenn also die Form gefüllt ist,
kommt es zur Abdichtung der Hauptzuführrinne, weshalb die Metallschmelze über die
senkrechte Nebenrinne den Gusskopf füllt und es nach diesem Vorgang
auch zur Abdichtung dieser Nebenrinne kommt, um so dank der Schwerkraft
auf einfache weise die Metallschmelze zurückzugewinnen, die sowohl in
der Nebenrinne als auch in der Hauptzuführrinne verblieben ist.
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Die Steuerung des Füllvorgangs
der Form und des Gusskopfes obliegt einer am oberen Teil vorgesehenen
Sonde, wobei diese Sonde verschiebbar, das heisst, einziehbar ist,
so dass sie drei verschiedene Positionen einnehmen kann, zwei Positionen um
mehr oder weniger in den oberen Teil der Form eingeführt zu werden,
um dort die Füllhöhe festzustellen
sowie die Füllhöhe des Gusskopfes
und eine dritte Position, in der sie völlig eingezogen ist, um das Einführen und
Herausnehmen der Sandform zu ermöglichen,
wobei all dies so vorgesehen ist, dass die genannte Sonde entsprechende
Signale an die Abdichtungsvorrichtungen der Haupt- und Nebengiessrinne
sendet, um jeweils die Aktivierung und die entsprechende Abdichtung
der Rinnen zu bewirken.
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In beiden Fällen ist die gleiche, jedoch
unabhängig
von der anderen ausgebildete Abdichtungsvorrichtung vorgesehen,
wobei diese jeweils der entsprechenden Rinne gegenüberliegt,
in einem Fall gegenüber
der Hauptgiessrinne und im anderen gegenüber der Nebenrinne zum Füllen des
Gusskopfes, wobei die Vorrichtung aus einem blinden, das heisst, nicht
mit Öffnungen
versehenen Schneidplättchen besteht,
das den Sand der Form und auch die Giessrinne genau zu dem Zeitpunkt
durchtrennt, an dem der Füllvorgang
der Form beendet ist, ohne dass es zu einem Verschieben des Sands
kommt.
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Die Schneidplättchen sind nicht wie bei den herkömmlichen
Systemen auf der Form montiert, sondern auf einem automatischen
und ausserhalb der Form befindlichen Magazin oder Lader, der unter der
eigentlichen Maschine oder auf einer Seite derselben angeordnet
ist, und zwar mit einer gewissen Neigung, so dass der Lader auf
jeden Fall mit einem Ausgang ausgestattet ist, um den Auswurf der
verschiedenen Schneidplättchen
nach aussen zu ermöglichen,
wobei dieser Ausgang über
den Anstoss eines Elements stattfindet, das Teil des Kolbens eines
Pneumatik- oder Hydraulikzylinders ist, vorzugsweise eines Stosszylinders,
der ein Stosssystem umfasst, das den Kolben oder das Kopfstück selbst
anstösst
und somit auch das Element, das seinerseits das am Eingang des Laders
vorgesehene Schneidplättchen
anstossen muss, damit dieses Schneidplättchen den Sand der Form der
Giessrinne durchtrennt und so eine automatische Abdichtung derselben
bewirkt.
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Auf die in dem automatischen Lader
oder Zuführer
enthaltenen Schneidplättchen
wirkt natürlich ständig ein
Druck eines inneren elastischen Elements ein, wie zum Beispiel eine
Feder, die so wirkt, dass das erste Schneidplättchen immer gegenüber dem
Ausgang des genannten Laders liegt.
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Die Schneidplättchen weisen eine sehr geringe
Dicke auf, um so zu erreichen, dass der Widerstand beim Eindringen
in den Sand niedrig ist, so dass sie für eine grössere Steifigkeit vorzugsweise ein
gebrochenes winkelförmiges,
gewelltes oder rechteckiges Profil aufweisen, das ausserdem die Verwendung
von Plättchen
mit einer geringen Dicke sowie den Einsatz sehr robuster und hochwirksamer Stossmechanismen
ermöglicht,
um das Eindringen zu verbessern.
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Falls das Giessen mit Aluminium durchgeführt wird,
bestehen die Schneidplättchen
vorzugsweise ebenfalls aus diesem Material, um bei der erneuten
Einschmelzen des Rücklaufs
der Giessrinnen nicht die benutzte Aluminiumlegierung zu verunreinigen.
Wenn ein Giessmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt verwendet
wird, so bestehen die Schneidplättchen
vorzugsweise aus Stahl.
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Die erfindungsgemässen Betriebsphasen können folgendermassen
zusammengefasst werden:
- – Der Schmelzofen wird an die
Form verfahren und die Sonde wird so weit als möglich in die Form eingeführt.
- – Der
Ofen wird mit Druck beaufschlagt und die Form füllt sich allmählich über die
Hauptrinne bzw. die Zuführrinne
mit Metallschmelze, bis die Füllhöhe in der
Form die von der Sonde angezeigte Füllhöhe erreicht.
- Gleichzeitig erreicht die Metallschmelze im Inneren der Nebenrinne
die gleiche Höhe
wie im Inneren der Form.
- – Die
Hauptgiessrinne bzw. die Hauptzuführrinne wird mit der entsprechenden
Abdichtungsvorrichtung verschlossen oder abgedichtet.
- – Die
Sonde steigt nach oben, um die zweite Messposition einzunehmen,
die der maximalen Höhe
des Gusskopfs entspricht.
- – Es
wird weiterhin Metallschmelze zugeführt, wobei dies nur über die
Nebenrinne stattfindet, da die Hauptgiess- oder Zuführrinne
zuvor abgedichtet wurde, bis die Metallschmelze die neue Position
der Sonde erreicht.
- – Die
Sonde erzeugt das Signal, um die Zufuhr des Metalls zu unterbrechen
und aktiviert so den Verschluss und die Abdichtung der Nebenrinne über die
entsprechende Abdichtungsvorrichtung, die wie bereits erwähnt wurde
identisch ist mit der Vorrichtung, die die Giessrinne oder die Hauptzuführrinne
abdichtet.
- – Der
Ofen wird vom Druck befreit, so dass die restliche sich noch in
der Haupt- und Nebengiessrinne befindliche Metallschmelze in den
Ofen zurückläuft. Gleichzeitig
verlässt
die Sonde den Ofen und nimmt die ganz eingezogene Position ein,
um einen Wechsel der Form zu ermöglichen.
- – Der
Ofen fährt
zurück.
- – Es
fährt eine
neue Form vor.
- – Es
beginnt ein neuer Zyklus.
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Durch die genannte Methode und die
beschriebenen Betriebsphasen werden Stücke mit einer hochwertigeren
Qualität
erhalten, als die, die mit den herkömmlichen Systemen erhalten
werden können,
da sich das heissere und somit flüssigere Metall im oberen Teil
der Form befindet, so dass die Zufuhr vom Gusskopf aus besser funktioniert
und das Volumen und das Gewicht des Zufuhrgusskopfs wesentlich geringer
ist.
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Auch das Verhältnis zwischen dem Gesamtgewicht
des verwendeten Metalls und dem Gewicht des erhaltenen Stücks wird
wesentlich verbessert.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zur Vervollständigung der hier dargelegten Beschreibung
und für
ein besseres Verständnis
der Merkmale der Erfindung, ist dieser als Teil der genannten Beschreibung
ein Satz Zeichnungen beigelegt, gemäss einem bevorzugten praktischen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei in den Zeichnungen anschaulich und keinesfalls
einschränkend
folgendes dargestellt ist:
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Die 1 bis 7. – Zeigen die verschiedenen Giessund
Abdichtungsvorgänge
der Haupt- und Nebengiessrinnen, jeweils entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren
sowie entsprechend der Abdichtungsvorrichtung, die ebenfalls zur
Erfindung gehört.
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Die 8. – Zeigt
eine Vorderansicht der in dem in den vorherigen Figuren dargestellten
Giessverfahren benutzten Abdichtungsvorrichtung.
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Die 9. – Zeigt
die gleiche Ansicht wie die vorherige Figur, wobei die Abdichtungsvorrichtung hier
aktiv ist und das Schneidplättchen
daher die Hauptgiessrinne der Form abtrennt und abdichtet.
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Die 10. – Zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laders
oder Zuführers
mit Schneidplättchen,
die in der in den vorigen Figuren dargestellten Vorrichtung als
Abdichtungselemente benutzt werden.
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Die 11. – Zeigt
schliesslich eine Ansicht verschiedener Formen oder Ausgestaltungen,
in denen die Schneidplättchen
vorliegen können.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In den 1 bis 7 ist eine Form (1)
zu sehen, die mit Hilfe einer Hauptgiessrinne (3), an die
die Ablassleitung (4) einer mit Druck beaufschlagten Kelle angeschlossen
wird, mit einer Metallschmelze (2) zu füllen ist. Die Hauptgiessrinne
(3) kommt im unteren Teil der Form (1) zu liegen,
weshalb das Füllen
dieser Form mit Metallschmelze (2) vom unteren Teil bis zum
oberen Teil stattfindet, wobei in dem genannten oberen Teil ein
Reservehohlraum oder ein Gusskopf (5) vorgesehen ist, der
mit einer Nebenrinne (6) verbunden ist, die senkrecht vom
Anfang der Hauptrinne (3) abgeht, wobei diese Nebenrinne
(6) senkrecht angeordnet ist und ausserhalb der Form (1)
verläuft,
wie eindeutig in den genannten Figuren dargestellt ist.
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Wie genauer in der 2 zu sehen ist, steigt so das flüssige bzw.
geschmolzene Metall (2) in dem Masse, in dem die Form (1)
gefüllt
wird durch die Wirkung der kommunizierenden Röhren bis zur gleichen Höhe über die
Leitung, die die Nebenrinne (6) darstellt.
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Wenn die Form (1) mit Metallschmelze
(2) gefüllt
ist, so wird die Hauptrinne abgedichtet, so dass wenn weiterhin
Metall zugeführt
wird und dieses nicht mehr über
die Hauptgiessrinne (3) laufen kann, der Gusskopf (5)
mit Metallschmelze gefüllt
wird, wobei nach Füllen
dieses Gusskopfs die Abdichtung der Nebenrinne (6) erfolgt,
damit die gesamte überschüssige Metallschmelze
zurückgewonnen
werden kann, wie in den 6 und 7 dargestellt ist.
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Sowohl die Abdichtung der Hauptrinne
(3) als auch die der Nebenrinne (6) erfolgt also über die jeweiligen
identischen Abdichtungsvorrichtungen (7), von denen die
erste senkrecht angeordnet ist und die zweite waagerecht, wobei
die Vorrichtungen auch schräg
angeordnet sein können,
wie bereits zuvor erwähnt
wurde. Diese Abdichtungvorrichtung umfasst einen automatischen Lader
(8), der eine Reihe von Schneidplättchen (9) enthält, die
ständig
in Richtung eines der Enden dieses Laders (8) gedrückt werden, in
dem ein seitlicher Ausgang (10) gegenüber einer im Innenteil der
Anlage vorgesehenen Nut (11) vorgesehen ist, in der die
Form (1) zu liegen kommt. Ein als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder
ausgeführter Stosszylinder
(12) ist einstückig
mit diesem Lader (8) verbunden, mit einem Kopfstück (13),
das am Ende des entsprechenden Kolbens oder der entsprechenden Stange
(15) angeordnet ist, wobei dieses Kopfstück (13)
sich in Form eines Schubelements (14) des gegenüber des
Ausgangs (10) befindlichen Schneidplättchen (9) fortsetzt,
so dass bei Anordnung der Gesamtanordnung der Abdichtungsvorrichtung
(7) wie dies in den 1 bis 9 dargestellt ist, das heisst,
unter der Maschine oder neben derselben und nach Füllen der
Form (1), die Aktivierung des Zylinders (12) erfolgt
und folglich der Anstoss des Kopfstücks (13) mit seinem
Schubelement (14), das den Lader (8) durchquert
und das erste Schneidplättchen (9)
anschiebt, das den Sand der Form durchtrennt und die Giessrinne
(3) unterbricht, und somit die Abdichtung dieser Rinne
bewirkt.
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Nach diesem Vorgang kommt es zur
endgültigen
Füllung
des Gusskopfs (5), wodurch die seitlich angeordnete Abdicht-
bzw. Verschlussvorrichtung (7) aktiviert wird, die die
Nebenrinne (6) abdichten muss und dabei genauso vorgeht
wie die zuvor beschriebene Vorrichtung.
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Für
eine Steuerung und Regulierung des Betriebs der beiden Abdichtungsvorrichtungen
(7) und daher auch der Schneidplättchen (9) ist eine
Sonde (16) vorgesehen, die den Zeitpunkt feststellen kann, zu
dem die Form (1) voll ist und den Zeitpunkt, zu dem der
Gusskopf (5) gefüllt
wird, wofür
die Sonde einziehbar ausgeführt
ist, das heisst, nach oben und unten verschiebbar, wobei sie drei
verschiedene Positionen einnehmen kann, von denen zwei den Messpositionen
entsprechen, in denen die Sonde mehr oder weniger tief in die Form
eingeführt
ist und eine Lage, in der sie völlig
eingezogen ist, die in der 7 dargestellt
ist, und die das Einführen
und Herausnehmen der Form (1) ermöglicht.
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In der 10 ist
der Lader (9) mit den von einem elastischen Element, wie
eine Feder oder ähnliches
(17), angeschobenen Schneidplättchen
(9) zu sehen, während
in der 11 drei Ausgestaltungen oder
Formen eines Profils für
weitere drei Schneidplättchen
zu sehen ist, die mit den Nummern (9') (9'') und
(9''') gekennzeichnet sind, wobei das
Profil in allen drei Fällen
gebrochen ausgeführt
ist, jeweils winkelförmig,
gewellt oder rechteckig, wobei so in allen Fällen eine sehr widerstandsfähige und
starre Struktur erhalten wird, die den Einsatz von leistungsfähigen und
widerstandsfähigen
Zylindern oder Stosselementen (12) ermöglicht.