NL2000737C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een zandmal, zandmal en werkwijze voor het vervaardigen van een metalen gietstuk. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een zandmal, zandmal en werkwijze voor het vervaardigen van een metalen gietstuk

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het met behulp van 5 ten minste één vormdeel vervaardigen van een zandmal welke is ingericht voor het onder een lage druk van de onderzijde toevoeren van een vloeibaar metaal, De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze en op een zandmal voor het vervaardigen van een metalen gietstuk.

10 Bij het gieten van metalen, in het bijzonder non-ferro metalen zoals aluminium, voor het verkrijgen van een gietdeel, is het zogenaamde zwaartekrachtgieten een veelgebruikte giettechniek. Bij deze techniek wordt vloeibaar metaal vrij vallend in een toevoerkanaal van een mal gegoten. Dit toevoerkanaal is daartoe naar de bovenzijde van de mal geopend. De vorm betreft daarbij met name voor complexere vormdelen veelal een 15 zandmal; een mal die in hoofdzaak uit zand in een vormdeel is vervaardigd en bestemd is voor eenmalig gebruik. Het zwaartekracht-gieten heeft als voordeel dat dit weinig eisen stelt aan de toevoermiddelen van het vloeibaar materiaal. Zodra een mal is gevuld kan er een opvolgende mal worden gevuld met vloeibaar metaal.

20 Bij een andere giettechniek, welke ook bekend is onder de naam “lage druk gieten”, wordt het vloeibare metaal via een daartoe naar de onderzijde van de mal geopend toevoerkanaal gecontroleerd in de vorm gedrukt. Dit via de onderzijde van een mal toevoeren van het metaal wordt ook wel aangeduid als het ’’stijgend gieten”. Na het toevoeren van het vloeibare metaal wordt de vorm gebruikelijk afgesloten, zodat het 25 vloeibare materiaal bij niet uit de vorm stroomt, wanneer deze verplaatst wordt om plaats te maken voor een volgende vorm die volgegoten wordt vanuit eenzelfde oven of gietinstallatie. Het stijgend gieten stelt hogere eisen aan de toevoermiddelen van het vloeibaar materiaal. Een belangrijk voordeel van stijgend gieten ten opzichte van het zwaartekracht-gieten is dat de eigenschappen van het resulterende gietdeel beter zijn, 30 doordat het toevoeren van het vloeibare metaal minder kritisch is. Er zal bijvoorbeeld minder turbulentie optreden in het vloeibare materiaal tijdens de materiaal toevoer. Turbulentie heeft ondermeer als nadelen dat de kans op het invangen van gasbellen relatief hoog is, en dat er gestold of geoxideerd materiaal kan worden worden ingevangen. Ook is het makkelijker bij het stijgend gieten de druk op het vloeibare 2 metaal te controleren dan bij het zwaartekracht gieten. Een en ander leidt tot een goede reproduceerbaarheid van het stijgend gieten.

Door technologische ontwikkeling wint het stijgend gieten aan populariteit. Omdat 5 metaalgieterijen doorgaans gedurende zeer lange tijd gebruik maken van dezelfde vormdelen waarmee de (zand)mallen worden vervaardigd is het alleen al vanwege alle benodigde nieuwe vormdelen, dit staat nog los van de benodigde andere toevoerapparatuur voor het vloeibaar metaal, uitermate kostbaar bij een bestaande range producten over te stappen van het zwaartekracht-gieten op het stijgend gieten.

10

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een zandmal, een zandmal en een werkwijze voor het vervaardigen van een metalen gietstuk waarmee de overgang van het van het zwaartekracht-gieten op het stijgend gieten eenvoudiger wordt.

15

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het met behulp van ten minste één vormdeel vervaardigen van een zandmal welke is ingericht voor het onder een lage druk van de onderzijde toevoeren van een vloeibaar metaal, omvattende de bewerkingsstappen: A) het verschaffen van ten minste één vormdeel voor het 20 vervaardigen van een aan de bovenzijde te vullen zandmal, B) het modificeren van het ten minste ene vormdeel waardoor een additioneel toevoerkanaal wordt bepaald, dat uitmondt aan de onderzijde van de zandmal, en C) het met het gemodificeerde ten minste ene vormdeel vervaardigen van een zandmal. Met behulp van deze werkwijze is het niet noodzakelijk bij de overgang van overgang van het van het zwaartekracht-25 gieten op het stijgend gieten de reeds aanwezige vormdelen waarmee de zandmallen gevormd worden af te schrijven en te vervangen voor nieuw vormdelen. De aanwezige vormdelen worden immers gemodificeerd. Dit vermindert de financiële last bij een overgang naar het stijgend gieten en dit wordt dus eerder rendabel. Nog een belangrijk voordeel is dat de modificatie van het ten minste ene vormdeel omkeerbaar (reversibel) 30 is. De ombouw kan zonder bezwaar ongedaan worden gemaakt.

In het bijzonder wanneer het ten minste ene vormdeel tijdens bewerkingsstap B) wordt gemodificeerd door het toevoegen van een additioneel vormsegment is de modificatie eenvoudig (en dus snel en goedkoop) te realiseren. Dit additioneel vormsegment bepaalt 3 daarbij bij voorkeur althans ten minste in hoofdzaak een op de onderzijde van zandmal aansluitend toevoerkanaal. Hierbij wordt opgemerkt dat eventueel ook nog additionele nabewerkingen kunnen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door middel van frezen. Door middel van het aanbrengen van het additioneel vormsegment kan zo de gewenste 5 toevoerfaciliteit worden gecreëerd zonder dat de voor de maatvoering kritische onderdelen van de vorm daarbij worden beïnvloed. Het aanpassen van de vorm kan aldus plaatsvinden zonder dat er weer een moeizame vrijgave procedure doorlopen hoeft te worden die gebruikelijk plaats dient te vinden bij het vervaardigen van nieuwe vormen. Het kalibreren, normeren, nameten, classificeren etc. van de vorm is immers 10 overbodig vanwege het feit dat de delen van de vorm die de maatvoering van een gietstuk bepalen niet worden beïnvloed. Het is aldus ook wenselijk dat bij het modificeren van het ten minste ene vormdeel volgens bewerkingsstap B) geen materiaal van het vormdeel wordt verwijderd, althans niet van het daadwerkelijke productvormende oppervlak ervan (dat wil zeggen het part van het vormdeel dat de 15 geometrie van het gietproduct bepaalt). Ook is het gietproces hierdoor beter reproduceerbaar en zijn ten opzichte van zwaartekracht-gieten relatief lage afkeur- en herstelpercentages haalbaar.

De uitvinding biedt aldus het voordeel dat reeds ontworpen en geproduceerde en zelfs in 20 gebruik genomen vormdelen voor het vervaardigen van zandmallen door middel van een relatief goedkope en eenvoudige aanpassing geschikt gemaakt kunnen worden voor het vervaardigen van vormen voor het gieten onder een lage druk of het stijgend gieten. Dit is in het bijzonder gunstig voor gieterijen die producten vervaardigen voor de automobiel-, vrachtwagen-, vliegtuig- of defensie-industrie, waarbij doorgaans 25 complexe en dus dure vormen gebruikt worden, op basis waarvan vaak zeer grote aantallen gietstukken worden vervaardigd. Fabricagelijnen met dergelijke vormen worden in de regel opgesteld voor een levensduur van vele jaren waarbij het voor het verstrijken van de beoogde levensduur vervangen van de vorm een onwenselijke optie is.

30

De zandmal kan tijdens bewerkingsstap C) naar wens worden vervaardigd met een enkel vormdeel of met een samenstel van meerdere vormdelen; dit doet op geen enkele wijze af aan de onderhavige uitvinding. Wanneer er gebruik wordt gemaakt van een samenstel van meerdere vormdelen is het voordelig indien tijdens bewerkingsstap B) 4 slechts één van de vormdelen behoeft te worden gemodificeerd, dit uiteraard om het modificeren zo eenvoudig mogelijk te laten zijn.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een 5 metalen gietstuk, door het aan onderzijde van een zandmal zoals vervaardigd volgens de bovengaand beschreven werkwijze toevoeren van een vloeibaar metaal. De toe te passen zandmal is daarbij voorzien van ten minste één aan de bovenzijde van de zandmal gelegen toevoeropening en ten minste één aan de onderzijde van de zandmal gelegen toevoeropening. Het vloeibaar metaal wordt, bij voorkeur exclusief, via de onderzijde 10 van de zandmal door het daar middels het additionele vormdeel gecreëerde additionele toevoerkanaal aan de door de zandmal bepaalde vormruimte toegevoerd. De aan de bovenzijde van de zandmal gelegen toevoeropening wordt hierbij helemaal niet meer gebruikt. Deze zou naar wens eventueel zelfs kunnen worden afgeschermd van de omgeving door bijvoorbeeld het aanbrengen van een deksel om zo ongewenste 15 verstoring van het gietproces door de bovenste toevoeropening uit te bannen. Het is hierbij overigens niet wenselijk dat het totale volume van het op de bovenste toevoeropening aansluitende toevoerkanaal wordt opgevuld; er wordt slechts voorgesteld de bovenste toevoeropening af te schermen. De zandmallen kunnen aldus worden toegepast op een gewone standaard toevoerinrichting voor het opwaarts 20 lagedruk vullen van zandmallen.

In tegenstelling tot de werkwijze volgens de stand van de techniek wordt de druk op het gietmateriaal in de vormruimte niet meer moeizaam bepaald door het vallend gieten, maar wordt deze gereguleerd door een door een lagedruk-oven of een pompsysteem, die 25 via een druk of kracht de hoogte van een kolom vloeibaar materiaal kan sturen als functie van de tijd. Door op deze wijze het vullen van een giettrechter verbonden met het eerste toevoerkanaal te realiseren, verandert de tijdsafhankelijke hoogte van het vloeibare materiaal voor de choke niet, zodat de vormvulling van het gietstuk gelijk blijft, en ook hierdoor een nieuwe vrijgave door een afnemer van het gietstuk niet 30 benodigd is.

Het vloeibaar metaal kan middels de onderhavige uitvinding op zodanige wijze worden toegevoerd dat het vullen van een vormruimte tot stand komt op overeenkomstige wijze als bij het zwaartekracht-gieten. Aldus zal de kwaliteit van de gietproducten 5 vervaardigd op de wijze van het zwaartekracht-gieten en de kwaliteit van de gietproducten vervaardigd op de wijze van het stijgend gieten overeen komen.

De onderhavige uitvinding verschaft voorts een zandmal vervaardigd met de werkwijze 5 zoals voorgaand beschreven, omvattende: een door de zandmal omsloten vormruimte, een in hoofdzaak horizontaal op de vormruimte aansluitend eerste toevoerkanaal, een in hoofdzaak vertikaal naar boven gericht op het eerste toevoerkanaal aansluitend tweede toevoerkanaal dat aan de van het eerste toevoerkanaal afgekeerde zijde uitmondt aan de bovenzijde van de zandmal, een op het eerste toevoerkanaal aansluitend derde 10 toevoerkanaal dat in hoofdzaak vertikaal naar beneden is gericht zodanig dat de van het eerste toevoerkanaal afgekeerde zijde uitmondt aan de onderzijde van de zandmal. Daarbij is het eerste toevoerkanaal bij voorkeur voorzien van middelen voor het begrenzen van de doorlaat. Met de doorlaat wordt het debiet bepaald waarmee de vorm gevuld kan worden en wordt ook wel aangeduid als een “choke”.

15

Het aanpassen van een vormdeel kan relatief eenvoudig geschieden door het in het deel van de vormdeel dat het onderste deel van het gietstuk omvat aanbrengen van een gespiegeld gietsegment (het derde toevoerkanaal) ten opzichte van de in het deel van de vormdeel dat de vorm van het bovenste deel van het gietstuk bepaalt aanwezig 20 gietsegment (het eerste toevoerkanaal). Deze aanpassing kan eenvoudig, goedkoop, snel en reproduceerbaar worden uitgevoerd. Voor het vervaardigen van gietstukken op basis van de volgens de onderhavige uitvinding gevormde zandmal dient er nu met een gecontroleerde druk via het derde toevoerkanaal aan de vormruimte metaal toegevoerd te worden. Volgens de onderhavige uitvinding kunnen zo nieuwe mallen worden 25 vervaardigd welke voorzien zijn van een eerste en een derde toevoerkanaal en zodoende zowel geschikt zijn voor zwaartekracht-gieten (ook wel aangeduid als “vallend gieten”) als voor het een lage druk gieten dat ook wel wordt aangeduid als het stijgend gieten.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin: 30 figuur 1 een zandmal voor zwaartekracht-gieten toont volgens de stand van de techniek; figuur 2 de zandmal uit figuur 1 toont, aangepast volgens de onderhavige uitvinding zodanig dat deze ook is toegerust om te worden toegepast bij het stijgend gieten.

6

Figuur 1 toont een zandmal 100 voor zwaartekracht-gieten omvattende een eerste vormdeel 101 en een tweede vormdeel 102, omvattende een vormruimte 110, omsloten door de zandmal 100. Op de vormruimte 110 sluit een eerste toevoerkanaal 120 aan met een in hoofdzaak horizontale richtingscomponent, voor het naar de vormruimte 110 5 toevoeren van vloeibaar metaal. De zandmal 100 voor zwaartekracht-gieten omvat voorts een zich ten minste gedeeltelijk in verticale richting uitstrekkend tweede toevoerkanaal 130, voor het onder invloed van zwaartekracht aan het eerste toevoerkanaal 120 toevoeren van het vloeibaar metaal. Het tweede toevoerkanaal 130 is voorzien van een gietsegment 140. In het eerste toevoerkanaal 120 is een choke 150 10 opgenomen, voor het begrenzen van het debiet van het vloeibaar metaal, dat in de richting van de pijl 160 in de zandmal 100 wordt gegoten.

Figuur 2 toont de zandmal 100’ voor zwaartekracht-gieten, welke overeenkomt met de zandmal 100 uit figuur 1, maar verder is aangepast volgens de onderhavige uitvinding. 15 In het tweede vormdeel 102’ van de zandmal 100’ is een derde toevoerkanaal 170’ aanwezig dat zich vanaf een onderzijde van de zandmal 100’ voor zwaartekracht-gieten uitstrekt tot aan het eerste toevoerkanaal 120’. De toevoer van vloeibaar metaal geschiedt nu in de richting van de pijl 180’, waarbij het metaal onder een gecontroleerde druk wordt aangevoerd.

20

Figuur 3 toont een contramal 200, ook vormplaat genoemd, voor het vervaardigen van de zandmal 100 uit figuur 1.

Figuur 4 toont een contramal 200’, voor het vervaardigen van de zandmal 100’ uit 25 figuur 2. De contramal 200’ is gevormd door de contramal 200 uit figuur 3 te modificeren, door het toevoegen van het additionele vormsegment 210’. Door de aanwezigheid van vormsegment 210’ ontstaat bij het vormen van een zandmal op basis van de contramal 200’ een zandmal, met een additioneel toevoerkanaal, zoals toevoerkanaal 170’ in figuur 2.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het met behulp van ten minste één vormdeel vervaardigen van een zandmal welke is ingericht voor het onder een lage druk van de onderzijde 5 toevoeren van een vloeibaar metaal, omvattende de bewerkingsstappen: A) het verschaffen van ten minste één vormdeel voor het vervaardigen van een aan de bovenzijde te vullen zandmal, B) het modificeren van het ten minste ene vormdeel waardoor een additioneel toevoerkanaal wordt bepaald, dat uitmondt aan de onderzijde van de zandmal, en

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het ten minste ene vormdeel tijdens bewerkingsstap B) wordt gemodificeerd door het toevoegen van een 15 additioneel vormsegment.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het additioneel vormsegment een op de onderzijde van zandmal aansluitend toevoerkanaal bepaalt.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat bij het modificeren van het ten minste ene vormdeel volgens bewerkingsstap B) geen materiaal van een daadwerkelijke productvormend oppervlak van het vormdeel wordt verwijderd.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de 25 zandmal tijdens bewerkingsstap C) wordt vervaardigd door een samenstel van meerdere vormdelen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk dat tijdens bewerkingsstap B) slechts één van de vormdelen wordt gemodificeerd. 30

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een metalen gietstuk, door het aan onderzijde van een zandmal vervaardigd volgens een der voorgaande conclusies toevoeren van een vloeibaar metaal.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een metalen gietstuk volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het vloeibaar metaal slechts via een aan de onderzijde gelegen toevoeropening wordt toegevoerd.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat het vloeibaar metaal op zodanige wijze wordt toegevoerd dat het vullen van een vormruimte tot stand komt op overeenkomstige wijze als bij het zwaartekracht-gieten.

10. Zandmal vervaardigd met de werkwijze volgens een der conclusies 1-6, 10 omvattende: - een door de zandmal omsloten vormruimte, - een in hoofdzaak horizontaal op de vormruimte aansluitend eerste toevoerkanaal, - een in hoofdzaak vertikaal naar boven gericht op het eerste toevoerkanaal 15 aansluitend tweede toevoerkanaal dat aan de van het eerste toevoerkanaal afgekeerde zijde uitmondt aan de bovenzijde van de zandmal, - een op het eerste toevoerkanaal aansluitend derde toevoerkanaal dat in hoofdzaak vertikaal naar beneden is gericht zodanig dat de van het eerste toevoerkanaal afgekeerde zijde uitmondt aan de onderzijde van de zandmal. 20

10 C) het met het gemodificeerde ten minste ene vormdeel vervaardigen van een zandmal.

11. Zandmal volgens conclusie 10, met het kenmerk dat het eerste toevoerkanaal voorzien is van een middelen voor het begrenzen van de doorlaat.