DE19922534A1 - Gießform mit druckbeaufschlagbarer Speiserkammer - Google Patents

Gießform mit druckbeaufschlagbarer Speiserkammer

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DE19922534A1
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Dirk Barschkett
Klaus Lellig
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießform mit einer von Formsand umgebenen, zur Beaufschlagung mit Druckgas vorgesehenen Speiserkammer (5). Erfindungsgemäß ist wenigstens ein mit dem Druckgas in Kontakt kommender Wandteil der Speiserkammer (5) gegen Entweichen von Druckgas in den Formsand abgedichtet. Vorzugsweise ist die Speiserkammer (5) in der Art verbundener Gefäße an den Formhohlraum (2) der Gießform (1) angeschlossen und ein die Speiserkammer (5) nach oben hutartig begrenzendes Dichtelement (8) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform mit einer von Formsand umgebenen, zur Beaufschla­ gung mit Druckgas vorgesehenen Speiserkammer.
Bekanntermaßen unterliegt das in eine Gießform eingegossene Gußmaterial während der Abkühlung und Erstarrung einer Volumenverringerung. Um zu verhindern, daß ein Gußstück infolge Schrumpfung von den durch die Gießform vorgegebenen Abmessungen abweicht, muß in der Abkühl- und Erstarrungsphase daher Gußmaterial nachgefüllt werden. Als Reser­ voir für nachzufüllendes Gußmaterial werden eine oder mehrere beim Eingießen des Guß­ materials neben dem Formhohlraum zu füllende Speiserkammern vorgesehen, die gegen­ über dem Formhohlraum derart wärmeisoliert sind, daß das Gußmaterial in ihnen erst dann vollständig erstarrt, wenn bereits sämtliches Gußmaterial im Formhohlraum oder einem der Speiserkammer zugeordneten Teil des Formhohlraums erstarrt ist. Bei Anordnung einer Spei­ serkommer oberhalb des Formhohlraums kann zum Nachfüllen von Gußmaterial in den Formhohlraum die Schwerkraft des Gußmaterials genutzt werden. Aus der WO 95/18689 ist es ferner bekannt Speiserkammern mit Druckgas zu beaufschlagen, um Gußmaterial während der Abkühlungs- und Erstarrungsphase aus der Speiserkammer in den Formhohlraum zu drücken. Dabei kann das Druckgas der Speiserkammer über eine Leitung zugeführt oder in der Kammer selbst erzeugt werden.
Um zur Vermeidung von Schrumpfung stets den erforderlichen Zustrom von Gußmaterial in den Formhohlraum sicherzustellen, müssen während der gesamten Abkühl- und Erstar­ rungsphase definierte Druckverhältnisse aufrechterhalten werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Gießform der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die Herstellung von Gußstücken mit gegenüber dem Stand der Technik erhöhter Qualität und Fertigungssicherheit ermöglicht.
Die diese Aufgabe lösende Gießform nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein mit dem Druckgas in Kontakt kommender Wandteil der Speiserkammer gegen Entweichen von Druckgas in den Formsand abgedichtet ist.
Durch diese Erfindungslösung können Druckschwankungen, welche in der Speiserkammer die Nachführung von Gußmaterial in den Formhohlraum beeinträchtigen, wirksam vermie­ den und dadurch Qualität und Fertigungssicherheit gesteigert werden. Insbesondere bei Aluminiumlegierungen mit niedrig schmelzenden eutektischen Restschmelzen, wie z. B. AlSi9­ Cu3 (226), kann so vermieden werden, daß durch die breiartige oder schwammartige Erstarrung der Druck nicht aufgebaut werden kann. Die Luft würde sich vielmehr durch die Restschmelze drücken und zu einer perforierten Schale führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Speiserkammer in der Art ver­ bundener Gefäße an den Formhohlraum der Gießform angeschlossen und ein die Speiser­ kammer nach oben hutartig begrenzendes Dichtelement vorgesehen. Der Speiserkammer zugeführtes oder in der Speiserkammer erzeugtes Druckgas nimmt dann innerhalb der Spei­ serkammer ein ausschließlich durch den Gußmaterialspiegel und das Dichtelement begrenz­ tes Volumen ein, von wo aus Druckgas nicht in den Formsand entweichen kann. Die Tiefe des Dichtelements richtet sich letztlich danach, wie weit der Gußmaterialspiegel in der Spei­ serkammer bei vollständigem Ausgleich der Schrumpfung absinken muß, wobei die Tiefe des Dichtelements geringer als dieser Niveauunterschied sein kann, weil sich während des Abkühlvorgangs unterhalb des Dichtelements bereits ein die Innenwand der Speiserkammer abdichtender Belag aus erstarrtem Gußmaterial bildet.
Bei dem Dichtelement kann es sich um ein vorzugsweise durch Tiefziehen herstellbares Form­ teil aus einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie handeln, wobei die Folie aus Gründen der Materialersparnis möglichst dünn sein sollte. Jedoch sollte das Formteil wenigstens eine sol­ che Stabilität aufweisen, daß es automatisch mit Hilfe der zum Einsetzen von Gießformker­ nen verwendenden Einrichtungen (Coresetter) in der Gießform plaziert werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtelement daher geeignete Sicken auf, durch die bei geringem Materialeinsatz ein hohes Maß an Stabilität erreichbar ist.
Alternativ wäre es denkbar, das Dichtelement besonders stabil als wiederverwendbares Teil auszubilden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das hutartige Dichtelement mit einem zur Verankerung im Formsand in den Formsand hinein vorstehenden Teil verbunden, das bei dem hutartigen Dichtelement vorzugsweise durch einen umlaufenden Kragen am Öffnungsrand gebildet ist, welcher insbesondere bei konischer Ausbildung des hutartigen Dichtelements verhindert, daß sich das Dichtelement von der Wand ablöst.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur Druckbeaufschlagung der Spei­ serkammer eine in die Gießform unter Vordringen bis zur Speiserkammer einstechbare Druckleitung vorgesehen. Vorzugsweise ist diese Druckleitung als Druckleitungslanze mit einem schneidenförmig oder spitz zulaufenden Ende und vorzugsweise seitlichen Druckgas­ austrittsöffnungen ausgebildet. Mit einer solchen Lanze läßt sich die Gießform und insbeson­ dere das Dichtelement leicht durchstoßen, wobei das Dichtelement vorteilhaft eine dieses Einstechen noch weiter erleichternde Schwachstelle aufweisen kann. Durch die Anordnung der Druckgasaustrittsöffnungen am Umfang der Druckleitung kommt es beim Einstechen in den Formsand, währenddessen die Leitung schon unter Druck stehen kann, kaum zum Ein­ dringen von Formsand in die Druckleitung.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gießform in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein in der Gießform von Fig. 1 verwendetes Dichtelement, und
Fig. 3 eine bei der Gießform von Fig. 1 verwendete Druckleitungslanze in einer Teilansicht.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist in Fig. 1 allgemein eine Sandgießform mit einem Formhohlraum 2 und einem in dem Formhohlraum 2 angeordneten Formkern 3 bezeichnet. Der Formhohl­ raum 2 steht mit einem Entlüftungskanal 4 in Verbindung.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine ein Reservoir für Gußmaterial bildende Speiserkam­ mer, die bei 6 mit dem Formhohlraum 2 in Verbindung steht.
In die Speiserkammer 5 mündet ein Füllkanal 7 ein, über welchen die Speiserkammer 5 und der Formhohlraum 2 unter Druckanwendung von unten mit Gußmaterial befüllbar sind.
Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein in dem gezeigten Ausführungsbeispiel becherförmiges, koni­ sches Dichtelement bezeichnet, welches einen oberen Teil der von Formsand umgebenden Speiserkammer 5 abdichtet. Das anhand von Fig. 2 näher beschriebene Dichtelement besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Aluminiumfolie und ist im Tiefziehver­ fahren hergestellt.
In die Gießform ist eine Rohrleitungslanze 9 eingestochen, deren Spitze das Dichtelement 8 durchstoßen hat und in die Speiserkammer 5 vorgedrungen ist.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist die Rohrleitungslanze 9 an ihrer Spitze eine Schneide 10 auf, zu deren Herstellung durch axiale Endeinschnitte gebildete Rohrwandschenkel unter Bildung seitlicher Öffnungen 11 zusammengedrückt worden sind.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo mit dem Bezugszeichen 12 eine Schwachstelle in der Bodenwand des becherförmigen Dichtelements 8 bezeichnet ist, welche das Vordrin­ gen der Rohrleitungslanze 9 in die Speiserkammer 5 erleichtert. Um den Umfang des Dicht­ elements 8 herum sind Sicken 13 vorgesehen. An seinem Öffnungsrand weist das Dichtele­ ment einen umlaufenden Kragen 14 auf. Das Dichtelement kann ferner Luftlöcher, z. B. in Form einer Perforierung, aufweisen.
Zur Herstellung eines Gußstücks mit Hilfe der Gießform 1 werden die Speiserkammer 5 und der Formhohlraum 2 über die Fülleitung 7 mit Gußmaterial befüllt, wobei das Gußmaterial jeweils unter einem Druck zugeführt wird, der den durch das schon eingefüllte Material erzeugten Schweredruck wenigstens ausgleicht. Gegebenenfalls vorhandene Entlüftungs­ löcher im Dichtelement setzen sich durch die Schmelze zu.
Nach dem Füllvorgang wird die Rohrleitungslanze 9 mit einer Druckquelle verbunden, über welche der Speiserkammer 5 aus den seitlichen Öffnungen 11 in die Speiserkammer austre­ tende Druckluft zugeführt wird. Der Luftdruck ist dabei wenigstens gleich dem Schweredruck des noch flüssigen Gußmaterials an der sich in der Speiserkammer 5 bildenden Grenze zwi­ schen Druckluft und Gußmaterial.
Mit der Abkühlung des Gußmaterials in der Gießform kommt es zu einer Volumenverringe­ rung des Gußmaterials. Um im Formhohlraum 2 diese Volumenverringerung auszugleichen, wird über die Verbindung 6, die einen verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt auf­ weist, aus der Speiserkammer Gußmaterial nachgeliefert, wobei durch den Luftdruck gesi­ chert ist, daß sich dieser Schrumpfungsausgleich auch auf das oberhalb der Speiserkammer gelegene Volumen des Formhohlraums erstreckt. Mit absinkendem Gußmaterialspiegel in der Speiserkammer 5 wächst der hierfür erforderliche Druck an.
Durch das Dichtelement 8 wird dafür gesorgt, daß der in der Speiserkammer 5 jeweils erfor­ derliche Druck aufrechterhalten wird, und es nicht zu einem Druckabfall durch Entweichen von Druckluft in den umliegenden, nicht gasdichten Formsand kommt.
Wenn der Gußmaterlalspiegel unter das Dichtelement abgesunken ist, hat sich an dem nur durch Formsand gebildeten unteren Teil der Kammerwand durch Erstarren des Gußmaterials bereits eine Haut gebildet, welche die Kammerwand abdichtet.
Durch den umlaufenden Kragen 14, der in den Formsand vorsteht, findet das Dichtelement 8 in der Gießform einen ausreichenden Halt, so daß sich das Dichtelement 8 beim Einste­ chen der Rohrleitungslanze 9 nicht aus der in Fig. 1 gezeigten Position lösen kann. Ferner verleihen die Sicken 13 dem Dichtelement 8 eine trotz geringer Materialdicke (0,2 mm) aus­ reichende Stabilität, durch die eine unerwünschte Verformung des Dichtelements beim Einstechen der Rohrleitungslanze ausgeschlossen ist. Der der Rohrleitungslanze durch das Dichtelement entgegengebrachte, für eine eventuelle Verformung maßgebende Wider­ stand ist durch die Schwachstelle 12 vorteilhaft weiter abgeschwächt.
Das Dichtelement 8 ist im übrigen so stabil, daß es mit Hilfe der für das Einsetzen von Kernen üblicherweise verwendeten Vorrichtungen in die Gießform eingesetzt werden kann.

Claims (9)

1. Gießform (1) mit einer von Formsand umgebenen, zur Beaufschlagung mit Druckgas vor­ gesehenen Speiserkammer (5), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein mit dem Druckgas in Kontakt kommender Wandteil der Speiserkam­ mer (5) gegen Entweichen von Druckgas in den Formsand abgedichtet ist.
2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiserkammer (5) in der Art verbundener Gefäße an den Formhohlraum (2) der Gießform (1) angeschlossen und ein die Speiserkammer (5) nach oben hutartig begren­ zendes Dichtelement (8) vorgesehen ist.
3. Gießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (8) ein vorzugsweise durch Tiefziehen herstellbares Formteil aus einer Metallfolie ist.
4. Gießform nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (8) durch Sicken (13) stabilisiert ist.
5. Gießform nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement mit einem zur Verankerung im Formsand vorstehenden Teil (14) verbunden ist.
6. Gießform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vorstehende Teil durch einen Kragen (14) am Öffnungsrand des hutartigen Dichtelements (8) gebildet ist.
7. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckbeaufschlagung der Speiserkammer (5) in die Gießform (1) eine in die Spei­ serkammer (5) vordringende Druckleitung (9) einsteckbar ist.
8. Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung als Druckleitungslanze (9) mit einem schneidenförmig (10) oder spitz zulaufenden Ende und vorzugsweise am Leitungsumfang angeordneten Druckgasaus­ triltsöffnungen (11) ausgebildet ist.
9. Gießform nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (8) eine das Einstecken der Druckleitung in die Speiserkammer (5) erleichternde Schwachstelle (12) aufweist.
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