DE2317151A1 - METAL CASTING PROCESS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS - Google Patents
METAL CASTING PROCESS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESSInfo
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Description
D 8023 Mütv
'Wienorslr.?,! ί-ϊ^ιη .D 8023 Mütv
'Wienorslr.?,! ί-ϊ ^ ιη.
Ka/Pz München-Pullach, 5. April 1973Ka / Pz Munich-Pullach, April 5, 1973
Wako Kinzoku Koqyo Co.» Ltd., Tokyo (Japan) Wako Kinzoku Koqyo Co. » Ltd. , Tokyo (Japan)
Metallgxessverfahren und Vorrichtung zur DurchführungMetallgxessverfahren and device for implementation
des Verfahrensof the procedure
Die Erfindung betrifft ein Metal lgiessverfalir en sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a metal casting process and a device for carrying out the method.
Es ist bereits ein Metallgxessverfahren bekannt, beiA Metallgxessverfahren is already known in
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.vfelchem eine Metallgiessform gekühlt wird, indem man nach dem Vergiessen des flüssigen Metalls in die Metallform die letztere in einem Kühlmittelbehälter kühlt..vfelchem a metal casting mold is cooled by following pouring the liquid metal into the metal mold, the latter is cooled in a coolant container.
Gemäss diesem bekannten Giessverfahren wird die Metallform jedoch gleichmässig gekühlt. Mit anderen Worten wird bei diesem bekannten Giessverfahren keine ganz bestimmte erwünschte Temperaturverteilung entsprechend der Form und des Verwendungszweckes des herzustellenden Gussstückes erzeugt. Ferner ist der Arbeitswirkungsgrad ziemlich niedrig, da die gesamte Metallform ziemlich weit hin und · her bewegt werden muss.According to this known casting process, the metal mold but evenly cooled. In other words, this known casting method does not require a very specific one desired temperature distribution according to the shape and of the intended use of the casting to be produced. Furthermore, the work efficiency is quite good low, since the entire metal mold has to be moved back and forth quite a long way.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Verarbeitbarkeit oder des Kühlungswirkungsgrades, indem man die Metallgiessform oder eine an diese andrückbare Kühlform mit Kühlkanälen zur Durchleitung eines Kühlmittels versieht.The purpose of the present invention is to improve the processability or the cooling efficiency by the metal casting mold or one that can be pressed against it Provides cooling mold with cooling channels for the passage of a coolant.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, dass Gussgefüge zu verbessern und einen Gussteil hoher Qualität zu -erzeugen, indem man entsprechend der Form und des Verwendungszweckes des herzustellenden Gussteiles Kühlkanäle vorsieht oder dasAnother aim of the invention is to improve the cast structure and to produce a high quality casting by molding according to the shape and purpose of the the cast part to be produced provides cooling channels or that
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Kühlmittelvolumen so einstellt, dass man die gewünschte 'Temperaturverteilung in der Metallform erhält.Adjusts the coolant volume so that the desired temperature distribution in the metal mold is obtained.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Giessverfahren dadurch gekennzeichnet, dass man Metall in flüssigem Zustand in eine Metallform giesst und die letztere danach kühlt, um das flüssige Metall zur Erstarrung zu bringen.According to the present invention is the casting process characterized in that metal is poured in a liquid state into a metal mold and the latter is then cooled, to solidify the liquid metal.
Ein direktes Verfahren zur Kühlung der Metallform ist, dass man ein Kühlmittel wie zum Beispiel kaltes Wasser durch in der Metallform vorgesehene Kühlkanäle leitet.A direct method of cooling the metal mold is by using a coolant such as cold water passes through cooling channels provided in the metal mold.
Ein indirektes Verfahren zur Kühlung der Metallform ist, dass man zuerst eine getrennt ausgebildete Kühlform kühlt, indem man ein Kühlmittel durch in dieser vorgesehene Kühlkanäle leitet und dann diese Kühlform an die Metallgiessform anlegt.An indirect method of cooling the metal mold is to first cool a separately formed cooling mold, by passing a coolant through cooling channels provided in this and then this cooling mold to the metal casting mold applies.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch in Zusammenhang mit einem Schleudergussverfahren angewendet werden.The method according to the invention can also be used in connection with a centrifugal casting method.
Es ist auch möglich, dass man die Metallform auf bekannte Weise während oder nach dem Vergiessen des flüssigen Metalls neigt.It is also possible that the metal mold is known Way during or after the pouring of the liquid metal tends.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert· Es zeigen: . Fig. 1 und 2 Längsschnitte durch zwei beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemässen Metallgiessformen, die mit Kühl- The invention is explained below with reference to the drawing, for example explained · It show:. 1 and 2 are longitudinal sections through two exemplary embodiments of metal casting molds according to the invention, which are equipped with cooling
kanälen zur Durchleitung eines Kühlmittels versehen sind; Fig. 3 bis 8 ein Giessverfahren, bei dem die Metallgiessform durch Verwendung einer von der letzteren getrennt ausgebildetenchannels are provided for the passage of a coolant; Fig. 3 to 8 a casting process in which the metal mold by Use of one that is formed separately from the latter
Kühlform gekühlt wird. Dabei bedeuten: Figur 3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung desCooling mold is cooled. Mean: Figure 3 is a side view of a device for performing the
Giessverfahrens, vor dem Giessen, in geöffnetem Zustand^ Fig.' 4 eine Stirnansicht der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung; Fig. 5 eine Ansicht analog Figur 3, jedoch teilweise im Schnitt, zur Darstellung des während dem Giessen herrschendenCasting process, before casting, in the open state ^ Fig. ' 4 is an end view of the device shown in FIG. 3; 5 shows a view analogous to FIG. 3, but partly in section, to illustrate the prevailing during casting
Zustandes der Giessvorrichtung;
Fig. 6 und 7 Ansichten analog Figur 5 zur Darstellung des Zustandes
der Giessvorrichtung während dem Erstarren des vergossenen
Metalles;State of the casting device;
6 and 7 are views analogous to FIG. 5 to show the state of the casting device during the solidification of the cast metal;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines erstarrten Gussteiles; Fig. 9 eine Seitenansicht einer weiteren beispielsweisen Aus-8 shows a side view of a solidified casting; 9 is a side view of a further exemplary embodiment
führungsform einer Kühlform; .guide shape of a cooling mold; .
Fig.10 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht derFig.10 is a partially sectioned front view of the
in Figur 9 gezeigten Kühlform;
Fig.il eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorrichtung bei welchercooling mold shown in Figure 9;
Fig.il shows a partially sectioned device in which
die in den Figuren 9 und 10 gezeigte Kühlform verwendet wird;the cooling mold shown in Figures 9 and 10 is used;
Fig.12 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorrichtung bei welcher das Schleudergussverfahren angewendet wird;, undFIG. 12 shows a device partially shown in section which the centrifugal casting process is used ;, and
Fig.13 und 14 ein Schnitt durch eine weitere beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Giessform, während dem Giessvorgang geneigt wird.13 and 14 show a section through a further exemplary embodiment a mold according to the invention, is inclined during the casting process.
.3 0 9 8.4 3/08 59. ■.3 0 9 8.4 3/08 59. ■
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, besteht die dargestellte Mcitallform aus zwei Hälften 1, deren Oberflächen einen Hohlraum a in der Form der zu giessenden Gegenstände -bilden. Das flüssige Metall wird in diesen Hohlraum a gegossen. Die Metallformhälften 1 sind mit Kanälen 2 für ein Kühlmittel versehen.As can be seen from Figures 1 and 2, the Mcitallform shown consists of two halves 1, their surfaces a cavity a in the shape of the objects to be cast -form. The liquid metal is poured into this cavity a. The metal mold halves 1 are provided with channels 2 provided for a coolant.
Die Kanäle 2 sind zur Durchleitung eines Kühlmittels wie —aura Beispiel kaltem Wasser bestimmt, wobei das Kühlmittel über eine Zuleitung den Kanälen 2 zugeführt und über eine Abführleitung abgeführt wird. Im vorliegenden Fall können die Kanäle 2 der Metallformhälften 1 miteinander verbunden sein.The channels 2 are intended for the passage of a coolant such as — aura example cold water, the coolant is fed via a supply line to the channels 2 and discharged via a discharge line. In the present case the channels 2 of the metal mold halves 1 can be connected to one another.
Wenn die beiden Forrahälften 1 aneinandergepresst werden, kann das gelöste Metall durch einen Einguss 11 in die Form a gegossen werden, wobei der die Form a umgebende Teil der Metallform mittels einem durch die Kanäle 2 strömengelassenen Kühlmittel gekühlt und das flüssige Metall zum Erstarren gebracht wird. Das Kühlverfahren bzw. die Kühlverteilung wird dem zu giessenden Produkt angepasst.When the two halves of the mold 1 are pressed together, the dissolved metal can be poured through a sprue 11 into the mold a, the one surrounding the mold a Part of the metal mold by means of a flow through the channels 2 Coolant is cooled and the liquid metal is solidified. The cooling process or the Cooling distribution is adapted to the product to be poured.
Mit anderen Worten, wird der Querschnitt der den gross-In other words, the cross-section of the largest
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volumigen Teilen des zu giessenden Gegenstandes zugeordnete Kühlkanal 2 gross gewählt, so dass das durchströmende Kühlmittelvolumen gross ist, um eine starke Kühlwirkung zu erzielen, und der Querschnitt des den kleinvolumigen Teilen des zu giessenden Gegenstandes zugeordnete Kühlkanal 2 klein gewählt, so dass das durchströmende Kühlraittelvolumen klein ist, um dementsprechend eine geringere Kühlwirkung zu erzielen. Das heisst, das flüssige Metall wird zweckmässig gekühlt, indem man die Form und den Strömungsquerschnitt der Kühlkanäle 2 und somit die Kühlwirkung der Form des zu giessenden Gegenstandes anpasst.voluminous parts of the object to be cast associated cooling channel 2 selected large, so that the flowing through Coolant volume is large to have a strong cooling effect to achieve, and the cross section of the associated with the small-volume parts of the object to be cast Cooling channel 2 selected to be small, so that the cooling volume flowing through is small, corresponding to a to achieve a lower cooling effect. That is, the liquid metal is conveniently cooled by the shape and the flow cross-section of the cooling channels 2 and thus the Adjusts the cooling effect to the shape of the object to be cast.
Wenn Gegenstände wie zum Beispiel Ventilgehäuse hergestellt werden sollen, bei deren giessen ein Metallyerlust streng vermieden werden muss, wird der Kühlkanal 2 derart geformt, dass nur die Oberfläche des zu giessenden Gegenstandes gekühlt wird (siehe Figur 1). Auf diese Weise wird die Oberfläche des gegossenen Gegenstandes hart und weist ein feines Gefüge auf.When objects such as valve housings are to be manufactured, a metal loss is strict when casting them must be avoided, the cooling channel 2 is shaped in such a way that only the surface of the object to be cast is cooled (see Figure 1). This way the surface becomes of the cast object hard and has a fine structure.
Anhand der Figuren 3 bis 8 wird ein Giessverfahren erläutert, bei dem die metallischen Formhälften 1' durch Verwendung von Kühlformen 3, die getrennt von den Metallformhälften 1' sind, gekühlt werden. Die metallischen Formhälften lf sind wie dieA casting process is explained with reference to FIGS. 3 to 8 in which the metallic mold halves 1 'are cooled by using cooling molds 3 which are separate from the metal mold halves 1'. The metallic mold halves l f are like that
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Pormhälften 1 beim vorangehend beschriebenen Ausführungs— beispiel mit einem dem zu giessenden Gegenstand entsprechenden Hohlraum a* versehen, in welchen das flüssige Metall gegossen wird.Porm halves 1 in the embodiment described above example provided with a cavity a * corresponding to the object to be cast, in which the liquid Metal is poured.
Die Kühlformhälften 3 bestehen aus metallischen Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, und sind mit Kühlkanälen 4 versehen» Diese Kühlkanäle 4 sind unabhängig voneinander geformt, ohne dass einander benachbarte Kühlkanäle miteinander verbunden sind·The cooling mold halves 3 consist of metallic materials with high thermal conductivity and are provided with cooling channels 4 provided »These cooling channels 4 are shaped independently of one another, without any adjacent cooling channels with one another are connected·
Die Enden der Kühlkanäle 4 sind mit den Kühlmittelzufuhrleitungen 5 bzw. Kühlmittelabfuhrleitungen 5* verbunden, so dass das über die Leitungen 5 zugeführte Kühlmittel (z.B. kaltes Wasser) über die Kühlkanäle 4 in die Leitungen 5 strömt·The ends of the cooling channels 4 are connected to the coolant supply lines 5 or coolant discharge lines 5 * connected, so that the coolant supplied via the lines 5 (e.g. cold water) via the cooling channels 4 into the lines 5 flows
An den Enden der Kühlmittelzufuhrleitungen 5 ist je ein Regulierhahn 6 angeordnet, um die den Kühlkanälen 4 zugeführte Kühlmithelmenge zu regulieren·At the ends of the coolant supply lines 5 is one Regulating valve 6 arranged to regulate the amount of cooling medium supplied to the cooling channels 4
Die Kühlformhälften 3 sind entfernbar auf der Oberfläche der Metallformhälften 1' anliegend angeordnet.The cooling mold halves 3 are removable on the surface of the Metal mold halves 1 'arranged adjacent.
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Bei einem Giessverfahren bei dem diese Kühlformhälften 3 verwendet werden, wird die Kuhltemperaturverteilung der Kühlformhälften der Form a der durch die Metallformhälften 1' geformten Gegenstände eingestellt, indem man die entsprechenden Regulierhähnen 6 automatisch oder •von Hand entsprechend öffnet oder schliesst.In a casting process in which these cooling mold halves 3 are used, the cooling temperature distribution of the cooling mold halves of the mold a of the articles molded by the metal mold halves 1 'is adjusted by the corresponding regulating cocks 6 are opened or closed automatically or • by hand.
Die Einstellung der Kühltemperaturverteilung an die Form des zu giessenden Gegenstandes a1 bedeutet, dass die Temperaturverteilung an der Oberfläche der Kühlformhälften 3 an die Dicke des zu giessenden Gegenstandes eingestellt wird, indem man die Temperatur dieser Oberfläche der Kühlformhälften 3 überwacht und die für die gewünschte Temperaturverteilung erforderliche Menge an durchströmendem Kühlmittel durch automatische oder manuelle Oeffnung oder Schliessung der Regulierhähnen 6 erzielt.The adjustment of the cooling temperature distribution to the shape of the object to be cast a 1 means that the temperature distribution on the surface of the cooling mold halves 3 is adjusted to the thickness of the object to be cast by monitoring the temperature of this surface of the cooling mold halves 3 and the temperature distribution required for the desired temperature distribution The required amount of coolant flowing through is achieved by automatic or manual opening or closing of the regulating cocks 6.
Diese Kühlformhälften 3 mit der derart eingestellten Kühltemperaturverteilung werden zusammen gegen die nach aussen gerichtete Oberfläche dieser Metallformhälften I1 angelegt, innerhalb welchen sich bereits flüssiges Metall b (siehe Figur 6) in der Form a1 des herzustellenden Gegen- , Standes befindet und auf diese Weise abgekühlt wird.These cooling mold halves 3 with the cooling temperature distribution set in this way are placed together against the outwardly facing surface of these metal mold halves I 1 , within which there is already liquid metal b (see Figure 6) in the form a 1 of the object to be produced, and in this way is cooled.
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Nachdem das flüssige Metall b erstarrt ist, kann der fertig .gegossene Gegenstand b1 aus den Metallformhälften I1 entfernt werden. Anschliessend können die Metallformhälften bis auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt werden, indem man die Metallformhalften I1 und die Kühlformhälften 3 in aneinanderliegendem Zustand hält. Nachher werden die Metallformhälften 1* für den nachfolgenden Giessvorgang von den Kühlformhälften 3 distanziert.After the liquid metal b has solidified, the finished cast object b 1 can be removed from the metal mold halves I 1 . The metal mold halves can then be cooled down to a certain temperature by holding the metal mold halves I 1 and the cooling mold halves 3 in a mutually adjacent state. The metal mold halves 1 * are then distanced from the cooling mold halves 3 for the subsequent casting process.
In den Figuren 9 bis 11 sind gegenüber den bereits beschriebenen Kühlformhälften 3 andere Beispiele von Kühlformhälften 3' dargestellt. Diese Kühlformhälften 3· sind mit längs- und querverlaufenden Kühlkanälen 7 und 7' versehen, die in der gleichen Ebene verlaufend angeordnet sind und einander kreuzen und miteinander verbunden sind (siehe Figur 11). Die Enden der Kühlkanäle 7 und 7« sind über automatisch oder manuell betätigte Hahnen 9 und 9' mit Zufuhrleitungen 8 bzw. Abführleitungen 8f verbunden. Das Kühlmittel strömt von den Zufuhrleitungen 8 in die -Kühlkanäle 7 und 7' und aus diesen in die Abführleitungen 8',In FIGS. 9 to 11, other examples of cooling mold halves 3 'are shown compared to the cooling mold halves 3 already described. These cooling mold halves 3 · are provided with longitudinal and transverse cooling channels 7 and 7 'which are arranged running in the same plane and cross one another and are connected to one another (see FIG. 11). The ends of the cooling channels 7 and 7 ″ are connected to supply lines 8 and discharge lines 8 f via automatically or manually operated taps 9 and 9 ′. The coolant flows from the supply lines 8 into the cooling channels 7 and 7 'and from these into the discharge lines 8',
Diese Kühlformhälften 3' werden wie die in den Figuren 3 bis bis 8 dargestellten Kühlformhälften 3 zur Kühlung der Metallformhälften 1" an die letzteren angelegt. Die Kühlformhälften 31 unterscheiden sich von den Kühlformhälften These cooling mold halves 3 ', like the cooling mold halves 3 shown in FIGS. 3 to 8, are placed against the latter for cooling the metal mold halves 1 ″. The cooling mold halves 3 1 differ from the cooling mold halves
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dadurch, dass durch automatische oder manuelle Betätigung ■ der Hahnen 9 und 9· die Kühlkanäle 7 und 7· zur Erzielung einer der Form des zu giessenden Gegenstandes a" entsprechenden Kühltemperaturverteilung geöffnet oder geschlossen werden.in that by automatic or manual actuation ■ the taps 9 and 9 · the cooling channels 7 and 7 · to achieve one of the shape of the object to be cast a "corresponding Cooling temperature distribution can be opened or closed.
In Figur 12 ist ein Zentrifugalgiessverfahren dargestellt, bei welchem Metallformhälften 1"· über eine Welle 10 in Rotation versetzt werden· Bei diesem Verfahren können die Metallformhälften 1"· zur Abkühlung und Erstarrung des flüssigen Metalls mit Kühlkanälen 2 versehen sein oder es können wie bereits beschrieben, Kühlformhälften 3 oder 3' an die Metallformhälften 1"f angelegt werden. .A centrifugal casting process is shown in FIG. 12, in which metal mold halves 1 ″ are set in rotation via a shaft 10 , Cooling mold halves 3 or 3 'are applied to the metal mold halves 1 ″ f .
In den Figuren 13 und 14 ist ein Giessverfahren dargestellt, bei welchem die Metallform 1 während oder nach dem Giessen des flüssigen Metalls um einen bestimmten Winkel geneigt wird. Auch bei diesem Verfahren kann die Metallform 1 mit einem Kühlkanal 2 versehen sein.In Figures 13 and 14 a casting process is shown, in which the metal mold 1 is inclined by a certain angle during or after the pouring of the liquid metal will. In this method, too, the metal mold 1 can be used with be provided with a cooling channel 2.
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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