DE3423220A1

DE3423220A1 - Side feeder for castings

Info

Publication number: DE3423220A1
Application number: DE19843423220
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 4020 Mettmann Schokolowski
Original assignee: Chemex GmbH
Current assignee: Chemex GmbH
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1984-06-21
Publication date: 1986-01-02

Abstract

The side feeder described comprises a feeder part and a feeder foot which has the form of an essentially horizontal connecting duct between the outlet orifice of the feeder part and the casting-side feeder neck. According to the invention, the feeder foot is provided with an insulating and/or exothermic jacket. As a result, the feeder foot can be given a very thin and narrow shape, for example in that its diameter, based on the circular cross section, is smaller by a factor of 0.1 - 0.7 than the diameter, based on the circular cross section, of the outlet orifice of the feeder part. Compared to a full-size feeder foot of the same efficiency this results in a substantial reduction in the fettling effort required for separating the feeder from the casting, as well as in the cost of the return scrap metal. Moreover, in the case of side feeders it is now also possible, for the first time, to fit the feeder neck with a knock-off feeder core which has the known shape of a disc provided with a central hole and which forms a predetermined breaking point so that the feeder can be knocked off readily. Possible materials for said knock-off feeder cores include the traditional materials for knock-off feeder cores, but preference is given to refractory heat-insulating materials such as silicon dioxide, aluminium oxide, magnesium oxide, titanium dioxide, aluminium silicate and other silicates and mixtures thereof.

Description

Seitenspeiser für Gußstücke Side feeder for castings

In der Gießereitechnik ist es häufig notwendig, in den Gießformen zusätzliche Speiser anzuordnen, die sich beim Gießvorgang mit der Schmelze füllen und beim Erstarrungsvorgang die im Gußstück auftretenden Volumendefizite ausgleichen, um eine Lunkerbildung im Gußstück zu verhindern. Dazu müssen die Speiser so beschaffen sein, daß die darin befindliche Schmelze später als das Gußstück erstarrt, damit während des Erstarrungsvorgangs ein Materialtransport zum Gußstück hin stattfinden kann, der das Gußstück dichtspeist. Die Speiser können dabei nach oben offen oder geschlossen ausgebildet sein und unterschiedliche geometrische Form besitzen, beispielsweise Trichterform, Zylinderform, Kugelform o. dgl. In foundry technology it is often necessary in the casting molds to arrange additional feeders that fill with the melt during the casting process and compensate for the volume deficits occurring in the casting during the solidification process, to prevent the formation of cavities in the casting. To do this, the feeders must be designed in this way be that the melt located therein solidifies later than the casting, so During the solidification process, a material transport to the casting take place can that feeds the casting tightly. The feeder can be open at the top or be designed closed and have different geometric shapes, for example Funnel shape, cylindrical shape, spherical shape or the like.

Unter sonst gleichen Bedingungen hängt die Erstarrungszeit der Schmelze von dem Erstarrungsmodul, d. h. von dem Verhältnis von Volumen zu Oberfläche ab. Für Naturspeiser ist eine ausreichende Speisung gewährleistet, wenn ihr Erstarrungsmodul um etwa 10 - 20 % größer ist als der Erstarrungsmodul des zugeordneten Gußstückes bzw. des dichtzuspeisenden Gußstückabschnitts. Allerdings läßt sich dabei nur ein verhältnismäßig geringer Teil des Speiservolumens zur Speisung ausnutzen, so daß die Naturspeiser ziemlich großvolumig sein müssen, mit der Folge, daß ein beträchtliches Restvolumen im Speiser erstarrt und anschließend zur Rückführung in den Schmelzekreislauf wieder aufgeschmolzen werden muß. Das nicht ausgenutzte Restvolumen und damit die Baugröße läßt sich verringern durch eine Umhüllung der Speiser aus wärmeisolierendem und/oder exothermem Material, welches die Warmhaltung der im Speiser befindlichen Schmelze durch Verminderung der Wärmeabfuhr bzw. durch zusätzliche Wärmezufuhr verbessert. Eine solche Umhüllung verlängert den Erstarrungsvorgang im Speiser erheblich, verglichen mit einem Naturspeiser gleicher Wirksamkeit, und der Erstarrungsmodul eines umhüllten Speisers ergibt sich aus dem Verhältnis von Volumen zu Oberfläche unter Berücksichtigung eines entsprechenden Verlängerungsfaktors, der im allgemeinen einen Wert von 1,2 bis 1,7 hat. All other things being equal, the solidification time of the melt depends from the solidification module, d. H. on the ratio of volume to surface area. A sufficient supply is guaranteed for natural feeders if their solidification module is about 10 - 20% greater than the solidification modulus of the assigned casting or the cast section to be sealed. However, you can only get one Use a relatively small part of the feeder volume for feeding, so that the natural feeders have to be quite large in volume, with the result that a considerable Residual volume solidified in the feeder and then returned to the melt cycle must be melted again. The unused remaining volume and thus the The size can be reduced by covering the feeder with heat-insulating material and / or exothermic material, which keeps the heat in the feeder Melt improved by reducing the heat dissipation or by adding additional heat. Such a coating lengthens the solidification process in the feeder considerably, compared with a natural food of the same effectiveness, and the solidification modulus of a covered feeder results from the ratio of volume to surface taking into account a corresponding extension factor, which is generally has a value from 1.2 to 1.7.

Beim Sandguß werden die Speiser normalerweise im Oberkasten angeordnet, da sie sich über die lunkergefährdeten Abschnitte des Gußstückes hinaus nach oben erstrecken müssen, um wirksam zu sein. Diese Anordnung ermöglicht es bei Kopfspeisern und bei denjenigen Seitenspeisern, die im Bereich des Oberkastens in das Gußstück münden, das Speiservolumen unmittelbar an die als Speiserhals bezeichnete Verbindungsöffnung zum Gußstück anzuschließen. Wenn jedoch Seitenspeiser im Bereich des Unterkastens in das Gußstück münden, hat die Auslaßöffnung des Speiservolumens zwangsläufig einen mehr oder weniger großen Abstand vom Speiserhals, weil zwischen dem Speiser und dem Gußstück noch ein ausreichender Steg aus Formstoff (z. B. kunstharzgebundenem Sand) verbleiben muß. In einem solchen Fall ist es erforderlich, zwischen der Auslaßöffnung des Speiservolumens und dem Speiserhals noch einen im wesentlichen waagerechten Verbindungskanal anzubringen, der auch als Speiserfuß bezeichnet wird. Dieser Speiserfuß kann für sich keine Speisung des Gußstückes bewirken und gehört damit nicht mehr zum wirksamen Speiservolumen, darf andererseits aber nicht vor Beendigung der Speisung erstarren. Er muß deshalb gesondert mit der Modulmethode ermittelt und dem wirksamen Speiservolumen hinzugerechnet werden. In sand casting, the feeders are usually arranged in the upper box, since it extends upwards beyond the sections of the casting that are at risk of cavities need to extend to be effective. This arrangement makes it possible for head feeders and for those side feeders that are in the casting in the area of the upper box open out, the feeder volume directly to the connection opening called the riser neck to connect to the casting. However, if side feeders in the area of the lower box open into the casting, the outlet opening of the feeder volume inevitably has a more or less large distance from the riser neck, because between the riser and the casting still has a sufficient web made of molding material (e.g. synthetic resin-bonded Sand) must remain. In such a case it is necessary between the outlet port of the feeder volume and the feeder neck still an essentially horizontal one Attach the connecting channel, which is also referred to as the riser foot. This riser foot cannot supply the casting by itself and therefore no longer belongs to the effective feeder volume, but on the other hand must not be before the end of the feed freeze. It must therefore be determined separately using the module method and the effective one Feeder volume must be added.

Der Speiserfuß befindet sich im Unterkasten und ist in den Formstoff des Unterkastens eingeformt, also naturbelassen. The feeder foot is located in the lower box and is in the molding material molded into the lower box, i.e. left in its natural state.

Somit muß sein Modul um den Faktor 1,1 bis 1,2 größer sein als der Gußstückmodul, und außerdem muß er vor seinem Einlaß unterhalb der Auslaßöffnung des Speisers noch mit einem zusätzlichen Schmelzereservoir versehen sein, um einer vorzeitigen Erstarrung im Einlaßbereich des Speiserfußes vorzubeugen. Damit hat der Speiserfuß eine drastische Erhöhung des nicht ausgenutzten Restvolumens, also des Kreislaufmetalls zur Folge. Ein weiterer erheblicher Nachteil des Speiserfußes besteht aber auch darin, daß er einen sehr großflächigen Speiserhals benötigt. Dadurch muß das Entfernen des Speisers durch Brennen, Sägen, Trennschleifen oder ähnlich aufwendige Trennmethoden erfolgen, wobei häufig auch noch eine Nachbearbeitung zum Glätten der Trennfläche hinzukommt.Thus, its module must be 1.1 to 1.2 times larger than the Casting module, and moreover it must be below the outlet opening before its inlet of the feeder still be provided with an additional melt reservoir to one to prevent premature solidification in the inlet area of the feeder foot. So has the riser foot a drastic increase in the unused remaining volume, so of the recycled metal. Another significant disadvantage of the riser foot but also consists in the fact that it requires a very large riser neck. Through this must remove the feeder by burning, sawing, abrasive cutting or similar costly separation methods are carried out, with post-processing often also being carried out for Smoothing the parting surface is added.

Es ist das Ziel der Erfindung, der Gießereitechnik einen Seitenspeiser mit einem verbesserten Speiserfuß zur Verfügung zu stellen, der weniger Kreislaufmetall erfordert als bisher und der auch ein weniger aufwendiges Abtrennen des Speisers vom Gußstück ermöglicht. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Speiserfuß mit einer isolierenden und/oder exothermen Umhüllung versehen ist. It is the aim of the invention to provide foundry technology with a side feeder to provide with an improved riser foot that has less circulation metal requires than before and also a less laborious disconnection of the feeder made possible by the casting. This aim is achieved according to the invention in that the feeder foot is provided with an insulating and / or exothermic cover.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es mit Hilfe einer isolierenden und/oder exothermen Umhüllung gelingt, eine Dendritenbildung, die bei Natur-Speiserfüßen den Speisungsfluß vorzeitig behindert, so lange hinauszuzögern, bis das Gußstück erstarrt ist. Dadurch kann ein dünner und enger Speiserfuß zwischen der Auslaßöffnung des Speiservolumens und dem Speiserhals angeordnet werden, der in seinem Einlaßbereich auch kein zusätzliches Schmelzereservoir mehr benötigt. Dies ergibt die angestrebten Vorteile einer Verringerung sowohl des nicht ausgenutzten Restvolumens als auch der Speiserhalsfläche im Vergleich zu einem Natur-Speiserfuß gleicher Wirksamkeit. Damit wird der Putzaufwand für das Abtrennen des Speisers gesenkt und die Kosten für das Kreislaufmetall verringert. The invention is based on the knowledge that it is with the help of an insulating and / or exothermic coating succeeds in a dendrite formation that occurs in natural esophagus the feed flow hindered prematurely, so long delayed until the casting has frozen. This allows a thin and narrow feeder foot between the outlet opening of the feeder volume and the feeder neck are arranged in its inlet area no additional melt reservoir is required either. This gives the desired Advantages of reducing both the unused remaining volume and the area of the riser neck compared to a natural riser foot with the same effectiveness. This reduces the cleaning effort for separating the feeder and the costs reduced for the cycle metal.

Hinsichtlich der Senkung des Putzaufwandes kommt bei der Erfindung entscheidend die Tatsache zum Tragen, daß ein dünner Speiserhals durch einfaches Abbrechen des Speisers am Speiserhals erfolgen kann, also die bisher erforderlichen und sehr aufwendigen Trennmethoden nicht mehr angewandt zu werden brauchen. Dadurch vermindert sich der Putzaufwand überproportional zur Verringerung der Speiserhalsfläche. Analoges gilt auch für die Kosten des Kreislaufmetalls, weil nicht nur das wirksame Durchflußvolumen des Speiserfußes kleiner wird, sondern auch das zusätzliche Schmelzereservoir im Einlaßbereich des Speiserfußes entfällt. With regard to the reduction of the cleaning effort comes with the invention crucial to wearing the fact that a thin riser neck through simple The feeder can be canceled at the feeder neck, so the previously required and very complex separation methods no longer need to be used. Through this the cleaning effort is reduced disproportionately to reduce the riser neck surface. The same applies to the cost of the recycled metal, because not only does the effective flow volume of the feeder foot decrease, but also there is no additional melt reservoir in the inlet area of the feeder foot.

Der erfindungsgemäße Speiserfuß ist in Verbindung mit beliebigen Speisern einsetzbar, also in Verbindung mit Naturspeisern ebenso wie in Verbindung mit umhüllten Speisern, wobei es auch nicht darauf ankommt, ob der Speiser offen oder geschlossen ausgebildet ist und welche Form er hat. Zweckmäßig ist der Speiserfuß einlaßseitig mit genormten Anschlußmaßen versehen, die an die Maße der gängigen, im allgemeinen ebenfalls genormten Speisertypen angepaßt sind. Für Sondertypen von Speisern läßt sich der erfindungsgemäße Speiserfuß aber natürlich auch ohne weiteres mit entsprechenden Sondermaßen herstellen. Modulmäßig bietet die Anpassung des erfindungsgemäßen Speiserfußes an die unterschiedlichen Speisertypen keine Schwierigkeiten, da bei seiner Modul-Ermittlung normalerweise ein hoher Verlängerungsfaktor z. B. im Bereich von 1,7 angesetzt werden kann. The feeder foot according to the invention is in connection with any Feeders can be used, i.e. in connection with natural feeders as well as in connection with covered risers, whereby it does not matter whether the riser is open or closed and what shape it has. The feeder foot is useful Provided on the inlet side with standardized connection dimensions, which are based on the dimensions of the common, are generally also adapted to standardized feeder types. For special types of The riser foot according to the invention can of course also be fed without further ado Manufacture with appropriate special dimensions. In terms of modules, the adaptation of the invention Riser foot to the different riser types no difficulties, as with its module determination normally has a high extension factor z. B. in the area of 1.7 can be set.

Normalerweise reicht es aus, den Speiserfuß als Durchflußkanal mit Kreisquerschnitt auszubilden. Zwingend erforderlich ist das aber nicht. Vielmehr kann der Speiserfuß auch einen ovalen oder schlitzartigen Querschnitt haben oder mehrere getrennt nebeneinanderliegende Durchflußkanäle aufweisen, insbesondere wenn er in Verbindung mit einem ovalen Speiser zur Speisung über eine größere Gußstückbreite eingesetzt wird. Usually it is sufficient to use the feeder foot as a flow channel Form circular cross-section. However, this is not absolutely necessary. Much more the feeder foot can also have an oval or slot-like cross-section or have several separately adjacent flow channels, especially if it in connection with an oval feeder for feeding over a larger casting width is used.

Das Material der Umhüllung des Speiserfußes läßt sich dem jeweiligen Bedarf anpassen. Es kann ein nur isolierendes oder nur exothermes Material entsprechend dem Material für isolierende bzw. exotherme Speiserumhüllungen sein, aber auch eine Kombination aus isolierendem und exothermem Material beispielsweise derart, daß eine exotherme Schicht von einer außenliegenden Isolierschicht umgeben ist. Außerdem kann die Umhüllung auch noch mit einer Auskleidung z. B. in Form eines keramischen Rohres versehen sein, um den Speiserfuß gegen die Einwirkung etwaiger Verbrennungsgase abzuschirmen. The material of the sheathing of the feeder foot can be adapted to the respective Adjust as needed. It can be an only insulating or only exothermic material accordingly be the material for insulating or exothermic riser casings, but also a Combination of insulating and exothermic material, for example such that an exothermic layer from an external insulating layer surround is. In addition, the envelope can also be provided with a lining, for. B. in the form of a ceramic tube to be provided to the riser foot against the action of any Shield combustion gases.

Der erfindungsgemäße Speiserfuß kann über eine vorgeformte Ausnehmung in den Unterkasten eingelegt, aber auch mit aufgeformt werden. Zur Gußstückseite hin kann er mit einem Schlichteüberzug oder vorzugsweise mit einem Brechkern versehen sein. The feeder foot according to the invention can have a preformed recess placed in the lower box, but can also be molded on. To the casting side it can also be provided with a coating of size or, preferably, with a breaker core be.

Brechkerne sind in Verbindung mit direkt an das Gußstück angesetzten Speisern bekannt. Sie bestehen im Prinzip aus einer mit einer Mittelöffnung versehenen Scheibe und haben den Zweck, im Bereich des Speiserhalses eine Einschnürung zu schaffen die eine Sollbruchstelle zum leichten Abbrechen des Speisers bildet. Solche Brechkerne waren bislang bei Speiserfüßen nicht verwendbar und können erstmals durch die Erfindung nun auch bei Speiserfüßen nutzbar gemacht werden. Als Material für die Brechkerne kommen die bisher für Brechkerne eingesetzten Materialien in Betracht, bevorzugt sind jedoch feuerfeste wärmeisolierende Materialien wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Aluminiumsilikat und andere Silikate sowie deren Mischungen. Breaker cores are attached directly to the casting in connection with Known to feeders. They basically consist of a central opening Disc and have the purpose of creating a constriction in the area of the riser neck which forms a predetermined breaking point for easy breaking off of the feeder. Such breaker cores were previously not usable for escalators and can for the first time thanks to the invention can now also be used for escalators. As material for the breaker cores the materials previously used for breaker cores come into consideration, preferred however, are refractory heat insulating materials such as silicon dioxide, aluminum oxide, Magnesium oxide, titanium dioxide, aluminum silicate and other silicates as well as their mixtures.

Der erfindungsgemäße Speiserfuß ist für alle Gußwerkstoffe, insbesondere für Eisengußwerkstoffe und Stahl geeignet. The feeder foot according to the invention is particularly suitable for all cast materials suitable for cast iron materials and steel.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellen dar: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Brechkern im Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene 11-11 der Fig. 1 In den Zeichnungen ist ein typisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Speiserfußes 1 veranschaulicht. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG Drawings explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a breaker core according to the invention in longitudinal section and FIG. 2 shows a cross section in the plane 11-11 of FIG. 1 In the drawings is a typical embodiment of a feeder foot according to the invention 1 illustrates.

Dabei ist der Speiserfuß 1 unterhalb der Trennebene 2 zwischen Oberkasten und Unterkasten im Formstoff des Unterkastens angeordnet und einlaßseitig mit einem Speiser 3 verbunden, der als geschlossene Kappe angedeutet ist, aber auch jede gewünschte andere Form haben kann.The feeder foot 1 is below the parting plane 2 between the upper box and lower box arranged in the molding material of the lower box and on the inlet side with a Connected feeder 3, which is indicated as a closed cap, but also any desired can have other shape.

Der Speiserfuß 1 besitzt eine Umhüllung 5 aus isolierendem und/oder exothermem Material und ist mit einem dünnen engen Durchflußkanal II versehen, der einerseits über einen ebenfalls in der Umhüllung befindlichen Einlaßtrichter 6 mit der Auslaßöffnung 7 des Speisers 3 und andererseits mit dem Speiserhals 8 verbunden ist. Es ist erkennbar, daß der Einlaßtrichter 6 lediglich den Querschnitt der Auslaßöffnung 7 auf den Querschnitt des Kanals 4 reduziert und kein zusätzliches Schmelzereservoir bildet. The feeder foot 1 has a covering 5 made of insulating and / or exothermic material and is provided with a thin narrow flow channel II, the on the one hand via an inlet funnel 6 also located in the envelope the outlet opening 7 of the feeder 3 and, on the other hand, connected to the feeder neck 8 is. It can be seen that the inlet funnel 6 only has the cross section of the outlet opening 7 reduced to the cross section of the channel 4 and no additional melt reservoir forms.

Am Speiserhals befindet sich ein Brechkern 9 vorzugsweise aus dem vorerwähnten feuerfesten wärmeisolierenden Material, der z. B. aus einer ggfs. gesinterten oder gepreßten dünnwandigen Platte von 0,1 bis 0,5 mm Dicke ausgestanzt bzw. ausgeschnitten oder auch als solcher formgepreßt sein kann. Er kann eine gegenüber dem Durchflußkanal 4 nochmals verengte Öffnung 10 besitzen, ist aber auch von Vorteil, wenn er keine zusätzliche Verengung des Speiserhalses 8 bildet, weil er in jedem Fall den Speiserfuß 1 gegen das Gußstück isoliert, wodurch eine gute Oberfläche des Gußstückes im Bereich des Speiserfußes gewährleistet wird. On the feeder neck there is a breaker core 9, preferably from the the aforesaid refractory heat insulating material, e.g. B. from a possibly. Sintered or pressed thin-walled plate 0.1 to 0.5 mm thick punched or cut out or can be compression molded as such. It can be one opposite the flow channel 4 have further narrowed opening 10, but it is also advantageous if there is none additional narrowing of the feeder neck 8 forms because it is the feeder foot in each case 1 isolated from the casting, creating a good surface of the casting in the area of the feeder foot is guaranteed.

Zweckmäßig ist der Durchmesser d1 des Durchflußkanals um den Faktor 0,1 bis 0,7 kleiner als der Durchmesser D der Auslaßöffnung 7 des Speisers 3, und zweckmäßig ist der Durchmesser d2 der Brechkern-Öffnung 10 um den Faktor 0,5 - 1 kleiner als der Kanaldurchmesser d1. Bei einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsfläche der Öffnungen 7 und 10 bzw. des Kanals 5 sind diese Werte auf eine Kreisfläche gleicher Flächengröße bezogen. The diameter d1 of the flow channel is expediently by the factor 0.1 to 0.7 smaller than the diameter D of the outlet opening 7 of the feeder 3, and The diameter d2 of the breaker core opening 10 is expedient by a factor of 0.5-1 smaller than the duct diameter d1. If the cross-sectional area deviates from the circular shape of the openings 7 and 10 or of the channel 5, these values are the same over a circular area Area size related.

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Claims

Claims 1. Side feeder for castings, consisting of a Feeder part and a feeder foot in the form of an essentially horizontal connecting channel between the outlet opening of the feeder part and the feeder neck on the casting side, characterized in that the feeder foot (1) with an insulating and / or exothermic Sheath (5) is provided.

2. side feeder according to claim 1, characterized in that the Diameter (d1) of the connecting channel (4) related to the circular cross-section the factor 0.1 to 0.7 is smaller than the diameter related to the circular cross-section (D) the outlet opening (7) of the feeder (3).

3. side feeder according to claim 1 or 2, characterized in that a breaker core (9) with a central opening on the feeder neck (8) of the connecting channel (4) (10) is arranged.

4. side feeder according to claim 3, characterized in that the Relative to the circular cross-section diameter (d2) of the breaker core opening (10) is a factor of 0.5 to 1 smaller than the diameter related to the circular cross-section (d1) of the connecting channel (4).

5. side feeder according to claim 3 or 4, characterized in that the breaker core (9) has a thickness of 0.1 to 0.5 mm and is made of a refractory heat insulating material such as silicon dioxide, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium dioxide and / or a silicate.