DE8418911U1 - Side feeders for castings - Google Patents
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Description
Seitenspeiser für GußstückeSide feeders 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 di.e 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 to arrange additional feeders in the molds, which fill with the melt during the casting process and compensate for the volume deficits that occur in the casting during the solidification process in order to prevent the formation of cavities in the casting. To do this, the feeders must be designed in such a way that the melt in them solidifies later than the casting, so that material can be transported to the casting during the solidification process, which seals the casting. The feeders can be open or closed at the top and have different geometric shapes, for example funnel-shaped, cylindrical, spherical, or similar.
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 Schmelzekreipleuf wieder aufgeschmolzen werden muß. Das nicht ausgenutzte Restvolumen unrf damit die Baugrötie läßt sich verringern durch eine Umhüllung der Speiser aus wärmeisolierendem und/oder exothermem Material, welches die Warmhaltung der im Speiser befindlichen Schmalze durch Verminderung der Wärmeabfuhr bzw. durch zusätzliche Wärmezufuhr verbessert. Eine solche Umhüllung verlängert den Erstarrungsvorgang im Speiser erheblich, verglichen mit einem Naturspeiser gleicher Wirksamkeit,Under otherwise identical conditions, the solidification time of the melt depends on the solidification modulus, i.e. on the ratio of volume to surface area. Sufficient feeding is guaranteed for natural feeders if their solidification modulus is around 10 - 20% greater than the solidification modulus of the associated casting or the section of the casting to be densely fed. However, only a relatively small part of the feeder volume can be used for feeding, so that the natural feeders must be quite large in volume, with the result that a considerable residual volume solidifies in the feeder and then has to be melted again for return to the melt circuit. The unused remaining volume and thus the construction size can be reduced by covering the feeders with heat-insulating and/or exothermic material, which improves the heat retention of the lard in the feeder by reducing heat dissipation or by adding additional heat. Such a covering significantly prolongs the solidification process in the feeder compared to a natural feeder of the same effectiveness.
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.and the solidification modulus of a coated feeder is determined from the ratio of volume to surface area taking into account an appropriate extension factor, which generally has a value of 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. kuhstharzgebundenem 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 normally arranged in the upper box, as they must extend upwards beyond the sections of the casting that are at risk of blowholes in order to be effective. This arrangement makes it possible for head feeders and side feeders that open into the casting in the area of the upper box to connect the feeder volume directly to the connection opening to the casting, known as the feeder neck. However, if side feeders open into the casting in the area of the lower box, the outlet opening of the feeder volume is inevitably at a greater or lesser distance from the feeder neck, because a sufficient web of molding material (e.g. resin-bound sand) must remain between the feeder and the casting. In such a case, it is necessary to install an essentially horizontal connection channel, also known as the feeder foot, between the outlet opening of the feeder volume and the feeder neck. This feeder foot cannot feed the casting on its own and therefore no longer belongs to the effective feeder volume, but on the other hand must not solidify before the feeding has ended. It must therefore be determined separately using the module method and added to the effective feeder volume.
Der Speiserfuß befindet sich im Unterkasten und ist in den Formstoff des Unterkastens eingeformt, also naturbelassen. 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 Rest-The feeder foot is located in the lower box and is molded into the molding material of the lower box, i.e. left natural. Its module must therefore be 1.1 to 1.2 times larger than the casting module, and it must also be provided with an additional melt reservoir in front of its inlet below the outlet opening of the feeder in order to prevent premature solidification in the inlet area of the feeder foot. The feeder foot therefore has a drastic increase in the unused residual
Volumens, 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.volume, i.e. the circulating metal. Another significant disadvantage of the feeder foot is that it requires a very large feeder neck. As a result, the feeder must be removed by burning, sawing, grinding or similarly complex separation methods, which often also requires post-processing to smooth the separation surface.
Es ist das Ziel der Erfindung, der Gießereitechnik einen Seitenspeiser mit einem verbesserten Speiserfuß zur Verfügung zu stellen, der mit beliebigen Speiserteilen kombinierbar ist und die vorangehend geschilderten Nachteile vermeidet. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Speiserfuß als gesondertes Bauteil ausgebildet und mit einer isolierenden und/oder exothermen Umhüllung versehen ist.The aim of the invention is to provide foundry technology with a side feeder with an improved feeder foot that can be combined with any feeder parts and avoids the disadvantages described above. This aim is achieved according to the invention in that the feeder foot is designed as a separate component and is provided with an insulating and/or exothermic casing.
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 with the help of an insulating and/or exothermic coating, it is possible to delay the formation of dendrites, which prematurely hinders the flow of feed in natural feeder feet, until the casting has solidified. This allows a thin and narrow feeder foot to be arranged between the outlet opening of the feeder volume and the feeder neck, which no longer requires an additional melt reservoir in its inlet area. This results in the desired advantages of reducing both the unused residual volume and the feeder neck area compared to a natural feeder foot of the same effectiveness. This reduces the cleaning effort for separating the feeder and reduces the costs for the recycled 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 überproportionalWith regard to reducing the cleaning effort, the invention is decisively influenced by the fact that a thin feeder neck can be made by simply breaking off the feeder at the feeder neck, meaning that the previously required and very complex separation methods no longer need to be used. This reduces the cleaning effort disproportionately.
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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.to reduce the feeder neck area. The same applies to the costs of the circulating metal, because not only does the effective flow volume of the feeder foot become smaller, but also the additional melt reservoir in the inlet area of the feeder foot is eliminated.
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 Sondermaßeh 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 can be used in conjunction with any feeder, i.e. in conjunction with natural feeders as well as in conjunction with coated feeders, whereby it is not important whether the feeder is open or closed and what shape it has. The feeder foot is expediently provided with standardized connection dimensions on the inlet side, which are adapted to the dimensions of the common, generally also standardized feeder types. For special types of feeders, the feeder foot according to the invention can of course also be easily manufactured with appropriate special dimensions. In terms of modules, adapting the feeder foot according to the invention to the different feeder types does not present any difficulties, since a high extension factor, e.g. in the range of 1.7, can normally be used when determining its module.
Nor'zAalerweise reicht es aus, den Speiserfuß als Durchflufökanal 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.Normally it is sufficient to design the feeder foot as a flow channel with a circular cross-section. However, this is not absolutely necessary. Rather, the feeder foot can also have an oval or slot-like cross-section or have several separate flow channels next to one another, especially if it is used in conjunction with an oval feeder for feeding over a larger casting width.
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 Isolier-The material of the feeder base casing can be adapted to the respective requirements. It can be a purely insulating or only exothermic material corresponding to the material for insulating or exothermic feeder casings, but also a combination of insulating and exothermic material, for example in such a way that an exothermic layer is surrounded by an external insulating layer.
schicht umgeben ist. Außerdem kann die Umhüllung auch noch mit einer Auskleidung z. B. in Form eines keramischen Rohres verseilen sein, um den Speiserfufi» gegen die Einwirkung etwaiger Verbrennungsgase abzuschirmen.layer. In addition, the casing can also be covered with a lining, e.g. in the form of a ceramic pipe, in order to shield the feeder base against the effects of any combustion gases.
Der erfindungsgemäße Speiserfuß kann über eine vor£eformte Ausnehmung in den Unterkasten eingelegt, aber auch mit aufgeformt werden. Zur Gußstückseite hin kann er mit einem SchÜchteüberzug oder vorzugsweise mit einem Brechkern versehen sein.The feeder foot according to the invention can be inserted into the lower box via a pre-formed recess, but can also be molded on. On the casting side, it can be provided with a layer coating or, preferably, with a breaker core.
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 bisläng 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 known in connection with feeders attached directly to the casting. They basically consist of a disk with a central opening and are designed to create a constriction in the area of the feeder neck, which forms a predetermined breaking point for easy breaking off of the feeder. Such breaker cores were previously not usable for feeder feet and can now be used for the first time for feeder feet thanks to the invention. The materials previously used for breaker cores can be considered as materials for the breaker cores, but fireproof, heat-insulating materials such as silicon dioxide, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium dioxide, aluminum silicate and other silicates as well as mixtures thereof are preferred.
Der erfindungsgemäße Speiserfuß ist für alle Gußwerkstoffe, insbesondere für Eisengußwerkstoffe und Stahl geeignet.The feeder foot according to the invention is suitable for all cast materials, in particular for cast iron materials and steel.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellen dar:An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Brechkern im Längsschnitt undFig. 1 a breaker core according to the invention in longitudinal section and
Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II der Fig. 1Fig. 2 a cross section in plane II-II of Fig. 1
m*m*
In den Zeichnungen ist ein typisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Speiserfußes 1 veranschaulicht. 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.A typical embodiment of a feeder foot 1 according to the invention is illustrated in the drawings. The feeder foot 1 is arranged below the parting plane 2 between the upper box and the lower box in the molding material of the lower box and is connected on the inlet side to a feeder 3, which is indicated as a closed cap, but can also have any other desired shape.
Der Speiserfuß 1 besitzt eine Umhüllung 5 aus isolierendem und/oder exothermem Material und ist mit einem dünnen engen Durchflußkanal 1J 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 casing 5 made of insulating and/or exothermic material and is provided with a thin, narrow flow channel 1J which is connected on the one hand to the outlet opening 7 of the feeder 3 via an inlet funnel 6 also located in the casing and on the other hand to the feeder neck 8. It can be seen that the inlet funnel 6 merely reduces the cross section of the outlet opening 7 to the cross section of the channel 4 and does not form an additional melt reservoir.
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 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. /S On the feeder neck there is a breaker core 9, preferably made of the aforementioned refractory heat-insulating material, which can be punched or cut out of a thin-walled plate of 0.1 to 0.5 mm thickness, which may be sintered or pressed, or can also be molded as such. It can have an opening which is narrower than the flow channel 4, but it is also advantageous if it does not form an additional narrowing of the feeder neck 8, because in any case it insulates the feeder foot 1 from the casting, thereby ensuring a good surface of the casting in the area of the feeder foot. /S
j Zweckmäßig ist der Durchmesser d1 des Durchfluiäkanalsj The diameter d 1 of the flow channel is
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 d... 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.by a factor of 0.1 to 0.7 smaller than the diameter D of the outlet opening 7 of the feeder 3* and the diameter d 2 of the breaker core opening 10 is expediently by a factor of 0.5-1 smaller than the channel diameter d... If the cross-sectional area of the openings 7 and 10 or of the channel 5 deviates from the circular shape, these values are related to a circular area of the same area size.
Claims (5)
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1984
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