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DE102010035440B4 - Apparatus for casting cast iron in a mold - Google Patents

Apparatus for casting cast iron in a mold Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Gießen von Gußeisen in einer Kokille mit einer mehrteiligen metallischen Kokille 1, die eine Sandform 3 umschließt, in deren Hohlraum 4 das geschmolzene Gußeisen eingefüllt wird. Zur Verbesserung nicht nur der Kühlung, sondern insbesondere auch der Steuerbarkeit der Kühlung ist erfindungsgemäß zwischen der Innenwand der Kokille und der Außenwand der Sandform wenigstens ein kühlmitteldurchströmter Raum 2 gebildet, der vorzugsweise die Form wenigstens eines zwischen einem Kühlmitteleintritt 5 und -austritt 8 verlaufenden Kanals hat und dabei jeweils etwa zur Hälfte gebildet ist durch eine rinnenartige Vertiefung der Innenwand der Kokille 1 und eine gegenüberliegende rinnenartige Vertiefung in der Außenwand der Sandform 3. Die verbesserte Kühlung und Lenkbarkeit der Erstarrung des Gußteils ermöglicht die Erzielung optimaler, reproduzierbarer Material- und Gefügeeigenschaften.Proposed is a device for casting cast iron in a mold with a multi-part metallic mold 1, which encloses a sand mold 3, in the cavity 4, the molten cast iron is filled. In order to improve not only the cooling, but in particular the controllability of cooling, at least one coolant-flowed space 2 is formed between the inner wall of the mold and the outer wall of the sand mold, which preferably has the shape of at least one channel extending between a coolant inlet 5 and outlet 8 and in each case about half formed by a groove-like depression of the inner wall of the mold 1 and an opposite groove-like depression in the outer wall of the sand mold 3. The improved cooling and steerability of the solidification of the casting enables the achievement of optimal, reproducible material and structural properties.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Gußeisen in einer Kokille mit einer mehrteiligen metallischen Kokille, die eine Sandform umschließt, in deren Hohlraum das geschmolzene Gußeisen eingefüllt wird. Eine solche Vorrichtung ist aus DE 699 23 214 T2 bekannt.The present invention relates to an apparatus for casting cast iron in a mold having a multi-part metallic mold enclosing a sand mold into the cavity of which the molten cast iron is filled. Such a device is out DE 699 23 214 T2 known.

Bei dieser bekannten Vorrichtung soll eine gesteuerte Abkühlung des Werkstoffs nach Füllung der Sandform dadurch erreicht werden, daß die mehreren Kokillenteile kühlmitteldurchströmte Hohlräume aufweisen und diese entsprechend den gewünschten Kühlbedingungen vom Kühlmittel beaufschlagt werden.In this known device, a controlled cooling of the material after filling the sand mold is to be achieved in that the plurality of mold parts have coolant flowed through cavities and these are acted upon by the coolant according to the desired cooling conditions.

Eine vollkommene Erreichung des Ziels der gesteuerten Abkühlung ist jedoch schwer erreichbar, da der Wärmeabtransport hier erst über die zwischen Gußteil und Kokilleninnenseite gelegene Sandformwand und dann auch noch über die Innenwände der Kokillenteile stattfindet.A complete achievement of the goal of the controlled cooling is difficult to achieve, since the heat dissipation takes place here only on the between the casting and Kokilleninnenseite located sand mold wall and then also on the inner walls of Kokillenteile.

Ähnliches gilt für eine aus DE 102 42 559 A1 bekannte Technik, bei der zur Steuerung des Abkühlungsverhaltens des Formsandes in diesen Kühlkörper veränderbarer Dichte eingelagert werden. Kühlmitteldurchströmte Hohlräume sind hier jedoch nicht vorhanden.The same applies to one DE 102 42 559 A1 known technique in which are stored to control the cooling behavior of the molding sand in this heat sink variable density. However, coolant-flow cavities are not present here.

Aus DE 100 14 591 C1 ist bekannt, in gießraumseitig offenen Rinnen des Formkastens kühlmitteldurchströmte Kühlrohre zu verlegen. Diese sind dann mit der einlaufenden Metallschmelze direkt am erhaltenen Werkstück angegossen, was eine aufwendige Nachbearbeitung erfordert.Out DE 100 14 591 C1 It is known to lay in the casting chamber side open channels of the molding box coolant flowed through cooling tubes. These are then cast with the incoming molten metal directly on the resulting workpiece, which requires a complex post-processing.

In DE 199 26 322 A1 wird vorgeschlagen, einen Kühlkanal unter Beachtung der Werkstückform konturnah in der Sandform verlaufen zu lassen. Eine die Sandform umschließende mehrteilige metallische Kokille ist nicht gezeigt.In DE 199 26 322 A1 It is proposed to let a cooling channel run close to contour in the sand mold, taking into account the shape of the workpiece. A sand mold enclosing multi-part metallic mold is not shown.

Aufgabe der Erfindung ist die Erzielung nicht nur einer besseren Kühlung sondern auch einer besseren Steuerbarkeit dieser Kühlung. Die auf diese Weise gelenkte Erstarrung des Gußteils soll die Erzielung optimaler, reproduzierbarer Material- und Gefügeeigenschaften im Gußteil/Bauteil ermöglichen. Schließlich sollen durch die verbesserte Kühlung auch kürzere Taktzeiten und damit erhöhte Leistung der Fertigung erzielt werden.The object of the invention is to achieve not only a better cooling but also a better controllability of this cooling. The controlled in this way solidification of the casting should enable the achievement of optimal, reproducible material and structural properties in the casting / component. Finally, to be achieved by the improved cooling and shorter cycle times and thus increased performance of the production.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.The solution of the problem arises from the claims.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnung weiter erläutert werden. Diese zeigt schnittbildlich eine Gießvorrichtung der vorgeschlagenen Zusammenstellung.The invention will be further explained by the description of an embodiment with reference to the attached drawing. This shows a sectional view of a pouring device of the proposed compilation.

Die zweigeteilte metallische Kokille 1 umschließt eine Sandform 3, in der der Gießraum bzw. nach aufsteigender Befüllung durch Anschnitte 6 das Gußteil sich befindet. Diese Sandform kann in einem üblichen Verfahren wie Croning-, Coldbox- oder Hotboxverfahren hergestellt werden.The two-part metallic mold 1 encloses a sand mold 3 in which the casting room or after increasing filling by gates 6 the casting is located. This sand mold can be made in a conventional process such as croning, cold box or hot box processes.

In der Innenwand der Kokille 1 und in der Außenwand der Sandform 3 sind, sich einander gegenüberliegend im Querschnitt halbkreisförmige Rinnen ausgebildet, die sich zu einem Kanal 2 ergänzen, welcher schraubenlinienförmig von einem Kühlmitteleintritt 5 zu einem Kühlmittelaustritt 8 verläuft. Es versteht sich, daß je nach der Gestalt von Kokille und Sandform andere Verläufe des Kühlmittelkanals bzw. -raums zweckmäßig sein können, etwa ein mäanderformiger Verlauf.In the inner wall of the mold 1 and in the outer wall of the sand mold 3 are formed opposite each other in cross-section semicircular grooves, which become a channel 2 which is helical from a coolant inlet 5 to a coolant outlet 8th runs. It is understood that depending on the shape of mold and sand mold other courses of the coolant channel or space may be appropriate, such as a meandering course.

Ein weiterer Kühlmittelkanal 7, der hier eine sekundäre Kühlung bewirkt, durchzieht die Kokille 1 und ist mit nicht gezeigten Zufuhr- und Abfuhranschlüssen verbunden.Another coolant channel 7 , which causes a secondary cooling here, runs through the mold 1 and is connected to supply and discharge ports, not shown.

Die primäre Kühlung erfolgt durch ein den Kühlmittelkanal 2 durchströmendes Kühlmittel. Als solches dient bevorzugt Luft oder, bei Führung in einem geschlossenen Kreislauf, ein inertes Gas. Um die Abkühlung des Gußteils optimal verlaufen zu lassen wird vor allem diese Primärkühlung entsprechend gesteuert, insbesondere über die Menge und Anfangstemperatur, die Durchströmungsgeschwindigkeit und den Druck des eingeleiteten Kühlmittels. Da dieses vorliegend maximal an das Gußteil heranreicht und von diesem nur durch die verbleibende Dicke der Sandform getrennt ist, wird eine gezielte schnelle Abkühlung erreicht, die wiederum die Erzielung optimaler Gefügeeigenschaften wie Festigkeit, Dehnung, Zähigkeit, Feinkörnigkeit u. a. ermöglicht.The primary cooling is done by a coolant channel 2 flowing coolant. As such, preferably serves air or, when guided in a closed circuit, an inert gas. In order to allow the cooling of the casting run optimally, especially this primary cooling is controlled accordingly, in particular on the amount and initial temperature, the flow rate and the pressure of the introduced coolant. Since this maximum reaches the casting and is separated from it only by the remaining thickness of the sand mold, a targeted rapid cooling is achieved, which in turn enables the achievement of optimum microstructural properties such as strength, elongation, toughness, fine grain and others.

Claims (11)

Vorrichtung zum Gießen von Gußeisen in einer Kokille mit einer mehrteiligen metallischen Kokille (1), die eine Sandform (3) umschließt, in deren Hohlraum (4) das geschmolzene Gußeisen eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche der Innenwand der Kokille (1) und der Außenwand der Sandform (3) wenigstens ein kühlmitteldurchströmter Raum (2) gebildet ist.Device for casting cast iron in a mold with a multi-part metallic mold ( 1 ), which is a sand mold ( 3 ), in whose cavity ( 4 ) the molten cast iron is filled, characterized in that between the surface of the inner wall of the mold ( 1 ) and the outer wall of the sand mold ( 3 ) at least one coolant-flowed space ( 2 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kühlmitteldurchströmte Raum in Form wenigstens eines zwischen Kühlmitteleintritt (5) und -austritt (8) verlaufenden Kanals (2) gebildet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the space in which the coolant flows is in the form of at least one between coolant inlet ( 5 ) and exit ( 8th ) running channel ( 2 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2) jeweils etwa zur Hälfte gebildet ist durch eine rinnenartige Vertiefung der Innenwand der Kokille (1) und eine gegenüberliegende rinnenartige Vertiefung in der Außenwand der Sandform (3).Apparatus according to claim 2, characterized in that the channel ( 2 ) about half each is formed by a groove-like depression of the inner wall of the mold ( 1 ) and an opposite gutter-like depression in the outer wall of the sand mold ( 3 ). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei knickfrei gekrümmten Flächen der Kanal (2) schraubenlinienförmig zwischen Kühlmitteleintritt (5) und -austritt (8) verläuft.Device according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that, in the case of kink-free curved surfaces, the channel ( 2 ) helically between coolant inlet ( 5 ) and exit ( 8th ) runs. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ebenen, winklig zueinander stehenden Flächen jede derselben einen schleifen- oder mäanderförmig verlaufenden Kanal zwischen Kühlmitteleintritt und -austritt aufweist.Device according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that, in the case of planar surfaces which are at an angle to one another, each of these has a loop-shaped or meander-shaped channel between the coolant inlet and outlet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel ein Gas, vorzugsweise Luft ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coolant is a gas, preferably air. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Kühlmittels bewirkt wird durch Einleitung desselben unter Druck am Kühlmitteleintritt (5).Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the flow of the coolant is effected by introducing it under pressure at the coolant inlet ( 5 ). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, daß die Strömung des Kühlmittels bewirkt wird durch Absaugen desselben am Kühlmittelaustritt (8).Device according to one or more of claims 1 to 6, that the flow of the coolant is effected by sucking it off at the coolant outlet ( 8th ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel vor der Entlassung in die Atmosphäre einen Filter durchströmen.Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the coolant flows through a filter before discharge into the atmosphere. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in geschlossenem Kreislauf geführt ist und zwischen Austritt (8) und Eintritt (5) einen es kühlenden Wärmetauscher so wie ein Druckerhöhungsgebläse durchströmt und das Druckniveau des Kreislaufs wählbar ist.Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the coolant is guided in a closed circuit and between outlet ( 8th ) and admission ( 5 ) a cooling heat exchanger as a pressure booster blower flows through and the pressure level of the circuit is selectable. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (1) in an sich bekannter Weise von wenigstens einem Kanal (7) für ein sekundäres Kokillenkühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchzogen ist.Device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the mold ( 1 ) in a manner known per se of at least one channel ( 7 ) for a secondary Kokillenkühlmittel, preferably water, is traversed.
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