VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM GIESSEN VON METALLSCHMELZE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Metallschmelze, insbesondere von Leichtmetallschmelzen, wie Aluminium-basierten Schmelzen.

[0002] Üblicherweise wird für die Herstellung von Gussstücken eine Gießform bereitgestellt, die einen das herzustellende Gussstück abbildenden Formhohlraum aufweist. Die Metallschmelze wird dann aus einem Schmelzenbehälter in den Formhohlraum abgegossen. Der Schmelzenbehälter kann dabei beispielsweise ein Gießofen oder ein anderer mit Schmelze befüllter Behälter sein, in dem die Schmelze auf einem für das Gießen erforderlichen Temperaturniveau gehalten wird. Nachdem die Schmelze in der Gießform zu dem herzustellenden Gussstück erstarrt ist, werden Gießform und Gussstück voneinander getrennt.

[0003] Die Eigenschaften eines Gussstücks werden stark beeinflusst vom Verlauf der Erstarrung der Schmelze in der Gießform und der zur Kompensation der Volumenschwindung erforderlichen Nachspeisung. So zeigt sich eine besonders gleichförmige Eigenschaftsverteilung, wenn die Formfüllung mit Schmelze in einem kontinuierlichen Vorgang unter Vermeidung größerer Schmelzenströmungen in der Gießform durchgeführt wird und die Erstarrung gleichmäßig verteilt und an der dem Speiser gegenüberliegenden Seite der Gießform einsetzt.

[0004] Zu diesem Zweck sind Verfahren bekannt, bei denen die Schmelze gegen die Wirkrichtung der Schwerkraft in die Gießform gefördert wird. Bei einigen dieser in der Fachsprache auch als "steigendes Gießen" bekannten Gießverfahren ist der Schmelzenbehälter unter der Gießform angeordnet. Die Schmelze wird dann durch Druckbeaufschlagung der über der Schmelze im Schmelzenbehälter lastenden Atmosphäre über ein Steigrohr in den Formhohlraum der Gießform gedrückt. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass ein Gas unter Druck in den von Schmelze frei bleibenden Raum des Schmelzenbehälters eingeleitet wird. Alternativ kann zum Fördern der Schmelze auch ein Unterdruck an den Formhohlraum der Gießform angelegt oder die Metallschmelze mittels elektromagnetischer Kräfte in die Gießform gefördert werden.

[0005] Dieses Befüllen der Gießform mit Schmelze entgegen der Schwerkraftrichtung hat den Vorteil, dass ein ruhiger und kontrollierter Gießverlauf bei minimierten Verwirbelungen der Schmelze erreicht wird. Die Gefahr von Gussfehlern in dem hergestellten Gussstück kann so deutlich vermindert werden. Nachteilig bei solchen Verfahren ist allerdings, dass die Gießformen jeweils über eine lange Dauer in der Gießanlage verweilen müssen, die für die vollständige Erstarrung des jeweils in ihnen erzeugten Gussteils benötigt wird.

[0006] Eine Vorrichtung zur Durchführung des steigenden Gießens ist beispielsweise aus der DE 100 33 904 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zwischen der Gießform und dem Schmelzenbehälter ein Schieberverschluss angeordnet, der aus zwei aufeinander liegenden und gegeneinander verschiebbaren Platten gebildet ist, die jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen. Zum Befüllen der Gießform werden die Durchgangsöffnungen in Deckung gebracht, so dass Schmelze durch ein Steigrohr vom Schmelzenbehälter in die Gießform strömen kann. Sobald die Gießform gefüllt ist, wird die eine der Schieberplatten gegenüber der anderen verschoben, so dass die Durchgangsöffnungen verschlossen sind. Anschließend kann die Gießform abtransportiert und ein weiterer Gießzyklus gestartet werden.

[0007] Sobald sich in der Einfüllöffnung der Gießform ein Stopfen aus erstarrter Schmelze gebildet hat, kann der Schieberverschluss für eine Verwendung entfernt werden. Um die bis dahin vergehende Wartezeit zu verkürzen, kann an der Einfüllöffnung eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, die eine gezielte Kühlung der im Einfüllbereich vorhandenen Schmelze bewirkt.

[0008] Eine weiteres Verfahren zum steigenden Gießen und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung sind aus der DE 100 33 903 C1 bekannt. Gemäß diesem bekannten verfahren wird eine Gießform mit unten liegender Eingussöffnung eingesetzt, die mit einer lösbaren Absperreinrichtung ausgestattet ist. Die Absperreinrichtung umfasst zu diesem Zweck einen Grundrahmen, der an den Spannrahmen der aus Formteilen als Kernpaket zusammengesetzten Gießform angeschraubt ist. Der Grundrahmen trägt eine verschiebbar an dem Grundrahmen gelagerte Platte, in die eine Durchtrittsöffnung eingeformt ist. Durch Verschieben der Platte kann deren Durchtrittsöffnung in Deckung mit der Eingussöffnung der Gießform gebracht bzw. die Eintrittsöffnung wieder verschlossen werden.

[0009] Zur weiteren Verbesserung der Qualität von Gusserzeugnissen ist vorgeschlagen worden, die Gießform zum Füllen mit Schmelze zu drehen. Zu diesem Zweck ist in der DE 100 19 309 A1 vorgeschlagen worden, einen Metallschmelze enthaltenden Schmelzenbehälter mit seiner nach oben ausgerichteten Öffnung an eine nach unten weisende Einfüllöffnung einer Gießform anzudocken. Anschließend wird die Gießform gemeinsam mit dem fest mit ihr verbundenen Schmelzenbehälter um ca. 180° gedreht. Im Zuge der Drehung gelangt die Schmelze von dem Schmelzenbehälter in die Gießform. Wenn die Endstellung der Drehung erreicht ist, wird der Schmelzenbehälter von der Gießform entfernt. Die heiße, nun oben befindliche Restschmelze im Speiserbereich kann dann unter Wirkung der Schwerkraft weiterhin wirksam bleiben und den mit der Erstarrung der Schmelze einhergehenden Volumenverlust besonders wirkungsvoll ausgleichen.

[0010] Auch das aus der WO 2004/039516 A bekannte Verfahren basiert auf dem Gedanken, bei der Herstellung von Gussteilen eine Gießform mit der Metallschmelze zu füllen und anschließend zu drehen. Dazu wird gemäß diesem bekannten Verfahren ein Schmelzenbehälter eingesetzt, aus dem die Schmelze entgegen der Schwerkraft über einen an der Oberseite des Schmelzenbehälters angebrachten Einfüllkanal in eine versetzt über dem Schmelzenbehälter angeordnete Gießform gefördert wird. Der außerhalb der Gießform liegende Teil des Einfüllkanals führt schräg nach oben und mündet in den unteren Bereich der Seitenwand der Gießform. Die Fortsetzung des Einfüllkanals innerhalb der Gießform verläuft horizontal. Von dem Einfüllkanal zweigen nach oben Verteilerkanäle und mehrere Steiger in den darüber liegenden Hohlraum des Werkstücks ab. Ein weiterer Steiger dient als Schmelzenreservoir zur Aufrecherhaltung des Drucks. Auf das Signal der Gewichtssensoren der Steuereinrichtung wird die Metallförderung beendet, die Gießform durch einen von der Steuereinrichtung kontrollierten Sandschieber verschlossen und dadurch vom äußeren Teil des Einfüllkanals getrennt. Anschließend wird die Gießform mit dem noch flüssigen Metall um eine horizontale Achse, die ungefähr durch die Gießformmitte verläuft, gedreht. Da die Befüllung der Gießform von seitlich unten erfolgt und die Gießform nach dem Schließen des Sandschiebers von der Befülleinrichtung getrennt wird, muss der Sandschieber bei diesem Vorgehen die Form während der Drehung dauernd verschlossen halten. Andernfalls würde die Schmelze aus der Form auslaufen. Dementsprechend wird der Sandschieber beim Entformen der Gießform ebenfalls zerstört.

[0011] Durch die Rotation der Gießform mit dem Schmelzenbehälter wird eine vollständige Füllung der Gießform mit Metallschmelze erreicht. Die Schmelze gelangt bei der Rotation dadurch, dass im Zuge der Formdrehung die in die Gießform eingefüllte Metallschmelze gleichmäßig der Schwerkraft ausgesetzt ist, sicher in alle Bereiche des Formhohlraums der Gießform, der das zu gießende Gussteil abbildet. Zudem wird durch dieses in der Fachsprache auch "Rotationsgießen" genannte Gießverfahren die Gefügestruktur in Folge einer gerichteten Erstarrung optimiert, die durch die mit der Rotation einhergehenden Ausrichtung der Gießform bewirkt wird. Auf diese Weise können geometrisch komplex gestaltete Gussteile von hoher Qualität hergestellt werden.

[0012] Allerdings ist die Formfüllung bei dem bekannten Verfahren beispielsweise dann nicht optimal, wenn bei zylindrischen Innengeometrien besonders homogene Erstarrungsmorphologien gefordert sind.

[0013] Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik sind aus der DE 196 49 014 A1 darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gussstücken aus Aluminiumlegierungen bekannt. Dabei ist zur Erhöhung der Produktivität vorgesehen, dass die Aluminiumschmelze mit einem verhältnismäßig niedrigen Druck über ein Steigrohr von unten nach oben in eine aus einem vergasbaren Schaumstoff hergestellte Gießform gedrückt wird. Nach dem Abguss wird die Gießform zusammen mit dem Gießbehälter um eine etwa horizontal verlaufende Drehachse im Bereich des Zulaufs des Gussstücks gedreht.

[0014] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, bei hoher Produktivität Gussstücke zu erzeugen, die auch weiter erhöhte Qualitätsanforderungen sicher erfüllen.

[0015] Diese Aufgabe ist zum einen durch ein Verfahren zum Gießen von Metallschmelze gelöst worden, das folgende Schritte umfasst:

• Bereitstellen einer Gießform mit einer in Schwerkraftrichtung weisenden Einfüllöffnung,
• Ankoppeln der Gießform mit der Einfüllöffnung an einen die Metallschmelze enthaltenden Schmelzenbehälter,
• Fördern der Metallschmelze aus dem Schmelzenbehälter in die Gießform entgegen der Schwerkraftrichtung,
• Verschließen der Gießform unmittelbar nach dem Befüllen mit Metallschmelze mittels einer Absperreinrichtung, die zumindest vorübergehend fest mit der Gießform verbunden ist,
• unmittelbar auf das Verschließen der Gießform folgendes Abkoppeln der Gießform von dem Schmelzenbehälter und
• Drehen der Gießform um eine horizontale Drehachse, wobei die Gießform von der während des Drehens mit ihr weiterhin fest verbundenen Absperreinrichtung verschlossen gehalten bleibt
• wobei die Absperreinrichtung nach dem Drehen der Gießform von der Gießform getrennt wird.

[0016] Zum anderen ist die oben genannte Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zum Gießen von Metallschmelze gelöst worden, die mit einer eine Einfüllöffnung aufweisenden Gießform, mit einer Einrichtung zum Ankoppeln der Gießform an einen Schmelzenbehälter, der in dieser Betriebsstellung unterhalb der Gießform angeordnet ist und die Metallschmelze enthält, mit einer Einrichtung zum Fördern der Metallschmelze aus dem Schmelzenbehälter in die Gießform durch die Einfüllöffnung entgegen der Schwerkraftrichtung, mit einer Einrichtung zum Abkoppeln der Gießform von dem Schmelzenbehälter, mit einer Einrichtung zum Drehen der Gießform im vom Schmelzenbehälter abgekoppelten Zustand um eine der Gießform zugeordnete horizontale Achse, mit einer Steuereinrichtung, die ein Signal zum Drehen der Gießform um deren Drehachse abgibt, wenn die Gießform mit Schmelze gefüllt ist, und mit einer zumindest während der Drehung um deren horizontale Achse fest mit der Gießform verbundenen Absperreinrichtung zum Verschließen der Einfüllöffnung der Gießform, die mit der Gießform lösbar verbunden ist.

[0017] Die Erfindung kombiniert das steigende Gießen mit dem Rotationsgießen. Um dabei kurze Taktzeiten zu erreichen, sieht die Erfindung einen mit der Gießform verbundenen Verschluss vor, der während des Drehens fest an der Gießform verbleibt und sie verschlossen hält. Auf diese weise muss bis zum Beginn der Drehbewegung nicht mehr gewartet werden, dass sich in der Einfüllöffnung der Gießform eine ausreichende Menge erstarrten Schmelzenmaterials gebildet hat, sondern die Drehbewegung kann unmittelbar nach Beendigung der Füllung der Gießform einsetzen. Schon auf diese Weise werden erheblich kürzere Taktzeiten erreicht, als sie beim üblichen steigenden Gießen möglich sind.

[0018] Indem die Gießform unmittelbar nach der Befüllung mit Schmelze durch eine zumindest während des Drehvorgangs fest mit der Gießform verbundene Absperreinrichtung verschlossen wird, kann die Gießform unmittelbar nach dem Verschließen bei noch flüssiger Metallschmelze von dem Schmelzenbehälter abgekoppelt werden.

[0019] Wenn dann eine oben liegende Position der Gießform erreicht ist, wird gemäß der Erfindung die Absperreinrichtung von der Gießform getrennt. In dieser Position, in der die Wirkung der Schwerkraft ein Auslaufen von Schmelze aus der Gießform verhindert, besteht anders als in der Befüllstellung und während des Drehvorgangs selbst keine Gefahr des Austretens von Schmelze mehr. Die von der Gießform getrennte Absperreinrichtung kann daraufhin wieder zum Verschließen von nachfolgend zu befüllenden Gießformen verwendet werden.

[0020] Dadurch, dass die Gießform unmittelbar nach dem Befüllen gedreht werden kann, indem sie erfindungsgemäß auch während des Drehvorgangs mit einer Absperreinrichtung verschlossen gehalten wird, steht der Schmelzenbehälter direkt nach dem Abgießen der Metallschmelze in die Gießform für den nächsten Gießvorgang und erforderlichenfalls für eine erneute Befüllung mit Metallschmelze bereit. Auch dies führt dazu, dass die Produktivität, die Wirtschaftlichkeit und die Verfügbarkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik erhöht sind.

[0021] Darüber hinaus wird es durch die erfindungsgemäße Anordnung einer mindestens für den Zeitraum der Drehung fest mit der Gießform verbundenen Absperreinrichtung problemlos möglich, das Drehen der Gießform ohne einen an die Gießform angedockten Schmelzenbehälter durchzuführen. Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise kann daher das Abgießen von Gussteilen nicht nur innerhalb kurzer Taktzeiten erfolgen, sondern läuft auch in einer Funktionsweise ab, die apparativ einfach verwirklicht werden kann. Dabei sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung betriebssicher durchführbar. Überraschend hat sich nämlich gezeigt, dass die Absperreinrichtung sich ausreichend fest mit der Gießform verbinden lässt, um die Gießform beim Drehen trotz der dabei auftretenden Belastungen sicher dicht geschlossen zu halten und ein Austreten der noch flüssigen Metallschmelze aus der Form sicher zu verhindern. Dies war umso überraschender bei Einsatz solcher Absperreinrichtungen, die nach dem Drehen von der Gießform gelöst werden, um erneut verwendet zu werden.

[0022] Erfindungsgemäß werden so qualitativ hochwertige Gussstücke durch eine vollständige Formfüllung bei optimierter Erstarrung der Metallschmelze erhalten, wobei gleichzeitig die Produktivität deutlich gegenüber dem Stand der Technik erhöht ist.

[0023] Bei dem Schmelzenbehälter kann es sich beispielsweise um einen an sich bekannten Gießofen zum Niederdruckgießen handeln.

[0024] Die Metallschmelze kann durch eine Druckbeaufschlagung der Schmelzenoberfläche aus dem Schmelzenbehälter in die Gießform gefördert werden. Dazu kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der Schmelzenoberfläche in dem Schmelzenbehälter umfassen. Bei der Einrichtung zur Druckbeaufschlagung kann es sich insbesondere um eine mit dem Innenraum des Schmelzenbehälters über ein Ventil verbundene Druckgasversorgung handeln, über die Gas unter Druck in den Innenraum geleitet werden kann, das die Oberfläche der im Innenraum des Schmelzenbehälters enthaltenen Schmelze beaufschlagt. Bei dem Gas kann es sich um Luft handeln. Soll die Gefahr einer Oxidation im Schmelzenbehälter vermindert werden, kann jedoch auch ein in Bezug auf die Metallschmelze inertes Gas, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, eingesetzt werden.

[0025] Eine besonders robuste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Absperreinrichtung als Schieberverschluss ausgebildet ist. Ein solcher Schieberverschluss ist üblicherweise dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Element des Verschlusses derart verschoben werden kann, dass in einer ersten Position des Elements eine abzusperrende Öffnung geöffnet ist und in einer zweiten Position des Elements die Öffnung verschlossen ist. Ein derartiger Schieberverschluss lässt sich einfach herstellen und nimmt nur einen geringen Bauraum ein. Dabei kann der Schieberverschluss nach dem Vorbild des Standes der Technik insbesondere mindestens zwei Platten mit jeweils einer Durchtrittsöffnung aufweisen, wobei zum Verschließen der Gießform mindestens eine der Platten von einer geöffneten Position, in der die Durchtrittsöffnungen in Überdeckung liegen, in eine verschlossene Position verschoben wird, in der die Durchtrittsöffnungen vollständig zueinander versetzt sind. Eine solche Ausgestaltung des Schieberverschlusses ist einerseits robust und einfach in der produktionstechnischen Anwendung. Andererseits gewährleistet diese Ausgestaltung in besonders sicherer Weise, dass bei einer Drehung der Gießform keine Metallschmelze aus der Gießform austritt.

[0026] Wenn die Erfindung in der Großserienproduktion eingesetzt werden soll, kann es sich bei der Gießform um eine Dauergießform handeln. Um die Vorteile von verlorenen Formen, wie beispielsweise die hohe Flexibilität auszunutzen, ist es jedoch auch möglich, die Gießform aus Formstoffteilen, wie beispielsweise Formsandteilen, herzustellen. Eine solche Gießform, auch als Kernpaket bezeichnet, wird nach dem Gießvorgang und der Erstarrung der Metallschmelze zu dem Gussstück zerstört, so dass anschließend das fertige Gussstück erhalten wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Gießform sowohl Dauergießformteile als auch Formstoffkerne aufweist, wenn beispielsweise komplexe Innenformen des Gussteils erzeugt werden sollen.

[0027] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand einer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert.

[0028] Die Figuren 1 bis 5 zeigen jeweils schematisch eine Vorrichtung zum Vergießen von Leichtmetallschmelze in vier verschiedenen Betriebsstellungen in einer teilweise aufgebrochenen seitlichen Ansicht.

[0029] Die Vorrichtung V zum Vergießen einer Aluminium-basierten Schmelze A umfasst eine Gießform 1, in deren eine Wand 1a eine Einfüllöffnung 2 eingeformt ist. Die Einfüllöffnung 2 mündet in einen in der Gießform 1 ausgebildeten Speiserabschnitt 3, der den Formhohlraum 4 speist, durch den das herzustellende Gussstück abgebildet wird. Im Formhohlraum 4 sind Kühleisen 5 eingesetzt. Wenn die Schmelze A in den Formhohlraum 4 gefüllt ist, bewirken die Kühleisen 5 einen gezielten Erstarrungsverlauf, um in dem den Kühleisen 5 zugeordneten Bereichen des Gussteils eine bestimmte Gefügestruktur auszubilden.

[0030] An derjenigen Wand 1a der Gießform 1, in die die Einfüllöffnung 2 eingeformt ist, ist eine als Schieberverschluss ausgebildete Absperreinrichtung 6 lösbar befestigt. Die Absperreinrichtung 6 weist eine erste der Wand 1a direkt zugeordnete Schieberplatte 7, in die an zentraler Stelle eine Durchgangsöffnung 8 eingeformt ist, und eine zweite Schieberplatte 9 auf, die auf der ersten Schieberplatte 7 liegt und in die ebenfalls eine Durchgangsöffnung 10 eingeformt ist. Durchmesser und Form der Durchgangsöffnungen 8,10 sind an den Durchmesser und die Form der Einfüllöffnung 2 angepasst. Mittels einer Stelleinrichtung 11 können die Schieberplatten 7,9 gegeneinander verschoben werden, um in einer Durchgangsstellung ihre Durchgangsöffnung 8,10 in Deckung miteinander und mit der Einfüllöffnung 2 und in eine Schließstellung zu bringen, in der der außerhalb der Durchgangsöffnung 8 liegende geschlossene Abschnitt der Schieberplatte 7 die Einfüllöffnung 2 verschließt und in der auch ein geschlossener, außerhalb der Durchgangsöffnung 10 liegender Abschnitt der zweiten Schieberplatte 9 unter der Einfüllöffnung 2 angeordnet ist und den die Einfüllöffnung 2 direkt verschließenden Abschnitt der ersten Schieberplatte 7 stützt.

[0031] Die Gießform 1 ist in nicht dargestellten Drehlagerungen drehbar um eine horizontal ausgerichtete Drehachse X gelagert. Um die Drehachse X kann die Gießform 1 mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Einrichtung gedreht werden. Zusätzlich kann die Gießform 1 mit Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Stelleinrichtung in vertikaler Richtung Y angehoben werden.

[0032] Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 einen Schmelzenbehälter 12, in dem die zu vergießende Aluminiumschmelze A bevorratet wird. Der Schmelzenbehälter 12 weist einen Deckel 13 auf, mit dem der Schmelzenbehälter 12 dicht gegenüber der Umgebung U verschlossen werden kann. Durch den Deckel 13 ist ein senkrecht ausgerichtetes Steigrohr 14 geführt, dessen Eintrittsöffnung 15 kurz über dem Boden 16 des Schmelzenbehälters 12 angeordnet ist. In Betriebsstellung ist die Austrittsöffnung 17 des Steigrohrs 14 dagegen kurz oberhalb des Deckels 13 positioniert. Der Schmelzenbehälter 12 ist auf Rollen 18 gelagert, die auf Schienen 19 geführt sind.

[0033] Die Ausrichtung und Drehung der Gießform 1 sowie die Arbeitsstellungen der Absperreinrichtungen 6 werden von einer Steuereinrichtung 20 gesteuert.

[0034] Zum Ausfördern von Schmelze A aus dem Schmelzenbehälter 12 kann der vom Schmelzenbehälter 12 bei aufgesetztem Deckel 13 umschlossene Innenraum mit einem Druckgas, beispielsweise Luft oder Stickstoff, beaufschlagt werden. Dazu ist durch den Deckel 13 eine Versorgungsleitung 21 in den Innenraum 12a des Schmelzenbehälters 12 geführt. Die Versorgungsleitung 21 ist an eine Druckgasversorgung 22 angeschlossen, die ein für das Austreiben der jeweils benötigten Schmelzenmenge erforderliches Gasvolumen mit ausreichendem Druck zur Verfügung stellt.

[0035] In der Ausgangsstellung für das Befüllen ist die leere Gießform 1 derart ausgerichtet, dass ihre Einfüllöffnung 2 nach unten in Richtung S der Schwerkraft gerichtet ist. Die Absperreinrichtung 6 ist geöffnet, indem die Durchgangsöffnungen 8,10 seiner Schieberplatten 7,9 zur Deckung miteinander und mit der Einfüllöffnung 2 gebracht sind.

[0036] Die Gießform sitzt dabei mit der außen liegenden Schieberplatte 9 auf dem Deckel 13 des unterhalb der Gießform 1 positionierten und durch den Deckel dicht verschlossenen Schmelzenbehälters 12, wobei die Austrittsöffnung 17 des Steigrohrs 14 fluchtend zur Einfüllöffnung 2 der Gießform 1 ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist der Formhohlraum 4 der Gießform 1 mit dem Innenraum 12a des Schmelzenbehälters 12 verbunden (Fig. 1).

[0037] Anschließend presst die Druckgasversorgung 22 Druckgas in den Innenraum 12a des Schmelzenbehälters 12. Infolge dessen steigt Schmelze A durch das Steigrohr 14 in die Gießform 1 und füllt in einem ruhigen Fluss den Formhohlraum 4 der Gießform 1. Die im Formhohlraum 4 enthaltene Atmosphäre entweicht dabei über nicht dargestellte Entlüftungsöffnungen. Durch die Druckbeaufschlagung wird die im Formhohlraum 4 der Gießform 1 enthaltene Schmelze A gleichmäßig und unter weitgehender Vermeidung von Turbulenzen in sämtliche im Formhohlraum 4 ausgebildete Hohlräume eingebracht, so dass auch komplexe Formstücke, wie Motorblöcke für Verbrennungsmotoren oder desgleichen, sicher und mit optimalem Arbeitsergebnis erzeugt werden können (Fig. 2).

[0038] Sobald der Füllvorgang abgeschlossen ist, gibt die Steuereinrichtung 20 ein Signal zum Schließen der Absperreinrichtung 6. Dazu werden bei weiterhin aufrecht erhaltenem Druck im Schmelzenbehälter 12 die Schieberplatten 7,9 der Absperreinrichtungen 6 gegeneinander verschoben, bis ihre Durchgangsöffnungen 8,10 durch den geschlossenen Abschnitt der jeweils anderen Schieberplatte 9,7 geschlossen ist. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird die Gießform 1 in vertikaler Richtung Y angehoben und so vom Schmelzenbehälter 12 getrennt. Der Schmelzenbehälter 12 kann nun auf den Schienen 19 zu einer weiteren, hier nicht gezeigten Befüllstation bewegt werden, wo bereits eine weitere leere Gießform auf die Befüllung wartet (Fig. 3).

[0039] Unmittelbar nach der Trennung der Gießform 1 vom Schmelzenbehälter 12 gibt die Steuereinrichtung 20 ein Signal zum Drehen der Gießform 1 (Fig. 4).

[0040] Die nicht gezeigte Dreheinrichtung dreht die Gießform 1 daraufhin um 180° um die Drehachse X, bis ihre nach wie vor von der Absperreinrichtung 6 verschlossene Einfüllöffnung 2 nach oben zeigt. Ist diese oben liegende, entgegen der Schwerkraftrichtung gerichtete Stellung erreicht, kann die Absperreinrichtung 6 von der Gießform 1 gelöst und einer Verwendung an einer nachfolgend mit Metallschmelze A zu befüllenden, hier nicht gezeigten Gießform zugeführt werden (Fig. 5).

[0041] Erfindungsgemäß wird somit sichergestellt, dass die erhaltenen Gussstücke auch höchsten Ansprüchen genügen und es zu keinem nennenswerten Ausschuss im Zuge der Gussstückherstellung kommt. Gleichzeitig erfolgt die Herstellung von Gussstücken erfindungsgemäß in vereinfachter Weise und mit erhöhter Produktivität.

Bezugszeichen

[0042] 

A

Aluminiumschmelze

U

Umgebung der Vorrichtung V

S

Richtung der Schwerkraft

V

Vorrichtung zum Vergießen einer Aluminium-basierten Schmelze A

X

Drehachse der Gießform 1

Y

vertikal ausgerichtete Stellachse der Gießform 1

1

Gießform

1a

Wand der Gießform 1

2

Einfüllöffnung

3

Speiserabschnitt

4

Formhohlraum

5

Kühleisen

6

Absperreinrichtung

7

Schieberplatte

8

Durchgangsöffnung der Schieberplatte 7

9

Schieberplatte

10

Durchgangsöffnung

11

Stelleinrichtung

12

Schmelzenbehälter

12a

Innenraum des Schmelzenbehälters 12

13

Deckel des Schmelzenbehälters 12

14

Steigrohr

15

Eintrittsöffnung des Steigrohrs 14

16

Boden des Schmelzenbehälters

17

Austrittsöffnung des Steigrohrs 14

18

Rollen

19

Schienen

20

Steuereinrichtung

21

Versorgungsleitung

22

Druckgasversorgung

Ansprüche

1. Verfahren zum Gießen von Metallschmelze (A) umfassend die Schritte:

- Bereitstellen einer Gießform (1) mit einer in Schwerkraftrichtung (S) weisenden Einfüllöffnung (2),

- Ankoppeln der Gießform (1) mit der Einfüllöffnung (2) an einen die Metallschmelze (A) enthaltenden Schmelzenbehälter (12),

- Fördern der Metallschmelze (A) aus dem Schmelzenbehälter (12) in die Gießform (1) entgegen der Schwerkraftrichtung (S),

- Verschließen der Gießform (1) unmittelbar nach dem Befüllen mit Metallschmelze (A) mittels einer wiederverwendbaren Absperreinrichtung (6), die zumindest vorübergehend fest mit der Gießform (1) verbunden ist,

- unmittelbar auf das Verschließen der Gießform (1) folgendes Abkoppeln der Gießform (1) von dem Schmelzenbehälter (12) und

- Drehen der Gießform (1) um eine horizontale Drehachse (X), wobei die Gießform (1) von der während des Drehens mit ihr weiterhin fest verbundenen Absperreinrichtung (6) verschlossen gehalten bleibt,

- wobei die Absperreinrichtung (6) nach dem Drehen der Gießform (1) von der Gießform (1) getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (6) von der Gießform gelöst wird, wenn sie eine oben liegende Stellung erreicht hat.

3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze (A) über ein Steigrohr (14) aus dem Schmelzenbehälter (12) in die Gießform (1) gefördert wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze (A) durch eine Druckbeaufschlagung der Schmelzenoberfläche aus dem Schmelzenbehälter (12) in die Gießform (1) gefördert wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (6) als Schieberverschluss ausgebildet ist, der mindestens zwei Platten (7,9) mit jeweils einer Durchtrittsöffnung (8,10) aufweist, wobei zum Verschließen der Gießform (1) mindestens eine der Platten (7,9) von einer geöffneten Position, in der die Durchtrittsöffnungen (8,10) in Überdeckung liegen, in eine verschlossene Position verschoben wird, in der die Durchtrittsöffnungen (8,10) vollständig zueinander versetzt liegen.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallschmelze eine Aluminiumschmelze vergossen wird.

7. Vorrichtung zum Gießen von Metallschmelze (A),

- mit einer eine Einfüllöffnung (2) aufweisenden Gießform (1),

- mit einer Einrichtung zum Ankoppeln der Gießform (A) an einen Schmelzenbehälter(12), der in dieser Betriebsstellung unterhalb der Gießform (1) angeordnet ist und die Metallschmelze (A) enthält,

- mit einer Einrichtung zum Fördern der Metallschmelze (A) aus dem Schmelzenbehälter (12) in die Gießform (1) durch die Einfüllöffnung (2) entgegen der Schwerkraftrichtung (S),

- mit einer Einrichtung zum Abkoppeln der Gießform (1) von dem Schmelzenbehälter (12),

- mit einer Einrichtung zum Drehen der Gießform (1) im vom Schmelzenbehälter (12) abgekoppelten Zustand um eine der Gießform (1) zugeordnete horizontale Achse (X), dadurch gekennzeichnet, daß sie

- mit einer Steuereinrichtung (20), die ein Signal zum Drehen der Gießform (1) um die Drehachse (X) abgibt, wenn die Gießform (1) mit Schmelze (A) gefüllt ist, und

- mit einer zumindest während der Drehung um deren horizontale Achse (X) fest mit der Gießform (1) verbundenen wiederverwendbaren Absperreinrichtung (6) zum Verschließen der Einfüllöffnung (2) der Gießform (1), die mit der Gießform (1) lösbar verbunden ist, versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (8) derart mit der Gießform verbunden ist, dass sie von der Gießform (1) lösbar ist, wenn sie bei einer Drehung der Gießform (1) um die horizontale Achse (X) eine oben liegende Stellung erreicht hat.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzenbehälter (12) ein Steigrohr (14) zum Fördern der Metallschmelze (A) aus dem Schmelzenbehälter (12) in die Gießform (1) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Fördern der Metallschmelze (A) eine Einrichtung (22) zur Druckbeaufschlagung der Schmelzenoberfläche in dem Schmelzenbehälter (12) umfasst.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (6) ein Schieberverschluss ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (6) mindestens zwei Platten (7,9) mit jeweils einer Durchtrittsöffnung (8,10) aufweist und dass zum Verschließen der Gießform (1) mindestens eine der Platten (8,10) von einer geöffneten Position, in der die Durchtrittsöffnungen (8,10) in Überdeckung liegen, in eine verschlossene Position verschiebbar ist, in der die Durchtrittsöffnungen (8,10) vollständig zueinander versetzt liegen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) eine Dauergießform ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) aus Formstoffkernen gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) Dauergießformteile und Formstoffkerne aufweist.

Claims

1. Method for casting molten metal (A) including the following steps:

- providing a casting mould (1) with a filling opening (2) pointing in the direction of gravity (S),

- coupling the casting mould (1) with the filling opening (2) to a melt container (12) containing the molten metal (A),

- conveying the molten metal (A) from the melt container (12) into the casting mould (1) counter to the direction of gravity (S),

- sealing the casting mould (1) directly after filling with molten metal (A) using a reusable locking means (6) which is at least temporarily connected to the casting mould (1) in a fixed manner,

- decoupling the casting mould (1) from the melt container (12) directly after closure of the casting mould (1),

- rotating the casting mould (1) about a horizontal axis of rotation (X), wherein the casting mould (1) remains in a sealed position with respect to the locking means (6) which is firmly connected thereto during rotation,

- the locking means (6) being separated from the casting mould (1) after rotation of the casting mould (1).

2. Method according to claim 1, characterised in that the locking means (6) is detached from the casting mould once it has reached an upper position.

3. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the molten metal (A) is conveyed from the melt container (12) into the casting mould (1) via a riser pipe (14).

4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the molten metal (A) is conveyed from the melt container (12) into the casting mould (1) by the application of pressure to the surface of the melt.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the locking means (6) is in the form of a slide closure which has at least two plates (7, 9) with a respective through-opening (8, 10), wherein for closing the casting mould (1) at least one of the plates (7, 9) is displaced from an opened position, in which the through-openings (8, 10) overlap, into a closed position, in which the through-openings (8, 10) are completely offset relative to each other.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the molten metal cast is molten aluminium.

7. Device for casting molten metal (A),

- with a casting mould (1) having a filling opening (2),

- with a means for coupling the casting mould (A) to a melt container (12) which, in this operating position, is arranged below the casting mould (1) and contains the molten metal (A),

- with a means for conveying the molten metal (A) from the melt container (12) into the casting mould (1) through the filling opening (2) counter to the direction of gravity (S),

- with a means for decoupling the casting mould (1) from the melt container (12),

- with a means for rotating the casting mould (1), when decoupled from the melt container (12), about a horizontal axis (X) associated with the casting mould (1), characterised in that the device comprises

- a control means (20) which issues a signal for rotating the casting mould (1) about the axis of rotation (X) when the casting mould (1) is filled with melt (A), and

- a reusable locking means (6), which is connected to the casting mould (1) in a fixed manner at least during rotation about the horizontal axis (X) thereof, for closing the filling opening (2) in the casting mould (1) which is detachably connected to the casting mould (1).

8. Device according to claim 7, characterised in that the locking means (8) is connected to the casting mould so as to be detachable from the casting mould (1) once it has reached an upper position on rotation of the casting mould (1) about the horizontal axis (X).

9. Device according to either claim 7 or claim 8, characterised in that the melt container (12) has a riser pipe (14) for conveying the molten metal (A) from the melt container (12) into the casting mould (1).

10. Device according to any one of claims 7 to 9, characterised in that the means for conveying the molten metal (A) comprises a means (22) for applying pressure to the surface of the melt in the melt container (12).

11. Device according to any one of claims 7 to 10, characterised in that the locking means (6) is a slide closure.

12. Device according to claim 11, characterised in that the locking means (6) has at least two plates (7, 9) with a respective through-opening (8, 10) and in that for closing the casting mould (1) at least one of the plates (7, 9) is displaceable from an opened position, in which the through-openings (8, 10) overlap, into a closed position, in which the through-openings (8, 10) are completely offset relative to each other.

13. Device according to any one of claims 7 to 12, characterised in that the casting mould (1) is a permanent casting mould.

14. Device according to any one of claims 7 to 13, characterised in that the casting mould (1) is formed from moulding material cores.

15. Device according to any one of claims 7 to 14, characterised in that the casting mould (1) has permanent casting mould parts and moulding material cores.

Revendications

1. Procédé pour la coulée de bains de fusion métalliques (A) comprenant les étapes suivantes:

- prévoir un moule (1) avec une ouverture de remplissage (2) dirigée dans la direction de la pesanteur (S),

- accoupler le moule (1), par l'ouverture de remplissage (2), à un réservoir de bain de fusion (12) contenant le bain de fusion (A),

- conduire le bain de fusion (A) du réservoir de bain de fusion (12) au moule (1), à l'opposé de la direction de la pesanteur (S),

- fermer le moule (1), directement après l'avoir rempli avec le bain de fusion (A), au moyen d'un dispositif de fermeture réutilisable (6), qui est relié fixement, au moins provisoirement, au moule (1),

- désaccoupler le moule (1) du réservoir de bain de fusion (12), directement à la suite de la fermeture du moule (1), et

- faire tourner le moule (1) autour d'un axe de rotation (X), ledit moule (1) étant maintenu fermé par le dispositif de fermeture (6), qui demeure fixement relié à lui pendant la rotation,

- le dispositif de fermeture (6) étant séparé du moule (1) après que ledit moule (1) ait été tourné.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture (6) est détaché du moule, quand il a atteint une position située en haut.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bain de fusion métallique (A) est conduit du réservoir de bain de fusion (12) au moule (1) par l'intermédiaire d'une conduite ascendante (14).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bain de fusion métallique (A) est conduit du réservoir de bain de fusion (12) au moule (1), par application d'une pression sur la surface du bain de fusion.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de fermeture (6) est réalisé en tant que fermeture à tiroir, qui présente au moins deux plaques (7, 9), pourvues chacune d'au moins une ouverture de passage (8, 10), au moins l'une des plaques (7, 9) étant poussée, pour la fermeture du moule (1), de la position ouverte, dans laquelle les ouvertures de passage (8, 10) sont superposées les unes aux autres, à une position de fermeture, dans laquelle les ouvertures de passage (8, 10) sont complètement décalées les unes par rapport aux autres.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on coule un bain de fusion d'aluminium en tant que bain de fusion métallique.

7. Dispositif pour la coulée de bains de fusion métalliques (A),

- avec un moule (1), qui présente une ouverture de remplissage (2),

- avec un dispositif pour le couplage du moule (1) à un réservoir de bain de fusion (12), qui, dans cette position de service, est disposé sous le moule (1) et contient le bain de fusion (A),

- avec un système pour conduire le bain de fusion (A) du réservoir de bain de fusion (12) dans le moule (1), par l'ouverture de remplissage (2), à l'opposé de la direction de la pesanteur (S),

- avec un système pour le désaccouplement du moule (1) du réservoir de bain de fusion (12),

- avec un système de rotation du moule (1), à l'état désaccouplé du réservoir de bain de fusion (12), autour d'un axe (X) horizontal, associé au moule (1), caractérisé en ce qu'il est pourvu

- d'un système de commande (20), qui émet un signal pour la rotation du moule (1) autour de l'axe de rotation (X), quand le moule (1) est rempli avec le bain de fusion (A),

- d'un système de fermeture (6), réutilisable, pour la fermeture de l'ouverture de remplissage (2) du moule (1), qui, relié de manière amovible au moule (1), est solidaire du moule (1), au moins pendant la rotation de celui-ci autour de son axe horizontal (X).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de fermeture (6) est relié au moule de manière à pouvoir être détaché du moule (1) quand il a atteint une position située en haut, lors d'une rotation dudit moule (1) autour de l'axe horizontal (X)

9. Dispositif selon revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le réservoir de bain de fusion (12) présente une conduite ascendante (14) pour le transport du bain de fusion (A) du réservoir de bain de fusion (12) au moule (1)

10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le système de transport de bain de fusion (A) comprend un système (22) pour exercer une pression sur la surface du bain de fusion dans le réservoir de bain de fusion (12)

11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le système de fermeture (6) est une fermeture à tiroir.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le système de fermeture (6) présente au moins deux plaques (7, 9), pourvues chacune d'une ouverture, et en ce que, pour la fermeture du moule (1), au moins l'une des plaques (7, 9) peut être déplacée d'une position ouverte, dans laquelle les ouvertures de passage (8, 10) sont superposées l'une a l'autre, à une position de fermeture, dans laquelle les ouvertures de passage (8, 10) sont complètement décalées l'une par rapport à l'autre.

13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le moule (1) est un moule permanent.

14. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que le moule (1) est formé par des noyaux en matière de moule.

15. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que le moule (1) présente des pièces moulées permanentes et un noyau en matière de moule.

Zeichnung