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(11) | EP 0 656 819 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM GIESSEN VON BAUTEILEN PROCESS AND DEVICE FOR CASTING COMPONENTS PROCEDE ET DISPOSITIFS PERMETTANT DE COULER DES ELEMENTS |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, aus Metallegierungen nach dem Kippgießprinzip gemäß dem jeweiligen Gattungsbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1, 3 und 15. Bei der Formgebung von Bauteilen aus dem flüssigen Werkstoffzustand sind eine Vielzahl unterschiedlichster Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die mehr oder weniger die an ein hochwertiges Werkstück zu stellenden Anforderungen im Hinblick auf Gestaltungsfreizügigkeit, Oberflächgüte und insbesondere optimale Werkstoffeigenschaften erreichen. Die Hauptschwierigkeiten liegen zunächst beim Formfüllvorgang, wobei das anfangs kompakte Schmelzevolumen aufgeteilt und eine große Oberfläche dem Angriff der Luftatmosphäre ausgesetzt wird, was durch entsprechende Reaktionen zu einer Beeinträchtigung der Werkstoffqualität führt. Besonders betroffen sind hiervon geschmolzene Metallegierungen, deren Legierungsbestandteile ein hohes Reaktionsvermögen mit dem Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf der Luft besitzen. So wurde schon früh für derart empfindliche Legierungen das Kippgießverfahren beispielsweise nach Durville angewendet.
[0002] Die DE-PS 377 683 schlägt ein Verfahren vor, bei dem aus einem länglichen Gießgefäß nacheinander zahlreiche Gußstücke hergestellt werden. Beim Gießvorgang wird der Schmelzebehälter aufgerichtet, wodurch ein beschränkt höherer metallostatischer Druck erzielt werden kann. Hierbei hat jedoch die Atmosphäre freien Zutritt zur Schmelze, so daß insbesondere bei fortschreitender Entleerung leicht Oxid von der Badoberfläche in den Formhohlraum gelangen kann. Während der Erstarrung des Gußteils bleibt eine direkte Verbindung mit dem großen Schmelzevorrat im Gießbehälter bestehen, so daß der Erstarrungsablauf verlangsamt wird.
[0003] Die DE-PS 505 224 beschreibt ein Verfahren, bei dem auf einem ähnlich einer Schaukel angeordneten Gießbehälter zwei Gießformen montiert sind, die abwechselnd mit Schmelze gefüllt werden. Auch hier hat die Luft freien Zutritt zum Schmelzebad mit großer Oberfläche, so daß die hier vorhandenen Verunreinigungen besonders leicht in die Gießform gelangen können.
[0004] Die DE-PS 21 64 755 beschreibt ein Hochleistungsgießverfahren für Großserien, bei dem zwar die Nachteile der vorgenannten Vorschläge weitgehend beseitigt werden konnten. Dagegen wird jedoch ein hoher technischer Aufwand erforderlich, der insbesondere bei Störungen an einer einzelnen Gießform alle anderen mit beeinträchtigt.
[0005] Beim Erstarrungsablauf in der Gießform treten in der Regel durch Volumenkontraktion und Gasausscheidungen Lunker und Poren im Bauteilgefüge auf, die mit erheblichem Aufwand bekämpft werden müssen. Die Schrumpfungsvorgänge führen auch örtlich zu Spaltbildungen zwischen den Gußwand- und Formwandoberflächen, wodurch der Wärmeübergang erheblich beeinträchtigt wird, was ebenfalls negative Rückwirkungen auf die Gefügequalität hat und auch zu Einfallstellen an der Gußoberfläche führt, die das Bauteil unbrauchbar machen.
[0006] Die GB 2 080 714 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art. Die Vorrichtung umfaßt einen Gießbehälter, der während der Durchführung des Verfahrens von einem Formhohlraum durch einen Kanal mit einer länglichen Engstelle getrennt ist, wobei zumindest die nach dem Kippen in einem Speiserkopf befindliche Oxidhaut ins Gußstück eingespült werden wird. Durch die Ausbildung der Engstelle wird die Formfüllung im Sinne einer Drosselung gesteuert, wodurch eine schichtende Formfüllung nicht möglich ist. In der Engstelle treten hohe Strömungsgeschwindigkeiten mit Turbulenzen und Oxidverwirbelungen auf und es besteht die Gefahr von Auswaschungen und Metallansätzen. Die Fließwege der Schmelze vom Einguß durch den Kanal mit der Engstelle und den Speiserkopf sind im Verhältnis zur Gußstückgröße sehr lang und beeinträchtigen die Schmelzequalität durch Reaktionen und Temperaturverluste erheblich, wodurch das Formfüll- und Fließvermögen stark reduziert wird.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, mit Hilfe neuartiger Verfahren und einer neuartigen Gießeinrichtung für eine hochwertige Bauteilproduktion erforderliche günstige Bedingungen zu schaffen, sowohl bei der Formfüllung als auch während der Erstarrung der Gußteile, gleichzeitig eine besonders rationelle Fertigung zu ermöglichen und dabei die Nachteile der oben genannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden. Hierbei sollen Turbulenzen und Aufteilung der Schmelze während der Formfüllung vermieden werden. Nach einer weiterführenden Aufgabe sollen die Reaktionen der Legierungsschmelze mit den Gasen der Atmosphäre und des Formhohlraums unterbunden werden. Nach einer anderen weiterführenden Aufgabe soll bevorzugt eine konturenscharfe Füllung erzielt sowie ein optimal feinkörniges und dichtes Bauteilgefüge während des Erstarrungsablaufs sichergestellt werden.
[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe werden Verfahren und eine geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen, hierbei wird ein verschließbarer Behälter für die Schmelze über einen großen Anschnittquerschnitt mit dem Hohlraum einer anfangs über dem Behälter liegenden Gießform verbunden.
[0009] Der Anschnitt stellt die unmittelbare Verbindung zwischen dem Gießbehälter und dem Formhohlraum dar und soll so bemessen sein, daß eine Drosselung oder Verwirbelung der Schmelze beim Überströmen vermieden werden. Sein großer Querschnitt bezogen auf den Querschnitt des angeschnittenen Formhohlraums bzw. der angrenzenden Formwandteile des Bauteils kann nach einem ersten Ansatz über 40 %, insbesondere über 50 % der letztgenannten Querschnittsflächen betragen. Der große Querschnitt bezogen auf den Querschnitt des angeschnittenen Formhohlraums bzw. den Querschnitt der angrenzenden Formwandteile erstreckt sich erfindungsgemäß über im wesentlichen die gesamte Länge der letztgenannten Flächen. Der Anschnitt kommuniziert hierbei jeweils mit den tiefstliegenden Teilen des Formhohlraums bzw. des Formwandteils vor dem Drehen. Nur deren Querschnittsflächen parallel zum Anschnittsquerschnitt werden als angeschnittene Flächen bezeichnet, auf die bei der relativen Bemessung des Anschnitts Bezug genommen wird.
[0010] Bevorzugt wird zunächst mit Schutzgas gespült, dann mit einem dosierten Schmelzequantum unter Schutzgas gefüllt und gasdicht verschlossen, danach der Behälter mit der Gießform so um eine horizontale Achse gedreht, daß die Schmelze ohne vorlaufende Zungen oder Spritzer in die Form befördert wird.
[0011] Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird hierbei eine Erhöhung des Gasdrucks - insbesondere Schutzgasdrucks - während des Formfüllvorgangs und/oder des Erstarrungsablaufs vorgenommen. Günstig ist es hierbei, wenn das Schutzgas bei der anschließenden Entspannung zurückgewonnen wird.
[0012] Den Verfahren ist zu eigen, daß jeweils für einen Gießvorgang eine dem Bruttovolumen des Schmelzequantums für ein Gußteil entsprechende Menge in den Gießbehälter eingebracht wird, die beim Gießvorgang gänzlich erstarrt, wobei nur ein geringer Volumenanteil der Schmelze, der das Speiservolumen bildet, im Anschnitt selber oder ggfs. in geringer Menge im Gießbehälter verbleibt.
[0013] Zur Vermeidung der Oxidationsvorgänge wird nach einer bevorzugten Ausführung bereits der Gießbehälter unter Schutzgas mit flüssiger Schmelze gefüllt, wobei die Schutzgasbeaufschlagung während des Drehens des Gießbehälters mit der Gießform aufrechterhalten bleibt.
[0014] Nach einer hierzu alternativen Ausführung wird ein dem Schmelzequantum entsprechendes festes Metallvolumen in den Gießbehälter eingebracht, erst danach die abdichtende Verbindung zwischen Gießbehälter und Gießform hergestellt und der Innenraum mit Schutzgas gespült, woraufhin dann das Schmelzequantum für einen Abguß im Gießbehälter erschmolzen wird. Im übrigen läuft das Verfahren unverändert ab. Auch hierbei werden Oxidationsvorgänge der flüssigen Phase wirksam vermieden.
[0015] Zur Verbesserung des Gefüges wird eine Druckerhöhung des Schutzgases während des Erstarrungsablaufs vorgenommen, wodurch das Speiservolumen und damit der Einsatz an Metall verringert werden kann, da der Überdruck auf dem Schmelzespiegel im Gießbehälter den ansonsten üblichen metallostatischen Druck von hochreichenden Speisern ersetzt.
[0016] Zur Verbesserung der Gußteile wird bei weniger oxidationsfreudigen oder -gefährdeten Legierungen auf den Einsatz von Schutzgas verzichtet, im übrigen aber der zuletzt beschriebene Verfahrensablauf mit einer Erhöhung des Druckes im Innenraum des Gießbehälters beim Formfüllvorgang und/oder beim Erstarrungsablauf vorgenommen, um die gleichen Wirkungen eines verringerten Materialeinsatzes und einer verbesserten Gefüge- und Oberflächenqualität des Gußteils herbeizuführen.
[0017] Hierbei ist es nach alternativen Verfahrensführungen möglich, entweder das Schmelzequantum in flüssiger Form in den Gießbehälter einzubringen, oder in fester Form und anschließend im Gießbehälter zu erschmelzen. Im übrigen wird das Verfahren unverändert gegenüber dem zuvorgenannten durchgeführt.
[0018] Nach einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung von Gußteilen, die aufgrund der verwendeten Legierungen und/oder der Formgebung weniger zu Lunkerbildung und zu Einfallstellen neigen, wird das Verfahren ohne Aufbau eines Überdrucks durchgeführt, wobei jedoch im Anschnitt und vorzugsweise in einem Teil des Gießbehälters Schmelze im erforderlichen Maße nach dem Drehen stehenbleibt, um einen metallostatischen Druck zu erzeugen.
[0019] Auch hierbei ist es nach alternativen Verfahrensführungen möglich, entweder das Schmelzequantum in flüssiger Form in den Gießbehälter einzubringen, oder in fester Form und anschließend im Gießbehälter zu erschmelzen. Im übrigen wird das Verfahren unverändert gegenüber dem zuvorgenannten durchgeführt.
[0020] Nach den erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere die Gefahr der Verunreinigungen und der Einschlüsse im Gußteil dadurch ausgeschlossen, daß im Vergleich zur anliegenden Bauteiloberfläche bzw. zum angeschnittenen Teil des Formhohlraums ein großer Anschnittquerschnitt vorgesehen wird, bzw. daß ein im Vergleich zur Gußteilgröße bzw. zum Formhohlraum in Richtung der Drehachse langer Anschnitt vorgesehen wird. Es ergibt sich hierdurch ein ruhiges, bevorzugterweise ganz unter dem Badspiegel liegendes Überströmen aus dem Gießbehälter in die Gießform, so daß ein fehlerfreies Gußteil entsteht.
[0021] Der Anschnitt mit großem Querschnitt ist mit dem Eingießkanal bzw. Lauf identisch und stellt zugleich das Speiservolumen dar. Er bildet die unmittelbare Verbindung zwischen Innenraum des Gießbehälters und Formhohlraum.
[0022] Weitere Ausgestaltungen zeichnen sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Bei der Überführung einer dosierten Schmelzemenge von einem Dosierofen in den Gießbehälter der Einrichtung unter Schutzgasatmosphäre wird eine Oxidation der Schmelze wirkungsvoll unterbunden. Diese ist umso bedeutsamer, da bei diesem Vorgang der Gießstrahl im freien Fall in den Gießbehälter gelangt, wobei hier nicht wie bei konventioneller Arbeitsweise eine besonders intensive Oxidhautbildung unter ständigem Abreißen, Einspülen und Verwirbeln in der Schmelze erfolgt. Die dann durch die Drehbewegung der Einrichtung einsetzende Formfüllung kann aufgrund der vorgegebenen großen Anschnittquerschnitte besonders ruhig und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze steigend nach dem Prinzip kommunizierender Röhren ablaufen, was insbesondere in Verbindung mit einer auch im Formhohlraum vorhandenen Schutzgasatmosphäre das Risiko einer Schaumbildung, die bekanntlich zu Einschlüssen im Gußgefüge führt, wirkungsvoll eliminiert. Dabei bleibt auch die Schmelzefront geschlossen, d. h. es kommt nicht zur Bildung vorlaufender Metallzungen oder gar Spritzern, so daß auch der beim Gießen als häufige Ausschußursache gefürchtete Kaltlauf vermieden wird.
[0023] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Formhohlraum für ein längliches Bauteil in Richtung der Drehachse ausgerichtet wird. Hierdurch kann eine breite Schmelzefront dargestellt werden.
[0024] Eine weitere Gestaltung geht dahin, daß Kerne zum Gießbehälter hin liegend angeordnet sind. Hierdurch werden die angeschnittenen Formwandteile selber zur Verbesserung der Qualität auf Stirnwandteile des Bauteils reduziert.
[0025] Bei Gußteilen wie Zylinderköpfen oder Zylinderkurbelgehäusen von Brennkraftmaschinen sollen die Oberflächen mit hohen Qualitätsansprüchen jeweils an einer zum Anschnitt gegenüberliegenden Formwand angeordnet sein.
[0026] Die Erstarrung soll in bekannter Weise gegebenenfalls durch Erwärmung und/oder Kühlung so gesteuert werden, daß sie von der vom Gießbehälter weitestentfernten Stelle des Bauteils in Richtung zum Anschnitt hin fortschreitet.
[0027] Nach einer bevorzugten Ausführung wird ein weiterer Überströmkanal parallel zum Anschnitt vorgesehen, so daß anfangs ein Gas- bzw. Luftvolumenausgleich zur Vermeidung von Schaumbildung stattfinden kann.
[0028] Durch die enge Ankopplung des Gießbehälters an den Formhohlraum werden extrem kurze Fließwege realisiert. Die Schmelze erreicht auf kürzestem Weg ihre entgültige Position, kühlt rasch ab und erstarrt. Damit ist der "Kanalisierungseffekt", der bei herkömmlichen Formfüllvorgängen durch langandauerndes Nach- oder Durchfließen in bestimmten Bereichen der Form auftritt, ausgeschaltet.
[0029] Weitere Auswirkungen haben diese Vorteile auch beim anschließenden Erstarrungsablauf. Zunächst wird der Wärmehaushalt der Gießform durch den Wegfall stark ausgeprägter Kanalisierungseffekte, die entsprechende örtliche Überhitzungen sowohl im Gußteil, als auch in den angrenzenden Formwandbereichen verursachen, weit weniger gestört, so daß eine gezielte Lenkung der Erstarrung begünstigt wird.
[0030] Weiterhin bietet ein erhöhter, insbesondere variabler Schutzgasdruck während der Erstarrung ganz besondere Vorteile. Durch eine starke Gasdruckerhöhung, die hauptsächlich auf den am Ende der Formfüllung oben liegenden Schmelzespiegel einwirkt, unter dem das Speiservolumen des Gußteils liegt, kann eine entsprechende Verstärkung des Speiserdrucks erzielt und damit eine weitgehende Dichtspeisung des Gußgefüges erzwungen werden. Gleichzeitig wird ein kräftiges Anpressen der Gußteiloberflächen an die Formwände und durch Verhinderung der schädlichen Spaltbildung ein verstärkter Wärmeübergang bewirkt.
[0031] Dies wiederum verkürzt die Erstarrungszeit und erhöht sowohl die Konturenschärfe als auch die Maßgenauigkeit der Gußteile. Darüberhinaus wird ebenfalls die Bildung der besonders bei Legierungen mit breitem Erstarrungintervall gefürchteten Einfallstellen an der Gußoberfläche ausgeschaltet. Hierbei kann die Erhöhung des Gasdrucks weit über die bei herkömmlichen Verfahren, z. B. Niederdruck-Gießverfahren, möglichen Drücke aufgrund der Beschränkung auf das vergleichsweise geringe Volumen eines einzelnen Abgusses hinausgehen. Durch den zusätzlichen Einsatz der bekannten Schwell-Sequenzkühlung (DE-PS 26 46 060) werden die angesprochenen Verbesserungen in optimaler Weise erweitert. Hiernach ist die Anwendung eines Verfahrens vorgesehen, nach dem vor dem Füllen die Gießform auf eine Arbeitstemperatur gebracht wird und nach dem Füllen der Gießform von den Endzonen zu den Speiserzonen hin zeitlich gestaffelt einsetzend bis zum Abschluß der Erstarrung gekühlt wird.
[0032] Auch beim Schutzgasverbrauch sind Verbesserungen möglich. Die Anwendung einer Schutzgaspumpe gestattet nämlich nicht nur die Aufbringung mehrerer bar Druck, sie erlaubt auch bei der anschließenden Druckerniedrigung eine Rückgewinnung des Schutzgases. Auf diese Weise bleiben die Verluste auf unvermeidbare Leckagen beschränkt.
[0033] Beim Einsatz von Legierungen, die im geschmolzenen Zustand weniger stark mit den Gasen der Atmosphäre reagieren, kann auf das in der Regel teuere Schutzgas verzichtet werden und stattdessen eine Druckerhöhung durch Druckluftaufgabe herbeigeführt werden, wobei alle übrigen Vorteile erhalten bleiben.
[0034] Schließlich bieten die vorgeschlagenen Verfahren ideale Voraussetzungen für den Einsatz in einer gegen die Außenwelt abgeschlossenen Gießzelle zur zuverlässigen Unterbindung von Gießereiemissionen.
[0035] Dazu ist der Einsatz eines kombinierten Schmelz- und Dosierofens nach DE-PS 20 41 588, der gleichzeitig das Problem des Einschleusens von Chargiermaterial löst, von besonderem Vorteil. Hiernach wird an einem Schmelzofen eine gasdichte Chargierkammer mit einem Chargierkörper angeordnet, durch den eine quantifizierte Schmelzemenge in den Gieß- bzw. Schmelzebehälter gefördert werden kann.
[0036] Vorteilhafte Ausführungen der Verfahren und der Vorrichtung werden in den Unteransprüchen definiert, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
[0037] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben;
- Fig. 1
- zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform entlang der Schnittlinie A-B nach Fig. 2;
- Fig. 2
- zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform nach Fig. 1 senkrecht zur Drehachse;
- Fig. 3
- zeigt eine Gießzelle mit zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren geeigneten Anlageteilen in systematischer Darstellung;
- Fig. 4
- zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gießbehälter mit einer Gießform durch die Drehachse in einer zweiten Ausführungsform.
[0038] Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 wird eine Gießform 31 (Kokille) mit einem Formhohlraum 1 durch eine Kokillendeckplatte 2, Seitenteile 3, Kerne 4 und eine Kokillengrundplatte 5 gebildet. Unter der Kokillengrundplatte 5 befindet sich ein Gießbehälter 30 mit einem Gehäuse 6 und einer Feuerfestauskleidung 7, der ein für einen Abguß dosiertes Schmelzequantum 8 enthält. Das Schmelzequantum 8 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Dosierofens über die Einfüllöffnung 9 bei geöffnetem Verschluß 10 insbesondere unter Schutzgas eingefüllt; anschließend wird der Verschluß 10 geschlossen. An dem Verschluß 10 ist ein Schutzgasanschluß 11 dargestellt. Weiterhin ist die horizontale sich in Richtung der Längserstreckung von Gießform 31 und Gießbehälter 30 erstreckende Drehachse 12 der Gießeinrichtung gezeigt. Als Öffnung innerhalb der Kokillengrundplatte 5 ist ein Anschnitt 13 mit großem Querschnitt ausgebildet.
[0039] Ein Pfeil oberhalb der Kokillendeckplatte 2 symbolisiert die Bewegungsrichtung derselben zum Entformen des fertigen Bauteils.
[0040] In Figur 2 ist ebenfalls die Gießform 31 mit dem Formhohlraum 1 erkennbar, die aus der Kokillendeckplatte 2, Seitenteilen 3, Kernen 4 und der Kokillengrundplatte 5 besteht. In der Grundplatte 5 sind der Anschnitt 13 sowie ein dazu paralleler weiterer Überströmkanal 14 erkennbar. An dem Gießbehälter 30 ist das Gehäuse 6, die Feuerfestauskleidung 7 sowie das darin enthaltene für einen Abguß dosierte Schmelzequantum 8 erkennbar.
[0041] Durch Drehen der gesamten Gießeinrichtung um die Drehachse 12 gegen den Uhrzeigersinn fließt die Schmelze durch den Anschnitt 13 mit großem Querschnitt in ruhigem turbulenzfreiem Fluß in den Formhohlraum 1 und füllt diesen in wenigen Sekunden aus. Am Ende der Drehbewegung befindet sich der Gießbehälter 30 über der Kokillengrundplatte 5. Jetzt wird der Innendruck, insbesondere der Schutzgasdruck über der im Formhohlraum 1 erstarrenden Schmelze, deren Gesamtvolumen auch das erforderliche Speiservolumen umfaßt, mit Hilfe des Druckanschlusses 11 erhöht und damit die Dichtspeisung des Gußstücks verbessert. Nach Abschluß der Erstarrung kann der Überdruck auf Normaldruck abgesenkt, die Form geöffnet und das ausreichend abgekühlte Gußteil entnommen werden. Danach beginnt ein neuer Gießzyklus.
[0042] Pfeile seitlich der Kokillenseitenteile 3 symbolisieren deren Bewegungsrichtung zum Entformen.
[0043] In Figur 3 ist eine drehbare Gießvorrichtung 19 mit einem Drehantrieb 27 sowie einem Gießbehälter 30 und einer Gießform 31 mit diese verbindenden Verspannmitteln 32 innerhalb einer Gießzelle 21 gezeigt. Die Drehachse 12 der Gießvorrichtung ist ebenfalls angezeigt. Der Gießbehälter 30 ist über eine Leitung 26 mit einem nur symbolisch dargestellten Pump- und Speichersystem 18, 28 verbunden. Innerhalb der Gießzelle 21 befindet sich ein Dosierofen 15, der über eine elastische gasdichte Kupplung 23 mit der Einfüllöffnung 9 des Gießbehälters 30 verbunden ist. Der Dosierofen 15 ist über eine Schleuse 22 mit einem Bereich außerhalb der Gießzelle 21 verbunden. An die Schleuse 22 kann sich alternativ eine Chargiervorrichtung 16 für stückiges Einsatzmaterial oder eine Chargiereinrichtung 17 für flüssiges Einsatzmaterial anschließen. Die Gießzelle umfaßt eine weitere Schleuse 22. Oberhalb der Gießform 31 ist ein Manipulator 20 für Kerne erkennbar.
[0044] In Figur 4 ist eine Gießvorrichtung bestehend aus einem Gießbehälter 30 sowie einer Gießform 31 dargestellt.
[0045] Der Gießbehälter 30 unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten dadurch, daß er keine Einfüllöffnung umfaßt. Er weist jedoch innerhalb der Feuerfestschicht 7 Mittel zur Beheizung 24 auf. Ein festes Metallquatum 25 ist in den Gießbehälter 30 eingesetzt. Im Querschnitt senkrecht zur Drehachse 12 entspricht diese Gießvorrichtung der nach Figur 2 dargestellten.
[0046] Die Gießform 31 stimmt im wesentlichen mit der in Figur 1 gezeigten überein. Sie umfaßt eine Kokillendeckplatte 2, Kokillenseitenteile 3 sowie eine Kokillengrundplatte 5. In den Seitenteilen sind jedoch Mittel 29 zur Kühlung dargestellt. In der Kokille sind Kerne 4 eingesetzt. Die Drehachse der Vorrichtung ist mit 12 bezeichnet.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formhohlraum (1) mit dem Gießbehälter (30) unmittelbar über den Anschnitt (13) verbunden wird,
daß der Formhohlraum (1) mit seiner Längsachse in Richtung der Drehachse (12) ausgerichtet wird und der Anschnitt (13) sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Formhohlraums erstreckt, wobei das Einströmen über einen großen Querschnitt des Anschnitts im Verhältnis zum angeschnittenen Querschnitt des Formhohlraums erfolgt,
daß der Gießbehälter (30) vor dem Drehen gasdicht verschlossen wird und
daß eine Erhöhung des Druckes im Innenraum des Gießbehälters (30) zumindest zeitweise während der Dauer des Formfüllvorganges und des Erstarrungsablaufes vorgenommen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) mit einer quantifizierten Metallmenge (25) in fester Form für einen Gießvorgang gefüllt und gasdicht verschlossen wird, dann die Metallmenge (25) zum Schmelzequantum für einen Gießvorgang erschmolzen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formhohlraum (1) mit dem Gießbehälter (30) unmittelbar über den Anschnitt (13) verbunden wird,
daß der Formhohlraum (1) mit seiner Längsachse in Richtung der Drehachse (12) ausgerichtet wird und der Anschnitt (13) sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Formhohlraums erstreckt, wobei das Einströmen über einen großen Querschnitt des Anschnitts im Verhältnis zum angeschnittenen Querschnitt des Formhohlraums erfolgt,
daß der Gießbehälter (30) vor dem Drehen dicht verschlossen wird und
daß zumindest im Anschnitt (13) ein Teil der Schmelze als Speiservolumen stehenbleibt.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) mit einer quantifizierten Metallmenge (25) in fester Form für einen Gießvorgang gefüllt und dicht verschlossen wird, dann die Metallmenge (25) zum Schmelzequantum für einen Gießvorgang erschmolzen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Schmelze im gesamten Querschnitt des Gießbehälters (30) als Speiservolumen stehenbleibt.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Erhöhung des Druckes im Innenraum des Gießbehälters (30) zumindest zeitweise während der Dauer des Formfüllvorganges und des Erstarrungsablaufes vorgenommen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) für die Schmelze zunächst mit Schutzgas gespült, dann mit dem flüssigen Schmelzequantum (8) für einen Gießvorgang unter Schutzgas gefüllt und gasdicht verschlossen wird, und danach die Schmelze unter Schutzgas in die Gießform (31) befördert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) für die Schmelze, nachdem er gasdicht verschlossen worden ist, mit Schutzgas gespült und die Metallmenge (25) zum Schmelzequantum für eine Gießvorgang erschmolzen wird und danach die Schmelze unter Schutzgas in die Gießform (31) befördert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Erhöhung des Schutzgasdruckes im Innenraum des Gießbehälters (30) zumindest zeitweise während der Dauer des Formfüllvorgangs und des Erstarrungsablaufs vorgenommen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß das eingesetzte Schutzgas nach dem Formfüllvorgang oder dem Erstarrungsablauf bei der Entspannung zur Wiederverwendung zurückgewonnen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) vor dem Spülen mit Schutzgas weitgehend von Luft evakuiert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit bis zu einer Bauteiloberfläche reichenden Kernen (4) bestückter Formhohlraum (1) mit diesen Kernen (4) zur Anschnittsquerschnittsfläche weisend ausgerichtet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Gießbehälter (30) und dem Formhohlraum (1) über zumindest einen weiteren Überströmkanal (14) außer dem Anschnitt (13) beim Gießen anfangs ein Gasaustausch stattfindet.
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der weitere Überströmkanal (14) im wesentlichen über die Bauteillänge parallel zum Anschnitt (13) erstreckt.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschnitt (13) eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Gießbehälter (30) und dem Formhohlraum (1) darstellt,
daß der Formhohlraum (1) mit seiner Längsachse in Richtung der Drehachse (12) ausgerichtet ist und der Anschnitt (13) sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Formhohlraums/die Bauteillänge erstreckt, so daß die Gießform (31) über einen Anschnitt (13) mit einem großen Querschnitt im Verhältnis zum Querschnitt der angeschnittenen Formhohlraumteile bzw. Bauteilwandteile verfügt.
dadurch gekennzeichnet,
daß Verschlußmittel (10) zum gasdichten Verschließen des Gießbehälters und Druckerhöhungsmittel (18) zum Erhöhen des Innendrucks im Gießbehälter vorgesehen sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) außer über den Anschnitt noch über mindestens einen weiteren Überströmkanal (14) mit dem Formhohlraum (1) der Gießform (31) verbunden ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der weitere Überströmkanal (14) im wesentlichen über die gesamte Länge des Formhohlraums/die Bauteillänge parallel zum Anschnitt (13) erstreckt.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschnitt (13) von im wesentlichen gleichbleibender und im Verhältnis zur Länge geringer Breite ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießbehälter (30) mit einer Gießform (31) um eine in einer Querschnittsebene des Anschnitts (13) liegenden Längsachse drehbar ist.
characterised in
that the mould cavity (1) is connected directly to the casting container (30) via the ingate (13),
that the mould cavity (1), with its longitudinal axis, is aligned in the direction of the axis of rotation (12), with the ingate (13) extending substantially along the entire length of the mould cavity, with the melt flowing in through a large cross-section of the ingate relative to the gated cross-section of the mould cavity,
that, prior to being rotated, the casting container (30) is closed so as to be gas-tight, and
that, at least temporarily during the mould filling operation and the solidification process, the pressure in the interior of the casting container (30) is increased.
characterised in
that the casting container (30) is filled with a quantified metal quantity (25) in a solid form for one casting operation and closed so as to be gas-tight, whereupon the metal quantity (25) is melted to form the amount of melt required for one casting operation.
characterised in
that the mould cavity (1) is connected directly to the casting container (30) via the ingate (13),
that the mould cavity (1), with its longitudinal axis, is aligned in the direction of the axis of rotation (12), with the ingate (13) extending substantially along the entire length of the mould cavity, with the melt flowing in through a large cross-section of the ingate relative to the gated cross-section of the mould cavity,
that, prior to being rotated, the casting container (30) is closed to be leak-proof, and
that, at least in the ingate (13), part of the melt remains as feeder volume.
characterised in
that the casting container (30) is filled with a quantified metal quantity (25) in a solid form for one casting operation and closed so as to be leak-proof, whereupon the metal quantity (25) is melted to form the amount of melt required for one casting operation.
characterised in
that part of the melt remains in the entire cross-section of the casting container (30) in the form of feeder volume.
characterised in
that, at least temporarily for the duration of the mould filling operation and of the solidification process, the pressure in the interior of the casting container (30) is increased.
characterised in
that the casting container (30) for the melt is first flushed with inert gas, then filled under inert gas with the amount of liquid melt (8) required for one casting operation and closed so as to be gas-tight, whereupon the melt is conveyed into the casting mould (31) under inert gas.
characterised in
that, after having been closed so as to be gas-tight, the casting container (30) is flushed with inert gas and that the metal quantity (25) is melted to form the amount of melt required for one casting operation, whereupon the melt is conveyed into the casting mould (31) under inert gas.
characterised in
that, at least temporarily for the duration of the mould filling operation and of the solidification process, the inert gas pressure in the interior of the casting container (30) is increased.
characterised in
that after the mould filling operation or the solidification process, the inert gas used is recovered during the pressure-relieving process for re-use.
characterised in
that, prior to being flushed with inert gas, the air contained in the casting container (30) is largely evacuated.
characterised in
that a mould cavity (1) provided with cores (4), with said cores reaching as far as a component surface, is arranged in such a way that said cores (4) point towards the cross-sectional surface of the ingate.
characterised in
that between the casting container (30) and the mould cavity (1), at the beginning of the casting operation, an exchange of gas takes place through at least one further overflow channel (14) in addition to the ingate (13).
characterised in
that the further overflow channel (14) extends substantially along the component length, parallel to the ingate (13).
characterised in
that the ingate (13) constitutes a direct connection between the casting container (30) and the mould cavity (1),
that the mould cavity (1), with its longitudinal axis, is aligned in the direction of the axis of rotation (12) and that the ingate (13) extends along substantially the entire length of the mould cavity/component length, so that the casting mould (31) comprises an ingate (13) with a large cross-section relative to the cross-section of the ingated mould cavities or component wall parts.
characterised in
that there are provided closing means (10) for closing the casting container in a gas-tight way, and pressure increasing means (18) for increasing the inner pressure in the casting container.
characterised in
that the casting container (30) is connected to the mould cavity (1) of the casting mould (31) by at least one further overflow channel (14) in addition to the ingate.
characterised in
that the further overflow channel (14) substantially extends along the entire length of the mould cavity/component length, parallel to the ingate (13).
characterised in
that the ingate (13) has a substantially uniform width which is smaller than its length.
characterised in
that the casting container (30), together with a casting mould (31), is rotatable around a longitudinal axis positioned in the cross-sectional plane of the ingate (13).