SPEISEREINSATZ MIT FEDERNDEM METALLFUSS

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend
- einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus (1) und
- einen an dem Speiserkorpus befestigten Metallfuß (2), der eine Speiseröffnung (4) ausbildet, wobei
der Speiserkorpus (1) und der Metallfuß (2) einen Speiserhohlraum (3) zur Aufnahme von flüssigem Metall ausbilden, wobei der Speiserhohlraum (3) während des Gießvorganges über die Speiseröffnung (4) mit einem Formhohlraum der Gießform verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Metallfuß (2) aus einem schraubenförmig überlappt gewickelten Metallband (5) besteht.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus und einen an dem Speiserkorpus befestigten Metallfuß, der eine Speiseröffnung ausbildet, wobei der Speiserkorpus und der Metallfuß einen Speiserhohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall ausbilden, wobei der Speiserhohlraum während des Gießvorganges über die Speiseröffnung mit einem Formhohlraum der Gießform verbindbar ist.

[0002] In der Gießereitechnik ist es häufig notwendig, in den Gießformen zusätzliche Speisereinsätze anzuordnen, deren Speiserhohlraum sich beim Abguss der Gussstücke mit dem flüssigen Metall füllt und bei der Erstarrung des Gussstückes auftretende Volumendefizite ausgleicht, um eine Lunkerbildung im Gussstück zu verhindern. Dazu müssen die Speisereinsätze so beschaffen sein, dass das darin eingespeiste flüssige Metall später als das Gussstück erstarrt, damit während des Erstarrungsvorgangs ein Materialtransport zum Gussstück hin stattfinden kann, der das Gussstück dicht speist. Die Speisereinsätze weisen hierzu den zum größten Teil von dem Speiserkorpus begrenzten Speiserhohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall auf sowie eine im vorliegenden Fall durch den Metallfuß gebildete Speiseröffnung zum Verbinden des Speiserhohlraums mit dem Formhohlraum der Gießform während des Gießvorganges. Um die spätere Erstarrung des in den Speiserhohlraum eintretenden flüssigen Metall zu gewährleisten, besteht der Speiserkorpus aus einem exothermen und/oder isolierenden Speisermaterial.

[0003] Durch den die Speiseröffnung aufweisenden Metallfuß kann die Speiseröffnung beziehungsweise der kleinste Durchmesser eines metallischen Speiserrests und damit die Sollbruchstelle des metallischen Speiserrests möglichst nah an der Formoberfläche liegen, damit ein positionsgenaues Abbrechen des nach dem Abgießen aufgrund des Speisereinsatzes am Gussstück verbliebenen metallischen Speiserrests sichergestellt werden kann und aufwändige Putzarbeiten am fertigen Gussstück vermieden werden.

[0004] Der Metallfuß hat auch die Aufgabe den bei dem Formvorgang beziehungsweise bei der Formverdichtung auf den Speisereinsatz ausgeübten Druck aufzunehmen.

[0005] So schlägt DE 20 2004 009 367 U1 beispielsweise vor, dass der Metallfuß eine sich im Ganzen konisch verjüngende Form mit einer Sollbiegestelle aufweist, wobei sich der Metallfuß während des Formvorganges an der Sollbiegestelle plastisch verformt.

[0006] Ein ähnliches Speisersystem ist aus DE 20 2011 103 718 U1 bekannt, bei dem der metallische Speiserfuß in seinem Ausgangszustand eine stufenförmige Gestalt aufweist, an der der Metallfuß beim Formvorgang verformt wird.

[0007] Darüber hinaus sind aus EP 1 345 716 B1 Speisereinsätze bekannt, bei denen ein rohrförmiger Metallfuß während der Formherstellung in den Speiserkorpus hineingeschoben wird. Hieran ist allerdings nachteilig, dass der rohrförmige Metallfuß unbeabsichtigt bei der Handhabung vor dem Formvorgang in den Speiserkorpus hinein verschoben werden kann, was zu einer Fehlform des Gussstückes führen kann. Zudem besteht das Risiko, dass sich der rohrähnliche Körper sogar noch nach dem Formvorgang noch weiter in den Speiserkorpus hineinbewegt.

[0008] DE 100 39 519 B1 schlägt daher vor, dass ein Formelement (beispielsweise ein Metallfuß) des Speisereinsatzes während des Formvorganges teleskopierbar in ein zweites Formelement (beispielsweise Speiserkorpus) des Speisereinsatzes hineinbewegt wird, wobei zunächst abtrennbare oder deformierbare Halteelemente an dem ersten Formelement vorgesehen sind, auf denen sich das zweite Formelement aufstützt. Diese zunächst beabsichtigte Vorfixierung der Formelemente zueinander kann allerdings während des Formvorganges zu einer Beschädigung insbesondere des auf dem Gussteilmodel beim Formvorgang aufstehenden ersten Formelements des Speisereinsatzes führen.

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zu beseitigen und insbesondere einen Speisereinsatz anzugeben, bei dem der Metallfuß vor dem Formvorgang einen definierten Zustand einnimmt, ohne dass der Speiserkorpus beim Formvorgang beschädigt werden kann.

[0010] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Speisereinsatz mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen des Speisereinsatzes sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sind.

[0011] Gelöst wird die Aufgabe insbesondere dadurch, dass der Metallfuß aus einem schraubenförmig und insbesondere konisch überlappt gewickelten Metallband besteht.

[0012] Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass der Metallfuß durch eine Art Feder gebildet ist, die durch Aufwickeln eines Metallbandes hergestellt ist, so dass sich das Metallband bei jeder Wicklung selbst zumindest teilweise überlappt. Die so hergestellte Feder kann entlang der Wickelachse elastisch verformt werden. Somit bildet der Metallfuß insbesondere eine Art Evolutfeder aus. Der so federartig ausgebildete Metallfuß geht nach einer beabsichtigten oder auch unbeabsichtigten elastischen Verformung während der Handhabung vor dem Einsetzen in die Formanlage zur Herstellung der Gießform in den Ausgangszustand. Während des Formvorgangs kann hingegen der federnde Metallfuß in Richtung der Wickelachse, welche insbesondere mit der Längsachse des Speiserkorpus korrespondiert, komprimiert (gestaucht) werden, wodurch der Speiserkorpus näher an die Formoberfläche bewegt wird, während die durch den Metallfuß gebildete Speiseröffnung an der vorgegebenen Stelle verbleibt. Gleichzeitig bildet der zumindest teilweise komprimierte Metallfuß eine trichterförmige Verbindung zwischen der durch den Metallfuß gebildeten Speiseröffnung und dem von dem Speisekorpus begrenzten Speiserhohlraum für das flüssige Metall während des Gießvorgangs aus.

[0013] Zur einfachen Befestigung des Metallfußes an dem Speiserkorpus kann vorgesehen sein, dass der Speiserkorpus eine Aufnahme (Aussparung) für den Metallfuß aufweist, in der der Metallfuß durch eine aufgrund der Wicklung erzeugten radialen Kraft kraftschlüssig befestigt ist. Die Aufnahme ist insbesondere eine bevorzugt kreisförmige Aussparung in dem Speiserkorpus, die sich an den von dem Speiserkorpus begrenzten Speiserhohlraum anschließt und einen größeren Durchmesser aufweist als der Speisehohlraum des Speiserkorpus in unmittelbarer Angrenzung an die Aufnahme. Auf diese Weise kann aufgrund des in Richtung der Wickelachse vorliegenden Formschlusses verhindert werden, dass der Metallfuß sich nicht in den Speiserkorpus verschiebt, wenn der Speisereinsatz nicht ausreichend in der Gießform fixiert ist.

[0014] Die Aufnahme kann sich aber auch ohne Durchmessersprung unmittelbar an den Speiserhohlraum des Speiserkorpus anschließen. Der Metallfuß ist also zur Befestigung an dem Speiserkorpus an seinem dem Speiserkorpus zugewandten Ende radial zu komprimieren und in die Aufnahme einzubringen, wobei der Metallfuß anschließend aufgrund einer in radialer Richtung wirkenden (Feder-)Kraft in der Aufnahme verliersicher gehalten ist. Es ist somit keine zusätzliche stoff- oder formschlüssige Verbindung notwendig, um den Metallfuß an dem Speiserkorpus zu befestigen.

[0015] Aufgrund der sich teilweise überlappenden Wicklung des Metallbandes weist der gewickelte Metallfuß eine konische beziehungsweise kegelstumpfartige Außengestalt auf, bei der der Durchmesser des Metallfußes auf der dem Speiserkorpus zugewandten Seite größer ist als der Durchmesser im Bereich der Speiseröffnung. Der Metallfuß ist also in der Art eines Trichters geformt.

[0016] Um die Trichterwirkung zu erhöhen und einen größeren Durchmesserunterschied von dem Durchmesser auf der dem Speiserkorpus zugewandten Seite und dem Durchmesser im Bereich der Speiseröffnung zu erhalten, kann das Metallband zumindest abschnittsweise gegenüber der Wickelachse geneigt sein.

[0017] Zudem kann vorgesehen sein, dass das Metallband quer zu seiner sich in Wickelrichtung erstreckenden Längserstreckung eine Krümmung aufweist, wodurch ebenfalls eine verbesserte Trichterfunktion erreicht wird.

[0018] Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen wird auch besonders effektiv verhindert, dass Formstoff (beispielsweise Sand) während des Formvorgangs in den Metallfuß gelangen kann.

[0019] Zur Herstellung des Metallfußes ist es bereits ausreichend, wenn das gewickelte Metallband zwei bis fünfzehn, bevorzugt drei bis acht Wicklungen aufweist.

[0020] Die Dicke des Metallbandes beträgt dabei 0,1 mm bis 0,8 mm, bevorzugt 0,3 mm bis 0,75 mm oder 0,3 mm bis 0,5 mm. Die Breite des Metallbandes liegt bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 40 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 30 mm.

[0021] Bevorzug besteht das Metallband aus einem Federstahl, welche aufgrund ihrer hohen Verhältnisse von Streckgrenze zu Zugfestigkeit besonders geeignet zur Herstellung des erfindungsgemäßen Metallfußes sind.

[0022] Damit der Metallfuß im aufgewickelten Zustand auf der dem Speiserkorpus zugewandten Seite und im Bereich der Speiseröffnung jeweils in einer orthogonal zur Speiserkorpuslängsachse ausgerichteten Ebene endet, ist wenigstens die entsprechende Stirnseite des abgewickelten Metallbandes derart schräg zu einer Längsseite des Metallbandes ausgerichtet, dass das gewickelte Metallband an dem entsprechenden, dem Speiserkorpus zugewandten oder abgewandten Ende mit der Stirnseite in einer Ebene angeordnet ist, also ringförmig geschlossen ist.

[0023] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen schematisch

Figur 1:

eine Querschnittsansicht durch einen Speisereinsatz mit einem Speiserkorpus und einem Metallfuß und

Figur 2:

eine Detailansicht des Metallfußes.

[0024] In Figur 1 ist ein Speisereinsatz dargestellt, der einen Speiserkorpus 1 und einen Metallfuß 2 aufweist, wobei der Speiserkorpus 1 und der Metallfuß 2 gemeinsam einen Speiserhohlraum 3 begrenzen, der in einer von dem Metallfuß 2 ausgebildeten Speiseröffnung 4 endet.

[0025] Wie insbesondere aus Figur 2 zu erkennen ist, besteht der Metallfuß 2 aus einem schraubenförmig überlappt gewickelten Metallband 5, welches somit eine Art Evolutfeder ausbildet. Das Metallband 5 mit einer Breite 7 ist um eine (virtuelle) Wickelachse 6 gewickelt, sodass sich das Metallband 5 in etwa über die Hälfte seiner Breite entlang der Wickelachse 6 selbst überlappt. Es ist auch zu erkennen, dass das Metallband 5 quer zu seiner Längserstreckung eine Krümmung aufweist, wobei das Metallband 5 im unteren Bereich hin zu der Speiseröffnung 4 geneigt zu der Wickelachse 6 ausgerichtet ist. Dadurch ist der Durchmesser 8 des Metallfußes 2 im Bereich der Speiseröffnung 4 geringer als der Durchmesser des Metallfußes 2 an dem dem Speiserkorpus 1 zugewandten Ende. Mit diesem Ende ist der Metallfuß 2 aufgrund einer radial nach außen wirkenden Kraft ausschließlich kraftschlüssig in einer entsprechenden Aufnahme des Speiserkorpus 1 befestigt.

[0026] Aufgrund der durch die schraubenförmigen Aufwicklung erzielten elastischen Eigenschaften in Richtung der Wickelachse 6, kehrt der Metallfuß 2 auch nach einer unbeabsichtigten Kraftbeaufschlagung in Richtung der Wickelachse 6 immer in seinen in den Figuren dargestellten Ausgangszustand zurück. Wird der Speisereinsatz bei der Herstellung einer Gießform durch den Formvorgang bei der Verdichtung des Formstoffes in Richtung des Formmodels gedrückt, so wird der Metallfuß 2 in Richtung der Wickelachse 6 elastisch komprimiert.

[0027] Der Metallfuß 2 ist auf diese Weise einfach an dem Speiserkorpus 1 zu befestigen, wobei der Metallfuß 2 die beim Formvorgang auftretenden Kräfte aufnimmt, ohne dass der Speiserkorpus 1 beschädigt wird.

Bezugszeichenliste

[0028] 

1

Speiserkorpus

2

Metallfuß

3

Speiserhohlraum

4

Speiseröffnung

5

Metallband

6

Wickelachse

7

Breite

8

Durchmesser

Ansprüche

1. Speisereinsatz zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, umfassend

- einen aus einem isolierenden und/oder exothermen Speisermaterial bestehenden Speiserkorpus (1) und

- einen an dem Speiserkorpus befestigten Metallfuß (2), der eine Speiseröffnung (4) ausbildet, wobei

der Speiserkorpus (1) und der Metallfuß (2) einen Speiserhohlraum (3) zur Aufnahme von flüssigem Metall ausbilden, wobei der Speiserhohlraum (3) während des Gießvorganges über die Speiseröffnung (4) mit einem Formhohlraum der Gießform verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Metallfuß (2) aus einem schraubenförmig überlappt gewickelten Metallband (5) besteht.

2. Speisereinsatz nach Anspruch 1, wobei das Metallband (5) mit seiner nach außen gerichteten Oberfläche zu der Wickelachse (6) geneigt ist.

3. Speisereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gewickelte Metallband (5) quer zu seiner um die Wickelachse (6) gewickelten Längserstreckung eine Krümmung aufweist.

4. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Speiserkorpus (1) eine Aufnahme für den Metallfuß (2) aufweist, in der der Metallfuß (2) durch eine aufgrund der Wicklung erzeugten radialen Kraft kraftschlüssig befestigt ist.

5. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gewickelte Metallband (5) zwei bis fünfzehn Wicklungen aufweist.

6. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallband (5) aus einem Federstahl besteht.

7. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Stirnseite des abgewickelten Metallbandes (5) derart schräg zu einer Längsseite des Metallbandes (5) ausgerichtet ist, dass das gewickelte Metallband (5) an dem entsprechenden, dem Speiserkorpus (1) zugewandten oder abgewandten Ende mit der Stirnseite in einer Ebene angeordnet ist.

8. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallband (5) eine Dicke von 0,1 mm bis 0,8 mm aufweist.

9. Speisereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallband (5) eine Breite von 5 mm bis 40 mm aufweist.

Zeichnung