DE1961517A1 - Vakuumgiessvorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F, We'ickmänn, 1961517

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

IGA -

WISCONSIN GENTRIPUGAL INC.
905 Säst St. Paul Avenue
Waukesha, Wisconsin / V.St.A.

Vakuumgießvorriohtung

Die 'Erfindung betrifft eine Vakuumgießvorrichtung,

Gewisse Legierungen, die reaktive Elemente, wie beispiels weise Titan, Oolumbium, Molybdenu» ä. enthalten, müssen im Vakuum gegossen werden, um eine Reaktion des geschmolzenen Metalles mit den Gasen in der Atmosphäre zu verhindem, Bisher gingen die Bestrebungen dahin, beim Vakuumgießen diener Hotallα eine einzige Vakuumkammer zu verwenden, in dor"sioh sowohl der Ofen als auch die Gußform befindet♦ üs erfordert jedoch eine beträchtliche Zeit, um die Kammer zu evakuieren, da.das Metall so lange nicht ge schmolzen werden kann, biß das Vakuum in der Kammer komplett ist, Im allgemeinen, wird bei diesem System ein Zweiütufeiibetrieb angewendet,^ der es erforderlich macht, daß das ;;eschmolzene Metall zunächst vom Ofen in Ba-iren go£093en wird, welche man abkühlen läßt, Die Barren worden dann wieder geschmolzen und in ihre endgültige Form

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Die Schleuder gießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß die erwähnten Metalle -in einem einzigen Arbeitsgang in relativ kurzer Zeit gegossen werden können. Die zum Schmelzen und Gießen des Metalles erforderliche Zeit wird durch die Verwendung einer separaten Vakuumkammer für die Schleudergußvorrichtung und durch die Verwendung eines herkömmlichen Vakuumofens zum Schmelzen des Metalles außerhalb der Vakuumkammer reduzie'rt. Eine Vakuumpumpe ist selektiv . . mit dem Ofen und der Vakuumkammer verbunden, so daß" der · Ofen und die Kammer nacheinander evakuiert werden, können. Ein Vakuumofen kann in relativ kurzer Zeit evakuiert werden. Während der Zeit, in der das Metall in dem Ofen geschmolzen wird, wird die Vakuumkammer evakuiert. Infolge der reduzierten Größe der Vakuumkammer kann dieses ebenfalls in relativ kurzer Zeit erfolgen. Das geschmolzene : Metall wird in einem einzigen Arbeitsgang durch ein an · einem Kippansatz des Ofens vorgesehenes Mundstück, wel- * ches sich durch eine flexible Dichtung an der Vakuumkammer erstreckt, gegossen. Ein vorzeitiges Öffnen des Ofens wird durch, die Verwendung einer durch eine Andrückvorrichtung gehaltene Kappe für das Mundstück verhindert. Die Andrückvorrichtung entfernt die Kappe von dem Munstück nur, wenn der Druck an beiden Seiten der Kappe im wesentlichen gleich ist. ■-."'■■

nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben» · . '■■

Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungagemäße Schleudergußvorrichtung in Seitenansicht}

Fig. 2 einen Schnitt durch das Mundstück; \ '

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ORIGINAL INSPECTED

_ 3 —

Fig. 3 das Mundstück in Gieß- bzw. Schwenkposition; Fig. 4 ein vergrößerter Ausschnitt des Mundstückes.

Die in Eig. 1 dargestellte Vakuumgießvorrichtung enthält eine Vakuumkammer 10 für eine Schleudergießmascliine 12 und einen Vakuumofen 14_} der an einer Kipphalterung 15 befestigt ist, welche eine Kippbewegung des Vakuumofens 14 um eine Achse 70 zuläßt. Der Ofen 14 ist ein liei'kötnmlicher Kippofen. Zum Auskippen des geschmolzenen Metalls aus dem Ofen 14 in die Gießform 13 der Gießmaschine 12 wird der Ofen 14 mittels eines herkömmlichen " M Kippmechanismus gekippt. Der Vakuumofen weist einen Kippansats 18 auf, der sich unter einem spitzen Winkel nach oben zu der Drehachse 70 zAvischen die gabelförmige Kipphalterung 15 erstreckt. Zwischen dem Ofen 14 und ■ der Vakuumkammer 10 wird während des Ausgießens ein Vakuum mit Hilfe eines Hundstückes 16 aufrechterhalten, . welches an dem Kippansats 18 des Vakuumofens 14 befestigt und mit einem Hundstückgehäuse 20 an tier Vakuumkammer 10 mit Hilfe einer flexiblen Dichtung 22 verbunden ist. Die Vakuumkammer 10 und der Vakuumofen 14 'werden mit Hilfe einer Vakuumpumpe 24 evakuiert, die so mit dem Ofen 14 und der- Vakuumkammer 10 verbunden ist, daß die Evakuierung selektiv erfolgen kann. f

Bei Berücksichtigung des zuletzt dargestellten Gesichtspunktes muß die Vakuumpumpe 24 genügend groß sein, damit die Vakuumkammer 10 oder der Vakuumofen 14 entsprechend evakuiert werden können. Die Pumpe 24 ist mit der Vakuumkammer 10 und dem Vakuumofen 14 über eine Leitung 28 verbunden, v/elche mit Steuerventilen 30 und 32 versehen ist. Die Steuerventile 30 und 32 sind an jeder Seite der Pumpe 24 angeordnet. Hit dem Ofen 14 ist eine zweite Leitung 34 verbunden, die mittels eines manuell betätigbaren Ventiles 36 verBChließbar ist, um das Kippen des Ofens 14 zu '

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ermöglichen. Zwischen einen) Flanschteil 40 an der leitung 34 und einem Flanschteil 42 an der Leitung 28 ist eine Dichtung 33 vorgesehen, die dafür sorgt, daß das Vakuum in dem Ofen 14 erhalten bleibt. Das Steuerventil 30 ist geschlossen und das Steuerventil 32 ist geöffnet, wenn die Luft aus dem Ofen 14 herausgesaugt wird. Wenn die Vakuumkammer 10 evakuiert werden .soll, ist das Ventil 32 geschlossen und das Ventil 30 geöffnet.

Das. Vakuum in dem Ofen 14 wird mit Hilfe des Mundstückes 16 aufrechterhalten, das an dem Kippansatz 18 des Ofens 14 montiert ist. Der Ofen 14 ist ein herkömmlicher .Induktionsofen, der mit Hilfe eines Deckels 17 verschlossen und abgedichtet ist. Das Mundstück 16 (Fig. 4) v/eist ein zylindrisches Gehäuse 40 auf, welches- aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer bestellt. Das zylindrische Gehäuse 40 ist an einem Flansch 48 befestigt, welcher an dem Kippansatz 18 mit Hilfe von Bolzen 44 angeschraubt ist. Das Gehäuse 40 ist gegen den Flansch 48 durch eine Hingdi.chtungsscheibo 46 abgedichtet, die sich zwischen dem Gehäuse 40 und dem Flansch 48 befindet. Das Gehäuse 40 ist mit Hilfe eines Einlegrohres 49 aus rostfreiem Stahl isoliert angeordnet, indem das Einlegrohr in'Abschnitte 50, 52 des Gehäuses mit reduziertem Durchmesser eingepresst ist, wodurch ein Spalt 51 zwischen dem Gehäuse 40 und dem Einlegrohr 49 entsteht. Das offene Ende des Gehäuses 40 ist durch eine Zappe 56 verschlossen, welche einen ringförmigen Flansch 55 aufweist, der das sich nach außen erstreckende Ende 45 des Einlegrohres überlappt. Die Kappe 56 ist gegenüber' dem Gehäuse 40: mit Hilfe einer !Ringdichtung 58 abgedichtet, welche an dem Flansch 55 vorgesehen ist und:, mit dem Gehäuse 40 in Kontakt steht. Die Kappe 56 ist gegen Strahlungshitze des geschmolzenen Metalles in dem Ofen durch eine Schutzschicht 60 geschützt, welche an der Innenfläche der Kappe

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innerhalb des ringförmigen Flansches 55 vorgesehen ist. Wenn in dom Ofen ein Vakuum erzeugt wird, so wird die Kappe 5G sur Abdichtung auf das offene Ende des Gehäuses 40 gedrückt. Die dazu erforderliche Kraft wird durch den atmosphärischen Druck .erzeugt, der auf das Ende" der Kappe 56 drückt.

Das ilundstück 16 erstreckt sich durch eine Öffnung 21 in das Hundstüokgehäuse 20 und ist in der Öffnung 21 mit Hilfe einer flexiblen Dichtung 22 abgedichtet, damit Jas Vakuum während des Ausgießens erhalten bleibt. Die Dichtung 22 besteht aus einem ringförmigen Lappenteil 61, das an der Außenfläche des Gehäuses 40 mit einem Klemmring 62 und. an einem Flansch 64 in der Öffnung 21 des Gehäuses 20 mit einem Klemmring 68 befestigt ist. Am Rand des Lappenteiles 61 kann eine Lippe 65 angeformt sein, welche das Festhalten des Lappenteiles 61 an dem Mundstück erleichtert. Das Mundstück 16 ist mit dem Kippansatz 18 verbunden, derart, daß das Mundstück 16 um die Kippachse 70 schwenkbar ist. Dabei wird, das Lappenteil 61 weder einer Spannung noch einem stärken Zug ausgesetzt, sondern wird lediglich wie das Mundstück selbst von einer Position in die andere ."geschwenkt. Das Lappenteil 61 besteht aus einem hitzebeständigen Material, welches genügend flexibel ist,um mit dem Mundstück geschwenkt zu werden« Das Lappenteil hat ferner eine ausreichende Festigkeit, um der Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und. der Gießkammer zu widerstehen« Für das Lappenteil ist ein Gummi vom. lyp: Buna IT verwendet worden.

Das Lappentpil 61 ist gegen die Hitse des geschmolzenen HotalIeο in iem Gehäuse 40 durch* eine KUhlwasserschlange BO vwl ο ine V/ux-mostrahlunifgiabsehirrainig 72 geschützt» Die IUihlwaar;c·'-schlange 80 ist an der Außenfläche des Ge-

hauses 40 zwischen dem Teil des Lappenteil es 61 , der an dem Gehäuse"befestigt ist und dem Plansch 48 angeordnet. An dieser Stelle wird während des Ausgießens die größte Hitzemenge zu dem G-ehäuse 40 geleitet. Die Hitze, die auf diesen Teil des Gehäuses 40 übertragen, wird, wird durch das in den Kühlwasserschlangen 80 zirkulierende Wasser abgeführt. Dadurch bleibt die Temperatur in dem Gehäuse niedrig genug, um ein Anbrennen des Teiles des Lappenteiles 61 zu verhindern, der an dem Gehäuse angeklemmt ist.

Während des Abstiches ist das Lappenteil 61 gegen die Hitzestrahlung des geschmolzenen Metalles durch eine flanschartige Abschirmung 72 geschützt, welche an dem Ende des Gehäuses 40 vorgesehen ist. Wenn das Mundstück in die in Fig» 3 gezeigte Position geschwenkt wird, so befindet sich die Abschirmung 72 zwischen dem geschmolzenen Metall in der Gußform 13 und dem Lappenteil 61. Es ist auch möglich, ein flexibles Hitzeschild an der Innenfläche des Lappenteiles 6.1. vorzusehen,

TJm ein Zurückspritzen des geschmolzenen Metalles beim Kippen in das Mundetückgehäuse 20 zu verhindern, ist innerhalb des Mundstückgehäuses 20 ein !Trichter 100 vorgesehen. "Der Trichter 100 weist eiiien Mantel 102 mit naeh außen geneigten Seitenwänden 105 und einer feuerfesten Auskleidung 104 an den Endwänden auf. Der Durchfluss des geschmolzenen Metalles durok den Trichter wird durch gekrümmte Flächen 106 und 108 gesteuert, welche an jeder Seite des Einlaufs 110 vorgesehen sind. Die ge- . krümmten. Flächen 106 und 108 bilden einen verengten DuTchflußweg für das geschmolzene Metall, der dafür aorgt, daß das geschmolzene Metall nicht an das Lappen- ,-teil zurückspritaen und ein Loch in dieses brennen kann.

ORJ.GINÄL INSPECTED

Die Kappe 56 wird vor dem Abgießen des Metalles von dem Mundstück des Ofens mit Hilfe einer pneumatischen oder hydraulischen Vorrichtung entfernt, welche in dem vorderen Teil des Mundstückgehäuses 20 angeordnet ist. Die Vorrichtung 82 weist ein zylindrisches Gehäuse 84 auf, welches mit einem inneren Flansch 86 versehen ist. Zum Andrücken der Kappe 56 an das Mundstück ist ein Druckstempel 88 vorgesehen, welcher axial in einer zylindrischen Hülse 90 verschiebbar ist. Die zylindrische Hülse 90 .ist-mittels des Jlanclies 86 befestigt und weist einen Magneten 92 auf, der mit der Kappe 56 in Kontakt ist. Die * magnetische. Kraft des Magneten 92 reicht aus, um "die Kappe 56 von dem Mundstück zu heben, wenn der Druck auf beiden Seiten der Kappe im wesentlichen gleich ist. Der Drucksterapel 88 ist mit einer 'StempelVorrichtung 94 und einem pneumatischen oder hydraulischen Kolben verbunden, Vielehe den Druckstempel 88 auf das Gehäuse 40 zu oder von diesem weg bewegen.

Der Betrieb geht folgendermaßen- vor sich : Zunächst wird der Ofen 14 von Luft evakuiert. Dasu wird das Ventil 32 · geöffnet, das Ventil 30 geschlossen und. die Vakuumpumpe 24 in Betrieb gesetzt. Die Kappe 56 wird in ihrer Position auf dem Gehäuse 40 durch das Vakuum in dem Ofen 14 \ gehalten. Nachdem die Luft aus dem Gehäuse 14 evakuiert ist, werden die Ventile -52-und 36 geschlossen und das Ventil 30 geöffnet, so daß das Evakuieren der Luft aus der Kammer TO beginnen kann. Während die Luft aus der Kammer 10 herausgezogen wird, wird der Ofen 14 zum Schmelzen des Metalles erhitzt. Wenn die Kappe 56 entfernt worden ist, wird, die Schleudergußform 13 mit Hilfe eines herkömmlichen mechanischen Antriebes 19 auf dem Gestell 11 in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird durch die Kühlschlangen 80 Wasser geschickt. Der Ofen wird dann o.uf dor Kipphalterung 15 mit Hilfe eines her-

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kömmlichen Kippsystems gekippt. Das'Mundstück 16'wir d dabei um die Schwenkachse 70 geschwenkt bis das gesclnaol· aene Metall in das Mundstückgehäuse 20 fließt. ^:

Obwohl sich die bisherige Beschreibung auf eine Schieu- . dergußmaschine beaog, die in der Vakuumkammer 10"angeordnet ist, ist es möglich, Metall mit Hilfe dieser Vorrichtung auch in statischen Crußformen zu gießen.

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SAD

Claims (1)

1. P A G? 3 It ^rS λ Ii 3 P Λ ϋ ΰ H Ii

   . VaLuumgiölvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Vakuumofon (14), eine Vakuumkammer · (10), durch Mittel sun Grieß on dos Metalls in der Vakuumkammer (10), du voll eine Vakuumpumpe.(24), durch ein Leitungssystem sum selektiven Vor "binden der Vakuumpumpe¹ (24) mit dem Vakuumofon (14) und der Vakuumkammer- (10) und durch Hittol zum Ausleeren des geschmolzenen Metalles aus . dem Vakuumofen (14) in die Vakuumkammer (10), wobei ™

   das lie tall im Vakuum verbleiben soll".

   2. VakuumgieBvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel sum Einführen d.es geschmolzenen Metalles aus dem Vakuumofen (14) in die Vakuumkammor (TO) ein an dora Vakuumofen (14) vorgosehenes Mundstück (16) und eine fle/;ible Dichtung (61) aufweisen und daß das eine Ende der flexiblen. Dichtung (61 ) mit "dem Munds tuck (16) und üas andere jftide der flexiblen Dichtung (16) mit ü'iv Vakuumkammer (10) verbunden iu-t.

   '-}* Vakuumgießvorrichtun./;: nach Anspruch 2, dadurch gekenn- . ύ zeichnet, daß das Mundstück (16) eine entfernbare Kappe (^:j6) aufweist.

   4. Vakuuragießvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (16) mit. einer - Hitiieaböchirmung versehen ist,, welohe die flexible Dichtung (61) gegen die Hitae uos gesohraolaenoi:i Metalles schützt,

   *j, VakuuTiigioßvorriehtung nach Anspruch 4? dadurch gekenn-Kej.clinot, daß die Hitrioabschirriiunf; ein Strahluxigsschild ■ · (12) aufweist, das an dem Minidutüci:. (16)"befostigt ist.

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   - ίο -

   6. Vakmiagießvorrichtung nach Anspruch 4 oder- 5, dadurch gekemiaeichnet, daß die Hitzeabschirmung eine Kühl- .-wasserschlange (SO) aufweist, die an dom Mundstück (16) .montiert ist.

   7. Vakuumgießvorrichtung naoh'Anspruch 4, 5 od.er 6, dadurch gekennseiclmet, daß die Hitzeabschirmung eine flexible,Abωchirmschicht aufweist, welche an der Innenfläche der florriblen Dichtung (61) vorgesehen ißt.

   8. Vakuumgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

   7, dadurch gekennzeichnet,.- daß in der Vakuumkammer (10) "eine Vorrichtung sum Entfernen der Kappe (56) vorgesehen ist*

   9. Valcuumgießvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die Vorrichtung zum Entfernen der Kappe

   (56) dann in Betrieb tritt, wenn der Druck auf beiden Seiten der Kappe (56) im wesentlichen gleich ist.

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   BADORfGiNAL

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