Die Erfindung bezieht sich auf ein Formgussverfahren zum Ver¬ giessen von metallischen Formstücken in einer Form und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Formgussverfahren werden, im Gegensatz zum Blockgiess- verfahren, fertige Formrohlinge hergestellt, die bezüglich der Form zwar meistens einer Nachbearbeitung (Entgraten, Strahlen usw.) bedürfen, jedoch ihre Form grösstenteils er¬ halten haben. Beim Blockgiessen werden Blöcke gegossen, die nach dem Giessen zuerst gewalzt werden müssen.

Beim herkömmlichen Giessen mit offenem, ungeschütztem Giess- strahl besteht die Gefahr, dass die Schmelze mit dem Luftsauer¬ stoff Oxyde bildet, die in die erstarrende Schmelze geraten, so dass das erstarrte Gussstück mit oxydischen Einschlüssen durchsetzt und, besonders bei gekühlten oder metallischen Dauerformen,an seiner Oberfläche Oxydschichten aufweist, die nach Entfernung derselben unregelmässige und rauhe Oberflächen entstehen lassen.

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Aus dem Bereich des Blockgiessens ist, um eine Oxydation der Schmelze an der Luft zu vermeiden, bereits aus der US-PS 1 978 222 bekannt, gasförmigen Stickstoff vor und während des Giessens in die Blockform zu leiten. Dazu sind Leitungen vorgesehen, die tief in die Form reichen um das Gas auf den Boden der leeren Form zu bringen. Nach diesem Vorgang werden die Leitungen wieder entfernt. Während des Giessens wird über eine Leitung, deren kurzer Bogen über den Formrand in die Form ragt, weiterhin gasförmiger Stickstoff zugeführt. Durch das Gas, das durch die Erwärmung expandiert und hinaufsteigt, soll der fallende Giessstrahl vor Luftsauerstoff geschützt werden. Nachteilig hierbei ist das umständliche Entfernen und Wiedereinführen von Leitungen, der durch den grossen freie Formquerschnitt bedingte grosse Verbrauch an Stickstoff und, besonders bei in Giessereien oft vorkommenden Luftströmungen, der ungenügende Schutz des Giessstrahles, so dass die Blöcke, abgesehen vom Entfernen des Schopfendes, oftmals flammgestrahl werden müssen, um die an der Oberfläche haftenden Oxydschich¬ ten zu entfernen.

Die Erfindung schlägt beim Formgiessen in Formen ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mittels welcher auf wirtschaftliche und zeitsparende Weise regelmässig geformte, bezüglich der Form höchstens eine geringe Nachbearbeitung' erfordernde, oxydfreie oder zumindest oxydarme Formstücke herstellbar sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch die im Hauptanspruch unter Schutz gestellten Merkmale. Durch das Eingiessen von verflüssigtem inertem Gas gelangt es durch die Schwerkraft von selbst auf den Boden der Form. Das ver¬ dampfende Gas, das durch die Durchtrittsöffnung die Luft aus der Form verdrängt, kann nicht zu schnell in die Atmosphäre abgeführt werden bzw. entweichen, so dass.der Gasverbrauch relativ klein gehalten werden kann. Durch das Unterbrechen der Gaszufuhr unmittelbar vor dem Giessende wird vermieden.

dass die obere Partie des Formstückes durch Blasenbildung zwischen dem Badspiegel und der Oberseite der Form eine un¬ regelmässige Gestalt erhält. Da die Schmelze nicht mit Luft¬ sauerstoff in der Form in Kontakt kommen kann, wird die Quali¬ tät des erstarrten Formstückes wesentlich verbessert. Besonders die metallischen Oberflächen werden regel ässig und glatt und dadurch formschön.

Eine weitere Vereinfachung kann dadurch zustande gebracht werden, dass auch während des Giessens verflüssigtes Gas von oben her in die Form gebracht wird, da dann eine separate Leitung für Gas in der gasförmigen Phase entfallen kann.

Weitere erfindungsgemässe Merkmale und vorteilhafte Ausge¬ staltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dar¬ gestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Eine metallische Dauerform 1 weist an deren obersten Partie eine ebene, abnehmbare und ebenfalls metallische Deckplatte 2 mit zwei Durchtrittsöffnungen 5 und 6 auf. Das eine Ende einer Zufuhrleitung 7 für flüssigen Stickstoff ist möglichst gasdicht über einen Rohrstummel 11 mittels Klemmschalen 12 oder eines anderen geeigneten Verbindungselementes mit der Deckplatte 2 lösbar verbunden und wirkt mit der Oeffnung 6 zusammen. Das andere Ende der Leitung 7 ist mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter mit flüssigem Stickstoff oder einem anderen verflüssigten inerten Gas verbunden. An der Deckplatte 2 ist ein nach oben ragendes Rohr 15 beispiels¬ weise aus feuerfestem Material, konzentrisch mit der Durch- trittsöffnung 5 lösbar und möglichst gasdicht befestigt.

Vor dem Giessvorgang wird die Deckplatte 2 zusammen mit dem Rohr 15 und dem Rohrstummel 11 auf die Form 1 montiert, deren

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Formhohlraum 14 etwa 15 Liter beträgt, und die Leitung 7 wird am Rohrstummel 11 befestigt. Ein mit Metallschmelze 17 gefüll¬ tes Giessgefäss 16 wird mit dessen immer noch verschlossener bodenseitiger Ausgussöffnung 21 über die Durchtrittsöffnung 5 bzw. das Rohr 15 gebracht. Um sicher zu sein, dass die Luft in der Form 1 unmittelbar vor dem Giessen vollständig verdräng worden ist, wird eine bestimmte Menge flüssigen Stickstoffes 22 aus der Leitung 7, in die zur konstanten Mengenregelung eine Blende 23 und ein Verschlussorgan 27 eingebaut sind, in die leere Form 1 gebracht, welche Menge auf den Formboden tropft. Da 1 ml flüssiger S.tickstoff bei Raumtemperatur etwa 600 ml gasförmigen Stickstoff liefert, gelangt bei einer Zu¬ fuhr von flüssigem Gas von 2 ml/Sek. etwa 1,2 1 inertes Gas in die Form;die Leitung 7 sollte also über eine Zeitspanne bis zum Giessbeginn von mindestens 15/1,2 = 12,5 Sek. für die Lieferung von flüssigem Stickstoff geöffnet gehalten wer¬ den. Unmittelbar nach dieser Zeitspanne wird die Ausgussöff¬ nung 21 freigegeben und die Schmelze 17 gelangt mit einem Strahl 28 durch das Rohr 15, dessen lichte Weite geringfügig grösser ist als der Durchmesser des Strahles 28, in die Form 1. Der Vorteil dabei ist, dass das Verschlussorgan 27 nicht mehr betätigt werden muss. Der Badspiegel 29 der Schmelze in der Form 1 steigt beim Giessen^ demzufolge wird das ver¬ dampfte Gas verdrängt und zwar durch das Rohr 15, so dass ein aufwärts strömender Gasschleier 33, der durch die Unter¬ seite des Gefässes 16 abgelenkt wird, den abwärts strömenden Strahl 28 vor Berührung mit der Luft schützt. Die flüssige Gasmenge, die während des Giessens zugeführt wird, und die, wegen der gleichbleibenden Blende 23, ebenfalls 2 ml/Sek. beträgt, dient lediglich als ergänzende Menge zur Aufrechter¬ haltung des Gasschleiers, dessen Vorhandensein mit einem glühenden Holzspan überprüft werden kann. Beim Vergiessen durch zwei Durchtrittsöffnungen 5 kann die Giesszeit um die Hälfte verkürzt werden: allerdings muss die Gaszufuhrmenge auf das Zweifache erhöht werde. Ungefähr 1 bis 4 Sek. vor

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Giessende wird die Gaszufuhr in der Leitung 7 unterbrochen, da sonst Gastaschen zwischen dem Badspiegel 29 und der Deck¬ platte 2 unregelmässige Oberflächen in der oberen Formstück¬ partie hervorrufen können.

Bei Versuchen mit chromhaltigen Legierungen konnten Formstücke mit glatten, regelmässigen metallischen Oberflächen hergestellt werden. Im Bereich der Durchtrittsöffnungen 5, 6 war zuweilen eine geringe Nachbearbeitung notwendig. Im Material wurde keine Aufnahme von Stickstoff, jedoch eine starke Senkung von oxydischen Einschlüssen festgestellt. Die Ausschussquote konnte stark herabgesetzt werden.

Die vor dem Giessen zugeführte Gasmenge darf nicht zu gross sein und sollte vorteilhafterweise kontinuierlich erfolgen, da sonst die Gefahr einer Lösung von Stickstoff im Metall gegeben ist. Die Gaszufuhr erfolgt am wirtschaftlichsten über eine eigene Durchtrittsöffnung 6 und abseits des Schmelzen¬ strahles 28 direkt in den Formhohlraum 14.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl für das Giessen mit fallender Giessweise, wie beschrieben, als auch für das Giessen mit steigender Giessweise angewandt werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung auf eisenhaltige Legierungen, z.B. auf Stahlguss.

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