Nederlands   English
 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11 

dommekracht / jack

ALEX DEN OUDEN
EINDHOVEN - NEDERLAND

 1024×768
   (min.)
Oude techniek en werktuigbouw,
industriële geschiedenis en archeologie
Historical engineering and technology,
industrial archaeology and history
© AdO 1998 ... 2004

     


      Terug naar de index der artikelen ...                Back to the index of articles ...   

PAS OP! Omgaan met heet metaal brengt altijd een zeker risico mee. Op deze pagina beschrijf ik (niet in alle details) de door mij gevolgde werkwijzen en gebruikte apparatuur bij het gieten van aluminium. Hierbij komen temperaturen boven 700° C voor. Wil je op dit gebied zelf experimenteren, ga je gang. Doe niets overhaast en overdenk elke stap voor je 'm zet. Ik kan op geen enkele wijze aansprakelijk gehouden worden voor eventuele problemen, schade of ongelukken: je werkt geheel op eigen risico.

TAKE CARE! Working with hot metal always carries a certain risk. On this page I describe (not in full detail) the methods and tools I use in the melting and casting of aluminium. During this work, temperatures of over 700° C are reached. Do you want to experiment in this field yourself, do go ahead. However, don't hurry things and carefully ponder each step before actually taking it. I can and will not be held responsible for any problems, damage or accidents you engender: you're working at your own risk.


De praktijk van het aluminium gieten

Op deze tamelijk uitgebreide pagina laat ik zien, hoe zandgietwerk in aluminium tot stand komt. We doorlopen de opeenvolgende stappen aan de hand van een concreet praktijkvoorbeeld.

Practical aluminium casting

On this quite extended page I will show how aluminium is cast in sand moulds. We study the consecutive stages of the process by means of an example taken from actual practice.

Een groep van veteraan-autoliefhebbers is bezig met de restauratie van een aantal A-Fords, van omstreeks 1929. Men ontwikkelde in eigen beheer een oliefilter-systeem voor de motoren van deze auto's: oorspronkelijk was er helemaal geen oliefilter gemonteerd! Dat is bij lang-gebouwde met witmetaal (babbits) gevoerde lagers niet erg praktisch. Het is beslist de bedoeling, dat de gerestaureerde wagens werkelijk rijden. Er moet dan wel frequent olie ververst worden, om lagerschade bij het rijden te voorkomen. Daarom heeft men besloten, bij de revisie van de motoren liever een (niet-origineel) oliefilter op de kleppenkast aan te brengen. Uiteraard werd de oorspronkelijke toestand zorgvuldig met tekeningen en foto's gedocumenteerd.

A group of veteran car enthusiasts is engaged in restoring a number of A-Fords, dating from about 1929. They developed their own oil filter system for these cars' engines. Originally, the engines were not fitted with any oil filter at all! This is not very practical as the engines sport very long bearing bushes, lined with babbits. Since the owners intend to use their cars on regular tours, it will be necessary to change oil very frequently. To minimise the risk of bearing damage, it was decided to fit, when overhauling the engine, a (non original) oil filter on the valve chest. Evidently, the original situation was carefully documented in drawings and photo's.


      Meer over deze modificatie ...                More about this modification ...   

Voor een degelijke montage van het filter op het kleppendeksel zijn twee vorm­stukken nodig. De eerste prototypen werden handmatig vervaardigd uit staal. Aangezien er op z'n minst een 12-tal van deze setjes nodig zou zijn, was deze produktiemethode te bewerkelijk en tijdrovend.

To soundly fit the new oil filter to the valve chest cover, two specially shaped filler pieces were designed. The first steel prototypes were manufactured by hand. Since at least 12 sets of these pieces are required, this production method was far too laborious and slow.

De in dit geval meest geschikte produktietechniek is zandgieten in aluminium. Ik beschik over de hiervoor benodigde faciliteiten en kennis en stelde deze graag ter beschikking.

The most suitable production method in this particular case is sand casting in aluminium. Well, I have the required facilities and know-how at my disposal. I gladly made these available.


Hoe werkt zandgieten?

Op het eerste gezicht is het gieten van metalen voorwerpen in zand een omslachtige methode.

How does casting in sand work?

At first sight, the casting of metal pieces in sand seems a rather roundabout method.

Men begint met het maken van een (meest houten) model van het te gieten werkstuk. Dit model wordt in twee (of meer) op elkaar gezette vormkasten in licht klevend zand ingebed. Wanneer de vormkasten gescheiden worden en het model uit­genomen, blijft in het zand een exacte afdruk van het model achter. Een holte dus met precies de gewenste vorm. Deze wordt na het weer samenvoegen van de vormkasten met gesmolten metaal volgegoten. Wanneer dit is gestold, kun je het (inmiddels verbrande) zand ver­wijderen en zo hou je een metalen "afgietsel" van de juiste vorm over.

gieten in twee vormkasten
casting in two boxes (flasks)

One starts by preparing a pattern, usually in wood, of the work piece to be cast. This pattern is embedded in sand, made slightly sticky, in two (or more) stacked moulding boxes ("flasks"). When the boxes are taken apart, the pattern can be lifted out. After its removal, an impression remains in the sand of exactly the correct shape. The boxes can then be joined again and the cavity they now envelop may be filled with molten metal. When this has solidified, you can brush off the now burnt sand to obtain a metal cast of exactly the required shape.

Omslachtig, jawel. Het maken van het model is immers een extra stap. Nu is hout wel makkelijker te bewerken dan metaal, maar toch .... Gieten in zand is daarom bij uitstek geschikt voor (klein) seriewerk. Je maakt relatief makkelijk een aantal afgietsels van één enkel model .... Zou je de hele serie direct uit metaal willen maken, dan moet de bewerking van het metaal net zo vaak herhaald worden als er exemplaren gevraagd worden. Het herhaald "invormen" van het model in zand vergt veel minder inspanning.

Roundabout, yes. After all, preparing a wooden pattern is an extra step. Of course, wood can be worked far more easily than metal, but nevertheless .... Casting in sand therefore is particularly suited for (small) production runs of identical pieces. It is relatively easy to run a series of casts from a single model. Would you want to manufacture the whole series directly in metal, you would have to repeat the metal working operation over and over again for each piece. Repeatedly making a mould from a single pattern and filling this with metal is far less work.

Complexe materie? Stil maar, hieronder wordt de zaak stap voor stap geïllustreerd.

Things getting a bit complex? Don't worry, I shall below illustrate each stage of the process.


I. Van prototype tot gietmodel

I. From prototype to moulding pattern


De met de hand vervaardigde stalen prototypes van de twee verlangde gietstukjes konden na enige voorbereiding zelf als model dienen.

Zoals je ziet, waren er in het kleine werkstuk twee doorgaande gaten geboord. Verder was het met 5 mm wel wat aan de dunne kant. Die gaten moesten dicht en het geheel moest wat dikker gemaakt worden.

Het grote werkstuk had twee doorgaande gaten, drie blinde schroefgaten en aan de achterzijde een ingedraaide kamer. De gaten moesten worden gestopt. De kamer werd gevuld met een losse prop, om het model zo eenvoudig mogelijk te houden. Dit was overigens niet strikt noodzakelijk geweest.

Om de gaten te vullen werd snel­drogende plamuur gebruikt, in opvolgende dunne lagen aan­gebracht. De laatste laag werd met waterproof schuurpapier korrel 400 vlak gepolijst.

Het kleine werkstuk werd 3 mm verdikt met een opgelijmd triplex rugplaatje. De zijranden werden licht taps gevijld, om het model makkelijk en zonder beschadiging van de vorm uit het vormzand te kunnen lichten. Tegelijkertijd werd ook aan één zijde een "aansnijding" gemaakt, dit is het stripje dat je aan de van ons afgewende linkerzijde ziet uitsteken. Het dient om in het vormzand een kanaal vrij te houden, waardoor het metaal straks in de vorm zal vloeien.

De prop voor het grote werkstuk werd uit hout gedraaid en aan de bovenzij glad afgewerkt met plamuur en schuurpapier. Tevens werd er uit een stukje hout een losse tapse aansnijding gezaagd, die op dezelfde wijze werd afgewerkt.

Tenslotte werden er uit hout een opkomer en twee giettappen gedraaid, licht conisch van vorm. De opkomer komt in het hart van het grote werkstuk en dient om "slink" (hol invallen) van het bovenvlak van het werkstuk te voorkomen. De giettappen houden in het vormzand de openingen vrij waardoor het metaal in de aansnijdingen kan lopen.

De aansnijding van het grote werkstuk wordt tangentieel geplaatst, zodat het invloeiende metaal de vorm in een draaiende beweging vult.

prototypen, bovenaanzicht
prototypes, top view

The hand-made steel prototypes of the two castings required could themselves be used as moulding patterns after some small modifications.

As you observe, the small piece had two holes drilled right through. Being only 5 mm thick, it was a bit on the thin side for a casting. The two holes had to be plugged and the piece be made a bit thicker.

The large piece had two holes drilled through, three smaller threaded blind holes and at the rear, a turned chamber. All holes had to be plugged. The chamber was filled with a loose plug, to keep the model as simple as possible. This however was not strictly necessary.

To plug the holes, a quick drying filler was used, applied in a number of thin layers. The final layer was carefully flattened and polished with waterproof sanding paper (grain 400).

The smaller piece was backed with 3 mm plywood, glued on. The sides were filed slightly sloping, so as to allow easy removal of the pattern from the mould, without damaging this. At the same time, a "gate" was added to one side, this is the narrow strip you see pointing away from us to the left. It serves to leave a channel in the moulding sand, through which the molten metal will flow into the mould.

The round plug for the larger piece was turned in wood and its upper surface treated with filler and sanding paper. Furthermore a loose tapering gate was sawed from a piece of wood, to be finished in similar manner.

Finally, a wooden riser plug and two wooden runner plugs were turned, of slightly tapered shape. The riser is located in the centre of the larger piece; it prevents concave shrinking of the upper surface of the work during solidification. The runner plugs mould channels through which the molten metal can reach the gates.

The gate of the larger piece is placed tangentially, so the molten metal flows into the mould in a smooth revolving motion.

prototypen, onderaanzicht
prototypes, bottom view
omgebouwd tot gietmodel, onderdelen
modified to moulding pattern, separate parts
gietmodellen, samengesteld
moulding patterns, assembled

II. Maken van de gietvorm

II. Preparing the casting mould


werkbank van de vormer
moulder's bench

De werkbank van de vormer is een grote ondiepe bak, gevuld met vers vormzand. Ik gebruik uitsluitend oliezand. Dit is met een speciale kleefolie gemengd, die dient om de samenhang in de zandvorm te krijgen. De olie zorgt voor de opvallende roodbruine kleur van het zand. Om uitdrogen van het oliezand te voorkomen, wordt dit tussen opvolgende campagnes in goedgesloten plastic emmers bewaard.

In het midden ligt op een slede de gladde en vlakke werkplaat. Links ligt het een en ander aan vormersgereedschap klaar voor gebruik. Je ziet hier ook een linnen zak met vormpoeder liggen.

Laten we beginnen!


The moulder's bench is a large, shallow box, filled with fresh moulding sand. I exclusively use oil-bound sand. This is pre-mixed with a special sticking oil, to obtain sufficient adherence in the moulded sand. The characteristic red-brown colour of the sand is due to this oil. To prevent drying out of the oil sand, it is stored in plastic buckets with close-fitting lids between moulding campaigns.

In the centre of the bench, resting on a slide, you see the smooth and flat ramming board. To the left, a set of moulder's tools lies ready for use. You also see a linen bag containing white parting powder.

Let's start!


De onderkast wordt ondersteboven op de werkplaat gelegd. Het gietmodel wordt eveneens omgekeerd in de onderkast gepositioneerd.

Werkplaat en model worden nu eerst met vormpoeder bestoven. Dit dient om het model straks makkelijk uit de gerede zandvorm te kunnen lichten; en om het zand in onder- en bovenkast los van elkaar te houden, zodat de kasten makkelijk gescheiden kunnen worden.

Zoals je ziet, gebruik ik metalen vormkasten. Linker en rechter zijwand zijn stukken hoekstaal. In elk is één pasgat geboord en geruimd. Voor- en achterwand zijn gezet uit gegalvaniseerd staalplaat. De omgezette randen geven het vormzand houvast.

maken van de gietvorm, stap 1
preparing the mould, step 1

The "drag" or bottom box is placed upside down on the ramming board. The pattern, also upside down, is positioned in the drag.

Ramming board and pattern are now first dusted with parting powder. This will ease the lifting of the pattern out of the mould, later on; and it will prevent the sand layers in bottom and top boxes from sticking together, so we can easily part the boxes, when the mould is finished.

As you can see, I use steel moulding boxes. The left and righthand sides are sections of angle iron. In each, a dowel hole is drilled and reamed. Front and rear sides are folded from galvanised steel sheet. The flanges so formed ensure an excellent grip on the moulding sand rammed in.

De onderkast wordt nu gevuld met vormzand.

Dat gebeurt laag voor laag, en elke laag wordt zorgvuldig aangedrukt. In een kleine kast als deze gebruik ik hiervoor meestal het achtereind (heft) van het zandmes, dat je eerder al op de vormersbank klaar zag liggen. Voor grote kasten neem ik meestal de met ingegoten lood verzwaarde stamper met rubber kop, die eveneens op de werktafel klaar ligt.

Als de onderkast geheel gevuld en aangeklopt is, wordt hij met een stalen rei afgestreken. Dat is in deze foto nog niet gebeurd.

Bedenk dat dadelijk, wanneer de onderkast in de normale stand wordt gedraaid, het afgestreken vlak het ondervlak van de vorm is.

maken van de gietvorm, stap 2
preparing the mould, step 2

The drag is now filled with moulding sand.

Filling takes place layer by layer and each layer is carefully rammed in between. In a small box like the one shown here, I usually apply the rear end of the handle, the haft, of the sand knife you saw lying on the moulder's bench in an earlier photo. In larger boxes I usually take the lead-weighted rammer with flat rubber head, that also lies ready on the bench.

When the drag is completely filled and rammed, it is wiped flat with a steel ruler. This is not yet done in the photo shown here.

The present upper surface will naturally be the bottom of the mould when the drag is turned over to its normal operating position.

De onderkast wordt nu voorzichtig omgedraaid. Ik leg er eerst een tweede werkplaat op en draai het geheel van twee platen met daartussen de onderkast in één keer om. Na afnemen van de (nu) bovenste plaat krijg je de hier getoonde situatie.

Je ziet de bovenzijde van het ingevormde gietmodel (met de ingedraaide kamer).

Het bovenvlak van het vormzand is wit vanwege het vormpoeder dat we in het begin op de werkplaat hebben gestrooid. Wanneer we dadelijk de bovenkast op de onderkast gaan plaatsen en vullen, blijven dankzij dit vormpoeder de zandvullingen van onder- en bovenkast los van elkaar.

maken van de gietvorm, stap 3
preparing the mould, step 3

The drag is now carefully turned upright. I first put a second board, the turnover board, on top of it and then turn the lot, two boards with the drag held between them, in a single movement. After lifting off the (now upper) ramming board, you have the situation shown here.

You see the top of the fully embedded pattern (with the turned chamber).

The upper surface of the moulding sand is white due to the parting powder we dusted on the ramming board at the start. When we now place the "cope" or top box on the drag and fill this with moulding sand, the sand layers in drag and cope do not adhere to each other.

De bovenkast is op de onderkast geplaatst. Hij wordt nauwkeurig in positie gehouden door twee gedraaide stalen paspennen, die in de geruimde gaten van de flenzen van de kasten worden gestoken, één aan elke zijde.

De ronde houten prop wordt in de kamer van het model gelegd; de opkomer wordt in het middengat van de prop gestoken. De aansnijding en de giettap worden (los) op hun plaats gelegd.

De bovenkast kan nu laag voor laag met vormzand worden gevuld en aangestampt.

maken van de gietvorm, stap 4
preparing the mould, step 4

The cope is placed on top of the drag. It is accurately kept in the correct position by two turned steel dowel pins, which are inserted in the reamed holes in the flanges of the boxes, one each side.

The round wooden plug is placed in the chamber turned in the pattern; the riser plug is inserted in its centre hole. The gate and runner shaping pieces are laid in position.

The cope can now be filled and rammed layerwise with moulding sand.

De bovenkast is geheel gevuld. Hij wordt met de rei afgestreken om een vlakke bovenzij te krijgen. Daarbij werk je om de uitstekende opkomer en giettap heen.

maken van de gietvorm, stap 5
preparing the mould, step 5

The cope is completely filled. The upper surface is smoothed with the steel ruler to obtain a flat top. You work around the riser and runner plugs, still sticking out.

Met de punt van de rei steek je naast de giettap een ondiepe gietkom.

Vervolgens neem je de houten giettap en opkomer uit. Omdat ze licht conisch zijn, geeft dat geen enkel probleem, ze komen makkelijk vrij.

Met de hand of met een speciaal vormersgereedschapje rond je de scherpe randen van de vorm netjes af. Alle zand moet hier zeer degelijk aangedrukt zijn en er mogen geen losse korrels rondzwerven.

Straks zal namelijk het gesmolten aluminium in de gietkom worden gegoten. Het loopt dan over in de gietloop, vult de vorm, en stijgt op in de opkomer. Eventuele losse zanddelen worden meegesleurd en die vind je dan later ergens in je werkstuk terug ....

maken van de gietvorm, stap 6
preparing the mould, step 6

Using the end of the ruler, you cut a shallow funnel next to the runner.

Then the wooden riser and runner plugs are pulled out. As they are slightly tapering, this causes no difficulties.

Using your fingers or a specially-shaped sleeker, you tidy up the sharp edges of the mould. All sand in this area must be pressed very tightly and no loose grains should remain.

We shall pour the molten aluminium into the funnel, from which it will flow over into the runner, filling up the mould and then rising up in the riser. Any loose grains in the mould are swept along and you will find them later, enbedded somewhere in your casting .....

Het vormen is nu klaar. We nemen de twee paspennen los en tillen de bovenkast heel voorzichtig van de onderkast en leggen hem omgekeerd op de werkplaat.

Moulding is now finished. We take out the two dowel pins and very, very smoothly lift the cope from the drag. Turn it over and put it down on the ramming board.

onder- en bovenkast, gereed
cope and drag, finished

Op de werkplaat blijft de onderkast achter. We lichten nu uiterst beheerst het gietmodel uit de onderkast en controleren de ingevormde afdruk.

Met de beschikbare vormersgereedschapjes (mini-stampertjes en de zogenaamde "hoorn") werken we de onder- en bovenvorm waar nodig nog wat bij. Daarna zijn we klaar voor de eerste proefgieting.

Next to it, the drag remains. We slowly and controlledly lift the pattern out. Check the impression for damage due to this lifting operation.

Applying the various moulder's tools (sleekers of diverse shapes and the so-called "horn") we touch up both drag and cope to correct any small damage. We are now ready for the first trial casting.


III. Eerste proefgieting

III. First trial casting


Als uitgangsmateriaal gebruik ik meestal oud aluminium zand­gietwerk, dat ik uitzoek (en koop) bij de oud-metaalhandel. Dit recycle-materiaal is goedkoper dan nieuw gekocht. Er wordt in de praktijk voor aluminium zandgiet­werk eigenlijk maar één legering gebruikt: Silumin met 13% Si. Dit is de optimale giet­legering. In Silumin gegoten werk is makkelijk te her­kennen en te onderscheiden van andere aluminium (spuit) gietlegeringen.

Het gesmolten recycle-materiaal is niet erg schoon. Bij GieterijTechniek Holland (GTH) in Losser koop ik drie soorten reinigings-chemicaliën: ontslakker, ontgasser en korrel­verfijner. Deze maken het recycle-materiaal zo schoon als nieuw.

oud aluminium gietwerk wordt hergebruikt
old aluminium castings to be recycled

As casting metal I generally use old aluminium sand castings, which I select myself and buy at the scrap yard. This recycled metal is cheaper than newly bought. In practice only one type of alloy is used for sand casting aluminium: Silumin with 13% Si. This is the optimal alloy for such work. Pieces cast in Silumin are easily recognised and separated from other aluminium (die) casting alloys.

The molten recycled metal is not very clean. I apply three types of chemical additions: flux, degasser and grain refiner. Working together, these clean up the metal just prior to casting to such a degree, that it is as good as new metal.

Ik smelt mijn aluminium in een SiC-kroes, die ik in een kleine propaan-gestookte oven verhit. De kroezen (ik heb ze in verschillende afmetingen) komen eveneens van GTH. Het oliezand voor de vormerij trouwens ook.

De oven is zelf gebouwd naar eigen ontwerp uit losse (ongevoegde) vuurvaste stenen. De binnenzijde van de kap is bekleed met een hittebestendige keramische deken (tot 1200° C bestand).

In de foto is de oven direct op een betonvloer opgesteld. Dat is niet de aan te bevelen opstelling. Je kunt beter eerst een 10 cm dik bed van absoluut droog Maas- of zilverzand uitspreiden en daarop de oven opbouwen. Bij eventuele calami­teiten (breken van een kroes, bijvoorbeeld) loop je dan minder risico. Beton is namelijk niet bestand tegen gesmolten metaal. Let op, zou het zandbed nat zijn, dan kan de hele zaak exploderen als er gesmolten metaal op valt. Beslist af te raden.

De ovenkap is opgehangen aan een stangenmechanisme, dat er voor zorgt, dat hij rechtstandig geheven wordt. Zo voorkom je dat de kroes wordt omgestoten bij het heffen van de kap, juist voordat je de kroes oppakt om te gaan gieten.

propaan-gestookte kroesoven
propane-fired crucible furnace

I melt my aluminium in a SiC-crucible, which is heated in a small propane-fired furnace. I have a range of crucibles of different dimensions, to fit them to the work in hand.

I built the furnace myself to my own design, from unmortared firebricks. The inside of the furnace hood is clad with a heat resistant ceramic blanket (which can withstand 1200° C).

In the photo, the furnace is erected directly on a concrete floor. This is not best practice. It is advisable to first spread a 10 cm bed of absolutely dry sand on the floor and build the furnace on top of that. In case of calamities (like a breaking crucible) you run less risk that way. Concrete definitely is not resistant to molten metal. Be careful to use dry sand, if you drop molten metal on wet sand, an explosion may result. Decidedly to be avoided.

The furnace hood is hung in a rod mechanism, which ensures that it is lifted purely vertically. You do not want to knock over the crucible full of molten metal, when you lift the hood just prior to picking up the crucible to start casting.

De oven wordt gestookt met de grootste maat standaard-propaan­brander. Het gas komt uit een 13 kg gasfles, die is voorzien van een regelbare reduceer, zodat de brander met maximaal 3 bar in plaats van de gebruikelijke 1,5 bar gevoed kan worden. De verbrandingslucht wordt zelf aangezogen; er is geen ventilator voorzien.

Het vergt ongeveer 10 minuten om 0,5 kg aluminium vanuit koude toestand te smelten; en 15 minuten voor 1,5 kg.

In de foto kijk je in de ovenschacht. Je ziet nog ongesmolten metaal.

een snelle blik in de oven
a quick look into the furnace

The furnace is fired with the largest standard size propane burner. The gas is provided in 13 kg gas bottles, which have an adjustable reducing valve. In this way, the burner can be fed with up to 3 bar instead of the usual 1.5 bar pressure. Combustion air is drawn in by natural suction, no fan is required.

It takes about 10 minutes to melt 0.5 kg aluminium starting from cold; and about 15 minutes for 1.5 kg.

In this photo you look straight into the furnace shaft. The metal you see is not yet melted.

Wanneer de uitgewogen charge is gesmolten, wordt deze eerst gereinigd. Ik wikkel de uitgewogen hoeveelheid reinigings-chemicaliën in een stuk alu-folie, dat ik rond de punt van een rechte pook vastdraai. Met de pook breng ik dit wikkel onderin de kroes. De folie smelt en de chemicaliën mengen zich intensief met het gesmolten metaal.

Zodra de reactie is afgelopen, drijft er een laag slak op het aluminium. Deze schep ik af met een soort stalen schuimspaan, tot de metaal­spiegel egaal zilver glanst.

Dit alles gebeurt door de opening in de ovenkap en bij brandende brander, zodat kroes en metaal niet afkoelen.

We zijn nu klaar voor het gieten!

Brander uit, ovenkap omhoog, vastzetten en de kroes van opzij met een speciale kroezentang in de linkerhand opnemen. Die tang zie je bovenin de foto van het aluminiumschrot, twee foto's terug.

In de rechterhand heb je een rechthoekige schuimlepel, om eventuele op het metaal drijvende slak mee tegen te houden bij het vullen van de vorm.

De kroes boven de gietloop brengen, kantelen en de vorm volgieten. Dit alles zo snel mogelijk als verantwoord is, om het metaal zo min mogelijk te laten afkoelen vóór het gieten.

klaar voor het gieten!
ready for casting!

The metal charge is weighed prior to putting it into the crucible. When it is fully melted, we first clean the metal. I wrap the required amount of chemical additions (accurately weighed out) in a piece of aluminium foil and wrap this tightly around the tip of a small poker. The wrapping is pushed right to the bottom of the crucible and held there, until the foil melts and the released powder mixes intimately with the molten aluminium.

As soon as the reaction is finished, a layer of slag ("dross") floats on top of the metal. I take this off with a steel skimmer, until the metal surface shines mirror bright.

All this is done right through the top opening. The burner is kept on. The metal thus cannot cool off.

We're now all set for the actual casting operation!

Turn off the burner, lift the furnace hood, fix it, pick up the crucible from the side with special tongs. These tongs are visible in the photo of the aluminium scrap, two photos up.

Lift the crucible with the left hand. In your right hand you have a rectangular skimmer, to hold back any residual slag floating on the metal during the filling of the mould.

Position the crucible over the funnel of the mould, tilt it and fill the mould. All this as quickly as is safely possible, to avoid unwanted cooling of the metal prior to casting.

De vorm is gevuld, tot het gesmolten metaal bovenin de opkomer verschijnt. Je hebt dan voldoende hydrostatische druk in de vorm om een perfecte vulling te garanderen.

Die hydrostatische druk zou overigens kunnen leiden tot het opdrijven van de bovenkast, vooral wanneer het horizontaal oppervlak van het gegoten metaal groot is.

Mocht de zaak werkelijk opdrijven, dan loopt het metaal uit de vorm en heb je een probleem .... Daarom zet je dus ijzeren gewichten op de flenzen van de bovenkast, zodat die beslist niet op kan drijven.

In contact met het hete metaal begint de olie van het vormzand te verbranden, zodat er wat rook opstijgt.

de vorm is gevuld
the mould is filled

The mould is filled, until the molten metal appears at the top of the riser. You now have sufficient hydrostatic pressure in the mould to ensure a perfect filling.

This hydrostatic pressure, by the way, could easily cause the cope to start floating, especially when the horizontal surface of molten metal is large.

When the cope really starts floating, the metal runs out of the mould at all sides and you have a real problem .... Therefore you put iron weights on the flanges of the cope, so effectively preventing any inclination to float.

When the oil sand gets in contact with the hot metal, the oil starts to burn, giving off some smoke.

Gun het metaal een half uurtje om te stollen en zover af te koelen dat het voldoende sterkte heeft. Dan kun je de zaak veilig "ontkisten".

Hier is de bovenkast afgenomen. Het gietstuk is nog in het zand verborgen.

En dan volgt het spannende moment. Je tilt het gietstuk uit de onderkast en stoot het verbrande zand er af. Is het geheel goed geslaagd? Geen koudloop, slak- of zandinsluitingen? Geen gasblazen? Dan is de eerste proefgieting een succes en kun je overgaan tot het werkelijke (seriematige) produktie gieten.

bovenkast afgenomen
cope removed

Give the metal about half an hour to properly solidify and cool down enough to obtain sufficient strength. You can then safely "shake out" the mould.

Here the cope is taken off. The casting is still hidden in the sand.

An exciting moment: you lift the casting from the drag and chip off the burnt sand. Is it sound? No cold flow, no slag or sand inclusions? No blow holes? Then the first trial casting is a success and you can prepare yourself for the actual serial production runs.


IV. Seriematig gieten

IV. Casting in series


In het geval dat we hier bestuderen, kon in verband met de capaciteit van kroes en oven steeds een serie van drie worden gegoten. Dat betekent, dat er steeds drie giet­vormen worden vervaardigd. Dat gaat steeds vlotter, omdat je na een paar keer precies weet waar je op moet letten.

Op de achtergrond zie je de nog koude kroes, gevuld met brokken van het te smelten materiaal. Dit steekt (nog) ruim boven de kroes uit, omdat de grove brokken natuurlijk niet precies in de kroes passen en er heel wat loze ruimte overblijft. Vlak voordat het metaal werkelijk smelt, wordt het heel zacht en deegachtig en glijdt het vanzelf dieper de kroes in. Is het eenmaal gesmolten, dan is de kroes voor ongeveer 80% gevuld.

aan het begin van een cyclus
at the start of a run

In the case we are discussing here, the capacity of crucible and furnace allowed runs of three castings to be made per go. So I had to prepare three complete moulds for each casting campaign. This took less and less time, as I quickly learned the specific difficulties of these particular moulds.

In the background you see the crucible, still cold, filled with chunks of aluminium to be melted. They (quite) poke out of the crucible. That is to be expected. They do not precisely fit the walls of the crucible and a lot of space is wasted. Shortly before actually melting, the metal becomes very soft and pasty and then slides easily deeper into the crucible. Once fully molten, the aluminium fills the crucible for about 80%.

De drie gietvormen zijn gevuld en voldoende afgekoeld. De drie bovenkasten zijn afgenomen. Achteraan zie je de drie onder­kasten met daarin de aftekening van verbrand (zwart) vormzand. Dit is verloren en wordt afgevoerd.

Er blijft gelukkig heel wat nog bruikbaar vormzand over, zowel in boven- als in onderkast. Dit wordt zorgvuldig gerecupereerd. Je ziet het vooraan liggen.

In het midden drie gedeeltelijk vrijgemaakte gietstukken. Met het zandmes zullen ze verder worden schoongekrabd.

aan het eind van een cyclus
at the end of a run

The three moulds have been filled and are now cooled down enough for shaking out. The copes have been taken off. At the rear you see the three drags with a crust of burnt (black) sand. This must be discarded.

Quite a lot of oil sand however still is perfectly reusable, both from drag and from cope. It is recovered for further use. You see some of the recovered sand in front.

In between you observe the three castings, partially cleaned from adhering burnt sand. They will be scratched completely clean with the sand knife.

De oogst van één gietcyclus. Drie perfecte gietstukjes, nog voorzien van aansnijding, giettap en opkomer.

drie gerede gietstukjes
three finished castings

The harvest of a single melting campaign. Three perfect castings, their runners, gates and risers still attached.

Vanzelfsprekend worden aan­snijding, giettap en opkomer afgezaagd. Ze kunnen bij een volgende gietcyclus direct worden hergebruikt. Het is prachtig schoon materiaal.

en zo worden ze afgeleverd
and this is how they are delivered

Naturally, the runners, gates and risers are sawn off prior to delivery. They will be directly reused in the next campaign. It's beautifully clean material.


naar de top    naar de top to the top    to the top