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SchleudergussverfahrenzurHerstellunghohlerMetallkörper.
Dite Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Metallgussstücken, insbesondere von verhältnismässig langen Hohlkörpern, z. B. gusseisernen Röhren mittels Schleuderguss in feuerfesten Formen.
Gussstücke dieser Art werden durch Eingiessen von geschmolzenem Metall in eine, um ihre Achse
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um Feuchtigkeit abzusondern oder wenn sie ungebrannt ist, mit einer Sehutzverkleidung, z. B. Zement versehen, dies zu dem Zwecke, um das Wegspülen des Sandes durch das, in die Form fliessende geschmolzene Metall zu vermeiden und die Form widerstandsfähig gegen die zerstörende Wirkung der hohen Drehgesehwindigkeit zu machen.
Keines dieser Verfahren ist jedoch zufriedenstellend, da das Brennen oder Austrocknen der Form kostspielig ist, während die Schutzverkleidung, welche schmelzbar ist, mit dem Metall des Gusses schmilzt und einen schalenartigen Überzug von weissem oder grauweissem Aussehen sehafft, dessen Ausmass eine Abweichung von der angenommenen Grundform bedeutet.
Mit Hilfe der Erfindung können nun durch eine besondere Behandlung der Form hohle Gegenstände der in Frage kommenden Art in ungebrannten, grünen oder nassen Sandformen ohne Neigung zur Blasenbildung u. dgl. gegossen werden. Die Behandlung der Form ist hiebei derart, dass die Hitze des geschmolzenen Metalls während des Eingiessens zum Trocknen oder Brennen der Form nutzbar gemacht wird.
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Verkleidung der Form angewendet werden. Ein besonders für diesen Zweck geeigneter Stoff ist die nasse Modellackverkleidung, welche gewöhnlich für trockene Sandformen verwendet wird. Sie besteht aus fein zerriebenem oder pulverisiertem kohlenstoffhaltigem Stoff, der, mit Wasser vermengt, auf der Formwand einen dickflüssigen Überzug zurücklässt.
Obwohl diese Verkleidung in Sauerstoff verbrennbar ist, wird sie während des Giessvorganges
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dunkelgraue Farbe zurück.
Wenn jedoch das Gussstück aus der Form genommen werden soll, während die Temperatur noch hoch genug ist, um den kohlenstoffhaltigen Verkleidungsstoff in Gegenwart von Sauerstoff zu entzünden, wird die Verkleidung zerstört, wobei auf der Gussoberfläche eine viel hellere Farbe zurückbleibt, als wenn dieVerkleidungnachdemKühlenmechanischentferntwird.
Um die, der heftigsten Einwirkung des geschmolzenen Metalls beim Giessvorgang unterworfenen
Teile der Form vor etwaiger ausspülender oder einschneidender Wirkung zu schützen, kann der Fruchtig- keitsgehalt der Formoberflächen in Zonen, welche dieser Wirkung am meisten ausgesetzt sind, dadurch vermindert werden, dass diese Zonen einige Minuten lang unmittelbar vor dem Giessen der trocknenden Wirkung einer Flamme unterworfen werden.
Die Form wird nun während der Beschickung und dem Giessen mit verhältnismässig niedriger
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die höchste Stelle der Form hinwegzuführen und die Hauptmasse der Ladung im wesentlichen längs des tiefsten Teils der Form verbleibt.
Auf diese Weise wird die Form durch die vorübergehenden Berührungen mit dem geschmolzenen Metall äusserlich getrocknet, bevor die Formwand vollständig mit einer Lage geschmolzenen Metalls bedeckt ist, was das freie Entweichen des erzeugten Dampfes verhindern würde.
Die Trocknung der Form schreitet von innen nach aussen fort, wobei die Feuchtigkeit abwechselnder Verdampfung und Kondensation unterworfen ist, derart, dass sie an die Aussenseite der Form und zu den Auslassöffnungen des Giesskastens gelangt ohne die innere Oberfläche der Formwand zu stören.
Hohle Gegenstände, welche in der beschriebenen Weise gegossen sind, besitzen sehr gefälliges Aussehen ; aber infolge der Anwesenheit von Unreinheiten, wie Sand, Schlacken, Oxyden u. dgl. von geringem spezifischen Gewicht und der Tatsache, dass solche Unreinheiten während des Giessens an die innere Oberfläche gelangen und sich dort gewöhnlich in der Nähe der Enden als Schlackenkruste sammeln, entspricht die innere Oberfläche weniger, so dass das Gussstück als Ganzes nicht zufriedenstellend ist.
Während der Beschickung, d. h. während die Form in verhältnismässig langsame Drehung versetzt ist, ist die Neigung zur Oxydbildung infolge des ständigen Zurückfallens kleiner losgelöster Teile nach unten vergrössert, da diese Teile beim Fall durch den Sauerstoff der Atmosphäre in der Form an der Oberfläche oxydiert werden.
Da der Schmelzpunkt des Oxydes höher ist als der des Metalls, wird diese oxydierte Oberfläche nicht mehr in den flüssigen Zustand des Schmelzbades, in welches sie fällt, riiekverwandelt. Das geschmolzene Innere dieser Teile wird, wenn es das geschmolzene Bad aus gleichartigem Stoff erreicht, von demselben durch zwei Oxydschichten von höherem Schmelzpunkt getrennt, so dass von da ab das verhältnismässig reine Metall des Teilchens nicht mit verhältnismässig reinem Metall des Bades innig vereinigt ist.
Eine ziemlich grosse Anzahl dieser Teilchen durchdringt die den Guss überziehende Kruste oder Schlacke nicht vollständig, sondern verbindet sich mit dieser Kruste und vergrössert dadurch ihr spezifisches Gewicht beträchtlich, so dass dieses beinahe das des Gusses erreicht. Die Folge davon ist, dass keine
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innig, wobei die ScHackenlruste stellenweise tief in die Gusswände eingebettet ist, was eine Schwächung derselben zur Folge hat und Vertiefungen hinterlässt, wenn die Kruste entfernt wird.
Es wurden nun bereits verschiedene Versuche gemacht, um die Bedingungen abzustellen, welche zur Krustenbildung führen. Es wurde vorgeschlagen, das Metall mit einer sauerstoffentziehenden Atmosphäre zu umgeben, z. B. Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Dampf od. dgl. Dieses Verfahren ist jedoch schwierig durchzuführen und wenn es auch in der Verhütung von Sauerstoffbildung vorteilhaft ist, so beeinflusst es in keiner Weise die andern vorhandenen Unreinheiten, welche an der Bildung der Kruste teilnehmen.
Es wurde ferner vorgeschlagen, in einem bestimmten Zeitpunkt des Giessvorganges einen emaillieren-
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Emailschicht zu bedecken. Dieses Verfahren vermeidet die Vergrösserung des spezifischen Gewichtes der Kruste durch hinzugekommene Eisenteile und die dadurch entstehenden Übelstände nicht und der Emailüberzug ändert nur das Aussehen des Inneren des Gussstückes wesentlich.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun vor allem, ein Giessverfahren zur Herstellung von Gussstücken mit gefälligem und natürlichem Aussehen zu schaffen, das im wesentlichen frei von allen Unreinheiten und von gleichmässigen, spezifischem Gewicht ist. Hiebei wird der äussere Überzug durch die Ver- kreidung der Form und die innere Oberfläche durch die Umwandlung aller Unreinheiten in besonders flüssige Schlacken gesichert. Dieselben reinigen das Metall vollständig, sind von modrigem spezifischem Gewicht, wodurch ihre Lage auf der inneren Oberfläche des Gussstückes gesichert wird und besitzen ausser- dem einen niedrigen Schmelzpunkt, so dass das Metall eher erstarrt.
Die beiliegende Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine, gemäss dem Verfahren zubereitete Giessform in giessfertigem Zustand.
Zur Ausführung des neuen Verfahrens wird eine Sandform in der üblichen Weise hergestellt, wobei der Sand wie sonst gebräuchlich oder auch mit andern, dem angestrebten Zweck entsprechenden Stoffen vermengt sein kann. Hierauf wird das Innere der Form mit einem Gemisch aus Wasser und einem unlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoff, z. B. fein zerteilter Anthrazitkohle, Nusskohle oder beiden Stoffen verldeidet.
Diese Verkleidung, welche gewöhnlich ungefähr die Beschaffenheit von schlammigem Wasser besitzt, wird auf irgendeine geeignete Weise in der Form angebracht. Dieselbe bedeckt die Form und verhindert eine Verbindung des geschmolzenen Metalls mit dem Sand. Obwohl diese Verkleidung verbrennbar ist, wird sie während des Giessvorganges nicht angegriffen und ist nach Erkalten des Gusses im wesentlichen unverändert, ausser bezüglich des Feuchtigkeitsgehaltes. Sie kann leicht vom Guss getrennt werden, wobei
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In manchen Fällen kann es nützlich sein, die Form unmittelbar vor dem Giessvorgang ungefähr fünf Minuten lang der Einwirkung einer Flamme zu unterwerfen. Diese Behandlung verringert den Feuchtigkeitsgehalt der Verkleidung und des Sandes in den Zonen, welche der stälksten Einwirkung des
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jedoch in geringem Masse als die erstgenannten Zonen unterworfen sind, haben wesentlich verringerten Fenchtigkeitsgehalt.
Entsprechend der Zeichnung, in welcher der Feuchtigkeitsgehalt der im Giesskasten D angeordneten
Sandform A angedeutet ist, betrage der Feuchtigkeitsgehalt des Sandes im Innern (Zone. E) ungefähr
11%. Die Zonen C an den Enden der Form, welche der stärksten Einwirkung des geschmolzenen Metalls
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geeignete Weise eingeleitet werden. Jede beliebige Giessvorrichtung kann dazu verwendet werden. Eine besonders zweckmässige Art ist die, bei welcher der Eingiessvorgang stattfindet, während die Form zur
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verteilen.
Ist das geschmolzene Metall in die Form eingegossen, so bestreicht es zunächst die Zone vor- deren Teil des Rohres, welche, wenn das Rohr in der oben beschriebenen Weise mit der Gasflamme behan- delt ist, vollständig trocken ist und einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 1% besitzt. Das Metall fliesst dann über die Zone D, welche teilweise trocken ist, hierauf zum rückwärtigen Ende des Rohres. Die stärkste
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der trockenen Zone am vorderen Teil des Rohres. Daraus ist ersichtlich, dass an Stellen, wo die Einwirkung des geschmolzenen Metalls am heftigsten ist, dieses nicht unmittelbar mit Sand oder Verkleidung vom höchsten Feuchtigkeitsgehalt in Berührung kommt.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Sandes wird durch die Anwendung der nassen Verkleidung etwas vergrössert. Die nachstehende Tabelle zeigt den ungefähren Feuchtigkeitsgehalt von Querschnitten in den verschiedenen Stadien und an den verschiedenen, bezeichneten Stellen.
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<tb>
<tb>
1. <SEP> Gewöhnlicher <SEP> Sand <SEP> .........................10#5%
<tb> 2. <SEP> Nach <SEP> dem <SEP> Schwärzen <SEP> ..................................11#2%
<tb> 3. <SEP> Giessfertig <SEP> - <SEP> Vorderer <SEP> Teil <SEP> .........................7#8%
<tb> 4. <SEP> # <SEP> - <SEP> Mitte <SEP> ...............................11#1%
<tb> 5. <SEP> # <SEP> - <SEP> Rückwärtiger <SEP> Teil <SEP> ...................8.6%
<tb>
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einer geeigneten Beschaffenheit sein, z. B. von der, in der gewöhnlichen Giessereipraxis verwendeten Art.
Der Hauptzweck dieser Verkleidung, bei welcher Kohlenstoff gewöhnlich 80% der ganzen Masse ansmacht. ist, auf der Sandoberfläche eine Schutzschicht zu sehaffen, so dass sich das heisse Metall nicht mit dem Sand verbinden kann.
Während des Besehickungsvorganges werden in die Form und auf die Oberfläche des geschmolzene n Metalls ein oder mehrere als Flussmittel geeignete Stoffe gebracht, z. B. borsaures Natrium (gewöhnlicher
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Das Flussmittel in pulverisierter Form kann auf das Metall in der Giesspfanne gerade vor dem Eingiessen oder zu irgendeiner ändern Zeit gebracht werden. Es wird dabei fast unmittelbar in flüssigen Zustand versetzt, schwimmt auf dem geschmolzenen Metall und tritt mit diesem in die Form ein, wobei es seine Lage auf der Oberfläche beibehält.
Die Flussmittel haben einen sehr niedrigen Schmelzpunkt und unmittelbar, wenn sie auf das
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wie Schlacken, oxydiertes Eisen, Sand u. dgl. sammeln. Sie schmelzen diese Unreinheiten und bilden mit ihnen eine dünnflüssige Schlacke, welche die Oberfläche des Metalls bedeckt und den Zutritt von Luft verhindert, was die Bildung von Metalloxyd zur Folge hätte.
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Metall und hält alle Unreinheiten auf der Oberfläche des Metalls schwebend. Ihre Zusammensetzung ist reine Schlacke, frei von metallischem Eisen, und hinterlässt, wenn sie vom Guss entfernt ist, eine glatte Oberfläche von natürlicher Farbe und normalem Aussehen.
Infolge ihres geringen spezifischen Gewichtes bleibt die Schlacke an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und nimmt alle Unreinheiten auf, da diese unter dem Einfluss der Schwer-und Zentrifugalkraft an die innere Oberfläche der Form bewegt wurden. Infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes bleibt sie flüssig bis lange nachdem das Metall fest geworden ist, entwickelt weiterhin unaktive Gase und wirkt als Reiniger des Metalls und der Atmosphäre in der Form.
Da im spezifischen Gewicht zwischen der, durch das Flussmittel hervorgebrachten Schlacke und dem Metall eine grosse Abweichung besteht, ist kein Bestreben zu einer innigen Verbindung der beiden Stoffe vorhanden ; die Trennungslinie ist genau bestimmt und im wesentlichen gleichmässig. Der Schlacken- Überzug ist nur oberflächlich ohne Lagerung in der Gusswand und kann, da er nur leicht anhaftet, nach dem Erkalten leicht, z. B. durch Abschaben entfernt werden. Er kann auch durch Behandlung mit Wasser entfernt werden, da die Schlacke in Wasser löslich ist.
Das Flussmittel oder der schlackenbildende Stoff kann auf irgendeine geeignete Weise und zu irgendeinem Zeitpunkt, solange das Metall flüssig ist, eingeführt werden. Es ist jedoch augenscheinlich, dass, je eher es eingeführt wird und je näher die Einführungsstelle an der Giesspfanne ist, desto weniger Gelegenheit zur Oxydbildung gegeben wird und desto länger die Zeit zur Erzielung der angestrebten Wirkung ist.
Am zweckmässigsten findet die Einführung des genannten Stoffes gleichzeitig mit der Einführung des geschmolzenen Metalls in die Form statt. Wenn in eine geneigte Form gegossen wird, kann das Flussmittel in einer geeigneten Menge auf das Metall gegeben werden, während es in die Form fliesst. Wenn in anders angeordnete Formen gegossenwird, hängt die Stelle und die Zeit von gewissenbedingungen und dem zu erreichenden Zweck ab.
Die Vorteile, welche durch Anwendung des in der beschriebenen Weise eingeführten Flussmittels oder schlackenbildenden Materials erzielt werden, sind mannigfaltig. Nur als auf dem geschmolzenen
Metall liegender Überzug von schmelzbarem Stoff betrachtet, verhindert die Schlacke den Zutritt von
Luft und die daraus folgende Oxydbildung. Mit dem verwendeten Stoff ist immer eine Entwicklung eines unaktiven Gases verbunden. Dasselbe entsteht durch die Einwirkung des geschmolzruell kohlenqamen Natriums mit anwesender Kieselerde nach folgender Formel :
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Diese Einwirkung findet in der Giesspfanne und in der Form statt, so lange, als kieselhaltiges Material verfügbar ist.
Die steife, schwere und zähe Masse von Schlacke, Sand u. dgl. wird bei diesem Vorgang in eine dünne, leichte und flüssige Schlacke verwandelt, welche ein spezifisches Gewicht von ungefähr dem dritten Teil desjenigen des metallischen Eisens besitzt. Metallteile, welche von der Spitze der Form in das untere Metall zurückfallen, werden bei dem Fall nicht oxydiert und gehen sofort durch den dünnen Schlackenbelag hindurch zum reinen Metallkern und werden vollständig in demselben aufgenommen. Nach dem Erkalten kann die Schlacke in Wasser gelöst werden, wobei die ganze Schicht nur oberflächlich ohne engere Verbindung auf dem Metall liegt. Ist die Schlacke vollständig erkaltet, so ist sie zerbrechlich wie Glas ; nach ihrer Entfernung tritt die natürliche, klare Oberfläche des Metalls zutage.
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mässigkeit und frei von allen Fremdkörpern.
Diese Eigenschaften sind dadurch entstanden, dass das geschmolzene Eisen in einem Zustand von aussergewöhnlicher Flüssigkeit ist, die ein gleichmässiges Ausbreiten über die Form und das Ausscheiden leichterer Stoffe, wie Schlacken, Gas u. dgl. ermöglicht, wobei die Unreinheiten frei durch das flüssige Metall hindurchgehen. Die erzeugte Schlacke ist somit ein besonders wirksames Reinigungsmittel, da sie die Fremdkörper leicht in flüssigen Zustand umwandelt.
Bei Anwendung des neuen Verfahrens können auf einfachere Weise Gussstücke von grösserer Zug-
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deshalb, weil das Metall bei einer niedrigeren Temperatur als bisher gegossen werden kann, infolge des Mangels des Widerstandes einer Schlackenkruste.
Infolge der Tatsache, dass das Metall durch Anwendung des Verfahrens gereinigt wird, kann Eisen mit verhältnismässig geringem Kohlenstoffgehalt zum Giessen verwendet und vollkommene Verteilung
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festigkeit ermöglicht, da ja die Zugfestigkeit von Gusseisen vom Kohlenstoffgehalt abhängig ist. Hohlkörper, welche in der beschriebenen Weise gegossen sind, sind, im Querschnitt betrachtet, im wesentlichen homo-
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Durch das vorliegende Verfahren wird jedoch die Gusshaut an der inneren und äusseren Oberfläche vermieden, da der Schlackenbelag an der Innenseite das geschmolzene Metall vor der Gusshautbildung beim Erkalten schützt, während die Aussenseite durch die, durch das flüssige Metall ausgetrocknete Form- wand geschützt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schleudergussverfahren zur Herstellung hohler Metallkörper, dadurch gekennzeichnet, dass während des Giessvorganges Flussmittel von niedrigem Schmelzpunkt in die Form eingeführt werden, welche mit den vorhandenen Unreinheiten des flüssigen Metalls eine sich auf der Metalloberfläche sammelnde flüssige Schlackenschicht bilden.