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Die Erfindung betrifft Zentrifugalguss und besonders das Giessen von eisenhaltigen Metallen, wie Eisen und Stahl. Bei der Herstellung der Gussstüeke, wie z. B. Eisen-oder Stahlrohren sind zwei Punkte von Wichtigkeit, wenn für die schnelle Produktion zweckmässig permanente Formen gebraucht werden, die aus Metall sind. Einerseits darf das Gussstück nicht so schnell durch die Metallform abgekühlt werden, dass darauf Ausglühen oder eine andere Wärmebehandlung notwendig wird. Anderseits soll die Temperatur der Gussform kontrolliert werden, nicht nur, um zu starkes Abkühlen des Gussstückes zu verhindern, sondern um auch plötzliche Temperaturschwankungen in der Form selbst zu vermeiden.
Ein praktisches Verfahren und Mittel dazu sind bereits vom Erfinder vorgeschlagen worden.
Diese Mittel betreffen eine rotierende Konstruktion, welche eine innere Form und im Abstand davon ein äusseres, die Form umgebendes Rohr aufweist, wodurch eine röhrenförmige Kammer für Quecksilberdämpfe gebildet wird. Nach dem Verfahren wurde der Druck und damit die Temperatur der Dämpfe in der Kammer während des Giessens und zwischen aufeinander folgenden Güssen geändert. Quecksilberdämpfe wurden wegen ihrer hohen Temperaturen bei, verglichen mit Wasserdampf, geringen Drücken gewählt. Es wurde weiterhin der Gebrauch einer Anzahl Giessmaschinen vorgeschlagen. mit untereinander verbundenen, röhrenförmigen Kammern in einem hermetisch geschlossenen Zirkulationsystem für die Dämpfe, so dass in einer Kammer der Druck ganz oder teilweise vermehrt wird, wenn der Druek in einer andern Maschine abnimmt.
Bei einer solchen Anordnung ist ziemlich schnelle Produktion für jede Maschine möglich. Wird in einer Maschine das Metall gegossen, so rotiert eine andere Maschine, um das hineingegossene Metall in Form zu bringen, während eine weitere Maschine sich während der Erstarrungsperiode dreht, eine vierte Maschine angehalten wird und aus einer fünften Maschine das Gussstück entfernt, diese Maschine inspiziert und für die folgende Operation fertig gemacht wird. Die Anzahl der Maschinen einer Produktionseinheit kann natürlich verschieden sein. Eine oder mehrere Quecksilberkessel bilden einen Teil des geschlossenen Systemes, um bei längerer Unterbrechung der Arbeit die Dämpfe zu erneuern.
Auch sind ein oder mehrere Kondensatoren vorgesehen, die zweckmässig Teile von Dampfgeneratoren oder andern Wärmeauswechslern bilden, um die bei längerer Giessperiode erzeugten, überschüssigen Wärmeeinheiten zu entfernen.
Die Erfindung sieht gewisse Verbesserungen in einem Verfahren und einem Apparat vor, welche mit einer der oben beschriebenen Giessmaschinen oder Giessmaschinensysteme Verwendung finden.
Der Zweck dieser Verbesserungen ist, das Verfahren praktischer, ökonomisch und profitabel zu gestalten, da eine grössere Leichtigkeit der Kontrolle der Temperaturen und damit der Erstarrung der Gussstücke und eine grössere Geschwindigkeit der Herstellung erzielt wird.
Gemäss der Erfindung wird flüssiges Quecksilber in die Dämpfekammer der Giessmaschine durch Spritzen od. dgl. während einer bestimmten Periode des Giessverfahrens eingeführt und während einer andern bestimmten Periode wird das flüssige Quecksilber zwangsläufig aus der Kammer ausgesehieden.
In der Ausführung des Verfahrens wird : 1. Ein bestimmter Druck in der Dämpfe enthaltenden Kammer benutzt, um die Formtemperatur hoch genug zu halten, so dass während des Eingiessens des geschmolzenen Metalles dieses während einer
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genügend langen Zeit geschmolzen bleibt, so dass es vollständig und gleichmässig in der Form verteilt werden kann.
2. Wird ein anderer vorbestimmter Druck benutzt, um Erstarren des Gusses so schnell, wie zulässig herbeizuführen, und doch so langsam, dass das dritte Schwinden des Gussstückes stattfindet, ehe proeutektiseher Zementit ausgeschieden wird. Es wird also der Guss bis zu einem kritischen Punkt so langsam abgekühlt, dass das Gussstück seine richtige kristallinische Struktur beibehält (so dass es nicht ausgeglüht oder weiter behandelt zu werden braucht), gleichgültig, wie schnell das Gussstück nach Erreichung des kritischen Punktes abgekühlt wird.
3. Wird ein weiterer, bestimmter Druck der Dämpfe benutzt, und in Verbindung damit ein Einspritzen von flÜssigem Quecksilber, um das Gussstück über den kritischen Punkt hinaus sehr schnell abzukühlen und ihm genügende Festigkeit für die Herausnahme zu verleihen.
4. Wird darauf ein anderer bestimmter Druck der Dämpfe benutzt, um die Temperatur der Form zu der, unter 1. erwähnten zu bringen, wenn ein anderes Gussstück gegossen werden soll, während 5. alles flüssige, in der Kammer angesammelte Quecksilber gesammelt und entfernt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Apparates ist in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1. eine Rohrgussmasehine in Seitenansicht, Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch das Glockenende der Form, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt durch das andere Ende der Form, und Fig. 5 ein Diagramm.
Die Maschine umfasst eine drehbare Konstruktion mit einem äusseren Gehäuse 5, das im Rahmen 6
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Metall, das durch einen Trichter 10 zugeführt wird, welcher von einem senkrechten, drehbaren Ständer 11 auf einem Wagen 12 getragen wird.
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einen Flansch, der bei 19 mit dem Rohr 16 verschweisst ist. Das gegenüberliegende Ende der Form wird durch eine Icreisförmige Platte 20 abgeschlossen, welche bei 21 mit einem geflanschten Teil der Wand 15 verschweisst ist.
Das Rohr 16 ist über das Halsende der Form hinaus konisch verjiingt und setzt sieh als Verlängerung 16' über die Befestigungsstelle mit dem Ring 14 fort. Die Verlängerung 16'sitzt drehbar im Lager 22a des Rahmens 22.
Die Dämpfekammer 17 hat einen einzigen Ein-und Auslass, der mit einem ventilkontrollierten Kanal. 23 im Rahmen 22 verbunden ist. Das Hauptzufuhrrohr 25 sitzt im Lager 24, ist an einem Ende mit einem ventilkontrollierten Kanal 28 und am andern Ende mit einem Verteilungsstück 26 verbunden, von welchem eine Anzahl spiralförmiger Spritzröhren 27 für das flüssige Quecksilber auslaufen.
Jedes Rohr 27 wird von der vorderen Seite (s. Pfeil Fig. 3) einer Spiralrippe 29 unterstützt. Diese Rippen sind zweckmässig durch Schweissen am Rohr 16 befestigt und erstrecken sich vom Ring 30 (Fig. ) bis zum äusseren Ende der Verlängerung 16' (Fig. 4). Die Rippen sind dem konischen Teil des Rohres 16 und des Verteilungs stückes 26 entsprechend geformt und sind daran und am Rohr 25 angeschweisst.
Am Halsende der Maschine wird die Form j ! J, jx weiterhin durch einen Ring 31 gehalten und zentriert. Der Ring ist für den Durchgang der Spritzröhren und Rippen und für die Vorsehung von Öffnungen für die Dämpfe ausgeschnitten.
Durch die Rippen wird flüssiges Quecksilber irgendwo in der Kammer 17 während Drehung unter- halb einer bestimmten Geschwindigkeit angesammelt und nach dem Auslass befördert und vom Auslass z gelangt das flüssige Quecksilber durch ein Ventil in das geschlossene System zurück. Zwecks Aus- scheidung des flüssigen Quecksilbers ist also die Drehung so langsam, dass die Schwerkraft die Zentri- fugalkraft überwiegt.
Soll die Formtemperatur durch Entfernung von flüssigem Quecksilber beeinflusst werden, so wird also die Form mit einer bestimmten langsamen Geschwindigkeit gedreht, bei welcher die Rippen 29 das Quecksilber zwangsläufig nach dem Auslass befördern. (Vgl. hiezu Fig. 5, Zeitintervalle sind darin nicht angedeutet. )
In Fig. 5 ist die Formtemperaturkurve mit 32, die Gussstücktemperaturkurve mit 33 und die
Drehgeschwindigkeitskurve mit 34 bezeichnet. Die Linie 35 zeigt eine Temperaturgrenze von ungefähr go00 C an, und die Linie 36 eine von ungefähr 4. 260 C. Die Linie 37 bezeichnet die höchste Umdrehungs- zahl und die Linie 38 Stillstand.
Der Abstand 39 zwischen Linien 38 und 40 kennzeichnet den Bereich der Formgssehwindigkeiten, bei welchen die Rippen das flüssige Quecksilber befördern, und Kurven 32 und 34 geben den Arbeitsgang beim Giessen des Rohres an. Die Punkte in dem Kreislauf, wenn die Form in Drehung gesetzt, geschmolzenes Metall eingegossen, der kritische Punkt beim Erstarren des Guss- stückes erreicht, die Drehung unterbrochen und das Rohr herausgenommen werden, sind mit 41, 42, 43, . 44 bzw. 45 bezeichnet. Die Form kann jedoch kurz nach Erreichung des kritischen Punktes 43 angehalten werden oder ungefähr, wenn mit dem Einspritzen des flüssigen Quecksilbers begonnen wird.
Pfeil 45
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zeigt an, wenn Dämpfe allein eingeführt werden, oder der Druck erhöht wird, um die Formtemperatur zu erhöhen, dass geschmolzenes Metall eingegossen werden kann. Die vorhergehende Periode, bei welcher keine Druckzunahme stattfindet, ist mit 47 bezeichnet und die der Herausbeförderung von flüssigem Quecksilber in der Kammer durch die Rippen 29 mit 48. Während der Periode 49 wird das geschmolzene Metall in der Form durch Zentrifugalkraft verteilt : während der Periode 50 findet das langsame Erstarren bis zum kritischen Punkt statt und Periode 61 deutet das schnelle Festwerden und Abkühlen an, um schnelle Herausnahme des Gussstückes zu ermöglichen.
Während der Periode 52 wird der Dämpfedruck aufrecht erhalten, welcher zuerst erhöht und dann verringert wird, wie ungefähr aus den Temperaturkurven 32 und 84 ersichtlich, da die Dämpfedrüeke und Temperaturen sich in gleichem Verhältnis ändern und die Dämpfetemperaturen sich ungefähr wie die Formtemperaturen rändern. Während der Periode 53 wird wahrscheinlich etwas von den Dämpfen kondensiert, doch wird das Kondensat von der Form durch Zentrifugalkraft weggehalten. Während des ganzen oder mindestens ersten Teiles der Periode 54 wird kaltes, flüssiges Quecksilber eingespritzt, und während der Periode 45 wird heisses, flüssiges Quecksilber abgezogen.
Die Entfernung des Quecksilbers während der Perioden 48, 55 kann nur stattfinden, während die Form sich mit einer Geschwindigkeit innerhalb des Bereiches 39 dreht. Gestrichelte Linien vor den Pfeilköpfen deuten an, dass die Beendigungen der Perioden, so bezeichnet, der Veränderung unter verschiedenen Bedingungen unterworfen sind. In einem Zyklus, welcher die Herstellung vieler Gussstücke hintereinander einschliesst, wiederholen sieh die beiden Hauptkurven am Punkt 0'jedesmal, wenn der Punkt 0 erreicht ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung der Wärmeabsorptionsfähigkeit von Gussformen bei Zentrifugalguss, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfe in Wärmeaustauschbeziehung mit der.. Form gebracht werden, und dass dann zu bestimmter Zeit eine Flüssigkeit in Wärmeaustauschbeziehung mit der Form gebracht
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Materiales sind.