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Verfahren zur Herstellung von Grauguss.
Dem bisher bekannten Verfahren zur Erzielung eines bestimmten Gefüges im Gusseisen durch gegenseitige Abstimmung des Kohlenstoff-und Siliciumgehaltes an Hand eines aus theoretischen Erwägungen gewonnenen Sehaubildes (Vgl. Kruppsche Monatshefte 1924, Seite 115) haftet der Nachteil an, dass es nur für eng begrenzte Wandstärken praktisch angewendet werden kann, da die mit den Wandstärken wechselnden Abkühlungsverhältnisse, die von wesentlichem Einflusse auf die Eigenschaften des Erzeugnisses sind, hiebei nicht berücksichtigt werden. Das weiter bekannte Verfahren zur Erzeugung insbesondere perlitischen Gefüges durch Vorwärmung der Formen in Abhängigkeit von der Wandstärke (Vgl. D. R. P. 417689) ist kostspielig und bringt, namentlich bei grösseren Stücken, gleichfalls grosse technische Schwierigkeiten mit sieh.
Auch dieses Verfahren zeigt keinen Weg zur Erzielung gleichmässigen Gefüges auch in Gussstücken mit sehr verschiedenen Wandstärken, es beschränkt sich ferner auf eine Anweisung zur Erzielung perlitisehen Gefüges, das durchaus nicht in allen Fällen das Optimum der bei Guss erreichbaren Eigenschaften verbürgt, da beispielsweise für die Festigkeit weniger das Grundgefüge als vielmehr Menge und Art der Graphitausseheidung von Bedeutung sind. Auch geht in manchen Fällen, z. B. bei Gussstücken, welche leicht bearbeitbar oder magnetisch sein sollen, das Bestreben dahin, nicht perlitisches, sondern beispielsweise ferritisches Eisen zu erhalten.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung wird es dem praktischen Giesser ermöglicht, ausgehend von der Wandstärke des herzustellenden Gussstückes jedes gewünschte Gefüge durch Wahl eines entsprechenden Gehaltes an C + Si zu erreichen. Zu diesem Zwecke wurden die gesetzmässigen Zusammenhänge zwischen Wandstärke, C + Si-Gehalt und Gefügebildung innerhalb der für normale Grauguss- gattierungen geltenden Grenzen ermittelt und in einem Schaubild nach Fig. 1 zusammengestellt, wobei die Wandstärken der Gussstücke auf der Wagrechten, die Gehalte an C + Si auf der Senkrechten aufgetragen sind.
Es ergeben sich für die verschiedenen Gefügearten einschliesslich der Übergangsstrukturen fünf Felder, die im wesentlichen durch gerade bzw. einmal gebrochene Linien gegeneinander abgegrenzt
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lIa ein Gefüge. welches den Übergang vom weissen zum grauen perlitischen Eisen bildet, also meliertes Gusseisen 11b den Übergang vom grauen perlitischen zum ferritischen Gusseisen. Ist die Wandstärke des Gussstückes gegeben und das anzustrebende Gefüge bekannt, so kann aus dem Sehaubild ohne weiteres entnommen werden, innerhalb welcher Grenzen der Gesamtgehalt an C + Si liegen muss. Zugleich lässt das Schaubild erkennen, ob das gewünschte Gefüge bei der betreffenden Wandstärke und normaler Abkühlung überhaupt erzielt werden kann.
Das neue Verfahren ermöglicht also innerhalb weiter Grenzen ohne Vorwärmung der Form oder sonstige besondere Massnahmen die Erzielung jedes gewünschten Gefüges bei gegebener Wandstärke, also je nach Bedarf die Herstellung perlitischen, ferritischen. melierten oder weissen Gusseisens.
Ein weiterer Mangel der bisher bekannten Verfahren besteht darin, dass bei komplizierten Gussstücken mit schroffen Übergängen der Wandstärken die Frage, nach welcher Wandstärke gattiert werden soll, überhaupt nicht befriedigend gelöst werden kann. Beispielsweise ist bei Automobilzylindern die Wandstärke des eigentlichen Arbeitszylinders, also des Laufmantels, erheblich grösser als jene des Kühlmantels. der nur dem Wasserdruck zu widerstehen hat. Es können sich hier unter Umständen Unter-
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sind, so muss natürlich nach der grössten Wandstärke gattiert werden und es entsteht die Frage, wie die geringeren Wandstärken noch bearbeitbar erhalten werden sollen.
Aus dem Schaubild nach Fig. 1 lässt sich ohne weiteres erkennen, innerhalb welcher Grenzen der Wandstärken noch die Erzielung eines gleichartigen Gefüges möglich ist, bzw. welche Gattierung gewählt werden muss, um gegebenenfalls für die grösste und geringste Wandstärke noch das gleiche, beispielsweise perlitisches, Gefüge zu erhalten. In vielen Fällen wird sich aber herausstellen, dass die Wandstärken zu weit von einander abweichen, um obiges Ergebnis zu ermöglichen ; z. B. ist es bei einem Unterschiede der Wandstärken zwischen 3 und 20 mm nicht möglich, durch Anpassung der Gattierung in beiden Querschnitten gleichzeitig perlitisches Gefüge zu erhalten.
Selbst wenn der höchste für 20 mm in Frage kommende C + Si-Gehalt gewählt würde, würde das Eisen bei der geringeren Wandstärke von 3 mm weiss erstarren, alsö'nicht mehr beärbeitbar sein. In solchen Fällen wird erfindungsgemäss mit Hilfe des Schaubildes die Wandstärke der schwächeren Teile an den Stellen, die bearbeitbar sein oder sonst ein bestimmtes Gefüge aufweisen müssen, soweit verstärkt, dass sich auch hier beim Erstarren das gleiche Gefüge bildet wie in den stärkeren Stellen des Gussstückes.
Der Konstrukteur ist also nach diesem Verfahren in der Lage, festzustellen, wieweit-er ohne Beeinträchtigung der gewünschten physi- kalischen Eigenschaften des Gussstückes mit der Wandstärke heruntergehen darf und kann demnach an den Stellen, an welchen dies ohne Nachteil geschehen kann, von vornherein entsprechend grössere Wandstärken vorsehen. Ist dies nicht möglich, so wird die Wandstärke nur zum Zwecke des Gusses entsprechend erhöht und der Aufguss nachher wieder auf mechanischem Wege entfernt.
Das Verfahren soll an dem Beispiele eines Automobilzylinders noch näher erläutert werden.
Fig. 2 und 3 zeigen einen solchen Zylinder schematisch im Aufriss und Querschnitt, Fig. 4 zeigt im vergrösserten Massstabe einen Ausschnitt aus Fig. 3. Die Wandstärke des Laufmantels a ist mit 20 M ; H !,
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erfolgen soll, so genügt es, diesem Teil die erforderliche grössere Wandstärke zu geben, während der übrige Teil der Verkleidungsleiste ohne Beeinträchtigung der Verwendbarkeit weiss erstarren kann.
Demgemäss wird der untere Teil der Leiste nach Fig. 4 auf etwa 10 mm verstärkt gegossen und der Aufguss c nach Fertigstellung des Gusses wieder auf mechanischem Wege entfernt. Ist eine derartige nachtägliche Entfernung nicht möglich, so kann die erforderliche Verstärkung an einer andern benachbarten Stelle vorgenommen werden, an welcher sie unschädlich ist und daher bestehen bleiben kann.
Da für die Gefügebildung in Abhängigkeit von der Wandstärke nach Fig. l lediglich der Gesamtgehalt an C + Si massgebend ist, so kann nach dem Verfahren auch mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt gearbeitet und dadurch die Graphitmenge verringert und gleichzeitig die Festigkeit wesentlich erhöht werden. Es ist dann nur erforderlich, den Si-Gehalt entsprechend dem erforderlichen Gesamtgehalte zu vermehren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Grauguss beliebigen Gefüges-unter Anpassung der Gattierung an die Wandstärke bei normaler Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt an C + Si entsprechend der jeweiligen Wandstärke und einem bestimmten angestrebten Gefüge bestimmt wird unter Berücksichtigung-der gesetzmässigen Zusammenhänge zwischen Gattierung und Wandstärke einerseits und Gefügebildung anderseits, mit Hilfe eines Schaubildes, auf dem die Wandstärken der Gussstücke als Abszissen, die Gehalte an C + Si als Ordinaten aufgetragen und die Grenzen der die verschiedenen Gefügezustände kennzeichnenden Felder durch die Linienzüge dargestellt sind.
2. Verfahren zur Herstellung von Gussstücken mit stark wechselnden Wandstärken, dadurch