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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gegossenen Bohren in einer gekillten metallisehen
Schleudergussform und nach diesem Verfahren hergestelltes Rohr.
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Rohren durch Schleuderguss in einer gekühlten, metallischen Form, deren Innenfläche mit einer Schicht eines pulverförmigen Materials belegt ist, und betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Belegen solcher Formen sowie die Herstellung eines Rohres mit besseren Eigenschaften.
Es ist bekannt, eine gekühlte, metallische Schleudergussform mit pulverförmigem Material, z. B.
Ferrosilizium in schraubenförmigen Bändern, kurz vor dem Eingiessen des geschmolzenen Eisens in die
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SprengvMrichtungen aufgebracht, welche das Material innerhalb der Form bloss frei geben und es auf deren Oberfläche fallen lassen, an der es durch die Zentrifugalkraft gehalten wird. Wiewohl durch Belegung der Form in dieser Art die Erzeugung von Weicheisen angestrebt wurde, war es unbekannt, dass die Dicke des Belages von kritischer Wesenheit war oder die Eigenschaften des Eisens anderweitig zu beeinflussen vermochte.
Beim Giessen auf Beläge, welche nach den bekannten Methoden aufgebracht waren, stiess man auf Schwierigkeiten wegen der ausserordentlichen Dicke und der mangelnden Gleichförmigkeit des Belages, und es ergab sich eine ausgesprochene Tendenz desselben zum Gleiten, nachdem das geschmolzene Metall auf ihn auftraf ; dadurch entstanden minder gute Rohre.
Es ist gleichfalls bekannt, behufs Verbesserung der Qualität von Gusseisen Beläge aus pulverförmigem Material auf feuerfest ausgekleidete Schleudergussformen aufzubringen ; derartige Massnahmen sind aber der vorliegenden Erfindung nicht analog, weil der auf feuerfest ausgekleidete Formen aufgebrachte Belag das Erstarren des Eisens deshalb nicht merklich beeinflusst, weil schon die feuerfeste AusMeidung selbst die Abkühlung des Eisens sehr beträchtlich verzögert. Obwohl ein in feuerfest ausgekleideten Formen gegossenes Rohr ein solches nach Art von Graueisenrohren ist, weist es weder eine Aussenzone mit einem verwobenen, dendritischen Gefüge von Ferrit und/oder Perlit noch andere Eigenschaften auf, welche für das erlindungsgemässe Rohr kennzeichnend sind.
Man hat auch vorgeschlagen, Zerstäubvorrichtungen (Düsen) zu verwenden und Schleudergussformen mit in einer Flüssigkeit suspendiertem Material zu besprühen und trockenes Pulver auf die Innenfläche eines Gsseisenobres aufzustäuben.
Die gegenständliche Erfindung unterscheidet sich von solchen Aufbringmethoden darin, dass ein trockenes, pulverförmiges Material mit Hilfe eines Gases auf die Formfläche aufgebracht wird.
Gemäss dem vorliegenden Verfahren wird ein Bel'ag aus palver- oder staubförmigem Material auf die Forminnenseite, dem Kontakt des geschmolzenen Metalls mit der belegten Oberfläche unmittelbar
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Geschwindigkeit des Gases und die Menge an trockenem, ihm zugesetzten Belapnaterial müssen derart sein, dass auf der Form eine zusammenhängende, gleichmässige und verhältnismässig dünne Schicht dieses Materials entsteht.
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stellung des belages, über diesen zu giessen.
Je rascher des Aufgiessen nach der Belagherstellung erfolgt, desto mer wu die Tendenz des Belages zum Gleiten und zum Verschi & bn verringert ; ausserdem scheint
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ein absorbiertes GashÅautehen an dem Belagmaterialteilehen zu haften, welches einen wichtigen, aber nur kurze Zeit existierenden Bestandteil der Belagschicht bildet.
Das Belagmaterial soll der Form in keiner grösseren Menge als in einer solchen zugeführt werden, die, wenn sie zur Gänze mit der Form in Kontakt bliebe, ausreicht, dortselbst einen Belag zu bilden, dessen Dicke 0-025 mm nicht übersteigt,
Beim Belegen der Form mit Ferrosilizium, dessen Teilchen durch ein Sieb mit Öffnungen von ungefähr 0. 5 mm Durchmesser hindurchgehen, soll die dem Gas zugesetzte Menge desselben behufs Er-
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Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Rohre wird die Form mit trockenem, pulverförmigem - Material in solche Dicke belegt, dass das darübergegossene, geschmolzene Eisen ohne Härteflächen und mit einer Aussenzone erstarrt, welche verwobene Dendrite von Ferrit und/oder Perlit aufweist. Das Rohr ist über seinen ganzen zylindrischen Teil leicht bearbeitbar und gegen Stösse äusserst widerstandsfähig und zeigt auch noch andere, später beschriebene und erläuterte charakteristische Merkmale.
Die Erfindung beinhaltet ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung besteht aus einer Abgabedüse, einer Vorratsquelle von trockenem, pulverförmigem Material unter Druck und einer Leitung, welche den Pulvervorrat mit der Düse verbindet. Sie wird im Verein mit einem
Schleudergussapparat jener. Type verwendet, bei welcher die Form und der Zulauf zueinander relativ verschiebbär sind. Einrichtungen zur Regelung der Dicke der auf die Form aufgebrachten Schicht sowie der Zeit ihrer Aufbringung in bezug auf das Giessen des geschmolzenen Metalls sind ferner an der'Vor- richtung vorgesehen.
In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Aufriss, teilweise ein Schnitt einer Schleudergussvorrichtung mit relativ verschiebbarem Zulauf, versehen mit der Einrichtung zum Belegen der Form. Fig. 2 eine Drauf- sieht auf d ; 1S Abgabeende des Zulaufes und zeigt die Gasleitung sowie die Düse und einen Teil der Form.
Fig : 3 ein Querschnitt nach der, Linie 3-3 der Fig. 2 samt den umschliessenden Formteilen. Fig. 4 ist eine Ansicht des Gusseisenrohres mit der verbesserten Struktur und Zusammensetzung, wobei der zylin- drische Teil des Rohres unter Weglassung seiner Mittelpartie in einem zentralen Längsschnitt veranschaulicht ist. Fig. 5 ist der zugehörige Querschnitt nach der Linie 14-14 der. Fig. 4.
Fig. 6 zeigt schematisch die Struktur und'den Aufbau der äusseren dendritischen Zone des Rohres, wie sie in einer etwa hundertfachen mikrophotographischen Vergrösserung aufscheinen, wobei die die Hauptmasse der äusseren dendritischen Rohrzone bildenden Dendrite erkl rlicherweise wegen ihrer Verfilzung und Ungeordnetheit in allen möglichen Schnitten zu sehen sind, welches auch immer die Lage der Fläche ist, die zum Zwecke der mikroskopischen Prüfung und Photographie präpariert wurde. Fig. 7 zeigt ebenfalls schematisch die Struktur und den Aufbau der inneren Zone des Rohres, wie sie sich bei etwa hundertfacher mikrophotographischerVergrösserungdarstellen.
In der Zeichnung ist 1 eine metallische Schleudergussform, die mittels bekannter (nicht dargestellter) Einrichtungen sowohl gedreht als auch in der Längsrichtung verschoben werden kann. Innerhalb der Form ist ortsfest der Zulauf 2 zum Eingiessen von geschmolzenem Metall in die Form aus einem (nicht dargestellten) Behälter angeordnet ; die Form und der Zulauf sind daher wegen der horizontalen Verstellbarkeit des Rohres zueinander verschiebbar., Längs einer Seite des Zulaufes und vorzugsweise in einer Ausnehmung 4 desselben ist eine Leitung 3 befestigt, an deren Ende eine Düse angeschlossen ist.
Das Ende der Leitung fällt, annähernd mit dem Ende des Zulaufes 2 zusammen. Die Düse 5 ist derart gebaut, dass sie das von ihr geführte Gas sowie das pulverförmige Belagmaterial in einer solchen Richtung abgibt, dass sich letzteres an der Seite der Form, u. zw. vor dem Kontakt des aus dem Mundstück des Zulaufes austretenden Metalls mit dem vorerwähnten Formteil, ablagert.
Zweckmässig soll die Düse ganz nahe bei jenem Teil der Form liegen, gegen welchen sie Gas und Belagmaterial abgibt. Das andere Ende der Gasleitung ist an einp Speisevorrichtung angeschlossen, die aus einem Behälter 7 für trockenes, pulverförmiges Material und einem Verteiler 8 zur Einführung einer vorbestimmten und gleichmässigen Menge dieses Materials in : die Leitung besteht ; Gas, unter Druck wird durch das Regelorgan 9 zutreten gelassen, um das Belagmaterial durch die Leitung hindurch zu fördern und es bei der Düse abzugeben.
Wichtig ist, dassbei der Durehführung des erfindungsgemässen Verfahrens das pulverförmige Belagmaterial durch die Gasleitung der Abgabedüse mit grosser Regelmässigkeit zugeführt wird, damit die Belagschichte gleichmässig dick werde.
In Fig. l ist die Relativstellung der Form und des Zulaufes zu Beginn des Eingiessems. des geschmol- zenen Metalls veranschaulicht. Zu Beginn des Arbeitsvorganges wird das Ventil 9 geöffnet und Gas (z. B. Luft) mit dem geeigneten Druck durch den Verteiler S hindurchgepresst, wo das Gas mit einer genau geregelten Menge an trockenem, pulverförmigem Material. aus. dem Behälter 7 versetzt'wird ; worauf es
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kann, wie gewünscht, entweder belegt oder nicht belegt werden. Soll es zumindest teilweise belegt werden, so wird das pulverförmige Material an die Muffe etwas vor dem Zeitpunkte abgegeben, in welchem das Fliessen des Metalls aus dem Zulaufmundstück beginnt.
Da sich die Form verschiebt, wird die Belagschicht in einander überlappenden, schraubenförmigen Bändern an den zylindrischen Formteil abgegeben, und die Dicke der Schicht hängt vom Gasdruck, von der dem Gas zugesetzten Materialmenge und von dem Perzentsatz derselben ab, der auf der Form verbleibt. Das geschmolzene Metall wird aus dem Mundstück des Zulaufes im Masse des Belegens der Form zum Auslaufen gebracht, eilt aber der Belegung etwas nach.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die Ablagestelle des Belagmaterials vorzugsweise im oberen
Quadranten der Form unmittelbar ober jenem, auf welchen das Metall vom Zulauf gelangt. Auf diese Weise kann man das geschmolzene Metall äusserst kurze Zeit nach der Aufbringung des Belages dar- übergiessen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann man die neuen Rohre wirtschaftlich und gut durch Giessen eines Eisens herstellen, welches innerhalb der nachfolgenden Zusammensetzung liegt :
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<tb> C <SEP> Si <SEP> S <SEP> Mn <SEP> P
<tb> 3-00-3-85 <SEP> 1-20-3-00 <SEP> 0-05-0-15 <SEP> 0-20-0-80 <SEP> 0-20-2. <SEP> 00
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Eisen innerhalb dieser Zusammensetzungen können schwankende Mengen von Legierungsbestandteilen, wie Kupfer, Nickel, Chrom, Molybdän, Titan und Vanadium, enthalten, deren Anwesenheit jedoch den allgemeinen Charakter und die Qualität des Produktes nicht im wesentlichem Masse beeinflusst.
Beispiele von Eisenzusammensetzungen, die mit Erfolg verarbeitet wurden. sind folgende :
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<tb>
<tb> C <SEP> Si <SEP> S <SEP> Mn. <SEP> P
<tb> 3-70 <SEP> 2-02 <SEP> 0-065 <SEP> 0-56 <SEP> 0-49
<tb> 3-64 <SEP> 64 <SEP> 1-72 <SEP> 0. <SEP> 074 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 0. <SEP> 81
<tb> 3-47 <SEP> 2-20 <SEP> 0-147 <SEP> 0-42 <SEP> 0. <SEP> 77.
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<tb>
<tb> C <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> Mn
<tb> 3-70 <SEP> 2-03 <SEP> 0-074 <SEP> 0-55 <SEP> 0-56
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der gebundene Kohlenstoff in der dendritischen Zone 0-16%, in der graphitischen, inneren Zone dagegen 0. 44%. Bei einem Rohr mit einer Wandstärke von 16 mm ist der gebundene Kohlenstoff in der dendritischen Zone 0-11%, in der graphitischen Zone dagegen 0-29%.
In den Mikrophotographien des Rohrgefüges veranschaulichenden Zeichnungen sind die einzelnen Bestandteile entsprechend beschrieben. Eine genaue Erläuterung des Gefüges des Rohres, wie es sich bei mikroskopischer Untersuchung darstellt, ist folgende :
Die äussere, dendritische Zone besteht vorwiegend aus einem kontinuierlichen Gefüge dichtefügter, verwobener, dendritischer Kristallformen von Ferrit und/oder Perlit ohne Tendenz einer Gleichrichtung, in welchen Formen kleine Kohlenstoffteilchen und Nester solcher-zum Unterschied von
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graphitischen Plättchen, wie sie für die innere, graphitische Zone des Gussstückes kennzeichnend sindund kleine Flächen von Eisenphosphid und/oder Eisenphosphideutektikum verstreut sind.
Die Dendrite in dieser Zone sind an oder nahe der äusseren Oberfläche der Zone verhältnismässig zart und zeigen das Bestreben, gegen die innere Grenze dieser Zone zu etwas gröber und weniger zahlreich zu werden. Die innere oder graphitische Zone des Gussstückes besteht aus einem Körper, welcher sich aus Perlit und/oder Ferrit und Flächen von Phosphideutektikum zusammensetzt und ein Gefüge aufweist, welches die Tendenz zeigt, gegen die Innenwand der Zone zu gröber zu werden. Über den ganzen Körper ist der Graphit in Gestalt von kleinen Punkten und insbesondere von deutlichen kleinen Graphitplättchen verteilt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von gegossenen Rohren in einer gekühlten, metallischen Schleudergussform, deren innere, zylindrische Fläche mit pulverförmigem Material, z. B. Ferrosilizium, kurz vor dem Eingiessen des geschmolzenen Metalls in die Form belegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag aus pulverförmigem Material auf die Form dadurch aufgebracht wird, dass man einen mit dem pulverförmigen Material versetzten Gasstrahl gegen die Form richtet.