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Verfahren und Vorrichtung zum Pressen von flüssigem Messing.
Es ist allgemein bekannt, dass Messing sich im schmelzflüssigen Zustande bisher nicht pressen liess. Man war bisher vielmehr bemüssigt, zur Pressung von Messing-abgesehen von dem Spritzver- verfahren-den ausserordentlich kostspieligen und zeitraubenden Umweg über die vorausgehende Formung des zu pressenden Messings zu Messingstangen zu nehmen, die dann erst ihrerseits im glühenden
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Ermöglichung der direkten Pressung schmelzflüssigen Messings zu den dringlichsten Erwartungen der messingverarbeitenden Industrien gehört, ist allbekannt.
Vorliegende Erfindung gibt die Ermöglichung solcher Arbeitsweise. Eingehende systematisch abgeänderte Versuchsreihen haben überraschenderweise ergeben, dass schmelzflüssiges Messing in der Tat sehr wohl pressbar ist, soferne nur zwei Voraussetzungen erfüllt sind : Zunächst darf, um die Pressbarkeit geschmolzenen Messinggutes zu gewährleisten, sein Kupfergehalt gewisse Grenzen weder über-noch unterschreiten, wobei der betreffende Kupferbereich glücklicherweise so gelegen ist, dass er gerade das gebräuchliche Messing mitumfasst ; der betreffende Kupferbereich hat zwischen etwa 56 und 63% zu liegen, wobei die Bereichszone von etwa 57 bis 59%, im Mittel also etwa 58% Cu, die günstigste ist.
Dies bedeutet bei Reinmessing einen Zinkgehalt zwischen etwa 44 und 37%, im besonderen zwischen etwa 43 und 31% Zn, bei Messing technisch üblicher Zusammensetzung einen Gehalt an Nichtkupfer in dem genannten Ausmasse, am vorteilhaftesten also im Gesamtbetrag von etwa 42%, wobei, wie sich herausgestellt hat, Art und Umfang des Ersatzes gewisser (kleinerer) Anteile des Zinks durch Beimetalle (z. B. Pb, Mn, Fe, Ni) in qualitativer und quantitativer Beziehung nicht von wesentlicher Bedeutung ist.
An Messing, dessen Kupfergehalt in dem genannten Bereiche gelegen ist, wurde nun die höchstbemerkenswerte und auffällige Entdeckung gemacht, dass es schmelzflüssig in ausgezeichneter Weise pressbar ist, soferne die Pressung in einem scharf definierten und wohl umgrenzten Temperaturbereich erfolgt, ein Temperaturbereich, der so eng umrandet ist, dass er nahezu zu einem Temperaturpunkt entartet :
Es ist der äusserst schmale, bloss einige wenige Grade umfassende Temperaturbereich des Erstarrungsintervalles, das bei Messing der genannten, also zu beiden Seiten von etwa 58% Kupfer gelegenen Zusammensetzung zwischen der Liquidus-und Soliduskurve gelegen ist, welche beide Kurven der beginnenden und der beendeten Erstarrung in diesem Bereiche so eng benachbart sind, dass das
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Erstarrung des schmelzflüssigen Messings wird bei aufmerksamer Beobachtung schon mit freiem Auge dadurch sichtbar, dass auf der Schmelze sich ein mattglänzender Schimmer ausbildet, von der Peripherie zum Zentrum fortschreitend, eine Erscheinung, deren Ausbildung kaum einige Sekunden andauert und das infolgedessen scharf den Temperaturpunkt, also den Zeitpunkt kennzeichnet, in welchem die Pressung einzusetzen hat.
Unter diesen Umständen lässt sich das flüssige Metall in so ausgezeichneter
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gewaltigen Ersparung an Zeit und Unkosten-dem bisherigen Pressverfahren aus Messingstangen in jeder Beziehung zumindest gleichwertig ist ; dem Spritzverfahren aber ist das Verfahren nach der Erfindung nicht nur überlegen, weil es alle Metallverluste ausschliesst, sondern auch aus dem Grunde, weil im Gegensatz zu dem Spritzverfahren jedwede Lunkerbildung und hiemit jedwede Schwächung der mechanischen Eigenschaften in Wegfall kommt.
Dadurch, dass das Metall flüssiggepresst wird. fügt es sich jedweder Gestaltung der Pressform auf das genaueste und zuverlässigste an, ein Umstand, der dem Verfahren der Erfindung einen ganz besonderen Vorteil einräumt, da die Kompliziertheit der dem flüssigen Material dargebotenen Form keinerlei Beschränkung unterliegt.
Die Ursache dieser überraschenden Erscheinung der Pressbarkeit von flüssigem Messing der genannten Zusammensetzung, soferne die Pressung in dem genannten Zeitpunkte, also in dem geschilderten Temperaturpunkte einsetzt, liegt offenbar darin, dass lediglich bei so vorgenommenem Pressbeginn der gesamte Verlauf der Erstarrung innerhalb der kaum einige wenige Sekunden währende Presszeit fällt. Bei irgendwie späterer Presseeinsetzung ist dies nicht mehr der Fall ; dass anderseits
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dann noch während der Pressung flüssigverbleibenden Metalles nicht zum Ziele führt, bedarf keiner besonderen Erklärung.
Dass aber Pressung flüssigen Messings nur dann glückt, wenn Erstammgszeit und Presszeit zusammenfällt, hat offenbar seinen Grund darin, dass die in dem genannten Bereiche primär ausfallenden homogenen, sogenannten S-Kristalle (auch mit IV bezeichnet) bei der Abkühlung eine Gefügeumwandlung erleiden, in dem unter teilweiser Umkristallisation und unter Lamellenbildung Heterogenisierung eintritt, bei teilweiser Umwandlung der ss-Kristalle in a-Kristalle (auch 1 genannt)
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dass nach dem Gegenstande vorliegender Erfindung die genannte Umwandlung zur Gänze und in ihrer vollen Auswirkung noch während der Pressdauer statthat, ist für die Pressbarkeit offenbar deshalb von
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besonderer Bedeutung, weil diese Umwandlung mit einer Wärmeentwicklung (vgl. G.
Tammann 1. c.) verknüpft ist, die automatisch die Erstarrung verzögert und hiedurch die Rmmerfüllung der Pressform auch ausserordentlich erleichtert ; auch ist die Tatsache der Umkristallisation im Stadium der Pressung dieser letzteren schon im Hinblick auf die hiedureh erzielte automatische Umformung förderlich.
Da flüssiges Metall zur Pressung gelangt, ist es zur Durchführung des Verfahrens zweckmässig, dass das zur Verwendung kommende sogenannte Presswerkzeug eine Überhöhung erhält, die zur Ausfüllung des Oberteiles des beabsichtigten Formstückes erforderliche Menge an flüssigem Metall, sowie den Überschuss, der zur geeigneten Herstellung des Pressstückes nötig ist, aufnimmt, die gleichzeitig auch als Führung für den Pressestempel während des Pressvorganges dient und dichten Verschluss der Form während des Pressens herbeiführt.
Beispielsweise Ausführungsformen der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung bzw. der verwendeten Werkzeuge sind in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 Oberteil und Unterteil einer Pressform, bei deren Verwendung das geschmolzene Metall direkt in den Formunterteil eingegossen und nach dem Erstarren bei kritischer Temperatur gepresst wird, Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Ober-und Unterteil der Pressform, bei welcher jedoch die Begrenzung des Formstückes beim Eingiessen durch einen aufgelegten Ring erreicht wird. Dieser Ring wird nach dem Erstarren abgenommen und das Werkstück hierauf gepresst. Im einzelnen bezeichnet 1 die Formunterteile, 2 die Formoberteile, 3 das zu verpressende Messing, 4 und 4'die Hilfsformen und 5 den aufzulegenden Ring.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Überhöhung 6 gemäss Fig. 1 als Führung ausgebildet. In den anderen Fällen dient der aufzulegende Ring 5 als Führung, der gleichzeitig auch die Überhöhung bildet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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dadurch gekennzeichnet, dass die Pressung in dem Zeitpunkte einsetzt, in welchem die Temperatur des Pressgutes zwischen der Solidus-und Liquiduskurve gelegen ist.