<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von überzogenem Metall
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von überzogenem Metall in einer an beiden Enden offenen Giessform.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein überzogenes Metallprodukt vorzusehen, dass ein
Kern- oder Basismetall besitzt, an dem ein Oberzugsmetall aufgebracht ist, wobei bei der Herstellung desselben eines der Metalle, das anfänglich in geschmolzenem Zustand vorliegt, zumindest teilweise erstarren gelassen wird, wodurch ein zumindest halbfester oder starrer Teil gebildet wird, und wobei das andere Metall in geschmolzenem Zustand auf dieses aufgebracht wird, indem die Oberfläche des ersten Metalls, welche dem zweiten Metall ausgesetzt ist, zumindest teilweise geschmolzen ist, wodurch nach Berührung durch das zweite Metall und darauffolgendem Erstarren beider Metalle zwischen den zwei Metallen ein vollständiger Verbindungs- oder Schweisseffekt auftritt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet : Einbringen geschmolzenen Überzugsmetalls in den Giesshohlraum durch die Bodenöffnung der Giessform bis zu einem vorherbestimmten Niveau durch einen an sich bekannten Druckgiessvorgang, Aufrechterhalten des hydrostatischen Druckes bis zur Bildung einer erstarrten Hülse, Verdrängen des noch flüssigen Anteiles des Überzugsmetalles nach unten durch Einbringen einer vorherbestimmten Menge geschmolzenen Kemmetalles in die Giessform durch deren obere Öffnung entgegen dem hydrostatischen Druck des Überzugsmetalls unter möglichster Aufrechterhaltung der Grenzfläche zwischen beiden geschmolzenen Metallen in der Giessform, und Erstarrenlassen des Kemmetalles in der Hülse des Überzugsmetalls.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor ; es zeigen : Fig. l einen vertikalen Schnitt durch eine Giessformvorrichtung, die so hergerichtet ist, dass sie bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden kann ; Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Giessform nach Fig. l, wobei die Metalle angedeutet sind, welche das Gussprodukt in der Giessform bilden sollen ; und Fig. 3 einen Querschnitt eines einzelnen gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Gussteiles, wobei jedoch die verschiedenen darin befindlichen Metalle in übertriebenen Anteilen und Stärken dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine Giessformvorrichtung, die bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet wird. Diese Giessformvorrichtung weist einen Behälter --10-- auf, der ein Einlassrohr --12-- und ein Auslassrohr-14-für komprimierte Luft besitzt, die zur Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Kompressor oder einer Pumpe bestimmt sind, der bzw. die Verwendung findet, um den Behälter mit der gewünschten komprimierten Luft zu versorgen, und die Einrichtungen zur Steuerung der Höhe des darin befindlichen Druckes und zu dessen Ablassen aufweist.
Der Behälter --10-- wird während des Giessvorganges durch einen abnehmbaren Deckel --16-- verschlossen,
Für den Giessvorgang wird im Behälter eine Giesspfanne --18-- angeordnet, welche eine gewisse Menge von Überzugsmetall --20-- enthält, auf dessen Merkmale im nachstehenden bezuggenommen wird. Ein Giessrohr-22-erstreckt sich vom Deckel --16-- in die Giesspfanne bis in die Nähe des Bodens derselben ; nach Ansteigen des Luftdrucks im Behälter wird das Überzugsmetall aufwärts durch das Rohr und in die Giessform-24-gepresst. Das Giessrohr --2--, das von herkömmlicher
<Desc/Clms Page number 2>
Bauart ist, ist an einem zusammengesetzten Teil --26-- befestigt, der am Deckel--16-angeordnet und fixiert ist.
Der Teil --26-- kann eine Bodenplatte --28-- und eine weitere Platte
EMI2.1
aufweisen,--16-- getragen und vom Behälter beim Abnehmen des Deckels mitentfernt und selbstverständlich wieder in ihre Lage gebracht, wenn der Deckel aufgesetzt wird.
EMI2.2
dazwischengeschaltet und ruht auf der oberen Platte--30-. Dieser Schieber besitzt einen ringförmigen Einsatz-36--aus feuerfestem Material, der eine öffnung aufweist, die mit dem Kanal in dem Giessrohr fluchtet, wenn sich der Schieber in Offen-Stellung befindet, wie dies in Fig. l gezeigt ist. Der Schieber --34-- kann nach rechts von der gezeigten Stellung in eine Schliessstellung bewegt werden, wobei ein scheibenförmiger Einsatz-38-sodann mit dem Giessrohr fluchtet und dieses von der Giessform abschliesst.
Die Giessform --24-- weist vorzugsweise einen Graphitteil --40-- auf, der einen Hohlraum - umgrenzt und, wenn gewünscht, von einem Mantel--44--, der aus Metall sein kann, umfasst wird. Der Graphitteil --40-- kann einen unteren Teil --46-- aufweisen, der den
Haupthohlraum der Giessform bildet, und einen Steiger --48- oben am Teil-46--, der im
Inneren eine Steigeröffnung-50-besitzt, deren Form vorzugsweise nach oben zu divergiert.
Eine Giesspfanne-52-ist für das Kern- oder Basismetall, von dem eine gewisse Menge darin gezeigt ist, vorgesehen, wobei erstere einen Giessschnabel-56-besitzt, um das Metall besser giessen zu können.
Für den überziehvorgang können die verschiedensten Metalle verwendet werden. Im vorliegenden
Falle beispielsweise rostfreier Stahl für das überzugsmetall und Kohlenstoffstahl für das Kernmetall. Die
Verwendungsmöglichkeiten für überzogenes Metall sind zahlreich und die Schwierigkeiten beim überziehen eines Grundkörpers aus Stahl mit Metallen, die widerstandsfähig gegen Korrosion sind, sind bekannt. Es gibt zahlreiche Bedingungen, welche die Schwierigkeiten verursachen, wobei eine grundsätzliche Schwierigkeit darin besteht, dass die Oberfläche der Metalle die zusammengeschweisst werden sollen, der Atmosphäre ausgesetzt sind, was Korrosionen dieser Oberflächen und Verhinderung der wirkungsvollen Verschweissung zwischen diesen zur Folge hat. Im vorliegenden Fall wird vermieden, dass diese Oberflächen der Atmosphäre ausgesetzt werden.
Um das Verfahren durchzuführen, wird Pressluft in den Behälter --10-- geleitet und demzufolge das Überzugsmetall-20-durch das Giessrohr hinauf in die Giessform gepresst, wobei natürlich der Absperrschieber, wie in Fig. l gezeigt, in geöffneter Stellung ist. Wenn das Überzugsmetall die gewünschte Höhe erreicht, die, im vorliegenden Fall, am oberen Ende des Hohlraums--42--, wie durch die Linie 58 angezeigt, sein kann, ist der Giessvorgang abgeschlossen, aber der Druck im Behälter --10-- wird aufrecht erhalten, wodurch die Säule geschmolzenen Metalls in der Giessform in der festgesetzten Höhe gehalten wird.
Der Luftdruck wird mit dem gewünschten Druck so lange aufrecht erhalten, bis das Metall in der Giessform abkühlt und zumindest teilweise erstarrt, u. zw. an seiner Peripherie, indem eine Hülse, bei - -60-- in Fig, 2 gezeigt, gebildet wird. Das Kemmetall-54-wird sodann aus der Giesspfanne --52-- in den Steiger--48-gegossen, u. zw. auf eine Weise, dass eine Beeinträchtigung der beiden Metalle ausgeschaltet oder wenigstens auf ein Mindestmass herabgesetzt ist und die Grenze zwischen den beiden Metallen im wesentlichen eine Ebene darstellt.
Wegen der Tatsache, dass ein gegebener Druck im Behälter einer Säule geschmolzenen Metalls von gegebener Höhe in der Giessfrom das hydrostatische Gleichgewicht hält, ergibt, gemäss der Aufrechterhaltung des gewünschten Luftdruckes im Behälter, das Eingiessen des Metalls in die Giessform eine konstante Höhe des geschmolzenen Metalls in der Giessform. Fortgesetztes Eingiessen des Kernmetalls presst den mittleren Teil oder Kern des Überzugsmetalls nach unten, wie durch die Linie
EMI2.3
beiden Metallen, d. h. der Linie--62--.
Die Grenze zwischen den beiden Metallen nimmt weiter ihren Weg bis zu einer Stellung gemäss der Menge an in die Giessform gegossenem Kernmetall und diese kann, und nach der Erfindung wird sie es vorzugsweise, durch genaue Berechnung der Menge an Kernmetall, das in die Giessform gegossen wird, entsprechend der Grösse der Giessform und andern Faktoren, wie etwa der Zeit, die man zum Abkühlen lässt usw., bestimmt werden. Wenn die Grenze zwischen den Metallen sodann am gewünschten
<Desc/Clms Page number 3>
Niveau, nämlich bei oder in der Absperrschieberplatte-34--, anlangt, ist das Eingiessen des Kernmetalls beendet und die Säule von geschmolzenem Metall oder die beiden geschmolzenen Metalle in der Giessform bleiben stationär.
Sodann wird die Absperrschieberplatte in die Schliessstellung gebracht, d. h. nach rechts, wie in Fig. l zu sehen, bewegt, und danach werden andere Verfahrensschritte unternommen, wie etwa das Ablassen des Druckes aus dem Behälter-10-und das Entfernen der Giessform vom Behälter. Das geschmolzene Metall in der Giessform lässt man sodann verfestigen und das Gussprodukt oder der Barren wird daraus entfernt und wie weiter unten erklärt behandelt.
Die Dicke der Hülse des Überzugsmetalls --60-- wird durch die Länge der Zeit, während welcher das Überzugsmetall vor dem Eingiessen des Kernmetalls in der Giessform bleibt, zusammen mit andern Faktoren, wie Grösse der Giessform usw., bestimmt. Diese Faktoren sind leicht zu berechnen, so dass eine Hülse von gewünschter Dicke hergestellt wird. Während die Abmessungen der verschiedenen Elemente und Komponenten der hier in Frage kommenden und oben beschriebenen Vorrichtung nach Wunsch gewählt werden können, so werden doch bestimmte Beispiele im nachstehenden gegeben, die als Hinweis für die praktische Anwendung der Erfindung zweckdienlich sind.
Bei einer praktischen Anwendung der Erfindung wurde eine Giessform-24-verwendet, die einen Hohlraum mit einem Querschnitt von etwa 8 x 24 cm und einer Höhe von etwa 2, 3 m bis zur Linie --58-- aufwies, Das Überzugsmetall wurde durch Anwendung eines Luftuberdruckes im
EMI3.1
letzteren Zeitraum wurde der mittlere geschmolzene Teil des überzugsmetalls durch das Kernmetall nach unten gedrückt. Bei einer solchen Vorgangsweise wurde eine Hülse --60-- von einer Dicke etwa 5 mm gebildet. Die verwendeten Metalle waren 18-8 rostfreier Stahl für das überzugsmetall und das Kernmetall war 1010 Kohlenstoffstahl. Der rostfreie Überzugsstahl wurde auf etwa 15650C und das Kernmetall auf etwa 15900C erhitzt.
Der solcherart gebildete Barren ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt, aber, wie oben bemerkt, sind die Dicken und Anteile, die in dieser Figur dargestellt sind, übertrieben. Diese Figur stellt ein Gussstück-64-dar, das einen Kern-68-aus Kernmetall-54--, nämlich Kohlenstoffstahl, und einen Überzug --66-- aus rostfreiem Stahl aufweist. Dieses Gussstück kann sodann durch eine Reihe von Walzenpaaren auf eine Dicke von etwa 0, 5 mm ausgewalzt werden. Dies ergibt einen Überzug mit einer Dicke von etwa 33,u. Es wurde gefunden, das ein Überzug von dieser Dicke, wie er etwa auch durch andere Verfahren hergestellt werden kann, für eine Vielzahl von Zwecken befriedigend ist.
Beim Walzvorgang bildet der Überzug einen äusserst gleichförmigen Film, der nicht porös und äusserst fest ist und der mit dem Kernmetall durch eine vollkommene Verschweissung verbunden ist, ohne dass irgendeine Korrosion auf den einander zugewandten Oberflächen der beiden Metalle auftritt.
Es ist selbstverständlich, dass das Gussstück oder der Barren nicht nur jedes gewünschte Ausmass haben kann, sondern dass auch die Dicke des Überzuges im Verhältnis zum ganzen Produkt nach Wunsch ausfallen kann, u. zw. entsprechend der Länge des Zeitraums, währenddem man das Metall in der Giessform, vor dem Einbringen des Kernmetalls, ruhen lässt.
Während hier eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von überzogenem Metall in einer an beiden Enden offenen Giessform, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte : Einbringen geschmolzenen Überzugsmetalls in den Giesshohlraum durch die Bodenöffnung der Giessform bis zu einem vorherbestimmten Niveau durch einen an sich bekannten Druckgiessvorgang, Aufrechterhalten des hydrostatischen Druckes bis zur Bildung einer erstarrten Hülse, Verdrängen des noch flüssigen Anteiles des Überzugsmetalls nach unten durch Einbringen einer vorherbestimmten Menge geschmolzenen Kernmetalls in die Giessform durch deren obere Öffnung entgegen dem hydrostatischen Druck des Überzugsmetalls unter möglichster Aufrechterhaltung der Grenzfläche zwischen beiden geschmolzenen Metallen in der Giessform, und Erstarrenlassen des Kemmetalls in der Hülse des Überzugsmetalls.
EMI3.2