Verfahren und Einrichtung zur Herstellung -von Röhren und andern Hohlkörpern durch Schleuderguss. Bekannt gewordene Verfahren, Röhren durch Schleuderguss herzustellen, verwenden die Anordnung einer liegenden Form, also einer solchen mit wageechter Drehungsachse. Dabei haben sich folgende Nachteile gezeigt.
Die auftretende Fliehkraft ändert sich durch das Eigengewicht des flüssigen Giess gutes derart, dass die nach oben wirkende SehleuderkraTt um die doppelte Gewichts komponente geringer ist, als die nach unten gerichtete Schleuderkraft. Die Folge ist unter anderem eine ungünstige, wechselnde Bean- spruehung des halberstarrten Giessgutes wäh rend der Schwindung. Es bilden sich feine Risse, was zu grossen Nachteilen führen kann.
Dieser \ aehteil tritt um so deutlicher her vor, je geringer die Schleuderkraft im Ver hältnis zum Eigengewicht wird. Aus diesem Grunde zeigen die in w agrechter Lage bei niedriger Umdrehungszahl geschleuderten Rohre niedrigere Festigkeiten als die in ruhender Sandform gegossenen. Erst bei er höhter Umdrehungszahl nimmt die Festigkeit wesentlich zu. Dann tritt jedoch das soge- nannte Voreilen auf. Das Giessgut verschiebt sich in achsialer Richtung in die leere Form hinein bei radial gerichteter Fliehkraft.
Der Flüssigkeitsstreifen wird derart dünn und weit in die leere Form hineingetrieben, dass diese flache Schale an der kalten Formwand bereits erstarrt ist, bevor der eigentliche Giess strahl die betreffende Stelle erreicht. Die kalte Schale verschweisst nicht mehr und die Rohre zeigen an der Aussenwand spiralförmig unganze Eisenschülpen, wodurch dann das Rohr unbrauchbar ist.
Zur Einführung des flüssigen Giessgutes in die wageechte Rohrform werden meist frei tragende offene Rinnen verwendet, die ausser halb der Rohrform gestützt und von dort aus bedient werden. Wird dabei nur eine Zufüh rungsrinne von nur einem Rohrende aus v er- -wendet, so kann die ganze Anordnung etwas schräg getroffen werden, damit das flüssige Giessgut das nötige Gefälle hat. Die Einfüh rungsrinne wird jedoch bei langen Röhren derart ungünstig auf Biegung beansprucht, dass ihr Aufbau hierauf Rücksicht nehmen muss.
Das führt bei Röhren, die im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sehr lang sind, zu Schwierigkeiten. Werden zwei Zuführungs rinnen, von beiden Seiten, verwendet, so wird dabei wohl die freitragende Länge der Zufüh, rungsrinnen verkürzt, die Rinnenanordnung muss jedoch mit Gefälle erfolgen, so dass der gleiche Nachteil auch hierbei besteht. Bei der unterteilten Rinne verändert sich ständig die Rinnenlänge, der Durchflusswiderstand bezw. die Durchflussmenge. Das Verfahren wird dadurch ungünstig beeinflusst.
Die noch glühenden Rohre mussten wag recht aus der Schleuderform ausgezogen wer den. Hierbei -wurden die Rohre ungünstigen Biegebeanspruchungen ausgesetzt, die . sie häufig verunstalten oder zerstören.
Die Kühlung des eigentlichen Formman tels erfolgte meistens im Trog, das heisst nur ein Teil des Formmantels wurde gleichzeitig gekühlt. Der Formmantel kühlte besonders während des Stillstandes einseitig ab und wurde vorzeitig zerstört. Bei der nachfolgen den Schleuderung wurde das flüssige Giessgut an der kälteren Stelle stärker abgekühlt, es entstanden Spannungen im Rohr, die später zu dessen Zerstörung mit beitrugen. Versuche, diese Nachteile zu vermeiden, haben zu un günstigen Ausbildungen mit Stopfbüchsen usw. geführt.
Man hat kurze Rohrstücke senkrecht zu schleudern versucht, wobei man das flüssige Metall an den Boden des Rohrtopfes abgab. Beim Schleudern ergab sich dann ein Stück mit kurzer zylindrischer Aussenwand, jedoch mit einem parabolischen Innenmantel und Boden.
Alle diese Nachteile soll die Erfindung vermeiden, zu deren Erläuterung die gezeich neten Ausführungsbeispiele dienen.
Um eine senkrechte Achse dreht sich beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 mit entsprechender Umdrehungszahl das Form rohr a. Zur Giessgutzuführung dient ein senk recht angeordnetes Rohr b, das mit feuer festem Stoff -c ausgekleidet ist, so dass ein Kanal d gebildet ist. Durch seitliches Abbie gen des Zuführungsrohres am untern Ende wird ein Verteiler gebildet, der den Giessgut strahl, zum Beispiel Metallfluss, Zementbrei und dergleichen gegen die Wand der Form a hin ablenkt. Damit der Strahl 'an der Form wand nicht zurückprallt und spritzt, ist die Austrittsöffnung e vorteilhaft in der Dreh richtung der Form a zurückgebogen (Fig. 2).
Es kann auch das Zuführungsrohr b nebst der Form a in Drehung versetzt sein. In diesem Falle ist die Drehrichtung des Zuführungs rohres b derjenigen der Form a vorteilhaft entgegen gerichtet. Das flüssige Gussmaterial -wird dem Zuführungsrohr oben zugeführt und fliesst durch seine Eigenschwere unten aus. Das Zuführungsrohr ist durch nicht. darge stellte Mittel auf und ab beweglich.
Der Giessvorgang gestaltet sich dann zum Beispiel folgendermassen: Während die Form a. mit, der hervorzu rufenden Fliehkraft @ entsprechender Umdre hungszahl umläuft, wird dem bis .nahe zum Boden geführten Zuführungsrohr b flüssiges Eisen zugeführt. Das Eisen strömt bei e aus, trifft dort auf die umlaufende Formwand, wird von dieser mitgerissen und unter dem Einfluss der Fliehkraft an der Wandung fest gehalten. Der ausfliessende Eisenstrahl erhält auf diese Weise die Gestalt eines am untern Ende der Form a innen gelagerten Ringes aus flüssigem Eisen. Wird jetzt zum Beispiel ab satzweise das Zuführungsrohr b um Ring breite zur Form a gehoben, so lagert sich ein zweiter ebensolcher Ring über dem ersten im Innern der Form. Durch Verschmelzen beider Ringe miteinander erhält man ein kurze,, stehendes Rohrstück.
Dieser Vorgang kann beliebig wiederholt werden. An dem kälteren Teil der Rohrform erstarrt das flüssige Eisen bald zum starren Rohrkörper. Wenn man aber das Zuführungsrohr bei gleichmässiger Drehung stetig aufsteigen lässt, so erhält man ein schraubenförmig gewundenes Rohr. Das flüssige Eisen wird hierbei nicht auf den Bo den der topfartigen Rohrform, sondern un mittelbar an die Wandung, also den grössten Innendurchmesser der Form abgegeben.
Die Fig. 3 bis 13 zeigen weitere Möglich keiten, den flüssigen Eisenstrahl durch einen Verteiler an die umlaufende Formwand abzu geben; Fig. 3 zeigt ein Zuführungsrohr b mit zwei wagrechten Austrittsöffnungen e, e1; der Pfeil P zeigt, dass auch das Zuführungs rohr sich drehen kann; Fig. 4 zeigt zwei schräg nach unten ge richtete Abgänge e, e1, Fig. 5 den einen Ab gang c schräg nach unten und den andern e' schräg nach oben gerichtet.
Nach Fig. 6 hat das Zuführungsrohr vier Abgänge. Die .Summe der Ausströmungsrüclzwirkungen auf das Rohr b ist gleich Null. Selbstverständlich ist damit die Zahl der möglichen Abgänge keinesfalls begrenzt, ebenso kann die Rich- t ung und die Durchgangsweite der ein zelnen Abgänge ganz verschieden sein. Nach Fig. 7 tritt ein gleichmässiger Strahl am ganzen Umfang aus. Nach Fig. 8 mündet das Rohr b senkrecht; sein Strahl trifft auf einen Verteiler f, der ihn gegen die Formwandung ablenkt.
Der Verteiler f ist durch Arme g reit dem Zuführungsrohr b verbunden: Die Arme y können durch feuerfestes Material ge gen den Einfluss des flüssigen Eisens ge schützt werden. Sie gehen von einer Rohr muffe h, aus, die zur Befestigung des Ver teilers an dem Zuführungsrohr b dienen kann. Wird diese Rohrmuffe 12 als Lager ausgebil det, so kann auf diese Weise der Verteiler drehbar gemacht werden.
Die Umdrehungen der Formwandung werden sich über das mit- @,erissene flüssige Eisen zum Teil auf den Verteiler übertragen, und es wird eine kräf- ti@ge Ablenkung des Strahls gegen die Form- wa.ndung erfolgen. Ausserdem wird durch den Verteiler eine ausserodentliehe Gleichmässig- keit der Rohrw andstärke erreicht.
Fig. 9 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 8, jedoch mit einem Vorraum i. über dem Z'erteiler f, der ein Spritzen gegen die Form- wa.ndun-" verhindern soll. Ausserdem zeigt Fig. 9 Vorsprünge i' zur Führung an der be arbeiteten Formwandung. Diese Führung gegenüber der eigentlichen Formwandung kann auch von dem Zuführungsrohr selbst ausgehen. Nach Fig. 10 kommt die Zuführung von unten.
Das Rohr b trägt den Verteiler<B>f'.</B> Der flüssige Eisenstrahl tritt ganz -ruhig und mit geringem Druck ein.
Fig. 11 zeigt den Guss eines Muffenrohres. Der zylindrische Fortsatz k' über dem Muf- fenkern k dient als Verteilerstütze. Der Schaft j dient als Führung des aufwärtsge henden Verteilers. Die Aufwärtsbewegung kann sowohl von dem Zuführungsrohr b, als auch von dem Schaft j aus erfolgen. Dieser kann auch wie bei Fig. 10 der Zuführung die nen.
Fig. 12 zeigt ein kurzes, feststehendes Zu führungsrohr p. Die Bewegung des Verteilers f erfolgt vom Schaft jaus.
Die in den Fig. 1 bis 9, 11 und @12 gezeig ten Verteiler lassen die Rohrwandstärke frei. Die Giesstätigkeit kann sowohl an der tief sten, als auch an der höchsten Stelle der Rohr form beginnen.
Die Verteiler der Fig. 10, 13, 14 schliessen bis auf geringes Spiel die ganze Rohrform ab; sie beginnen ihre Tätigkeit am obern Ende der Rohrform; Fig. 13 entspricht im übrigen der Fig. 8; Fig. 1.1 zeigt den Verteiler f wie Fig. 13, darüber einen Verdränger 1.
Ein gewisser Überschuss an flüssigem Ei sen über den Verteilern der Fig. 8 bis 11 (siehe speziell Fig. 12) ist durchaus zulässig, ebenso eine schräge Stellung des Zuführungs rohres oder unmittelbares Einkippen auf den Verteiler, nur soll zweckmässig der Strahl da bei erst in der Höhe des Verteilers die Form wandung berühren, um schülpenartige An- hängungen zu vermeiden, die zu Ausschuss führen. Bei Verwendung des drehbaren Zu führungsrohres iFig. 3) können geringe Druckhöhen künstlich, zum Beispiel durch Druckluft oder Fliehkraft ergänzt werden; dies kann insbesondere bei Anwendung des steigenden Strahls vorteilhaft sein.
Natürlich kann das Verfahren nicht allein bei Eisen, sondern bei jeder erstarrenden Flüssigkeit, sei es Stahl, Metall, Metallegierung, Zement usw. Verwendung finden. Die Fig. 15, 16 und 17 zeigen ein Aus führungsbeispiel für die Herstellung eiserner Muffenröhren. Die Form ca dreht sich um eine senkrechte Achse. Die Muffe kann dabei so wohl unten als auch _ oben angeordnet sein. In dem Ausführungsbeispiel ist die Muffe unten angeordnet. Oberhalb der Rohrform cc befindet sich ein Überflussbecken r, das durch einen leicht abnehmbaren Deckel s abge schlossen ist.
Beim Giessen von oben nach unten ist das Überflussbecken am untern Ende der Form angebracht.
Als Eisenzuführungsrinne dient ein senk recht angeordnetes geschlossenes Rohr b, mit feuerfester Auskleidung und Kanal (1 (siehe Fig. 1). An der Eintrittsöffnung wird das Rohr mit einem Eingusstrichter y oder unmittelbar mit dem Ausguss einer Stopfen pfanne in Verbindung gebracht. Die Aus trittsöffnung des Rohres b hat im Beispiel die Gestalt gemäss der Fig. 4.
Das senkrecht hängende Zuführungsrohr erleidet keinerlei Biegungsbeanspruchungen, insbesondere bei mehreren radial angeordneten Austrittsöffnungen. Auch bei nur einer Aus trittsöffnung ist sie so gering, dass sie nicht in die Erscheinung tritt. Die Länge dieser Zuführungsrinne spielt daher keine Rolle. Der Flüssigkeitsdruck und damit die Durch flussmenge bleiben wie aus nachfolgendem er kennbar bis zum Schluss des Gusses praktisch gleich.
Senkrecht über der Drehform a ist in dem Ausführungsbeispiel das Zuführungsrohr b mit Eingusstrichter y auf einem senkrecht verfahrbaren Boden x eines Fahrstuhls ange bracht. Eine gleichfalls auf dem Fahrstuhl kippbar angeordnete Giesspfanne av enthält das notwendige Eisen. Die Geschwindigkeit der bei e und e' austretenden Strahlen des Eisenflusses lässt sich durch Änderung der Fahrstuhlgeschwindigkeit derart regeln, dass trotz gleichbleibender Ausflussmenge die Flächeneinheit der Rohrformen im Verlaufe eines Hubes verschieden stark beschickt und die Wandstärke innerhalb eines Gusses mit Absicht ungleich gehalten werden kann.
An statt der Zuführungsrinnen kann sich auch in diesem Falle die Form a in der Längsachse senkrecht bewegen; ebenso kann diese Bewe gung auch von beiden Teilen ausgeführt wer den. Die Bewegungen werden vorteilhaft durch Elektromotoren mit entsprechenden Übertragungsmitteln besorgt. Ist die Rohr muffe unten in der Form angeordnet, so kann bei grösseren Rohren der Huffenkern v mit- telst Hubwerkes u, Fig. 16, eingesetzt wer den; von oben durch Hebezeug. Kleinere Kerne werden von Hand eingesetzt.
Die gegossenen Rohre können sowohl von unten aus der Form gezogen als auch von oben ausgestossen werden (Fig. 17) oder um gekehrt, je nach Anordnung der Muffe. Vor teilhaft wird unterhalb der Giessform oder in deren Nähe die Glühgrube angeordnet, so dass die Rohre ohne Zwischenweg zum Glühen weiter gereicht werden. Vorteilhaft ist auch die Anordnung eines unterhalb der Giessform verfahrbaren Glühkorbes, in den alle Rohre nacheinander ausgestossen werden und der dann mit allen Rohren in den Glühofen einge setzt wird. Da die Rohre senkrecht ausge stossen werden, werden sie im Vergleich zur liegenden Anordnung ganz wesentlich ge schont und der Vorgang ausserordentlich er leichtert.
Das eigentliche Giessen vollzieht sich etwa folgendermassen: Nachdem die Form vorgerichtet, der Muf- fenkern i@ im Ausführungsbeispiel von unten eingesetzt ist, wird die Form durch den Motor t in Bewegung gesetzt. Gleichzeitig wird der Aufzug mit dem Zuführungsrohre b, Trich ter y und der Giesspfanne 2o soweit nach un ten verfahren, dass der aus dem Zuführungs rohre austretende Strahl die Wandung der sich drehenden Schleuderform noch berührt. In dieser Stellung beginnt jetzt der eigent liche Giessvorgang. Die Kippfanne w gibt ihr Eisen über den Trichter y und das Zufüh rungsrohr b an die Schleuderform.
Gleichzei tig wird der Aufzug x mit dem Zuführungs rohr b nach oben in Bewegung gesetzt. Wäh rend der Aufwärtsfahrt hat der die Kipp Pfanne bedienende Arbeiter nur darauf zu achten, dass der Spiegel des flüssigen Eisens in dem Trichter y einigermassen auf gleicher Höhe gehalten wird. Kleine Schwankungen spielen dabei keine Rolle, weil sie gegenüber der (lesamtausflusshöhe nichts ausmachen. I)ie Ausflussgeschwindigkeit bleibt also während der Auffahrt praktisch gleich.
Kurz bevor der Ausflussstrahl das obere Rohrende erreicht, unterbricht der die Kippfanne be dienende Arbeiter das Zukippen auf ein selbsttätiges, elektrisches Zeichen oder durch Beobachten einer Marke usw. hin. Dies ge- schielit derart rechtzeitig, dass nur noch der Inhalt des eigentlichen Zuführungsrohres in das oberhalb der Rohrform vorgesehene Über- flussbeclzen r abläuft, wo es sich als Ring sammelt. Nach Entfernung des Deckels s kann es zur Wiederverwendung fortgenom men werden.
Vom ersten Augenblick ab wird das Eisen an den grössten Durchmesser abgegeben, I@cmmt unter den Einfluss der Fliehkraft und wird mit Gewalt gegen die Formwandung ge- presst. Es kann nicht nach der Mitte zurück fliessen. Auf den ersten Flüssigkeitsring setzt .#icli durch die Aufwärtsbewegung der Zufüh- iuiigsrinne b der zweite Ring und so fort. In- zwischen erstarrt der zuerst gebildete Teil des Rohres an der gekühlten Form.
Kurze Zeit nach Unterbrechung des Giessvorganges kann das Rohr ausgestossen und der Vorgang wie derholt werden. Durch Regelung der Umdre- fiungszahlkann die wacrecht wirkende Kom ponente der Schleuderkraft derart. gesteigert werden, dass die senkrecht wirkende Ge wichtskomponente fast ausser Wirkung ge setzt wird. Durch die starke Reibung an der Formwandung wird diese Wirkung noch un- tPrstützt. Vorteilhaft -wird die Umdrehungs zahl der Form und die Geschwindigkeit der steigenden Rinne jedoch so gewählt, dass noch ein gutes Zusammenfliessen mit dem vorheri gen Ring gewährleistet wird.
Auf diese Weise entsteht in der Rohr form ein wirksamer Kräftekegel von der Höhe der Gewichtskomponente, der aber um- so flacher wird, je grösser die Fliehkraft, also die Umdrehungszahl wird (Fug. 18). Die Kräfte sind nach allen Seiten (in der Rieh- tung des Kegelmantels) gleichmässig. Es tre ten also bei der senkrechten Schleuderachse nur gleichmässige Kräfte auf.
Infolge der gleichmässigen Wirkung der Fliehkraft bei senkrechter Drehachse wird die Festigkeit von Anfang an zunehmen. Einem Voreilen in die leere Form, bei steigen dem Guss, wirkt'die Gewichtskomponente ent gegen.
Da die senkrechte Anordnung der Zu führungsrinne keinerlei Biegungsbeanspru- chung ergibt, so kann sie derart dünn ausge bildet werden, dass auch die kleinsten in Frage kommenden Rohre noch geschleudert werden können. Da die Länge bei der senk recht hängenden Rinne ebenfalls beliebig sein kann, die entsprechenden Umdrehungszahlen aber durch Elektromotoren usw. zu erreichen sind, so ist in der Anordnung ein Mittel ge funden, Röhren von den kleinsten bis zu den grössten Durchmessern bei beliebiger Länge zu schleudern.
Rohrform und Kühlmantel stellen sich als ein aufgestellter, allseits geschlossener Dop pelzylinder dar, der nur oben eine verschraub bare Einfüllöffnung mit Sicherheitsventil und unten eine Entleerungsschraube hat. Da die Kühlflüssigkeit die eigentliche Rohrform a immer vollständig gleichmässig umschliesst, insbesondere auch während des Stillstandes, so ist die Kühlung der Rohrform unbedingt gleichmässig.
Die Wandstärke des herzustellenden Roh res hängt von der Ausflussmenge, der gegen seitigen Längsverschiebung zwischen Zufüh rungsrohr und Form und vom Rohrdurchmes ser des herzustellenden Rohres ab.
Zur vorteilhaften Arbeit und Arbeitstei lung können einzeln stehende Schleuderfor men in Gruppen zusammengestellt werden, so da.ss ihre Bedienung rasch nacheinander erfol gen kann. Die Anordnung wäre im allgemei nen gleich der bei den bekannten senkrecht stehenden Sandformen für stehenden Röh- renguss. Wie dort,- können auch hier sowohl Formen, als auch Kräne und Aufzüge fahr bar angeordnet werden. Ausserordentlich vor teilhaft wird die Anordnung der Schleuder- formen an einem Drehtisch. Fig. 20 zeigt die Anordnung.
Die einzelnen Bedienungsvorrich tungen sind im Kreis um den Drehtisch her um angebracht, so dass gleichzeitig vorgerich tet, gegossen und ausgezogen werden kann. Der Antriebsmotor für die Schleuderform kann sowohl feststehend ausserhalb des Dreh tisches, als auch auf dem Drehtisch selbst an gebracht sein. Im ersteren Falle wird der Mo tor alle Schleuderformen nacheinander in Be wegung setzen, dabei muss der Drehtisch so lange seine periodische Fortbewegung unter brechen, bis das flüssige Eisen nach der Giess periode erstarrt ist. Im letzteren Falle kann die Schleuderform auch während der Vor wärtsbewegung des Drehtisches weiter um laufen. Die Vorwärtsbewegung des Dreh tisches kann also sofort nach Beendigung des eigentlichen Giessvorganges erfolgen.
Die Ar beitsvorgänge können somit bei Anordnung des Motors auf dem Drehtisch wesentlich ab gekürzt werden. Dabei ist es gleichgültig, ob jede Schleuderform ihren besonderen Motor erhält oder ob ein gemeinsamer Motor für mehrere oder alle Schleuderformen vorhan den ist, der etwa von der Mitte des Dreh tisches aus durch einen Zwischenteil, Zahn rad, Reibrad, Riemen, Kupplung usw. mit den eigentlichen Schleuderformen in Verbin dung gebracht wird.
Selbstverständlich kann sich die Anord nung der Bedienungsvorrichtungen am Um fang des Drehtisches auch wiederholen. Auch besteht die Möglichkeit, mehrere Röhren von einem Aufzug aus gleichzeitig zu giessen. Die Fig. 21 bis 24 zeigen diese Anordnung bei fest angeordneten Schleuderformen und Aufzug.
Fig. 25 zeigt an einem Beispiel die Mög lichkeit, mehrere Röhren gleichzeitig zu gie ssen, in Verbindung mit dem Drehtisch. Im Beispiel ist angenommen, dass von einem Giessaufzug aus mit zwei Pfannen vier Röh ren gleichzeitig gegossen werden. Die vier zu giessenden Röhren liegen vorteilhaft un mittelbar nebeneinander. Nach beendeter Giessperiode macht der Drehtisch eine Vor wärtsbewegung, die vier neue Formen unter die Zuführungsrohre b bringt. Gleichzeitig wandern die vier gegossenen Rohre zur Aus schlagstelle, um die Rohre hier auszustossen. An der neunten bis zwölften Form wird während dieser Zeit die Vorbereitung zum neuen Guss getroffen usw.
Die Leistung einer derartigen Anlage wird deshalb ausserordentlich gross sein, zu mal auf diese Weise die Herstellung der Röhren durch Schleuderguss in Fliessarbeit erreicht wird.
Beim dargestellten Beispiel befinden sich die Formen 1 bis 4 im Giessen, die Formen 5 bis 8 im Ausziehen und die Formen 9 bis 12 im Vorrichten.
Die Verwendung stehender Formen zum Giessschleudern lässt auch eine Isolierausklei- dung der Schleuderformen leicht und günstig, nämlich ebenfalls stehend durchführen. An sich ist die Verwendung von Schleuderfor men mit ausgestampftem Formenmantel be kannt. Diese Auskleidung erfolgt im allge meinen durch feuerfeste, die Wärme schlecht leitende Stoffe, wie Formsand, Chamotte usw. bei stehender Form. Bei Verwendung wird dann bisher das stehend vorgerichtete Rohr getrocknet, wagrecht umgelegt und in Drehung gebracht.
Bei der Inbetriebnahme der wagrecht gelagerten ausgekleideten Rohrform zeigt sich häufig der Mangel, dass die Auskleidung von der eisernen Formwand abgelöst wird und abfällt. Dieser Nachteil der wagrecht gelagerten Schleuderform hat seine Begründung darin, dass infolge der eigenen Schwere die Auskleidung von der gerade den Rohrscheitel bildenden Stelle der Form abstiebt. Insbesondere ist dies der Fall beim Anlauf der Schleuderform, also so lange die Fliehkraft noch keine Gegenkraft stellt. Unvermeidliche Stösse und Schläge bei der Ingangsetzung der Schleuderform er höhen diesen Nachteil noch ganz wesentlich.
Abgesehen also von der umständlichen, zeit raubenden Art, die Rohre erst aufzustellen, auszustampfen, zu trocknen, wieder umzu legen, ist das Verfahren nach Vorstehendem bei der liegenden Schleuderform sehr unzu verlässig und teuer. Bei der erfindungsgemäss senkrecht ste hend verwendeten Schleuderform kann die Aufstampfung genau wie bei den gewöhn lichen stehenden Giessereialilagen, also auch mittelst Stampfmaschine erfolgen. Die Trock nung kann erfolgen, ist aber nicht unbedingt notwendig. Beim Schleudern dreht sich die Form dann in der gleichen 'Stellung wie beim Stampfen. Die auftretenden Fliehkräfte wirken gleichmässig wagrecht auf die Form wandungen.
Durch das Eigengewicht der Auskleidung, das parallel der Formwandung wirkt, erfährt die weit grössere Fliehkraft komponente eine geringe Ablenkung von der Wagrechten nach unten, mit dem Vorteil, dass die Auskleidung keinerlei Neigung zeigt .sich zu lösen. Das Verfahren erlaubt eine ganz erheblich schnellere und sicherere Aus kleidung der Schleuderformen als bisher.
In Eig. 26 ist die ausgestampfte senk recht stehende Schleuderform a an dem Um fange eines Drehtisches angebracht, wie dies aus der Praxis der stellenden Röhrengiesserei bekalint ist. An Stelle der dort an dem Dreh tisch feststehenden Form tritt hier die sich drehende Form. Während des Stillstandes wird die Schleuderform durch eine Rohr sta.mpfmaschine r (im Beispiel); Rüttelma schine usw., wie die gewöhnliche festste hende Rohrform ausgekleidet, eventuell ge trocknet, bei Muffenrohren der Muffenkern einbesetzt.
Um bei einseitig zufliessendem Bandstrahl eine rundum genau gleichmässig gestampfte Rohrform s' zu erhalten, ist es vorteilhaft, trotz der sich um den Kern, das heisst das Mo dell in bewegenden Stampfer iz, auch die Rohrform langsam in drehende Bewegung zu setzen. Bei Verwendung des Drehtisches ge schieht dies wie üblich während der Weiter bewegung des Drehtisches auf die Giessstelle zu. Durch das Schleuderverfahren wird ein Zylinderkern für das herzustellende Rohr (siehe rechte Seite von Fig. 26) erspart. An der Giessstelle wird die ausgekleidete Form in stehender Lage in Drehung versetzt und nach dem Schleuderverfahren wie die eiserne Schleuderform behandelt.
Durch die Aus- kleidung der Schleuderform wird die Abküh- lung ganz wesentlich verlangsamt, es er geben sich weiche Röhren, die ein nachträg liches Glühen nicht mehr verlangen. Da die ausgekleidete Form in der senkrechten Stampfstellung auch geschleudert wird, so ergibt sich ausser der schnelleren Arbeits weise der weitere Vorteil, dass die Gleichge wichtslage der Auskleidung nicht gestört wird und dass die auftretenden Fliehkräfte die Auskleidung von Beginn der Drehung an gleichmässig gegen die eiserne Umrahmung der Formwandung anpressen. Nach vollstän diger Erstarrung kann dann das Schleudern unterbrochen werden.
Das Ausstossen des Rohres und Formsandes erfolgt dann wieder wie bei gewöhnlichem Arbeiten mit Drehtisch und feststehenden Rohrformen. Selbstver ständlich kann die stehend ausgekleidete Schleuderform auch ohne Drehtisch, und zwar einzeln oder in Gruppen, zusammenge fasst arbeiten. Auch lassen sich Röhren mit zwei Muffen oder Flanschen auf diese Weise in der ausgekleideten Schleuderform herstel len.
Es lassen sich also Röhren erzeugen, die alle Vorteile des stehenden Röhrengusses einesteils und des Schleudergusses anderseits aufweisen. Die Röhren sind in Sand gegos sen, werden also weich, wie gewöhnlich ste, hender Röhrenguss, sie brauchen deshalb nicht geglüht zu werden, anderseits zeigen sie aber auch erhöhte Festigkeit und Dichtig keit wie der Schleuderguss. Dabei wird der teuere trockene Kern erspart. Da das Aus stampfen der Form, als auch das Giessen, übereinstimmend nur kurze Zeit dauert, so ist durch die Verbindung von Stampf maschine und senkrecht stehender Schleuder form ein ausserordentlich vorteilhaftes Ver fahren zur Herstellung von Röhren erreicht.
Process and device for the production of tubes and other hollow bodies by centrifugal casting. Methods that have become known for producing tubes by centrifugal casting use the arrangement of a lying shape, that is to say one with a true-to-scale axis of rotation. The following disadvantages have been shown.
The centrifugal force that occurs changes due to the weight of the liquid pouring material in such a way that the upward acting SehleuderkraTt is twice the weight component less than the downward centrifugal force. The consequence is, among other things, an unfavorable, changing stress on the semi-solidified cast material during the shrinkage. Fine cracks form, which can lead to major disadvantages.
This part emerges the more clearly, the lower the centrifugal force is in relation to its own weight. For this reason, the pipes spun in a horizontal position at a low number of revolutions show lower strengths than those cast in a static sand mold. It is only when the number of revolutions is increased that the strength increases significantly. Then, however, what is known as leading occurs. The cast material shifts axially into the empty mold with a radial centrifugal force.
The liquid strip is driven so thin and far into the empty mold that this flat shell has already solidified on the cold mold wall before the actual pouring jet reaches the point in question. The cold shell no longer welds and the pipes show uneven iron scabs in a spiral shape on the outer wall, which then makes the pipe unusable.
To introduce the liquid cast material into the true-to-scale pipe shape, cantilevered open channels are mostly used, which are supported outside the pipe shape and operated from there. If only one feed channel is used from only one pipe end, the entire arrangement can be made somewhat obliquely so that the liquid cast material has the necessary gradient. In the case of long tubes, however, the introduction channel is subject to such unfavorable bending stress that its structure must take this into account.
This creates difficulties with tubes that are very long in relation to their diameter. If two feed channels are used from both sides, the unsupported length of the feed channels is shortened, but the channel arrangement must be inclined, so that the same disadvantage also exists here. In the case of the subdivided channel, the channel length changes constantly, the flow resistance resp. the flow rate. This has an adverse effect on the process.
The pipes, which were still glowing, had to be pulled out of the centrifugal mold. The pipes were exposed to unfavorable bending stresses. often deface or destroy them.
The actual mold jacket was mostly cooled in the trough, i.e. only part of the mold jacket was cooled at the same time. The mold jacket cooled on one side, especially during the standstill, and was destroyed prematurely. During the subsequent centrifugation, the liquid cast material was cooled down more at the colder point, creating tensions in the pipe which later contributed to its destruction. Attempts to avoid these disadvantages have resulted in un-favorable training with stuffing boxes, etc.
Attempts have been made to fling short pieces of pipe vertically, releasing the liquid metal to the bottom of the canister. During the spinning, a piece with a short cylindrical outer wall resulted, but with a parabolic inner surface and base.
The invention is intended to avoid all of these disadvantages, the illustrative examples being used to explain them.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the form tube a rotates around a vertical axis with the corresponding number of revolutions. A vertically arranged pipe b, which is lined with refractory material -c, so that a channel d is formed, serves for the supply of casting material. By lateral bending of the supply pipe at the lower end, a distributor is formed which deflects the casting material, for example metal flow, cement paste and the like, against the wall of the mold a. So that the beam 'does not bounce back and splash on the mold wall, the outlet opening e is advantageously bent back in the direction of rotation of the mold a (Fig. 2).
The feed pipe b and the shape a can also be set in rotation. In this case, the direction of rotation of the feed tube b is advantageously directed opposite that of the shape a. The liquid casting material is fed to the feed pipe at the top and flows out at the bottom due to its inherent gravity. The feed tube is through not. Darge presented means movable up and down.
The casting process then takes the following form, for example: While the form a. with the centrifugal force to be evoked @ the corresponding number of revolutions, liquid iron is fed to the supply pipe b, which is close to the bottom. The iron flows out at e, meets the circumferential mold wall there, is carried away by this and held firmly to the wall under the influence of centrifugal force. In this way, the outflowing iron jet takes on the shape of a ring of liquid iron mounted on the inside at the lower end of form a. If, for example, the supply pipe b is raised by a ring width to form a, a second ring of the same type is positioned above the first inside the form. A short, standing piece of pipe is obtained by fusing the two rings together.
This process can be repeated as required. On the colder part of the tubular shape, the liquid iron soon solidifies to form a rigid tubular body. If, however, the feed pipe is allowed to rise steadily with uniform rotation, a helically wound pipe is obtained. The liquid iron is not delivered to the bottom of the pot-like tubular shape, but directly to the wall, i.e. the largest inner diameter of the mold.
3 to 13 show further possibilities to give the liquid iron jet through a distributor to the surrounding mold wall; 3 shows a feed pipe b with two horizontal outlet openings e, e1; the arrow P shows that the feed tube can also rotate; Fig. 4 shows two obliquely down GE directed outlets e, e1, Fig. 5 the one from output c obliquely downward and the other e 'directed obliquely upward.
According to Fig. 6, the feed pipe has four outlets. The sum of the backflow effects on the pipe b is zero. Of course, the number of possible outlets is by no means limited, and the direction and the passage width of the individual outlets can also be completely different. According to FIG. 7, a uniform jet emerges over the entire circumference. According to FIG. 8, the tube b opens vertically; its beam hits a distributor f, which deflects it against the mold wall.
The distributor f is connected to the feed pipe b by arms g: the arms y can be protected against the influence of molten iron by means of refractory material. They are based on a pipe sleeve h, which can be used to attach the distributor to the supply pipe b. If this pipe socket 12 is ausgebil det as a bearing, the distributor can be made rotatable in this way.
The revolutions of the mold wall will be partially transferred to the distributor via the cracked liquid iron, and the jet will be strongly deflected against the mold wall. In addition, the distributor achieves extraordinary uniformity in the pipe wall thickness.
FIG. 9 shows an arrangement similar to FIG. 8, but with an anteroom i. Above the divider f, which is intended to prevent splashing against the mold wall. Furthermore, FIG. 9 shows projections i 'for guiding on the machined mold wall. This guide in relation to the actual mold wall can also come from the feed pipe itself According to Fig. 10, the feed comes from below.
The pipe b carries the distributor <B> f '. </B> The liquid iron jet enters calmly and with low pressure.
Fig. 11 shows the casting of a socket pipe. The cylindrical extension k 'above the sleeve core k serves as a distributor support. The shaft j serves as a guide for the upward distributor. The upward movement can take place both from the feed tube b and from the shaft j. This can also as in Fig. 10 of the feed the NEN.
Fig. 12 shows a short, fixed guide tube to p. The movement of the distributor f occurs from the shaft jaus.
The in Figs. 1 to 9, 11 and @ 12 th manifolds leave the pipe wall thickness free. The casting activity can begin at the deepest as well as at the highest point of the pipe shape.
The distributors of FIGS. 10, 13, 14 complete the entire tubular shape with the exception of a small amount of play; they begin their activity at the top of the tubular shape; FIG. 13 otherwise corresponds to FIG. 8; FIG. 1.1 shows the distributor f like FIG. 13, above it a displacer 1.
A certain excess of liquid egg over the manifolds of FIGS. 8 to 11 (see especially FIG. 12) is entirely permissible, as is an inclined position of the feed pipe or direct tilting onto the manifold the height of the distributor touch the mold wall in order to avoid scuff-like attachments that lead to rejects. When using the rotatable supply pipe iFig. 3) low pressure levels can be added artificially, for example by compressed air or centrifugal force; this can be particularly advantageous when using the rising jet.
Of course, the process cannot be used with iron alone, but with any solidifying liquid, be it steel, metal, metal alloy, cement, etc. 15, 16 and 17 show an exemplary embodiment for the manufacture of iron socket pipes. The shape ca rotates around a vertical axis. The sleeve can be arranged both below and above. In the exemplary embodiment, the sleeve is arranged at the bottom. Above the tubular shape cc there is an overflow basin r, which is closed off by an easily removable cover s.
When pouring from top to bottom, the overflow basin is attached to the lower end of the mold.
A vertically arranged closed pipe b, with a refractory lining and channel (1 (see Fig. 1)) serves as the iron feed channel. At the inlet opening the pipe is connected to a pouring funnel y or directly to the pouring point of a stopper pan of the tube b has the shape according to FIG. 4 in the example.
The vertically hanging supply pipe does not suffer from any bending stresses, in particular when there are several radially arranged outlet openings. Even with only one outlet opening, it is so small that it does not appear. The length of this feed channel is therefore irrelevant. As can be seen below, the liquid pressure and thus the flow rate remain practically the same until the end of the casting.
In the exemplary embodiment, the supply pipe b with the pouring funnel y is placed vertically above the rotary mold a on a vertically movable floor x of an elevator. A pouring ladle av, which is also tiltable on the elevator, contains the necessary iron. The speed of the iron flow jets exiting at e and e 'can be regulated by changing the elevator speed in such a way that, despite the constant outflow, the surface unit of the pipe forms can be charged differently in the course of a stroke and the wall thickness within a casting can be kept unequal on purpose.
Instead of the feed channels, the shape a can also move vertically in the longitudinal axis in this case; this movement can also be carried out by both parts. The movements are advantageously provided by electric motors with appropriate transmission means. If the pipe socket is arranged at the bottom of the mold, then in the case of larger pipes the hoof core v can be used by means of a lifting mechanism u, FIG. 16; from above by hoist. Smaller cores are inserted by hand.
The cast pipes can be pulled out of the mold from below or ejected from above (Fig. 17) or vice versa, depending on the arrangement of the socket. Before geous, the annealing pit is arranged below the casting mold or in its vicinity, so that the tubes are passed on to the annealing without an intermediate path. The arrangement of an annealing basket that can be moved below the casting mold, into which all tubes are ejected one after the other and which is then inserted with all tubes into the annealing furnace, is also advantageous. Since the tubes are pushed out vertically, they are considerably spared compared to the horizontal arrangement and the process is extremely easy.
The actual casting takes place roughly as follows: After the mold has been prepared, the sleeve core i @ is inserted from below in the exemplary embodiment, the mold is set in motion by the motor t. At the same time, the elevator with the feed pipe b, funnel y and the pouring ladle 2o is moved downward so far that the jet emerging from the feed pipe still touches the wall of the rotating spinner. The actual casting process now begins in this position. The tilting pan w gives its iron via the funnel y and the feed pipe b to the centrifugal mold.
Simultaneously, the elevator x with the feed pipe b is set in motion upwards. During the upward journey, the worker operating the tilting pan only has to ensure that the level of the molten iron in the funnel y is kept reasonably at the same height. Small fluctuations do not play a role here because they do not matter in relation to the total discharge height. I) The discharge velocity remains practically the same during the ascent.
Shortly before the discharge jet reaches the upper end of the pipe, the worker operating the tilting pan interrupts the tilting in response to an automatic electrical signal or by observing a mark, etc. This happens in such a timely manner that only the contents of the actual supply pipe run off into the overflow area r provided above the pipe shape, where it collects as a ring. After removing the cover, it can be taken away for reuse.
From the first moment the iron is delivered to the largest diameter, I @ cmmt under the influence of centrifugal force and is pressed with force against the mold wall. It cannot flow back to the middle. The second ring is placed on the first ring of liquid by the upward movement of the feed channel, and so on. In the meantime, the part of the tube formed first solidifies on the cooled mold.
A short time after the casting process is interrupted, the pipe can be ejected and the process repeated. By regulating the number of revolutions, the forcefully acting component of the centrifugal force can. be increased so that the vertically acting weight component is almost ineffective. This effect is supported by the strong friction on the mold wall. Advantageously, the number of revolutions of the form and the speed of the rising channel is chosen so that a good confluence with the previous ring is guaranteed.
In this way, an effective cone of forces of the same height as the weight component arises in the pipe shape, but the flatter the greater the centrifugal force, i.e. the number of revolutions (Fig. 18). The forces are uniform on all sides (in the direction of the surface of the cone). So there are only uniform forces on the vertical centrifugal axis.
Due to the uniform effect of the centrifugal force with a vertical axis of rotation, the strength will increase from the beginning. The weight component counteracts any advance into the empty mold when the casting rises.
Since the vertical arrangement of the feed channel does not result in any bending stress, it can be made so thin that even the smallest pipes in question can still be thrown. Since the length of the vertically hanging gutter can also be arbitrary, but the corresponding speeds can be achieved by electric motors etc., a means has been found in the arrangement to fling tubes from the smallest to the largest diameters at any length .
The pipe shape and cooling jacket are set up as a double cylinder that is closed on all sides and only has a screwable filler opening with a safety valve at the top and a drain screw at the bottom. Since the cooling liquid always completely and evenly surrounds the actual tubular shape a, especially also during standstill, the cooling of the tubular shape is absolutely uniform.
The wall thickness of the pipe to be produced depends on the flow rate, the mutual longitudinal displacement between the supply pipe and the mold and on the pipe diameter of the pipe to be produced.
Individual centrifugal molds can be put together in groups for advantageous work and division of labor, so that they can be operated quickly one after the other. The arrangement would generally be the same as that of the known vertical sand molds for vertical pipe casting. As there, - molds as well as cranes and elevators can be arranged in a mobile manner. The arrangement of the centrifugal molds on a turntable is extremely advantageous. Fig. 20 shows the arrangement.
The individual operating devices are attached in a circle around the turntable so that they can be prepared, poured and pulled out at the same time. The drive motor for the centrifugal mold can be both fixed outside the turntable, as well as on the turntable itself. In the first case, the motor will set all centrifugal molds in motion one after the other, while the turntable must interrupt its periodic movement until the molten iron has solidified after the casting period. In the latter case, the centrifugal mold can continue to run during the forward movement of the turntable. The forward movement of the rotary table can take place immediately after completion of the actual casting process.
The Ar work processes can thus be shortened significantly when the motor is arranged on the turntable. It does not matter whether each centrifugal mold has its own particular motor or whether a common motor for several or all centrifugal molds is available, which is about from the center of the rotary table through an intermediate part, gear wheel, friction wheel, belt, clutch, etc. with the actual centrifugal molds is brought into connection.
Of course, the arrangement of the operating devices can also be repeated at the start of the turntable. It is also possible to cast several tubes from one elevator at the same time. 21 to 24 show this arrangement with fixed centrifugal molds and elevator.
Fig. 25 shows an example of the possibility of casting several tubes at the same time, in conjunction with the turntable. In the example it is assumed that four tubes are cast at the same time from a casting elevator with two pans. The four pipes to be cast are advantageously un indirectly next to each other. After the pouring period has ended, the turntable makes a forward movement that brings four new shapes under the supply pipes b. At the same time, the four cast pipes move to the strike point in order to eject the pipes here. During this time, preparations for the new cast are made on the ninth to twelfth mold, etc.
The performance of such a system will therefore be extremely high, especially since the tubes are produced in this way by centrifugal casting in flow work.
In the example shown, molds 1 to 4 are being poured, molds 5 to 8 are being drawn out and molds 9 to 12 are being pre-set.
The use of standing molds for centrifugal casting also allows an insulating lining of the centrifugal molds to be carried out easily and inexpensively, namely also upright. In itself, the use of Schleuderform men with stamped out mold shell be known. This lining is generally made of refractory, poorly heat conducting materials, such as molding sand, chamotte, etc. when the mold is standing. When used, the upright prepared pipe is then dried, folded horizontally and rotated.
When the horizontally supported lined pipe form is put into operation, the defect often becomes apparent that the liner is detached from the iron form wall and falls off. This disadvantage of the horizontally mounted centrifugal mold is due to the fact that, due to its own gravity, the lining drifts off the point of the mold that is just forming the pipe apex. This is particularly the case when the centrifugal mold starts up, i.e. as long as the centrifugal force does not yet provide a counterforce. Unavoidable bumps and blows when starting the centrifugal mold he increase this disadvantage even more significantly.
So apart from the cumbersome, time-consuming way of setting up the pipes, stamping them out, drying them, and turning them over again, the above method is very unreliable and expensive for the horizontal centrifugal mold. In the case of the centrifugal mold used vertically according to the invention, the ramming can be carried out exactly as with the usual vertical foundry layers, i.e. also by means of a ramming machine. Drying can take place, but is not absolutely necessary. When spinning, the mold rotates in the same position as when tamping. The centrifugal forces that occur act evenly horizontally on the form walls.
Due to the weight of the lining, which acts parallel to the wall of the mold, the much larger centrifugal force component experiences a slight downward deflection from the horizontal, with the advantage that the lining shows no tendency to detach. The process allows a much faster and safer clothing from the centrifugal molds than before.
In prop. 26 is the stamped vertical right standing centrifugal mold a attached to the order of a turntable, as is known from the practice of the tube foundry. Instead of the fixed shape there on the rotary table, the rotating shape occurs here. During the standstill, the centrifugal form is driven by a pipe stamper r (in the example); Vibrating machine, etc., lined like the usual fixed pipe shape, possibly dried, in the case of socket pipes the socket core is occupied.
In order to obtain an all-round exactly evenly tamped tube shape s' with a band jet flowing in from one side, it is advantageous to also slowly set the tube shape in rotating motion, despite the tamper moving around the core, i.e. the model in a moving manner. When using the turntable this happens as usual during the further movement of the turntable towards the casting point. The centrifugal method saves a cylinder core for the pipe to be produced (see right-hand side of FIG. 26). At the pouring point, the lined mold is rotated in a standing position and treated like the iron centrifugal mold using the centrifugal method.
The lining of the centrifugal mold slows down the cooling process considerably, leaving soft tubes that no longer require subsequent annealing. Since the lined form is also thrown in the vertical tamping position, there is, in addition to the faster working method, the further advantage that the equilibrium of the liner is not disturbed and that the centrifugal forces that occur evenly push the liner against the iron frame from the start of the rotation press against the mold wall. After complete solidification, the spinning can then be interrupted.
The pipe and molding sand are then ejected again as in normal work with a turntable and fixed pipe molds. Of course, the vertically lined centrifugal mold can also work together without a turntable, individually or in groups. Tubes with two sleeves or flanges can also be produced in this way in the lined centrifugal mold.
It is therefore possible to produce tubes which have all the advantages of vertical tube casting on the one hand and centrifugal casting on the other. The tubes are cast in sand, which means that they become soft, as is usually the case with vertical tube castings, so they do not need to be annealed, but on the other hand they also show increased strength and tightness like centrifugal casting. This saves the expensive dry core. Since the stamping out of the form, as well as the casting, consistently only takes a short time, an extremely advantageous process for the production of tubes is achieved by the connection of the ramming machine and vertical centrifugal form.