Verfahren zur Herstellung von Kernen für die Anfertigung hohler Metall-Gusslkörper. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kernen für die Anfertigung hohler Metallgusskörper.
Zur Herstellung metallener @Hohlgusskör- per bediente man sich bisher der Sandkerne oder bei Schalen(gokillen-)guss der Stahl kerne.
Die Sandkerne werden, nachdem der Guss erkaltet ist, zerstört und ausgeräumt, die Stahlkerne sollen sofort nach dem Erstarren des Metallflusses durch geeignete Vorrich tungen in Richtung ihrer Achse gezogen und für den nächsten Guss wieder in die Form eingesetzt werden.
Beiden Arten von Kernen haften in der Herstellung und Verwendung grosse Mängel an. Die für die Herstellung der Sandkerne erforderlichen Kernkästen sind teuer, da sie aus einzelnen Holzstücken mühevoll zusam mengesetzt werden müssen. Die Aufberei tung und Mischung des Kernsandes erfor dern erhebliche Raum-, Arbeits- und Trans portkosten und sind mit unerwünschter Staubentwicklung verbunden. Ferner müssen die Kerne bei höherer Temperatur gebrannt werden. Der Sand kann die gewünschten Konturen nicht scharf genug wiedergeben und benötigt organische Bindemittel, um standfest zu werden.
Diese organischen Bindemittel sollen durch die Temperatur des den Kern umspülenden Metalles verbrannt, verdampft oder verkohlt werden. Gleichzei tig soll aber der porös hergestellte Kern aus dem Metallbad bei der Erstarrung freiwer dende Gase aufnehmen, so dass in dem Kern Luftkanäle angeordnet werden oder Wachs schnüre in den Kern gebettet werden müs sen, um die entstandenen Gase abführen zu können. Viele gerne müssen durch besondere Einlagen aus Draht oder dergleichen wider standsfähig gegen den Metalldruck gemacht werden.
Durch die Zerstörung der organischen Bindemittel nach dem Guss soll der Kern befähigt werden, dem Schwindungsdruck des Metalles nachzugeben, um Mikrolunker und Spannungen im Guss zu vermeiden. Das Ausräumen des Kernsandes nach dem Erkalten des Gusses muss von Hand be werkstelligt werden, ist zeitraubend und wie der mit schädlicher Staubentwicklung ver bunden. Häufig geht der Sand an der Ober fläche des Kernes mit dem Metall eine me chanische Verbindung ein, die rauh und un ansehnlich ist und die für die Weiterbear beitung des Gussstückes lästige Gusshaut bildet.
Die beim Schalenguss verwendeten Stahl- kerne müssen konisch sein, oder es müssen andere Hilfsmittel vorgesehen werden, wenn sie nach dem Erstarren des Schmelzflusses gezogen werden sollen.
Durch die Tempera tureinflüsse im Betriebe verziehen sie sich und werden an der Oberfläche so rauh, dass sie im Verhältnis zu den hohen Herstellungs kosten nur eine kurze Lebensdauer haben: Die grössten Nachteile der Dauerkerne be stehen jedoch darin, dass der Zeitpunkt des Ziehens der Kerne nie genau bestimmt wer den kann, so dass das Metall schon auf den Kern geschrumpft ist und dadurch die Schwindung des Metall es behindert wurde, bevor der Kern gezogen werden konnte.
Die Erfindung bezweckt; diese Nachteile zu beseitigen. Das Verfahren besteht darin, dass in eine Kernform aus Gips ein Sehlicker gegossen, nach Absetzen einer Schicht an den Formwandungen der überschüssige Schlicker durch Stürzen der Kernform ausgegossen und der Hohlkern getrocknet wird, wobei er von der Formwandung abschwindet.
Durch diese Herstellung der Kerne ist zunächst die Herstellung teurer Kernkästen überflüssig, da einfache Gipsformkästen ver wendet werden können. Da kein Sand mehr verwendet wird, fällt jede Aufbereitung und Mischung desselben fort, ferner kann jede für die Arbeiter gesundheitsschädliche Staubent wicklung bei der Herstellung und bei der Zerstörung der Kerne vermieden werden.
Die Kerne sind aussen glatt und verbinden sich niemals mit dem Metall des Schmelzbades, so dass der Hohlraum des Gusskörpers stets metallisch rein und glatt ist. Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens beschrie ben.
Eine Gipsform wird mit Schlicker ge füllt, worauf sich der Schlicker nach und nach an den Formwandungen absetzt. Nach Ablauf der für das Absetzen des Hohlkernes von der gewünschten Wandstärke erforder lichen Zeit wird der nicht angesetzte Schlik- ker durch Stürzen der Form ausgegossen und der an den Wandungen der Form entstan dene Schlickerhohlkörper schwindet allmäh lich von den Wandungen ab und kann nach Lufttrocknen als standfester,
poröser und temperaturbeständiger Hohlkern. der Form entnommen werden. Die Wandungen des Hohlkernes sind vollkommen glatt und zei gen die gewünschten scharfen Konturen, die an Sandkernen niemals zu erzielen sind.
Die Kernkästen aus Gips sind zwei- oder mehrteilig und haben eine Öffnung zum Ein- giessen und Ausgiessen des Sahliekers Der Schlicker wird aus anorganischen Stoffen hergestellt, da diese nicht gasen, . wenn der Kern vom Metallfluss umspült wird.
Als solche kommen zum Beispiel Ton, Kaolin, Quarz, Schamotte, Bariumsulfat oder dergleichen in Frage, die mit Verflüssigungs mitteln, wie z. B. Alkalien, zu Schlicker ver arbeitet werden.
Die Stärke der Wandung des Kernes richtet sich nach der Grüsse und Form des herzustellenden Kernes und seiner Verwen dung hinsichtlich des Gussmetalles. Kleinere Kerne für Leichtmetalle brauchen beispiels weise nur sehr dünn zu sein.
Während des Erstamens des sie umgeben den Metallflusses verhindert ein solcher Kern jede Spannung in dem Gussstück.
Da beispielsweise fette Tone und Kaoline in den für den vorliegenden Zweck in Be tracht kommenden Temperaturbereich mehr schwinden als die industriellen Giessmetalle, lässt sich durch die Auswahl der geeigneten Stoffe und Zusatz von Magerungsmitteln stets die für das zu vergiessende Metall ge wünschte Schwindung der Kerne erreichen.
Die Kerne lassen sich also in bezug auf ihre Schwindung beim Guss dem Schwindungs- koeffizienten des Gussmetalles genau anpas sen, wodurch ein gesunder Guss erzielt wird, der frei von Spannungen und Mikrolunkern ist, da dem schwindenden Metall keine Wi derstände entgegengesetzt werden.
Bei den üblichen Temperaturen bleibt das Kernmaterial nach dem Guss weich und zeigt keinerlei Zerstörungserscheinungen. Es be steht aber auch die Möglichkeit, den Schlik- ker so zusammenzusetzen, dass das Kern material - insbesondere bei den Temperatu ren höherschmelzender Metalle - sintert und bei fortschreitendem Schwinden des Metalles der Kern zertrümmert wird.
Die Entkernung ist demnach äusserst ein fach und kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Handelt es sich um weich geblie bene Kerne, so braucht man nur die fertigen Gussstücke in Wasser zu werfen, wobei dann der Kern sofort in Schlamm zerfällt. Der Schlamm kann durch Schütteln im Wasser dann vollständig aus dem Gusskörper ent fernt werden. Handelt es sich um gesinterte und zertrümmerte Kerne, so braucht man die Bruchstücke nur aus dem Gusskörper heraus zuschütteln.
In beiden Fällen fällt auch bei der Entkernung jede Staubentwicklung fort, so dass irgendwelche gesundheitsschädliche Schädigungen für die Arbeiter nicht mög lich sind.
Will man ganz besonders poröse Kerne für Gussmetalle mit grosser Gasentwicklung haben, so kann man eine solche grosse Porosi- tät durch Materialzusätze mit bestimmten physikalischen Eigenschaften oder auf me chanischem Wege durch Einstechen von Lö chern erzielen.
Als Zusätze zur Erzielung der Porosität kommen bei verhältnismässig niedriger Tem peratur vergasende Materialien, wie z. B. Naphtalin, in Frage.
Die Vergasung tritt zum Beispiel infolge der beim Giessen auftretenden Erwärmung ein. An den Stellen, wo sich die Zusätze befinden, entstehen nach dem Vergasen Hohlräume. Der grosse Vorteil besteht dabei darin, dass man den Grad der Porosität den jeweiligen Erfordernissen mit grösster Ge nauigkeit durch entsprechende Dosierung des Zusatzmittels und seiner Korngrösse herbei führen kann. Selbstverständlich darf das Zu satzmittel nicht wasserlöslich sein, da es sich sonst in dem Schlicker auflösen würde.
Naphtalin ist für den vorliegenden Zweck sehr geeignet, da es billig, wasserunlöslich, bei verhältnismässig niedriger Temperatur vergasbar ist und. die Eigenschaften des Ton- schlickers in keiner Weise beeinflusst, also gewissermassen einen Fremdkörper in dem Gefüge des Kernes bildet. Es gibt selbstver ständlich ausser Naphtalin noch eine ganze Anzahl anderer geeigneter -Stoffe.
Die Vergasung des Zusatzmittels kann man auch beim Trocknen des Kernes vor nehmen. Lässt man die Vergasung beim Gie ssen selbst durch die Wärme des Giessmate rials vornehmen, werden zweckmässig die Verhältnisse so gewählt, dass die Vergasung im Augenblick des Giessens plötzlich eintritt, um den beim Giessen sofort entstehenden Gasen einen Abzug zu gewährleisten. Es darf also nicht durch ein auch nur augen blickliches Stocken des Gasabzuges eine Ver änderung der kernberührenden Oberfläche eintreten. Die Vergasung während des Gie ssens wird um so leichter vorzunehmen sein, je dünner die Wandung des Hohlkernes ist.
Da die Hohlkerne aus Schlicker mit sehr dünner Wandung hergestellt werden können, dürfte also dadurch in vielen Fällen die Ver gasung des Zusatzmittels beim Giessen selbst möglich sein.
Auf mechanischem Wege kann man die erforderliche grosse Parosität dadurch errei chen, dass man in den fertig gegossenen Hohlkern im zähfesten Zustande eine grosse Anzahl durch den Kern völlig hindurch gehender Löcher stösst, deren Durchmesser so klein ist; dass das um den Kern herumgegos- sene Metall nicht in sie eintreten kann.
Diese Löcher bilden dann die Zubringer kanäle für die Gase zu dem den Ableitungs kanal bildenden Hohlraum im Innern des Kernes. Da man an den Stellen des Hohl kernes, wo eine besonders gute Ableitung der Gase erforderlich ist, besonders viele Löcher anordnen kann, hat man also die Verteilung der Löcher über den gesamten Hohlkern stets in der Hand und kann auch die komplizier testen Kerne in ihrer Porosität an allen Stel len den an sie zu stellenden Anforderungen anpassen.
Die Herstellung der Löcher ist auf viele Weisen möglich und, wenn sie maschinell ge schieht, auf wirtschaftlicher Basis durchzu führen, da man maschinell mit Leichtigkeit 10,000 Löcher in der Minute herstellen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der neben dem Verfahren ebenfalls Gegenstand der Erfin dung bildenden Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist in der anliegenden Zeich nung schematisch dargestellt; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vor richtung nach der Linie A-B der Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie C-D der Fig. 1.
Die Vorrichtung besitzt ein als Hand griff ausgebildetes Gehäuse ca. in welchem eine rotierende Welle b angeordnet ist, die entweder das Ende einer biegsamen Welle oder das Ende einer Motorwelle bildet, deren Motor im obern nicht dargestellten Teil des Gehäuses a angeordnet ist. Die Welle b trägt am Ende ein verstärktes Wellenstück c, welches mit einer kurvenförmigen Nut d versehen ist, die beispielsweise eine Steigung von 8 bis 10 mm besitzt.
In die Nut d greift mit einem Führungs stift e ein Gleitschieber fein, der am untern Ende einen Nadelhalter g trägt. An dem Nadelhalter g ist eine Anzahl Nadeln h an geordnet, die in der höchsten Stellung des Gleitschiebers gerade in das Gehäuse a zu rückgezogen sind und in der tiefsten Stel lung um das Mass der Steigung der Nut d aus dem Gehäuse a herausragen. Die Welle b und der Gleitschieber f sind in schematisch angedeuteten Lagern i geführt.
Die rotierende Bewegung der Welle b und der Kurventrommel c wird durch die Kurvennute d und den Führungsstift e auf den Gleitschieber f als hin- und hergehende Bewegung übertragen, so dass die am Ende des Gleitschiebers <I>f</I> in dem Nadelträger<I>g</I> sitzenden Nadeln h Löcher stechen können, sobald der Apparat von Hand streichend über die Oberfläche der Kerne hinweggeführt wird.
Der Handgriff kann zum Beispiel in der Form der bekannten Haarschneidemaschinen ausgebildet sein. Da mit solchen Apparaten leicht 2000 Umdrehungen in der Minute, das heisst also 2000 Hübe des Zinkenträgers mög lich sind, können bei fünf Zinken in dem Träger 10,000 Löcher in der Minute herge stellt werden. Selbstverständlich lässt sich diese Zahl beliebig erhöhen; da der Zinken träger eine beliebig grosse Zahl Zinken er halten kann.
Die Stärke der in den Hohlkernen herzu stellenden Löcher kann etwa 0,1 bis 0,2 mm betragen und hat mit dem Mittel von 0,15 mm die vorteilhafteste Stärke. Bei die ser Stärke der Löcher ist die Gewähr gege ben, dass das um den Kern herumgegossene Metall nicht in sie eintreten kann.