Yerfaliren und Vorrichtung zum Umgiessen von Stützkörpern. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum Umgiessen von Stützkörpern, z. B. für die Herstellung von Zahnrädern, Schneckenrädern und ähn lichen Maschinenteilen mit gegliederter Ober fläche, die- durch Gleitung stark beansprucht sind, wobei ein :Stützkörper, z. B. aus Stahl, mit einem Kranz aus einer Legierung mit günstigen Laufeigenschaften, z. B. einer Kupferlegierung oder Aluminiumlegierung, umgossen wird.
Das Verfahren schafft die Voraussetzungen, die erforderlich sind, damit zwischen dem Stützkörper und der Umguss- legierung infolge Diffusion letzterer in dem Stützkörper eine innige metallische Verbin dung entsteht. Auf diese Weise können die günstigsten Laufeigenschaften der Umguss- legierung mit den hohen Festigkeitswerten des Stützkörpers vereinigt werden.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Zahnkränzen und Schneckenrädern aus Verbundguss bekannt, bei denen der Stahlrad- körper in einer Sandform mit einer Kupfer- legierung umgossen wird, und zwar zunächst ohne Rücksicht auf die Bindung zwischen Umgussmetall und Stahl, worauf das Ver- bundgussstück unter Luftabschluss längere Zeit geglüht wird, damit eine Diffusion des Kupfers aus der Umgusslegierung in das Eisen des Radkörpers erreicht wird.
Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren. liegt in der Notwendigkeit einer zweimaligen Erwärmung der Umgusslegierung, die eine Verlängerung des Arbeitsvorganges mit sich bringt, wodurch wesentliche Mehrkosten des Verbundgusses im Vergleich zu Vollguss ent stehen. Daneben besteht aber hier die Gefahr, dass durch die langdauernde Wiedererwär mung eine Diffusion des Eisens in die Um gusslegierung erfolgt, wodurch sich die Lauf eigenschaften und die Bearbeitbarkeit der Umgussschicht wesentlich verschlechtern kön nen.
Eine längere Erhitzung während des Glühens kann sich auch auf die mechanischen Eigenschaften des Stützkörpers in uner wünschter Weise auswirken. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird eine innige Verbindung der Werkstoffe des Stützkörpers mit der Umgusslegierung durch Diffusion letzterer in den Stützkörper in einem einzigen Arbeitsgang erhalten, so dass die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu den bisherigen Verfahren erhöht wird und die durch das lange Erhalten auf der hohen Glühtemperatur verursachten Nachteile vol lends vermieden werden.
Es ist zweckmässig, die Umgusslegierung durch elektrische Induktionsströme sowohl zu schmelzen als auch auf einer über ihrem Schmelzpunkt liegenden Temperatur so lange zu halten, bis eine innige Verbindung mit dem Stützkörper erreicht wird. Selbstverständlich kann auch die Umgusslegierung vorher in einem andern Schmelzofen geschmolzen und die Induktionsströme nur für das weitere Halten des ITmgussmetalles auf der Schmelz temperatur während einer entsprechenden Zeit benützt werden.
Während dieser Zeit wird gleichzeitig die zu umgiessende Ober fläche des Stützkörpers, dessen nicht zu um giessende Flächen zweckmässig durch hitze beständige, nicht metallische Schutzteile ab gedeckt sind, durch die geschmolzene Umguss- legierung bezw. auch noch durch die induzier ten Heizströme, auf einer in der Nähe des Schmelzpunktes der Umgusslegierung lie gende Temperatur erhitzt, wodurch eine innige metallische Verbindung mit der U m- gusslegierung ermöglicht wird.
Die Verwendung der elektrischen Induk tion bringt den Vorteil, da.ss die Umgusslegie- rung sowie die mit ihr in Berührung ste hende Oberfläche des Stützkörpers in kurzer Zeit und gleichmässig auf die erforderliche Temperatur gebracht werden können, ohne unerwünschte Überhitzung des Unigussmetal- les sowie des Innern des Stützkörpers.
da die Wärme unmittelbar in der metallischen -lasse des Kranzes bezw. auch in einem entsprechen den Teil des .Stützkörpers durch das Wirbel stromfeld erzeugt wird, so dass weder die me chanischen Eigenschaften des Werkstoffes des Stützkörpers noch diejenigen der Umguss- legierung unerwünscht beeinflusst werden. Die günstigste Zeitdauer zur Erreichung einer innigen metallischen Verbindung zwi schen der Umgusslegierung und dem Stütz körper kann durch Versuche ermittelt werden.
Voraussetzung für eine gute Verbindung zwischen der l'mgusslc gieriing und dem Stützkörper ist natürlich. da.ss die zu unigie ssende 0hcrflüclie des Stützkörpers möglichst rein ist.
insbesondere, dass sie keine merk lichen Mengen a n Oxyden aufweist. Die -'er- minderntig der Oxydation kann in bekannter Weise durch Arbeiten in indifferenter Atmo sphäre oder durch Behandlung des vorher er hitzten Stützkörpers mit geeigneten Flussinit- teln oder endlich durch eine auf .-alvanischein Wege hergestellte metallische Schutzschicht.
c. B. Verkupfern, erreicht werden.
Die zti urngiessetide Oberfläche des Stütz- körpers kann in einer einfachen geometri schen Form, z. B. kreiszylindrisch, vorbereitet werden. Es ist aber auch möglich, die zu um giessende Fläche des Stützkörpers in jeder andern Form auszugestalten, z.
B. als Zahn kranz mit formgerecht oder annähernd form gerecht vorgefrästen Zähnen, ohne eine ört liche leibe rhitzung des Stützkörpers befüreh- ten zti müssen, da. das U mgussinctall als nia- gnetisehe Al)schii-mung wirkt und dadurch der Stfitzkörper vor unmittelbarer Erhitzung durch die induktiven Ströme geschützt wird.
In diesem Falle kann die Dicke des Unigusses in radialer Richtung nach der Eindringtiefe der Induktionsströme gewählt werden.
Im folgenden wird eine Z'oi-riclitting zur Durchführung des erfindnnc-sgemiissen Ver fahrens in einem Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben: Die in der Zeichntnig veranschaulichte Vorrichtung besteht aus einer nichtmetalli schen Form n. in der der zu umgiessende Stützkörper h in der Weise angeordnet wird.
dass zwischen dein Stützkörper und der Wand der Form ein ringförmiger Raum c entsteht> der mit der U ingiisslegierung in Form von Spänen, Pulver, oder vorgegossenen Hohlkör pern, oder endlich mit flüssigem, in einem andern Ofen geschmolzenen Metall gefüllt wird. Der Stützkörper wird mit Ausnahme der zu umgiessenden Flächen vollständig mit hitzebeständigen und elektrischen Strom nicht leitenden Scheiben d und e (z. B. aus Asbest) verdeckt. Es ist zweckmässig, die Form derart zu gestalten, dass sich ihr Innenraum von unten nach oben kegelförmig erweitert.
Die Form kann mit einem nichtmetallischen Dek- kel bedeckt werden, um erforderlichenfalls den Innenraum der Form mit einer Reduk tionsatmosphäre füllen zu können.
Für die Erhitzung der Umgusslegierung wird die Induktionswicklung f mit einer Wechselstromquelle geeigneter Spannung und Frequenz verbunden, wodurch in dem Um gussmetall des Ringraumes c Induktions ströme erzeugt werden, die das Ausgussmetall auf die erforderliche Temperatur bringen und auf dieser halten. Für die Erhitzung werden z. B. Frequenzen von etwa 500 bis 2;000 Per./Sek. verwendet.
Wenn es sich um die Herstellung einer grösseren Anzahl gleicher zu umgiessender Gegenstände handelt, kann die Induktionswicklung zweckmässig derart ausgebildet werden, dass sie von einer Form auf die andere gebracht werden kann, was zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich beiträgt. In manchen Fällen ist es auch möglich, mehrere Stütz körper in einer entsprechend hohen Vorrich tung und in einem Gange zu umgiessen, z. B. in der Form eines langen zylindrischen Kör pers, der nach der erfolgten Umgiessung in die einzelnen Maschinenteile zerschnitten wird.