CH236429A - Method and device for casting around support bodies. - Google Patents

Method and device for casting around support bodies.

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CH236429A
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CH
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support body
mold
metal
encapsulating
alloy
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German (de)
Inventor
Pilsen Aktiengesellschaft V In
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Skoda Kp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0036Casting in, on, or around objects which form part of the product gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

       

      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.



      Yerfaliren and device for casting around support bodies. The invention relates to a Ver drive and a device for encapsulating support bodies such. B. for the production of gears, worm wheels and similar union machine parts with articulated upper surface that are heavily stressed by sliding, with a: support body, z. B. made of steel, with a rim made of an alloy with favorable running properties, for. B. a copper alloy or aluminum alloy is cast around.

   The method creates the prerequisites that are necessary so that an intimate metallic connection is created between the support body and the casting alloy as a result of diffusion of the latter in the support body. In this way, the most favorable running properties of the casting alloy can be combined with the high strength values of the support body.



  There are already known methods for producing ring gears and worm gears from composite casting, in which the steel wheel body is cast around with a copper alloy in a sand mold, initially without regard to the bond between the cast metal and steel, whereupon the composite casting is below Airtight is annealed for a long time so that a diffusion of the copper from the casting alloy into the iron of the wheel body is achieved.



  A disadvantage of this known method. lies in the need to heat the casting alloy twice, which results in an extension of the work process, which results in significant additional costs for composite casting compared to full casting. In addition, there is a risk that the long rewarming will cause the iron to diffuse into the cast alloy, which can significantly worsen the running properties and the machinability of the cast layer.

   Prolonged heating during the glow can also have an undesirable effect on the mechanical properties of the support body. The method according to the invention creates an intimate connection between the materials of the support body and the encapsulation alloy by diffusing the latter into the support body in a single operation, so that the economic efficiency is increased compared to the previous methods and caused by the long maintenance at the high annealing temperature Disadvantages can be completely avoided.



  It is advisable to both melt the casting alloy by means of electrical induction currents and to keep it at a temperature above its melting point until an intimate connection with the support body is achieved. Of course, the casting alloy can also be melted beforehand in another melting furnace and the induction currents can only be used to keep the ITm cast metal at the melting temperature for a corresponding period of time.

   During this time, at the same time, the upper surface of the support body to be encapsulated, whose surfaces not to be cast are expediently covered by heat-resistant, non-metallic protective parts, by the melted encapsulation alloy respectively. also heated by the induced heating currents to a temperature close to the melting point of the cast alloy, which enables an intimate metallic connection with the cast alloy.



  The use of electrical induction has the advantage that the encapsulating alloy and the surface of the support body that is in contact with it can be brought to the required temperature in a short time and evenly, without undesired overheating of the uni-cast metal and the Inside the support body.

   because the heat directly in the metallic -lasse of the wreath respectively. is also generated in a corresponding part of the support body by the eddy current field, so that neither the mechanical properties of the material of the support body nor those of the casting alloy are undesirably influenced. The best time to achieve an intimate metallic connection between the casting alloy's rule and the support body can be determined through experiments.



  A prerequisite for a good connection between the molding and the support body is of course. that the fluid of the support body that is to be cast is as pure as possible.

       in particular that it has no noticeable amounts of oxides. The oxidation can be reduced in a known manner by working in an indifferent atmosphere or by treating the previously heated support body with suitable flux initiators or, finally, by a metallic protective layer produced by galvanic means.

         c. B. copper plating can be achieved.



  The zti urngiessetide surface of the support body can be in a simple geometric shape, z. B. circular cylindrical be prepared. But it is also possible to design the surface of the support body to be poured in any other form, for.

   B. as a ring gear with pre-milled teeth that are of the correct shape or approximately of the correct shape, without a local body scratching of the support body, there must be. the U mgussinctall acts as a nanoscale Al) shield and thereby the Stfitzkörper is protected from direct heating by the inductive currents.

    In this case, the thickness of the Unigusses in the radial direction can be selected according to the penetration depth of the induction currents.



  In the following, a Z'oi-riclitting for carrying out the process according to the invention is described in one embodiment with reference to the accompanying drawing: The device illustrated in the drawing consists of a non-metallic shape n. In which the support body to be encapsulated h in the Way is arranged.

    that between your supporting body and the wall of the mold an annular space c is created> which is filled with the cast alloy in the form of chips, powder, or pre-cast hollow bodies, or finally with liquid metal melted in another furnace. With the exception of the surfaces to be encapsulated, the supporting body is completely covered with heat-resistant and electrically non-conductive panes d and e (e.g. made of asbestos). It is advisable to design the shape in such a way that its interior space widens conically from bottom to top.

   The mold can be covered with a non-metallic lid in order, if necessary, to be able to fill the interior of the mold with a reducing atmosphere.



  For heating the casting alloy, the induction winding f is connected to an alternating current source of suitable voltage and frequency, whereby induction currents are generated in the casting metal of the annular space c, which bring the pouring metal to the required temperature and keep it at this. For the heating z. B. Frequencies from about 500 to 2; 000 per./sec. used.

   When it comes to the production of a large number of the same objects to be encapsulated, the induction winding can expediently be designed in such a way that it can be brought from one shape to the other, which contributes significantly to increasing the economic efficiency of the process. In some cases it is also possible to encapsulate several support bodies in a correspondingly high Vorrich device and in one go, for. B. in the form of a long cylindrical Kör pers, which is cut into the individual machine parts after the encapsulation.


    

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Umgiessen eines Stützkör pers aus mechanisch widerstandsfähigem Werkstoff mit einem Kranz aus Metall mit günstigen Laufeigenschaften, dadurch ge kennzeichnet, dass der zu umgiessende Stütz körper in einer nichtmetallischen Form gela- gert wird und in den zwischen ihm und der Innenwand der Form freibleibenden, ringför migen Raum das Umgussmetall eingebracht wird, PATENT CLAIM I: A method for encapsulating a support body made of mechanically resistant material with a ring made of metal with favorable running properties, characterized in that the support body to be encapsulated is stored in a non-metallic mold and in between it and the inner wall of the mold free, ring-shaped space in which the encapsulated metal is introduced, und dass dieses durch elektrische In duktionsströme während einer vorher fest gesetzten Zeit auf einer über seinem Schmelz punkt liegenden Temperatur gehalten wird. UNTERANSPRTICHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass in einer Form gleichzeitig mehrere Stützkörper umgossen und nach erfolgtem Umgiessen der entstan dene Körper zerschnitten wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und dem Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Stützkörper an den nicht zu um giessenden Stellen durch eine hitzebeständige nichtmetallische Abdeckung verdeckt wird. 3. and that this is kept at a temperature above its melting point by electrical induction currents for a predetermined time. SUB-CLAIMS 1. The method according to claim I, characterized in that several support bodies are cast around in a mold at the same time and, after the encapsulation has taken place, the resulting body is cut up. 2. The method according to claim I and the dependent claim 1, characterized in that the support body is covered at the points not to be poured by a heat-resistant non-metallic cover. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Umgussmetall in den Raum zwischen Form und Stützkörper in festem Zustand eingebracht und hier durch Induktionsströme geschmolzen wird. PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Hochfrequenzwicklung ausserhalb einer Form angeordnet ist, die zur Aufnahme des Stützkörpers und des Umguss- metalles eingerichtet ist. Method according to claim 1, characterized in that the encapsulating metal is introduced into the space between the mold and the support body in a solid state and is melted here by induction currents. PATENT CLAIM II: Device for carrying out the method according to claim I, characterized in that a high-frequency winding is arranged outside of a mold which is set up to accommodate the support body and the encapsulating metal. UNTERANSPRUCH: 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die IE[ochfre- quenzwicklung auf die Form aufgeschoben 7s und von dieser weggenommen werden kann. SUBClaim: 4. Device according to claim II, characterized in that the IE [high frequency winding can be pushed onto the mold 7s and removed from it.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2088151A1 (en) * 1970-05-22 1972-01-07 Inst Elektroswarki Patona Forming bimetallic rotors for electrical machines - using magnetic and magnetic metal
FR2665383A1 (en) * 1990-07-31 1992-02-07 Pechiney Recherche PROCESS FOR OBTAINING MOLDING BIMATERIAL PARTS.

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