DD250478A1 - Vorrichtung zum dosierten zufuehren rieselfaehiger zuschlagmittel in eisenschmelzen - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist das Erreichen einer bestimmten Gefuegestruktur mit einer einfach gestalteten Vorrichtung bei geringem Zeitaufwand zum Betaetigen der Vorrichtung. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der eine dosierte Zugabe der Zuschlagmittel in den Giesskanal der Giessform selbsttaetig einsetzt und eine gute Durchmischung der Zuschlagstoffe und der Eisenschmelze erfolgt. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass das untere Ende des Dosiergliedes eine Schraege aufweist, die in den Giesskanal ragt, zum Formhohlraum gerichtet und mit einem Verschluss aus vergas- oder verfluessigbarem Material versehen ist. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Zuführen rieselfähiger Zuschlag mittel, insbesondere Legierungselemente und/oder keimbildende Impfzusätze in Eisenschmelzen mit einem Behälter zur Aufnahme der Zuschlagmittel und einem im unteren Bereich des Behälters angeordneten rohrförmigen Dosierglied zum Zuführen der Zuschlagmittel in einem zum Formhohlraum führenden Gießkanal.

Das spezielle Anwendungsgebiet erstreckt sich auf das partielle Legieren von Gestellteilen für Werkzeugmaschinen aus Gußeisen mit Kugelgraphit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, durch Zugabe von Zuschlagmitteln, wie Impf-, Modifizierungs- und Legierungsmitteln zum geschmolzenen Metall eine bestimmte Gefügestruktur im Gußstück einzustellen. Die impf- und legierungstechnischen Maßnahmen laufen dabei zeitlich und räumlich in einer ganz bestimmten Reihenfolge ab.

Nach der DD-PS 106565; B22d, 1/00 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Gußstücken aus Gußeisen mit Kugelgraphit bekannt. Die Behandlung des flüssigen Gußeisens erfolgt durch Zugabe eines Kugelbildnermittels in einem zum Formhohlraum führenden Gießkanal.

Dazu ist oberhalb des Gießkanals ein trichterförmiger Aufnahmebehälter für das pulverförmige Kugelbildnermittel angeordnet.

Über eine einstellbare Öffnung im unteren Teil des Aufnahmebehälters gelangt das Kugelbildnermittel in den Gießkanal. Zur Durchmischung des Kugelbildnermittels mit der Gußeisenschmelze befindet sich an der Stelle, an der das Kugelbildnermittel in den Gießkanal gelangt, eine Rührvorrichtung.

Für das Zugeben des Kugelbildnermittels zur Gußeisenschmelze und das nachfolgende Mischen des Kugelbildnermittels mit der Gußeisenschmelze ist ein erheblicher Vorrichtungsaufwand notwendig. So erfordert das Einstellen der Durchflußmenge des Kugelbildnermittels zusätzliche konstruktive Teile und für das Durchmischen des Kugelbildnermittels ist eine gesonderte Rührvorrichtung notwendig. Außerdem erfordert das Betätigen der Einstellelemente für das Kugelbildnermittel in Schließ- und Dosierstellung einen zusätzlichen Zeitaufwand für jeden Legierungsvorgang.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll mit einer einfach gestalteten Vorrichtung bei geringem Zeitaufwand zum Betätigen der Vorrichtung eine bestimmte Gefügestruktur erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum dosierten Zuführen rieselfähiger Zuschlagmittel in Eisenschmelzen nach der im Anwendungsgebiet genannten Art zu schaffen, mit der eine dosierte Zugabe der Zuschlagmittel in den Gießkanal der Gießform selbsttätig einsetzt und eine gute Durchmischung der Zuschlagstoffe und der Eisenschmelze erfolgt.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das untere Ende des Dosiergliedes eine Schräge aufweist, die in den Gießkanal ragt, zum Formhohlraum gerichtet und mit einem Verschluß aus vergas- oder verflüssigbarem Material versehen ist.

Zum Gewährleisten eines konstanten Austritts des Zuschlagmittels aus dem Dosierglied und zum guten Durchmischen des Zuschlagmittels und der Eisenschmelze weist die Schräge einen Winkel von 30-70° in axialer Richtung zum Dosierglied auf. In vorteilhafter Weise besteht der vergas- oder verflüssigbare Verschluß aus Polyäthylenfolie, die an der zwischen dem Behälter und Gießkanal befindlichen Mantelfläche des Dosiergliedes mit einem Spannring befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die kontinuierliche, dosierte Zugabe von rieselfähigen Zusatzmitteln direkt in die Strömungsbahn einer Eisenschmelze innerhalb der Gießform und bewirkt dabei eine gleichmäßige und vollständige

Vermischung des Zusatzmittels und der Eisenschmelze, bevor diese in den Formhohlraum gelangt: Außerdem erlaubt die Vorrichtung durch den Einsatz von Dosiergliedern mit unterschiedlichen Durchlaßquerschnitten die Menge des aus dem Behälter zuzugebenden Zusatzmittels entsprechend der Legierungsaufgabe genau zu dosieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung einer Gießform mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2: eine vergrößerte Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Werkzeugmaschinengußteil, nachstehend Gußteil genannt, welches aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht. Das Gußteil weist zwei Führungsbahnen auf, in denen zwecks einer induktiven Oberflächenhärtung ein überwiegend perlitisches Ausgangsgefüge einzustellen ist. Die Führungsbahnen als Funktionspartien haben eine kennzeichnende Wanddicke von ca. 80 mm, während die anlaufenden Wände u ndVerrippungen wesentlich dünnwandiger sind. Gegenüber dem übrigen Gußstückvolumen ist der Volumenanteil der Führungsbahnen verhältnismäßig gering. I η der Gießform sind die Führungsbahnen untenliegend angeordnet.

Die Gießform besteht aus einer oberen Formhälfte 1 und einer unteren Formhälfte 2, die einen Formhohlraum 3 zum Abbilden des Gußteiles umschließen. Zum Zuführen der Gußeisenschmelze in den Formhohlraum 3 kommt ein symmetrisches Anschnittsystem zur Anwendung. Es besteht aus einem nichtdargestellten Gießtümpel, einem Einlauf 4, einem Querlauf 5 und zwei Zuläufen 6, die sich in zwei Etagen mit je zwei Anschnitten aufteilen, dem unteren Anschnittpaar 7 und oberen Anschnittpaar 8. Die Zuläufe 6 entspringen rechtwinklig und waagerecht dem Querlauf 5. Der Boden vom Querlauf 5 und die Zuläufe 6 liegen in einer Ebene und werden durch die untere Formhälfte 2 abgebildet. In der oberen Formhälfte 1 sind zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen angeordnet, die jeweils in den Bereich eines Zulaufes 6 senkrecht eintauchen, der zwischen dem Querlauf 5 und den unteren und oberen Anschnittpaaren 7, 8 liegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen nach oben verschlossenen Behälter 9 mit einem im unteren Bereich eingesetzten Verschlußstopfen 10. Der Verschlußstopfen 10 ist zum Innenraum des Behälters 9 trichterförmig ausgebildet und nimmt ein rohrförmiges Dosierglied 11 auf. Dieses schließt mit seinem oberen Ende bündig mit den trichterförmig ausgebildeten Wänden des Verschlußstöpfens 10 ab.

Das untere Ende des Dosiergliedes 11 weist eine Schräge 12 auf, die in den Zulauf 6 ragt und zum Formhohlraum 3 gerichtet ist. Die Schräge 12 verläuft unter einem Winkel α von 45°. Weiterhin befindet sich an der Schräge 12 ein Verschluß 13 aus Polyäthylenfolie, die an derzwischen.dem Behälter 9 und Zulaufe befindlichen Mantelfläche des Dosiergliedes 11 mit einem .Spannring 14 befestigt ist.

In der Gießform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in der oberen Formhälfte 1 eingeformt. Dazu kommt in vorteilhafter Weise ein geteilter Hohlkern zur Anwendung, der die Konturen des Behälters 9 und Verschlußstopfens 10 aufweist. In einer Hohlkernhälfte wird das Legierungsmittel eingefüllt und in der dazugehörigen Verschlußstopfenhälfte erfolgt das Einsetzen des Dosiergliedes 11, welches an der Schräge 12 mit einem Verschluß 13 aus Polyäthylenfolie versehen ist.

Danach wird die andere Hohlkernhälfte aufgesetzt und dieser komplettierte Hohlkern wird abschließend in die obere Formhälfte 1 so eingeformt, daß der Hohlkern senkrecht zum Zulauf 6 gerichtet ist und die Schräge 12 in den Zulaufe ragt. Als Legierungsmittel zum Einstellen eines perlitischen Gefüges in den Führungsbahnen des Gußteiles kommt Kupferpulver zur Anwendung. Die einzufüllende Menge an Kupferpulver in den Hohlkern ist so bemessen, daß in den zu legierenden Führungsbahnen ein Anteil von 0,6% Kupfer entsteht. Für den Hohlkern stehen Dosierglieder 11 mit unterschiedlichen Durchlaßquerschnitten für das Legierungsmittel zur Verfugung.

Die Größe des Durchlaßquerschnittes des Dosiergliedes 11 richtet sich nach dem Anteil des zuzugebenden Legierungsmittels zum zu legierenden Gußstückvolumen und nach der Querschnittgröße des Zu lauf es 6. So ist beispielsweise zum Einstellen eines Legierungsanteiles von 0,6% Kupfer in den Führungsbahnen des Gußteiles ein Verhältnis des Durchlaßquerschnittes des Dosiergliedes 11 zum Durchlaßquerschnitt des Zulaufes 6 von 1:8 erforderlich.

Die Wirkungsweise der in den Zeichnungen dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Nach dem Eingießen der Gußeisenschmelze in den Gießtümpel der Gießform füllt sich der Querlauf 5 und läßt die Gußeisenschmelze in die beiden Zuläufe 6fließen. Die hohe Temperatur der Gußeisenschmelze bewirkt die sofortige Vergasung der verschlußbildenden Polyäthylenfolie 13 am Dosierglied 11 und gibt damit den Austritt des Kupferpulvers von dem Behälter 9 in die Gußeisenschmelze des Zulaufes 6 frei. Die in den Zulauf 6 ragende Schräge 12 beeinflußt die Strömung der Gußeisenschmelze in diesem Bereich in der Weise, daß hinter der Schräge (in Fließrichtung gesehen) Unterdruck mit einem Totflüssigkeitsgebiet auftritt. Dieses Gebiet wird von der Strömung der Gußeisenschmelze nicht erfaßt, während sich die Strömungsgeschwindigkeit in dem eingeengten Querschnitt des Zulaufes 6 erhöht. Aufgrund des Unterdruckes im Bereich der Austrittsöffnung des Dosiergliedes 11 sowie der wirkenden Schwerkraft des Kupferpulvers, kann das Kupferpulver mit nahezu konstantem Mengenstrom den Behälter 9 störungsfrei verlassen und sich in der Strömung der Gußeisenschmelze vollständig auflösen.

Die Zulaufgestaltung 6 gestattet der legierten Gußeisenschmelze den Eintritt in den Formhohlraum 3 nur über das untere Anschnittpaar 7. Durch die Richtungsänderungen wird die legierte Gußeisenschmelze zusätzlich gemischt und bildet bereits vor Eintritt in den Formhohlraum 3 eine homogene Legierung. Die Lage des unteren Anschnittpaares 7 ist so gewählt, daß die Gußeisenschmelze die zu legierenden Führungsbahnpartien durch fallendes Gießen ausfüllt. Sind diese gefüllt, so stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung ihre Funktion selbsttätig ein, d.h. der Vorrat an Kupferpulver ist zu diesem Zeitpunkt verbraucht. Die nachfolgende unlegierte Gußeisenschmelze überschichtet die sich beruhigende legierte Gußeisenschmelze aufgrund des nun steigenden Gießens. Ist der Gegendruck durch die steigende Gußeisenschmelze groß genug, füllt sich der Formhohlraum 3 nicht mehr nur über das untere Anschnittpaar 7, sondern auch über das obere Anschnittpaar 8, so daß der Formfüllungsvorgang schnell beendet wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum dosierten Zuführen rieselfähiger Zuschlagmittel in Eisenschmelzen mit einem Behälter zur Aufnahme der Zuschlagmittel und einem im unteren Bereich des Behälters angeordneten rohrförmigen Dosierglied zum Zuführen der Zuschlagmittel in einem zum Formhohlraum führenden Gießkanal, gekennzeichnet dadurch, daß das untere Ende des Dosiergliedes (11) eine Schräge (12) aufweist, die in den Gießkanal (6) ragt, zum Formhohlraum (3) gerichtet und mit einem Verschluß (13) aus vergas- oder verflüssigbarem Material versehen ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schräge (12) einen Winkel (α) von 30-70° in axialer Richtung zum Dosierglied (11) aufweist.

3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Verschluß (13) aus Polyäthylenfolie besteht, die an der zwischen dem Behälter (9) und Gießkanal (6) befindlichen Mantelfläche des Dosiergliedes (11) mit einem Spannring (14) befestigt ist.