DE1160574B - Verfahren zur Herstellung von Gussstuecken aus Grauguss - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCKRIFT

Internat. Kl.: B22d

Deutsche Kl.; 31c -15/04

Nummer: 1160 574

Aktenzeichen: Sch 22343 VI a / 31 c

Anmeldetag: 24. Juni 1957

Auslegetag: 2. Januar 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Grauguß, insbesondere für Brems- und Lagerwerkstoff sowie Feuerungsguß. Sie bezweckt die Verbesserung der Verschleißwerte bei Bremswerkstoffen, der Gleit- und Notlaufeigenschaften bei 5 Lagerwerkstoffen auf Eisenbasis, die Verbesserung der Hitzebeständigkeit bei Feuerungsguß sowie die Vermeidung der Härteausbildung bei Eisenkokillenguß, in Verbindung mit größerer Wirtschaftlichkeit durch Herstellung dieser Abgüsse in Dauerformen.

Es ist bekannt, daß bei Eisenlegierungen durch die Gefügebeeinflussung im Zeitpunkt der Erstarrung eine Verbesserung physikalischer Eigenschaften, besonders der mechanischen Festigkeitswerte und Dichte, eintritt. Wichtige Mittel zur Erreichung dieses Zweckes sind die Abschreckung durch Kokille, die Erstarrung unter Druck sowie die Impfung der Schmelze und ihre Behandlung mit Magnesium. Die praktische Auswertung dieser Erkenntnisse beschränkte sich jedoch fast ausschließlich auf die Steigerung der Festigkeitswerte sowie der Dichte beim Hydraulikguß und auf die besonderen Eigenschaften des Sphärogusses. Während der Sphäroguß bereits eine große wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat, konnte sich das viel länger bekannte Verfahren der Herstellung von Eisenabgüssen in Metallformen (Kokillenguß) bisher nicht durchsetzen, obwohl mit dieser Herstellungsart bedeutende qualitative und fertigungsmäßige Vorteile gegenüber Sandguß verbunden sind. Die Bedeutung, die der Kokillenguß im Leicht- und Schwermetallguß erreicht hat, beweist diese Vorteile besonders eindringlich. Die Ursache des Zurückbleibens des Eisenkokillengusses liegt in dem durch die Abschreckwirkung herbeigeführten metallurgischen Verhalten, ferner in der höheren Schmelztemperatur des Eisens, den hohen Anforderungen bei der Formenherstellung und anderen technologischen Schwierigkeiten. Aus diesem Grunde muß Kokillenguß in der Regel auch heute noch geglüht werden, worunter die Wirtschaftlichkeit und die Anwendungsmöglichkeit leidet.

Um die genannten Schwierigkeiten zu beseitigen und die angeführten Verbesserungen zu erzielen, ist das Zusammenwirken von mehreren gießtechnischen Maßnahmen erforderlich, deren Effekt wesentlich über das mit an sich bekannten Einzelmaßnahmen erzielbare Ergebnis hinausgeht.

Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine übliche Graugußschmelze mit 0,2% Titan und entsprechendem Siliziumanteil oder mit Molybdänsilizid geimpft, sodann unter verkürzter Abstehzeit sofort in metallischen Dauerfor-Verfahren zur Herstellung von Gußstücken
aus Grauguß

Anmelder:

Herbert E. Scholz, Oberuhldingen (Bodensee),

Roggersberg 190

Als Erfinder benannt:

Herbert E. Scholz, Oberuhldingen (Bodensee) - -

men vergossen und bereits im Stadium der Oberflächenerstarrung aus der Form genommen wird. Der entsprechende Impfzusatz an Silizium ergibt sich aus dem Si- und C-Gehalt der Schmelze und dem verlangten Graphitgehalt, d. h. dem Weichheitsgrad des fertigen Gußstückes.

Beim Impfvorgang wird die überhitzte Schmelze zur Erhaltung der vollen Impfwirkung zweckmäßig nach Aufnahme der Impfzusätze durch Einbringen glühender Graugußstücke beschleunigt auf Gießtemperatur gebracht, ferner kann bei der Schmelze durch Einwirkung von Vibration bzw. Ultraschall zusätzlich eine Unterbrechung des Kornwachstums herbeigeführt werden, welche auch das Innere des Abgusses erfaßt.

Zur Erzielung von günstigen Gleit- und Notlaufeigenschaften sowie gutem Hitzeverhalten wird bei einer Schmelze nach der Erfindung zusätzlich eine Abschreck- und Druckwirkung auch auf die Innenwandung des Abgusses im Erstarrungsverlauf ausgeübt, dergestalt, daß das Aufschrumpfen des Abgusses auf einen Metallkern herbeigeführt wird.

Zur zeitgerechten Entnahme des Abgusses kann eine beschleunigte Oberflächenerstarrung durch einen Metallüberzug aus Mo, Al oder Cr auf der Forminnenfläche bei Vermeidung der üblichen Schlichten herbeigeführt werden. Die Entnahme des Abgusses aus der Form erfolgt dann vorteilhaft sofort nach der beschleunigt herbeigeführten Oberflächenerstarrung.

Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es nicht nur möglich, den Mangel der Härtebildung bei Eisenkokillenguß zu beseitigen, sondern darüber hinaus eine Verbesserung bestimmter Eigenschaften zu erzielen. So konnten die Gleit- und Notlaufeigenschaften bei Gußlagern so verbessert werden, daß eine Dauerbelastung von 200 kg/cm² bei 5 m/sec

309 777/290

Umlaufgeschwindigkeit mit Sicherheit erzielt wird. Bei Bremsklötzen wurde die Verschleißfestigkeit etwa auf das Dreifache gesteigert, bei verläßlich grauer Erstarrung und vorgeschriebener Härte (190 bis 230 HB) sowie einwandfreiem Verhalten zum GegenwerkstoS. Ein Nachglühen ist nicht erforderlich. Die Fertigungskosten liegen erheblich unter denen des Sandgusses. Durch die Beseitigung der unerwünschten Härteausbildung ist außerdem der Weg für die Weiterentwicklung dieses wirtschaftlichen Verfahrens freigemacht.

Neben den zu beachtenden, an sich bekannten Grundsätzen bei der Konstruktion der Metallformen ist es bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wesentlich, daß die Impfwirkung der Schmelze durch eine beschleunigte Abkühlung auf Gießtemperatur voll erhalten bleibt, daß die Metallform keinesfalls durch wärmedämmende Schlichten in der Wärmeabführung behindert wird, damit durch rascheste Bildung einer ausreichenden Oberflächenerstarrung der Zeitpunkt der Entnahme des Gußstückes so vorverlegt werden kann, daß der Carbidzerfall durch die Eigenwärme des Gußstückes erfolgen kann und ein Glühen der Gußstücke überflüssig wird. Um zu bewirken, daß die Unterbrechung des Kornwachtums nicht auf die abgeschreckte Randzone begrenzt bleibt, wird die erstarrende Schmelze einem Vibrationseinfluß, beispielsweise durch Ultraschall, ausgesetzt. Zur Erzielung günstigster Gleit- und Notlaufeigenschaften genügen diese Maßnahmen nicht, sondern es wird nach einem Merkmal der Erfindung zusätzlich eine starke Druckwirkung auf die Innenwandung, d. h. die Laufflächen, ausgeübt.

Die praktische Anwendung der vorgenannten Maßnahmen soll nachstehend erläutert werden.

Es ist bekannt, daß die Impf wirkung von Gußeisenschmelzen durch längeres Abstehen teilweise oder ganz verlorengeht. Um eine vollkommene Impfwirkung zu erzielen, ist eine starke Überhitzung der Schmelze von Vorteil. Die Haltbarkeit der Metallform erfordert dagegen eine mäßig überhitzte Gießtemperatur. Das Problem dieser Gegensätze wird nach der Erfindung so gelöst, daß der überhitzten Schmelze glühende Graugußstücke, beispielsweise Eingußtrichter, zugesetzt werden; im Gegensatz zu kalten Zusätzen werden die glühenden Zusätze sehr rasch aufgeschmolzen und ermöglichen damit eine rasche Abkühlung auf Gießtemperatur und sofortiges Vergießen.

Zur Schonung der Metallformen ist es allgemein üblich, diese mit einem wärmedämmenden Schutzüberzug vor jedem Abguß zu versehen. Die Versuche, statt dessen Metall- bzw. Metalloxydüberzüge zu verwenden, konnten auf die Herstellung von Grauguß in Kokillen nicht ohne weiteres übertragen werden, weil damit die härtenden Einflüsse und Spannungen im Gußstück nur vergrößert wurden. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß das Gußstück nicht wie üblich bis zur vollständigen Erstarrung in der Form bleibt, sondern sofort nach Erreichung einer entsprechenden Oberflächenerstarrung, bei teigigem Inneren, aus der Form genommen und unter Anwendung von Rutschen weiterbefördert wird. Als metallischer Schutzüberzug haben sich Molybdän, Aluminium oder Chrom, auch in Verbindung miteinander, bewährt.

An sich ist es zur Vermeidung des ständigen Schwärzens der Formen bekannt, diese mit einem Metallüberzug aus Chrom, Kupfer oder Aluminium zu versehen. Diese bekannten Überzüge hatten aber nicht den Zweck, den Wärmeübergang von der Schmelze zur Form so zu beschleunigen, daß eine Entnahme des Gußstückes bei noch teigigem Inneren ermöglicht wurde.

Bei der zusätzlichen Vergütung der Laufflächen bei Lagerwerkstolien auf Graugußbasis wird durch Verwendung eines Metallkerns neben der Abschreckwirkung eine starke Druckwirkung dadurch erzielt, daß der Kern nicht sofort nach Einsetzen der Erstarrung gezogen wird, sondern erst dann, wenn in vorgeschrittenem Schwindungsstadium ein starkes Aufschrumpfen auf den Kern erfolgt ist; die so erzeugten Lagerwerkstoffe erfordern allerdings eine nachträgliche Wärmebehandlung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Grauguß mit hoher Verschleißfestigkeit, günstigen Gleit- und Notlaufeigenschaften und verbesserter Hitzebeständigkeit bei Vermeidung von Hartstellen in metallischen Dauerformen, dadurch gekennzeichnet, daß eine übliche Graugußschmelze mit 0,2 °« Titan und entsprechendem Siliziumanteil oder mit Molybdänsilizid geimpft, sodann unter verkürzter Abstehzeit sofort in metallischen Dauerformen vergossen und bereits im Stadium der Oberflächenerstarrung aus der Form genommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überhitzte Schmelze nach Aufnahme der Impfzusätze durch Einbringen glühender Graugußzusätze beschleunigt auf Gießtemperatur abgekühlt wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Grauguß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erstarrung durch Einwirkung von Vibration bzw. Ultraschall zusätzlich eine Unterbrechung des Kornwachstums herbeigeführt wird, welche auch das Innere des Abgusses erfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung von Graugußabgüssen mit günstigen Gleit- und Notlaufeigenschaften sowie gutem Hitzeverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nach Anspruch 1 behandelten Schmelze zusätzlich eine Abschreck- und Druckwirkung auf die Innenwandung des Abgusses im Erstarrungsverlauf ausgeübt wird, dergestalt, daß das Aufschrumpfen des Abgusses auf einen Metallkern herbeigeführt wird.

5. Dauergießform zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Metallüberzug aus Molybdän, Aluminium oder Chrom, auch in ihrer Verbindung, bei Vermeidung der üblichen Schlichten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 598 502. 645 105; USA.-Patentschrift Nr. 2419 373.

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