DE1758681C3

DE1758681C3 - Vorrichtung zum Vergießen schmelzflüssiger Metalle

Info

Publication number: DE1758681C3
Application number: DE1758681A
Authority: DE
Inventors: Leonard Chagrin Falls Ohio Gelfand (V.St.A.)
Original assignee: Erico Products Inc
Current assignee: Erico International Corp
Priority date: 1967-07-24
Filing date: 1968-07-20
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US3554270A; GB1237783A; DE1758681A1; DE1758681B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine insbesondere zum Thermitverschweißen der Enden vn zwei stabförmigen Metallteilen wie Armierstäben bestimmte Vorrichtung zum Vergießen schmelzflüssiger Metalle, mit einem Gießtrichter aus Graphit, der im Bereich seiner in eine Eingießöffnung einer Gießform mündenden Auslaßöffnung einen rohrförmigen Einsatz enthält.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (FR-PS 13 62 544) besteht der rohrförmige Einsatz aus Kupfer ίο und ragt in die Gießform hinein. Dies hat den Nachteil, daß der Einsatz durch die hindurchfließende Schmelze schnell verschlissen wird und sogar in die Gießform hineingeschwemmt werden kann, so daß die Auslaßöffnung des Gießtrichters sich schon nach wenigen Gießvorgängen stark erweitert. Dies ist aber unerwünscht, weil die Zugfestigkeit der zu verbindenden Teile und die Reproduzierbarkeit der Festigkeit der Verbindung weitgehend von dem freien Querschnitt der in die Gießform führenden Eingießöffnung abhängt. Mit zunehmender Vergrößerung der Querschnittsfläche der Eingießöffnung nimmt die 7ugfestigkeit der herzustellenden Verbindung ab, so daß die Vorrichtung nur wenige Male nacheinander benutzt werden kann und der kostspielige Gießtrichter dann ausgewechselt '5 werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unerwünschtes Aufweiten der Eingießöffnung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln wirksam zu verhindern. (>o

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruiihes gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspfüche.

Dadurch, daß der Einsatz aus Keramik besteht und auswechselbar im Gießtrichter angeordnet ist, läßt er sich problemlos auswechseln, sobald sich sein Innendurchmesser zu stark aufzuweiten beginnt. Das im Einsatz steckende Rohr kann dabei als Verschleißteil verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet sein und wird mit dem gegen die durchfließende Schmelze resistenten Keramikeinsatz ausgewechselt Dadurch vermeidet man, daß Keramikpartikel in die Gießform mitgerissen werden.

Dadurch, daß der Einsatz fest in das Auslaßende des Gießtrichters eingepaßt ist, wird verhindert, daß er von der Schmelze in die Gießform mitgerissen wird, insbesondere wenn sein Innendurchmesser praktisch mit dem Innendurchmesser der Eingießöffnung übereinstimmt und der Einsatz somit auf der Außenseite der Gießform aufliegt Das Rohr ist zweckmäßig dicht in den Einsatz eingepaßt, damit es von der Schmelze nicht aus dem Rohr herausgerissen werden kann. Es besteht vorzugsweise aus gut wärmeleitfähigem Metall wie Kupfer oder Aluminium.

Aufgrund des aus Keramik bestehenden auswechselbaren Einsatzes läßt sich auch nach vielfachem Gebrauch der Gießvorrichtung sicherstellen, daß die Ausiaßöffnung des Gießtrichters verhältnismäßig eng begrenzte Toleranzen einhält was notwendig ist um die mit der Vorrichtung hergestellte Verbindung zwischen zwei Teilen stets mit ausreichender Zugfestigkeit herstellen zu können. Die durch den aus Graphit bestehenden Trichter strömende Schmelze löst zwar das Material des Gießtrichters und fühii dementsprechend zu einem immer mehr zunehmenden Aufweiten des durch den Gießtrichter führenden Kanals (F i g. 4), jedoch ist die Auslaßöffnung durch die Auswechselbar keit des Einsatzes ttets in der gewünschten Größe zu halten, weil die Schmelze im Bereich dieses Einsatzes weder den Gießtrichter angreift noch die Auslaßöffnung zu stark aufweitet, weil der Einsatz ohne großen Aufwand nach einigen wenigen Gießvorgängen ausgewechselt wird. Das Auswechseln des Einsatzes ist einfach und ohne großen Kostenaufwand durchzuführen, hat hingegen den Vorteil, daß die Lebensdauer der übrigen Teile der Gießvorrichtung bedeutend erhöht wird. Ohne einen auswechselbaren tinsatz müßte der Gießtrichter nach spätestens acht Gießvorgängen ausgewechselt werden, während er mit dem erfindungsgemäßen Einsatz wenigstens dreißig Gießvorgänge aushält.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine teilweise senkrecht geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung, bei der zwei miteinander zu verbindende Armiereisen horizontal angeordnet sind,

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 aus Fig. 1,

Tig. 3 eine teilweise senkrecht geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, wobei zwei miteinander zu verbindende Armiereisen senkrecht angeordnet sind, und

F i g. 4 einen senkrechten Teilschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1, woraus der Zustand des Gießtrichters nach mehreren Gießvorgängen zu erke.inen ist.

In F i g. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindunpgemäß ausgebildeten Vorrichtung dargestellt, die zum Herstellen von hochgradig zugfesten Verbindungen von Armiereisen oder sonstigen Verstau kungsstangen geeignet ist. Miteinander zu verbindende Armiereisen 1 und 2 stecken mit den miteinander zu Verbindenden Enden in einer Hülse 3, wobei die Stirnseiten dieser Enden in geringem Abstand voneinander liegen. Die Innenwand der Hülse 3 ist

unregelmäßig ausgebildet, und zwar gemäß der Zeichnung mit umlaufenden Nuten 4 versehen. In der Mitte der Hülse 3 befindet sich eine Gießöffnung 5, die neben den Enden der Armiereisen 1 und 2 liegt. Auf die Enden der Hülse 3 sind Fittings 6 und 7 geklemmt, wobei jedes Fitting aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Hälften 8 und 9 besteht, die mit Hilfe einer Flügelmutter 10 zusammengehalten sind, die sich gegen eine Schulter 11 der einen Hälfte 9 legt und auf einen Bolzen 12 geschraubt ist, der über ein Gelenk 13 mit der anderen Hälfte 8 in Verbindung steht.

Jedes der zum Zentrieren der Enden der Hülse 3 dienenden Fittings 6 und 7 enthält eine konische Schulter 16, welche eine Asbestpackung 17 aufnimmt, die eine Dichtung gegen Ausströmen von geschmolzenem Metall zwischen dem betreffenden Ende der Hülse und dem in die Hülse eingesteckten Armiereisen bildet. Wegen der unregelmäßigen Oberfläche des Armiereisens ist die Packung 17 ausreichend flexibel, um sich diesen Unregelmäßigkeiten anpassen zu können. Außerdem ist eine horizontal angebrachte Stütze vorgesehen, die einen das Armiereisen ί umfassenden und abstützenden Träger 18 aufweist, der an einem Grundkörper 19 befestigt ist Am anderen Ende des Grundkörpers 19 ist ein weiterer Träger 20 vorgesehen, der das Armiereisen 2 umfaßt und abstützt und verschwenkbar über einen Bolzen 21 mit dem Grundkörper 19 verbunden ist Außerdem ist eine Stange 22 vorgesehen, die über ein Gelenk 23 mit dem Träger 18 in Verbindung steht und durch einen Schlitz 24 des Trägers 20 hindurchragt, um diesen Träger 20 in der gewünschten Stützstellung in der Vorrichtung zu halten. Der Bolzen 21 ist mit Hilfe eines Splintes gesichert und kann in mehrere Löcher des Grundkörpers 19 gesteckt werden, wodurch man den Träger 20 auf verschiedene Längen der Hülse 3 einstellen kann. Die wirksame Länge der Stange 22 kann ebenfalls eingestellt werden, und zwar über einen Knopf 26.

Um geschmolzenes Metail in die die Enden der Armiereisen 1 und 2 umschließende Hülse 3 gießen zu können, ist ein Tiegel 30 und ein Gießtrichter 31 bzw. eine Gießpfanne oder ein Eingußsumpf vorgesehen. Der Tiegel 30 besitzt eine allgemein übliche Form und kann aus Graphithälften bestehen, die am oberen Ende durch eine nicht dargestellte Klemme zusammengehalten sind. Wenn die zusammenpassenden Hälften des Tiegels zusammengesetzt sind, bilden sie eine Kammer 32, deren unteres Ende durch eine Stahlscheibe 33 verschlossen ist, auf der eint pulverförmige Legierung 34 liegt. Auf der Oberseite der Legierung 34 befindet sich ein pulverförmiger Starter 35. Wenn das Starterpulver gezündet ist, bildet das gesamte im Tiegel befindliche Pulver eine geschmolzene Metall-Legierung, die dann die Stahlscheibe 33 durchbrennt und durch eine Ausgießöffnung 36 in den Gießtrichter 31 tropft. Das untere Ende des Tiegels ist mit einer ringförmigen Vertiefung 37 versehen, welche auf einen ringförmigen Vorsprung 38 des Gießtrichters 31 paßt.

Auch der Gießtrichter 31 besteht aus /v/ei zusammenpassenden Hälften 40 und 41 aus Graphit, wie insbesondere aus Fig.2 zu erkennen ist, die durch eine nicht dargestellte Klemme zusammengehalten werden. Jede der Hälften ist an ihrem unteren Ende mit einer kreisbogenförmigen Ausnehmung 42 versehen, welche dem Außendurchmesser der Hülse 3 angepaßt ist und somit auf die Hülse 3 paßt. Der Gießtrichter 31 besitzt im oberen Teil einen trichterförmigen Kanal 44, der mit seinem unteren Ende einen seitlich versetzten zylinderförmigen Kanal 45 anschneidet, welch letzterer einen wesentlich größeren Durchmesser als die Gießöffnung 5 der Hülse 1 besitzt. Der Kanal 45 kann in den Graphitblock durch einen Fingerfräser eingearbeitet werden. In diesen '!anal 45 ist eine Kerarnikhülse 46 eingepaßt, die ein Führungsrohr 47 aus Kupfer, Aluminium od. dgl. enthält Das Führungsrohr 47 ist in die Keramikhülse 46 und ebenso in die Gießöffnung 5 der Hülse 3 eingepaßt Somit entspricht der Innendurchmesser der Keramikhülse 46 im wesentlichen dem Innendurchmesser der Gießöffnung 5.

Sobald die Teile in der dargestellten Weise zusammengesetzt sind und der pulverförmige Starter 35 angezündet wurde, bildet sich eine Charge geschmolzenes Metall, welches durch die Ausgießöffnung 36 und die Kanäle 44 und 45 nach unten läuft und von der Keramikhülse 46 in das Führungsrohr 47 geleitet wird, um somit in die die Enden der Armiereisan 1 und 2 umschließende Hülse 3 zu gelangen. Beim Eintritt des geschmolzenen Metalles in die Hülse 3 wird das Führungsrohr 47 geschmolzen und tnterläßt einen Gießkopf bzw. verlorenen Kopf, der :>ic'^r nach oben durch die Keramikhülse 46 erstreckt Nach Beendigung des Gießvorganges kann die Vorrichtung auseinandergenommen werden, wobei der verlorene Kopf zusammen mit cVr Keramikhülse 46 abgeschlagen wird. Wie in den oben genannten Patentschriften erläutert bildet das geschmolzene Metall in der Hülse 3 eine mechanische Verbindung, wobei die unregelmäßige Oberfläche auf der Außenseite der Armiereisen und die unregelmäßige Oberfläche an der Innenseite der Hülse 3 der Verbindung eine hohe Zugfestigkeit gibt.

In F i g. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung darge-

J5 stellt, wobei diese Vorrichtung zum Herstellen einer senkrechten Lötverbiridung oder sonstigen Verbindung dient, bei der die Zugfestigkeit sehr bedeutend ist. Eine Hülse 50 umgibt die in einem geringen Abstand voneinander liegenden Enden eines oberen und ünes unteren Armiereisens 51 bzw. 52, wobei das obere Armiereisen von einem nicht dargestellten kleinen AbstL.idskeil od. dgl. gehalten wird, so daß stets ein kleiner Spalt zwischen den Stirnseiten der Armiereisen etwa in der Mitte der Hülse 50 vorhanden ist. An die Enden der Hülse 50 sind als Zentrierungen bestimmte Fittings 53 und 54 geklemmt, wobei sich wenigstens im unteren Fitting 54 eine Asbestpackung 55 befindet, welche das Ende der Hülse 50 gegenüber dem entsprechenden Armiereisen 52 abdichtet. Am unteren Armiereisen 52 ist eine Stützklemme 57 angebracht, die mit Handgriffen 58 versehen ist. Diese Handgriffe sind mit einem Auge 59 versehen, das verschiebbar auf einer Tragstange 60 sitzt. Diese Tragstange ist mit einem Kopf 6¹ v;rsehen, und zum senkrechten Einstellen des Auges 59 ist eine Klemmschraube 62 vorgesehen. Die Stange 60 trägt höhe !verstellbar einen Gießiriohter 63 od. dgl., der wiederum auf seiner Oberseite einen aus Graphit bestehenden Tiegel 64 trägt.

Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. I bestehen Gießtrichter unu Tiegel jeweils aus zusammenpassenden Graphilblöcken, die durch nicht dargestellte geeignete Klemmen zusammengehalten sind. Der Tiegel enthält in seiner Kammer einen pulverförmigen Starter 66, eine den Hauptteil ausmachende pulverförmige Legierung 67 und eine als Träger dienende Stahlscheibe 68. Wenn der pulverförmige Starter gezündet wird, brennt das durch Zündung bzw. Erhitzung der pulverförmigen Legierung 67 entstände-

ne geschmolzene Metall die Stahlscheibe 68 durch, so daß das geschmolzene Metall durch eine Ausgießöfl· nung 69 des Tiegels in den Gießtrichter 63 gelangt.

Der Gießtriehter 63 enthält eine größere obere Öffnung 70, eine geneigte Rinne 71 und einen verhältnismäßig kurzen horizontal verlaufenden Kanal 72. Die senkrechte Außenseite des Gießtfichtefs kann im Bereich der Öffnung des Kanals 72 kreisförmig vertieft sein, um auf die Außenseite der Hülse 50 zu passen. Der Kanal 72 kann durch einen Fingerfräser hergestellt sein, wobei die Tiefe desselben in relativ engen Toleranzen gehalten wird. Der Durchmesser des Kanals 72 ist vorzugsweise bedeutend größer als der Durchmesser der Rinne 71, so daß eine Stirnfläche 73 entsteht, gegen die sich eine eingesetzte und eingepaßte Keramikhülse 74 legen kann. Auch in diese Keramikhülse 74 ist ein Führungsrohr 75 aus Kupfer, Aluminium oder ähnlichem Metall eingepaßt, die von einer mittleren Eingießöffnung 76 der Hülse 50 ausgeht.

Die Keramikhülse 74 besitzt einen Innendurchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser der Eingießöffnung 76 der Hülse 50 entspricht Dementsprechend wird das durch die Rinne 71 herangeführte geschmolzene Metall durch die Keramikhülse 74 in die Hülse 50 geleitet, wo es eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Armiereisen unter Ausnutzung der Unregelmäßigkeiten auf den Außenseiten der Armiereisen und den Unregelmäßigkeiten auf der Innenseite der Hülse 50 bildet

Beim Anbringen dieser Vorrichtung wird die Bedienungsperson zunächst die Klemme 57 in ihre richtige Lage auf dem Armiereisen 52 bringen und dann die zum Zentrieren bestimmten Fittings auf die Enden der Hülse 50 aufsetzen, wobei wenigstens am unteren

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20 Ende der Hülse 50 eine Asbestpackung innerhalb des entsprechenden Fittings vorgesehen ist Das Führungsrohr 75 wird dann seitlich in die Hülse 50 derart eingesteckt, daß es aus derselben herausragt. Bei der horizontalen Anordnung gemäß Fig. 1 kann die Bedienungsperson dann die Keramikhülse auf das herausfägende Führungsrohr aufstecken. Bei der senkrechten Anordnung gemäß F i g. 3 ist es zweckmäßiger, die Keramikhülse in den Kanal 72 des Gießtrichters einzusetzen und dann die gesamte Anordnung auf das herausragende Führungsrohr aufzustecken. Dann wird die Tragstangc 60 senkrecht eingestellt, so daß der Gießtrichter von der Siützklemme 57 getragen wird. Der Gießtrichter 63 wird an der Seite der Hülse 50 durch eine nicht dargestellte Klemmvorrichtung gehalten.

Dann wird der Tiegel mit seiner Füllung aufgesetzt, so daß eine Charge aus geschmolzenem Material gebildet werden kann, das dann durch den Gießtrichter hindurchströmt und von der Keramikhülse in die Gießhülse geleitet wird. Nachdem die Verbindung fertiggestellt ist, werden der Tiegel und der Gieß trichter entfernt und der vorstehende Gießkopf bzw. verlorene Kopf ebenso wie die Keramikhülse weggeschnitten oder abgeschlagen.

Es ii< auch möglich, statt einer ringförmigen auswechsplbaren oder wegwerfbaren Keramikhülse zwei hatbringförmige Hülsenhälften vorzusehen, die mehrfach zu verwenden sind. Es wurde jedoch gefunden, daß die hierbei erforderliche Handarbeit unnötige Kosten verursacht, so daß eine nur einmal zu verwendende und dann wegzuwerfende einstückige Führungshülse vorgezogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vergießen schmelzflüssiger Metalle, insbesondere zum Thermitverschweißen der Enden von zwei stabförmigen Metallteilen wie Armierstäben, mit einem Gießtrichter aus Graphit, der im Bereich seiner in eine Eingießöffnung einer Gießform mündenden Auslaßöffnung einen rohrförmigen Einsatz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (46; 74) aus Keramik besteht und auswechselbar im Gießtrichter (31; 63) angeordnet ist und daß in ihm ein in die Eingießöffnung (5; 76) der Form (3; 50) ragendes Rohr (47; 75) steckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (46; 74) in das Auslaßende des Gießtrichters (31; 63) fest eingepaßt ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Einsatzes (46) praktisch mit dem Innendurchmesser der Eingießöfmung(5) der Form (3) übereinstimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (47; 75) dicht in den Einsatz (46; 74) eingepaßt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (47; 75) aus Metall wie Kupfer oder Aluminium besteht