DE1952884A1 - Giessmaschine - Google Patents

Description

Unser Zeichen: S 2523X

i¹ COMPANY
126 Fertilla Street
Carrollton, Georgia 30117 V.St.A.

Giessraaschine

Die Erfindung bezieht sich auf das Giessen von Metallen und insbesondere auf eine Giessmaschine, in welcher geschmolzenes Metall in eine Gussform gegossen wird, die durch eine Umfangsrinne in einem rotierenden Giessrad und durch ein" einen Abschnitt der Rinne abschliessendes Band gebildet ist.

Das Giessen von geschmolzenem Metall unter Verwendung einer Giessmaschine, die ein rotierendes Giessrad mit einer durch ein Band abgeschlossenen Umfangsrinne zur Bildung einer Gussform aufweist, ist in der Technik bekannt. Eine solche Giessmaschine ist in den US-Patentschriften 3 279.000,· 3 318 369 und 3 319 700 gezeigt.

Bei der Giessmaschine der früheren Art , wie sie in einer dieser US-Patentschriften gezeigt ist, wird ein ziemlich massives Giessrad angewendet, welches im allgemeinen durch Schmieden und darauffolgendes maschinelles Bearbeiten auf einer grossen Drehbank hergestellt; wird. Dies hat zur Folge, dass ein Giessrad dieser Art viele Probleme beim C/iessen von geschmolzenem Metall hervorruft.

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Zum Beispiel ergibt die Tatsache, dass das Giessrad durch Schmieden und durch darauffolgendes maschinelles Bearbeiten hergestellt werden muss, verhältnisraässig

. hohe Herstellungskosten und praktisch eine Begrenzung des Durchmessers des Giessrades, obgleich es bekannt ist, dass ein Giessrad fnit einem grossen Durchmesser die 'usrichtarbeit verringert, der eine Gussstange nach dem Verlassen des Giessrads unterworfen werden muss. Ausserdem verursacht

■ das Gewicht des massiven Giessrades Schwierigkeiten beim Montieren und beim Abmontieren de3 Giessrades in der Giessmaschine,' und es macht im allgemeinen die Verwendung einer speziellen Hebevorrichtung zur Durchführung des Montierens und Abmontierens erforderlich.

Diese Probleme, bei einem Giessrad hinsichtlich der Herstellungskosten und des Montieren3 und Abmontierens des Giessrades werden noch mehr durch ein weiteres Problem bei dem Giessrad verschärft, wenn die Giessmaschine bekannter Art für das Giessen von einem Metall, wie Kupfec, verwendet wird, das bei einer verhältnioroässig hohen Temperatur gegossen wird. Die verhältni3mässig hohe Temperatur des im Giessrad gegossenen Metalls verursacht eine thermische Druckspannung in dem Metall, aus welchem das Giessrad hergestellt ist, welche höher ist als die Kompressionsfliessgrenze des Metalls. Dies hit die folge, dass die Oberfläche der UmfangorLnne de3 Giessradeo springt und auch auf andere Weise so schnell verdirbt, dass die nutzbare Lebensdauer des Giesarades im allgemeinen weniger als zehn Stunden beträgt. So muss dan Giessrad bei den Giessmaschinen der früheren 'krb oft ersetzt werilon, und die Herstellungskosten dec Giesnrades so—wie die Schwierigkeit beim Auf- und Abmontieren don Gieasrados in der Giessmaachine werden noch bedeutendere Faktoren für öle Kosten der Erzeugung von geschmolzenem llotniL mit der (Ueasmaschine der früheren Art.

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Das bei dem Giessrad dar bekannten Giessmaschin; hinsichtlich der Herstellungskosten des Giessrades auftretende Problem kann teilweise dadurch gemindert werden, dass das Giessrad,· nachdem es von der Gisssraaschine abmontiert worden ist, zur Wiederherstellung der Oberfläche der Umfangsrinne maschinell bearbeitet wird. Jedoch kann die Umfangsrinne des Giessrades nur einige begrenzte Male durch maschinelles Bearbeiten repariert werden, weil dann der strukturelle Zusammenhalt des Giessrades durch das Entfernen von Metall verlorengeht oder die ganze Struktur des Giessrades durch die Hitze des geschmolzenen Metalles beschädigt wird. Ausserdem ist -es für jedes Reparieren der Umfangsrinne erforderlich, dass das Giessrad von der Gasmaschine abgenommen und nachher wieder aufmontiert wird, so dass das Problem hinsichtlich der Schwierigkeit beim Auf- und Abmontieren des Giessrades in der Giessmaschine durch die Reparatur der Umfangsrinne nicht gemindert wird.

Versuche, die erwähnten Probleme su mildern, sind nur teilweise gelungen. Ein solcher Versuch betraf die Verwendung eines abnehmbaren I< utters zur Bildung der Umfangsrinne, wie in der US-Patentschrift 3 311 955 beschrieben ist. in dieser (Patentschrift wird das Putter von einer Tragkonstruktion gestützt, welche varhältnismässig massiv sein muss und welche durch Schmieden und durch maschinelles Bearbeiten hergestellt sein muss, um die Vertiefung zu formen, in welcher das lutter gelagert wird.ferner reagieren das Putter und die Tragkonstruktion hinsichtlich der Urzeugung der thermischen Spannung durch geschmolzenes Metall fast wie eine Einheit und folglich wird das Putter iraGebrauch so schnell verdorben, dass es sehr oft ausgetauscht werden muss. Weil ferner geschmolzenes Metall im Putter durch ein Kühlmittel gekühlt werden muss, das der Tragkonstruktion zugeführt oder durch

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in der Tragkonstruktion vorgesehene Kanäle geleitet wird, · müssen sowohl das Futter als auch die Tragkonstruktion sorgfältig hergestellt werden, um sicherzustellen, dass das Putter eng in dieVertiefung der Tragkonstruktion hineinpasst, damit die richtige Einwirkung des Kühlmittels auf das lüfter erreicht wird.

Weiterhin hat das Giessrad der bekannten Giessmaschinen, bei denen ein Futter verwendet wird, eine Umfangsrinne mit Seitenwänden und einem Boden, deren Dicke zum grossen Teil mit Rücksicht auf die Struktur bestimmt ist, die für die Lagerung des Giessrades oder der Tragkonstruktion erforderlich ist, und nicht mit Rücksicht auf die wirksamste Kühlung des geschmolzenen Metalls in der Umfangsrinne. In der Tat wird die schnelle Zerstörung der überfläche der Umfangsrinne gerade durch die übliche Dicke dieser Teile der Giessmaschine verursacht.

Die Erfindung löst diese und andere Probleme, die bei dem Giessrad der bekannten Giessmaschinen auftreten, durch Schaffung eines Giessrades für eineGiessmaschine,welches 1.) verhältnismässig niedrige Herstellungskosten hat;

2.) praktisch jeden gewünschten Durchmesser haben kann;

3.) ein verhältnismässig leichtes Gewicht hat und auch sonst ohne Verwendung einer speziellen Hebeausrüstung verhältnismässig leicht in der Giessmaechine montiert und abmontiert werden kann;

4.) an den die Seitenwände und den Boden der Umfangsrinne bildenden Teilen eine Dicke hat, die die Kühlung des geschmolzenen Metalls in der Umfangsrinne erleichtert und dadurch die Zerstörung der Oberfläche der Umfangsrinne verzögert.

Diese Verbesserungen werden durch ein verhälinismassig dünnes G-iessrad erreicht, das einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und in der Giessmaschine dadurch gelagert ist, dass es in einem ringförmigen Kanal zwischen zwei Halteteilen eingesetzt ist, die nur an den Seiten de3 Giessrades und nur mit verhältnismässig dünnen, vom A.ussenrand des Giessrads nach innen versetzten Kanten angreifen.

Weil das Giessrad ,in der erfindungsgemässen Giessmaschine gesehen,im wesentlichen ringförmig mit einem im allgemeinen U-förraigen Querschnitt ist und keinen übermässig dicken Teil aufweist, kann dasGiessrad praktisch jeden gewünschten Durchmesser haben und leicht aus einem Metall, wie kohlenstoffarmera Stahl durch Formen eines Ringes aus Blech, aus U-Material oder dgl. in einer gewöhnlichen Ringformmaschine und durch Zusammenlöten oder Verschweissen der aneinanderstossenden Enden des Ringes hergestellt werden. Da ferner das Giessrad in der Giessmaschine durch Hinsetzen in einen ringförmigen Kanal zwischen Halteteilen befestigt .wird, wobei die Aussenränder des Giessrades von den Halteteilen nach aussen ragen und durch ein biegsames Metallband umfasst werden, braucht das Giessrad nicht als ein wesentlich vollkommener Kreis hergestellt zu werden.

Wegen dieser Herstellungsbedingungen hat das Giessrad in der erfindungsgemässen Giessmaschine verhältnismäasig geringe Herstellungskosten, und es kann praktisch jeden gewünschten Durchmesser haben. Ferner kann das Giessrad wegen des relativ geringen Gewichtes der sich ergebenden Konstruktion und wegen der verfügbaren Befestigungsart verhältnisraässig leicht auf die Giessmaschine montiert und von dieser abmontiert werden.

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■ Das Montieren des Giessrades durch Einsetzen desselben in einen ringförmigen Kanal zwischen den Kanten von zwei Halteteilen ergibt ein G-iessrad, in welchem die die Seitenwände

• und den Boden der Urafangsrinne bildenden Teile eine gleichbleibende oder sich ändernde Dicke haben können, ohne ■Rücksicht auf die .Konstruktion, welche für die Anbringung "des Giessrades in der Giessmaschine erforderlich ist. Daher können diese Teile des Giessrades jede gewünschte Dicke

.haben, welche die Kühlung des geschmolzenen Metalls in der Umfangsrinne durch ein Kühlmittel erleichtert, das.auf das Giessrad gesprüht wird oder in einem Kanal fliesst, der durch däsGiessrad und eine zwischen den Halteteilen innerhalb des Giessrades angebrachte Trennwand gebildet ist. Weil kein wesentlicher Teil des Giessrades eine Dicke hat, bei welcher das geschmolzene Metall im Giessrad eine thermische Druckspannung hervorruft, die über der Kompressions· fliessgrenze des Metalls liegt, aus welchem das Giessrad geformt ist, wird die Zerstörung der Oberfläche der Urafangsrinne , wie sie beim Stand der Technik auftrat, wesentlich verzögert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig.i einen Schnitt durch ein Giessrad gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

.Fig.2 einen Schnitt durch ein Giessrad gemäss einer zweiten Ausführungsforra der Erfindung,

Fig·3 eine Mikrophotographie eines an und nahe der Oberfläche der Umfangsrinne liegenden Abschnitts eines Giessrades bekannter Art nach etwa dreieinhalbstündigera Giessen,

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Pig.4 eine Mikrophotographie eines an and nahe der Oberfläche der Umfangsrinne liegenden Abschnitts des Giessrads von Pig.1 nach etwa'dreieinhalbstündigem Giessen;

Fig.5 ein !Diagramm der Wärmespannung im Metall des Giessrades einer Giessmaschine der früheren Art, bei

welcher das Giessrad aus kohlenstoffarmem Stahl besteht, wobei die Wärmespannung in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Giessen von geschmolzenem Kupfer in die Umfangsrinne aufgetragen ist,

Pig.6 ein Diagramm der Wärmespannung im Metall des Giessrades einer Giessmaschine der früheren Art, bei welcher das Giessrad aus Kupfer besteht, wobei die W<-rmespannung in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Giessen von geschmolzenem Kupfer in die Umfangsrinne aufgetragen ist und

I'ig.7 ein Diagramm der Y<ärmespannung im Metall des Giessrades einer erfindungsgemässen Giessmaschine, bei welcher das Giessrad aus kohlenstoffarmem Stahl besteht, wobei die Wärraespannung in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Giessen von geschraolzenemKupfer in die Umfangsrinne aufgetragen ist.

Wie oben erwähnt, betrifft die Erfindung eine Giessraaschine, die ein Giessrad 10 besitzt, welches viele Probleme beseitigt, die bei den Giessmaschinen der früheren Art vorhanden sind.Abgesehen vom Giessrad 10 entspricht die Giessmaschine im wesentlichen den in den zuvor erwähnten Patentschriften beschriebenen Maschinen. Deragemäss werden nur das Giessrad 10 und die zugehörige Tragkonstruktion in der Zeichnung gezeigt und nachstehend beschrieben, weil die Verwendung des Giessrades 10 in der Giessmaschine

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und die nicht dargestellten und beschriebenen Bestandteil der Giessmaschine für den Fachmann ohne weiteres verständlich sind.

Das in Fig.1 gezeigte, einer Ausführungsforra der Erfindung entsprechende Giessrad 10 ist"ein zusammenhängender Hing, dessen Querschnitt dem Buchstaben "U" ähnelt. Das Giessrad 10 begrenzt eine Umfangsrinne 11 durch entgegengesetzte Wände 12 und 13 und durch einen Boden 14. Die" Wände 12 und 13 und der Boden 14- wirken mit einem in herkömmlicher Weise an das Giessrad 10 angelegten Band 15 zur Bildung einer Giessform M zusammen.

Aus Fig.1 ist zu erkennen, dass das Giessrad 10 im Querschnitt eine im wesentlichen gleichförmige Dicke hat, so dass die Wände 12 und 13 und der Boden H,die die Umfangsrinne 11 begrenzen, im wesentlichen von gleicher Dicke sind. Ferner ist zu erkennen, dass die Wände 12 und 13 und der Boden 14 iß) wesentlichen die gleiche Dicke wie das Band 15 haben.

Das Giessrad 10 ist in einer Giessmaschine dadurch montiert, dass.es in einen ringförmigen Kanal 16 eingesetzt ist, der durch Haltemittel gebildet ist, zu denen ein inneres Halteteil 17 und ein äusseres Halteteil 18 gehören. Zu dem inneren Halteteil 17 gehört ein inneres Winkelstück 19, welches durch eine Anzahl von Bolzen 20 an einem inneren Ringstück 21 befestigt ist. Das innere Ringstück 21 ist seinerseits durch eine Anzahl von Bolzen 22 an einer runden Montierplatte 23 befestigt. Es ist zu bemerken, dass die runde Montierplatte 23 auf einer(nicht gezeigten) geeigneten Welle so gelagert ist, dass in herkömmlicher Weise eine Drehung während des

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. Giessens von geschmolzenem Metall möglich ist.

Zu dem äusseren Halteteil 18 gehört ein äusseres Winkelstück 24, welches durch eine Anzahl von Bolzen 50, an einem äusseren Ringstück 25 befestigt ist. Das äussere Ringstück 25 wird seitlich neben dein inneren Ringstück 21 durch eine Anzahl von Abstandsstücken 26 gehalten, welche rings um den Umfang des inneren Ringstücks 21 verteilt sind und sich zwischen dem inneren Ringstück 21 und dem äusseren Rihgstück 25 erstrecken. Jedes Abstandsstück 26 besteht aus einem Schaft 27, der" sich durch eine Öffnung 51 im inneren Ringstück 21 und durch -eine Öffnung im äusseren Ringstück erstreckt.

Das durch die Öffnung 51 im inneren Ringstück 21 ragende Ende des Schaftes 27 ist mit einem Gewinde versehen, auf das eine innere Mutter 28 und eine äussere Mutter 29 aufgeschraubt wird, welche dazu dienen,den Schaft 27 am inneren Ringstück 21 dadurch zu befestigen, dass-sie an den einander gegenüberliegenden Seiten des inneren Ringstücks 21 anliegen. In gleicher Weise ist das durch die Öffnung 29 im äusseren Ringstück 25 ragende Snde des Schafts 27 mit einem Gewinde versehen, auf das eine innere Mutter und eine äussere Mutter 31 aufgeschraubt sind, welche dazu dienen, den Schaft 27 am äusseren Singstück 25 dadurch zu - befestigen, dass sie an den einander gegenüberliegenden Seiten des äusseren Ringstücks 25 anliegen.

ist. zu erkennen, dass durch die Einstellung der Muttern 28, 29, 30 und 31 auf dem Schaft 27 die Lage des inneren Ringstücks 21 relativ zum äusseren Ringstück 25 bestimmt ist. Weiterhin ist zu bemerken, dass zwar ein Schaft 27 und Muttern 28, 29, 30- und 31 bei einer Ausführungsforra

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der Erfindung als Abstandsstück 26 dienen kann, dass aber das Abstandsstück 26 auch ein massives '(nicht gezeigtes) Bauteil sein kann, dessen Enden am inneren Ringstück 21 und am äusseren Ringstück 25 angeschweisst sein können.

Ferner ist zu erkennen, dass sich die V/ände 12 und 13 des Giessrades 10 vom Boden 14 nach aussen hin erweitern, und dass bei entsprechender Einstellung des inneren Ringstücks. 21 relativ zum äusseren Ringstück 25 das Giessrad 10 fest in den kreisförmigen Kanal 16 eingekeilt ist oder im kreisförmigen Kanal 16 einfach"schwimmen" kann. Wenn jedoch das Giessrad 10 in den kreisförmigen Kanal 16 eingekeilt¹ ist, ist der Abschnitt 32 des inneren Winkelstückes 19, welcher am Giessrad 10 angreift, verhältnismässig dünn, und er greift an der Wand 12 des Giessrades 10 nur in einem Kreis ein, dessen Breite schmal gegen die radiale Breite der Wand 12 ist, und der vom Aussenrand 33 der Wand 12 nach innen versetzt ist. In gleicher Weise ist der Abschnitt 34 des äusseren Winkelstücks 24, welcher an der Wand 13 des Giessrades 10 angreift, verhältnismässig dünn, und er greift an der Wand 13 des Giessrades 10 in einem Kreis an, welcher schmal gegen die radiale Breite der Wand 13 und vom Aussenrand 35 der Wand 13 nach innen versetzt ist.

Bei der in Pig.2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist das Giessrad 10' auch ein zusammenhängendes Ringstück, dessen Querschnitt im allgemeinen dem Buchstaben ¹¹U" ähnelt. Jedoch hat bei der. in Fig.2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung das Giessrad 10' im Querschnitt keine gleichmässige Dicke und folglich sind die Wände 12'und 13' nahe dem Boden H¹ dicker als an den Aussenrändern 33' und 35'.

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Ferner werden bei dem in Pig.2 gezeigten Giessrad 10' das innere Ringstück 21' und das äuasere Ringstück 25* in der richtigen gegenseitigen Lage durch eine Anzahl von Abstandsstücken 36 gehalten, welche den Abstandsstücken der Ausführungsform von Fig.1 ähnlich sind, Jedoch tnitdem Unterschied , dass die Abstandsstücke36 keine äus3eren ^{ Muttern 29 und 31 haben. Die Aussenflächen 37 und 38 der Wände 12' und 13' sind im wesentlichen senkrecht zum' Boden 14, so dass die Wände 12' und 13' mit den Winkelstücken 19' und 24' verschweisst- werden müssen, oder es müssen mehrere Auflager, wie eines bei 42 in Fig.2 gestrichelt angedeutet ist, an dem inneren Ringstück 21· befestigt werden, um das Giessrad .1O¹ in dem ringförmigen Kanal 16' in der richtigen Lage zu halten. Falls das Gie ssrad 10' mit den Winkelstücken 19' und 24' verschweisst ist, dienen die Abstandsstücke 36 einfach dazu, den seitlichen Abstand zwischen den Ringstücken 21 * und 25' aufrechtzuerhalten. Es ist aber zu bemerken, dass Abstandsstücke nach Art des Abstandsstücks 26 auch bei dem Giessrad 10' verwendet werden können, und dass das in Fig.1 gezeigte G"ies3rad 10 auch mit den Winkelstücken 19 und 24 verschweisst sein kann, damit die Steifigkeit des Giessrades 10 erhöht wird. Überdies ist zu bemerken, dass selbst dann, wenn dasGiessrad'1C' mit den /vinkelstücken 19' und 24' verschweisst ist, die am G^essrad 10' angreifenden Abschnitte 32' und 34' der Winkelstücke .19' und 24' verhältnismässig dünn sind und am Giessrad 10' in Kreisen angreifen, welche verhältnismässig schmal sind, und welche von den Aussenrändern33' und 35' der Wände 12' und 13' nach innen versetzt sind.

Aus der vorhergehenden Beschreibung von zwei Ausführungsformen der Erfindung ist zu erkennen, dass das Giessrad bzw. 10· in einer Giessmaschine nach der Erfindung ein

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zusammenhängender Ring ist, dessen Querschnitt im allgemeinen dem Buchstaben "U" ähnlich ist, und■welches in der Giessmaschine durch Einsetzen in einen ringförmigen Kanal 16 bzw. 16' zwischen zwei Halteteilen 17 und 18 bzw. 17' und 18¹-montiert ist, so dass es nur von verhältnismässig dünnen Teilen 32 und 34 bzw. 32' und 34* in verhältnismässig. schmalen Kreisen erfasst wird, welche von den Aussenrändern 33 und 35 bzw. 33' und 35' des Giessrades 10 bzw. 1O¹ nach innen versetzt sind. Das in I¹Ig. 1 gezeigte Giessrad 10 mit im Querschnitt .im wesentlichen gleichförmiger Dicke wird leicht aus kohlenstoffarmem Stahlblech von ungefähr 3 mm Dicke dadurch hergestellt, dass mit einer üblichen Ringformmaschine ein Ring geformt wird und die aneinanderstossenden Enden des Ringes verschweisst werden. Auf ähnliche "Weise kann das in ]?ig.2 gezeigte Giessrad 10' mit im Querschnitt veränderlicher jJicke leicht aus handelsüblichem kohlenstoffarraem dreizölligem Schiffsbau-U-Eisen dadurch hergestellt werden, dass mit einer ■üblichen Ringformmaschine ein Ring geformt wird und die aneinanderstössenden Enden des Ringes verschweisst werden.

Dadurch hat das Giessrad 10 bzw. 10' einen verhältnismässig niedrigen Herstellungspreis, und es kann wegen seines Herstellungsverfahrens im wesentlichen jeden gewünschten Durchmesser haben.Da ferner das Giessrad 10 bzw. 10' einfach in einen ringförmigen Kanal 16 oder 16' eingesetzt wird und nur die Aussenränder 33 und 35 bzw. 33' und 35' von dem Band 15 erfasst werden, braucht das Giessrad 10 bzw. 10' nicht ein vollkommener Kreis zu sein , wodurch der Herstellungspreis ungeachtet des Herstellungsverfahrens noch weiter verringert wird.

Es ist zu bemerken, dass bei einem Giessrad 10, das aus Blechmaterial von ungefähr 3 ram Dicke hergestellt ist, die Wände 12 und 13 und der Boden 14 ungefähr eine Jicke von 3 mm

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haben.Ebenso ist zu bertnerken, dass bei einem Giessrad 10' , das aus einem dreizölligen Schiffsbau-U-iSisen hergestellt ist, die Dicke der Wände 12¹ und 13' sich von 6,3 mm bis 12,7 mm ändert und der Boden 14' eine Dicke von ungefähr 6,3 dud hat.

Ungeachtet des Materials, das für das Giessrad 10 bzw. 10· verwendet wird, und ungeachtet des Durchmessers des Giessrades 10 bzw. 10' hat somit das Giessrad 10 bzw. 10' ein verhältnismässig geringes Gewicht im Vergleich zu den Giessrädern der Giessmaschinen der früheren Art, welche ziemlich massive Strukturen haben. Ferner ist zu bemerken, dass wegen dieses relativ geringen Gewichtes und weil das Giessrad 10 bzw. 10' in der Giessmaschine einfach durch Einsetzen in den Kanal 16 bzw. 16' montiert wird, das Giessrad 10 bzw. 10' verhältnismässig leicht in der Giessmaschine zu montieren oder abzumontieren ist.

Im Zusammenhang mit dem Einbau eines Giessrades 10 oder 10¹ in die Giessmaschine oder mit dem Abnehmen desselben von der Giessmaschine ist zu bemerken, dass ein Giessrad 10 bzw. 10' in den Kanal 16 bzw. 16' eingesetzt oder daraus entfernt werden kann, während die Winkelstücke 19 und 24 bzw. 19* und 24' in der Giessmaschine montiert sind, oder auch mit Winkelstücken 19 und 24 bzw. 19' und 24¹ , die am Giessrad 10 bzw. 10* angeschweisst sind, so dass sie zusammen mit dem Giessrad 10 bzw. 1G¹ in die Giessmaschine eingebaut bzw. davon demontiert werden. Doch ist das Gieasrad 10 bzw. 10¹ selbst dann verhältnismässig leicht, wenn die Winkelstücke 19 und 24 bzw. 19' und 24' am Giessrad 10 bzw. 10' angeschweisst sind, und es kann ohne Verwendung einer speziellen Hebeausrüstung aufmontiert und abmontiert werden·

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SAD ORiQlNAL

Das Fehlen jeglicher Teile von überraässiger Dicke in dem Giessrad 10 bzw, 10' macht das G-iessrad 10 bzw. 10 · "nicht nur relativ leicht, sondern ergibt auch ein G-iessrad 10 bzw. 10' ,welches die Kühlung des geschmolzenen Metalls in der Umfangsrinne 11 bzw. 11' erleichtert. Zürn Beispiel können bei dem in i'ig.1 gezeigten Giessrad die Wände 12 und 13 und der Boden 14 im wesentlichen dieselbe Dicke wie das Band 15 haben und au3 demselben Material bestehen, so dass die Kühlung des geschmolzenen Metalls über den ganzen Querschnitt der Umfangsrinne 11 im wesentlichen gleichförmig ist. Dagegen haben bei dem in Pig.2 gezeigten Giessrad 10· die Wände 12' und 13' eine veränderliche Dicke, so dass die Kühlung von der jeweils an einen Abschnitt der Wand 12· bzw. 13' angrenzenden Masse des geschmolzenen Metalls in der umfangsrinne 11' abhängt.

So können die Wände 12 und 13 bzw. 12' und 13' und der Boden 14 bzw.-14' im wesentlichen jede gewünschte Dicke haben, damit eine gewünschte Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Metal'l in der Umfangsrinne 11 bzw. 11' zu einem Kühlmittel erhalten wird. In diesem Zusammemhang ist zu bemerken, dass das Kühlmittel auf das Giessrad oder 10' gesprüht werden kann, wie es in der Giessraaschine geschieht, die in der oben erwähnten US-Patentschrift 3 279 000 beschrieben ist, oder es kann sich in einem Kanal 40 befinden, wie er durch eine Trennwand 41 zwischen den Ringstücken 21' und 25' geformt wird, ähnlich den Kanälen in der Gieesmaschine, die in der oben erwähnten US-Patentschrift 3 318 369 gezeigt sind.

Die verhältnismässig geringe Dicke der Wände 12 und 13 bzw. 12" und 13' und des Bodens 14 bzw. 14' in einem Giessrad 10 bzw. 10' einer Giessmasohine nach der Erfindung

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erleichtert nicht nur die Kühlung des geschmolzenen Metalls" in der Umfangsrinne 11 oder 11' , sondern sie ergibt auch ein Giessrad 10 bzw. 10', dessen nutzbare Lebensdauer langer ist als bei den Giessrädern der Giessmaschinen der früheren Art. Dies beruht darauf, dass die verhältnismässig geringe Dicke der Wunde 12 und 13 bzw. 12' und 13' und des Bodens bzw. 14' die Zerstörung der Oberflächen der v\Pnde 12 und bzw. 12' und 13' und des Bodens 14 bzw. 14',die zusammen die Umfangsrinne 11 bzw. 11' begrenzen, verzögert, wie durch Vergleich von Fig.3 mit Fig.4 zu erkennen ist.

Fig.3 ist eine hikrophotographie eines Giessrades in einer Giessmaschine der früheren Art, wie sie in der US-Patentschrift 3 318 369 gezeigt ist. Sie zeigt die Oberfläche 43 des Bodens 44 , welcher teilweise die Umfangsrinne 45 des Giessrades begrenzt. Die Oberfläche 43 ist gezeigt, wie sie nach ungefähr dreieinhalb Stunden Gebrauch aussieht.Fig.4 ist eine Mikrophotographie der oberfläche 47 des Bodens 14, der zusammen mit den Wänden 12 und 13 die Umfangsrinne 11 des Giessrades 1L bildet. Jie Oberfläche 47 ist ebenfalls so gezeigt, wie sie aach ungeführ dreieinhalb Stunden Benutzung aussieht. Das in Fi.g.3 gezeigte Giessrad und das in Fig.4 gezeigte Giessrad 1ü waren beide aus kohlenstoffarmem Stahl geformt, und der Boden 44 war ungefähr 12,7- mm dick, während der Boden 14 ungefähr 3 mm dick war. iSin Vergleich von Fig.3 und Fig.4 zeigt, dass die Oberfläche 43 im Giessrad der bekannten Giessmaschine zerstört ist, während die Oberfläche 47 im Giessrad 10 in wesentlich besserer Verfassung ist.

Der Grund dafür, dass die verhältnismässig dünnen V/ände 12 und 13 bzw. 12' und 13' und deijjrelativ dünne Boden 14 oder H

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die Zerstörung der Oberflächen in einem Giessrad 10 bzw. 10', wie der Oberfläche 47 von Fig.4, verzögern, ist in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigt. Fig.5 ist ein .Diagramm, welches die thermische Druckspannung auf einer Oberfläche, wie der Oberfläche 43 des Bodens 44 des G-iessrades einer Giessmaschine der früheren Art zsigt.Das Giessrad war aus kohlenstoffarmem Stahl geformt, und Fig.5 zeigt die thermische Druckspannung als Funktion der Zeit in Sekunden nach dem Giessen von geschmolzenem Kupfer in die Umfangsrinne nach Art der Umfangsrinne 45 von Fig.3.

Fig.6 ist Tig.5 ähnlich,, mit dem Unterschied, dass sie für das Giessrad einer Giessmaschine der früheren Art gilt, in welcher das Giessrad aus Kupfer und nicht aus kohlenstoffarmem Stahl geformt ist.Dagegen gilt Fig.7 für ein Giessrad 10 aus kohlenstoffarmem Stahl gemass einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die 1/vände 12 und 13 und der Boden 14 genügend dünn sind, um die in Fig.3 dargestellteZerstörung zu verzögern, wie in Fig.4 zu erkennen ist.

Fig.7 zeigt die thermische Druckspannung an einer Oberfläche, wie der Oberfläche 47 des Bodens 14 in Fig.4, bei einem Giessrad 10, welches aus kohlenstoffarmem Stahl geformt ist, doch ist Fig.7 representativ für jedes beliebige Giessrad 10 bzw. 10' nach irgendeiner Ausführungsform der Erfindung. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass der Boden 14, für welchen Fig.7 die thermische Druckspannung zeigt, nur ungefähr 3 mm dick ist, während der Boden 44» für welchen die Figuren 5 und 6 die thermische Druckspannung zeigen, ungefähr 12,7 mm dick ist.

Aus Figuren 5, 6 und 7 ist zu erkennen, dass kurz nach dem Einbringen von geschmolzenem Metall in die U_mfangsrinne 11 bzw.

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die thermische Druckspannung den höchsten tfert erreicht.Aus Fig. 5 ist zu erkennen, dass bei einem Boden 4-4- aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke von ungefähr 12,7 mm der höchste Wert der thermischen Druckspannung weit über 20Oo kg/cm liegt. Aus Iig.7 ist zu erkennen, dass bei einem Boden 14, der ebenfalls aus kohlenstoffarmem Stahl besteht, aber eine Dicke von nur ungefähr 3mm hat, diejthermische Druckspannung

ρ
wesentlich weniger als 2000 kg/cm beträgt.

Dem Fachmann ist bekannt, dass die Korapressionsfliessgrenze von kohlenstoffarmem Stahl unter bestimmten Betriebsbedingungen eines Giessrades zu annähernd 2000 kg/cm angenommen werden kann. Somit übersteigt bei einem Giessrad einer früher bekannten Giessmaschine, für das Fig. 5 gilt, die durch das geschmolzene Metall im Metall des Giessrades hervorgerufene thermische Druckspannung die Korapressionsfliessgrenze des kohlenstoffarmen Stahles, während in dem Giessrad 10 oder 10· nach der Erfindung,für das Fig.7 gilt, die thermische Druckspannung unter der Kompressions-fliessgrenze von kohlenstoffarmem Stahl bleibt. Wie die Kurve des Diagramms von Fig.5 Beigt, kehrt das ausgedehnte Metall nicht zurück auf das Nullpunktsniveau des Druckes, wie es bei den Diagrammen von Fig.6 und 7 der Fall ist. Dies zeigt den Zustand des Giessrades beim Beginn der nächsten Drehung. In dem gedehnten Rad bleiben Restdrücke bestehen, wodurch seine Widerstandsfähigkeit gegen Sprünge beeinträchtigt wird.

ils ist das Übersteigen der Kompressbnsfliessgrenze des Metalls, aus welchem das Giessrad geformt ist, was das Springen, Iteissen und andere Zerstörungen des Giessrades verursacht, wie in Fig.3 gezeigt ist. Bei einem Giessrad 10 oder 10¹ nach der Erfindung ist die Dicke der Wände 12 und 13 bzw. 12· und 13'

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und des B_odens 14 bzw. H¹ kleiner, als die britische Lic Ice, bei welcher die durch das geschmolzene Metall in der Umfin^srinne 11 oder 11' verursachte thermische Druckspannung die Kompressionsfliessgrenze des Metalls übersteigt, aus welchem das Giessrad 10 bzw. 10' geformt ist. Für jedes Metall, aus welchem das Giessrad 10 oder Xf geformt ist, hängen ■die Kompressionsfliessgrenze und diese kritische Dicke von den Betriebsbedingungen des G-iessrades ab, wie von der Kühlung und anderen- Faktoren, und sie können leicht von einem Fachmann festgestellt werden. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die thermische Druckspannung zur Dicke einerWand 12, 13 bzw. 12', 13' oder eines Boden 14 bzw. 14» proportional ist, und dass selbst für ein Giessrad 1C oder 10' aus kohlenstoffarmem Stahl die Dicke der Jfinde 12, 13 oder 12', 13' und des Bodens 14 oder 14', im allgemeinen grosser sein kann, als der Wert von ungefähr 3 mm des Bodens 14, für welchen Fig.7 die thermische Druckspannung zeigt; ferner können gewisse Abschnitte der »vände 12* und 13' unter einigen Betriebsbedingungen verhäTtnismässig dick sein, so wie bei dem Giessrad 10', ohne dass eine übermässige Zerstörung der Umfangsrinne eintritt.

Im Zusammenhang mit der Bedeutung des besonderen Metalles, aus welchem das Giessrad 10 oder 10' geformt ist, ist aus Fig.6 zu erkennen, dass zwar die thermische Druckspannung im Kupfer, aus welchem das Giessrad gebildet ist, weniger als

2000 kg/cm beträgt, doch ist zu bemerken, dass sie den

ρ ■

Wert von 1270 kg/cm übersteigt, der als die Kompressionsfliessgrenze des Kupfers unter den meisten Betriebsbedingungen eines Giessrades anzusehen ist. Jedoch gibt es, selbst wenn ein Giessrad 10 oder 10' aus Kupfer geformt ist, eine kritische Dicke der Wände 12, 13 bzw. 12», 13' und des Bodens. H bzw. H¹, bei welcher die thermische Druckspannung die Kompressionsf].iessgrenze nicht übersteigt. Ein Giessrad 10 bzw. 10·, das unter denselben Bedingungen wie das durch ·6 dargestellte Giessrad benutzt wird und Wände 12, 13

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oder 12', 13' und einen Boden 14 oder 14' hat, entspricht einer Ausführungsform der Lrfindung, wenn die Wände 12, 13 oder 12', 13' und der B_oden 14 oder 14' ungefähr 7,5 mm dick sind, anstatt einer Dicke von 12,7 mm , wie bei dem aus Kupfer geformten Giessrad, für das Fig.6 gilt. Dann sind die A'ände 12, 13 oder 12', 13' und der Boden 14 oder 14' genügend dünn, um die Zerstörung der Oberfläche der Umfangsrinne 11 oder 11' durch die thermische Druckspannung zu verzögern.

Im Zusammenhang mit der Verzögerung der Zerstörung der überflächen der Umfangsrinne 11 oder 11' ist hervorzuheben, dass beim Giessen von geschmolzenem Kupfer ein Giessrad 10 oder 10* aus kohlenstoffarmem Stahl nach der- Erfindung eine nutsbare Lebensdauer ohne Entnahme aus der Giessraaschine hat, die ungefähr doppelt so gross wie bei einem Giessrad bekannter Art aus kohlenstoffarmem Stahl ist, wie festgestellt wurde. Demnach werden die Vorteile eines Giessrades 10 oder 10' hinsichtlich des Herstellungspreises und des relativ leichten Montierens und Abraontierens noch verstärkt durch eine verhältnismässig lange nutzbare Lebensdauer.

Patentansprüche

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Giessmaschine für geschmolzenes Metall mit einem G-iessrad, das am Umfang eine Rinne hat, die durch massive metallische Seiten- und Bodenwände begrenzt ist und eine Innenfläche für die Aufnahme von geschmolzenem Metall und eine Aussenflache für die Anwendung eines Kühlmittels hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der die Rinne begrenzenden "Wände kleiner als die Dicke ist, bei welcher die in den massiven Metallwänden durch die Hitze des in der Umfangsrinne befindlichen Metalls erzeugte thermische Druckspannung gleich der K_ompressionsfliessgrenze der massiven Metallwände ist.

2. Giessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Giessrinne begrenzenden Wände einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben und aus kohlenstoffarmera Stahl bestehen.

3. Giessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Giessrinne begrenzenden Wände einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben und aus Kupfer bestehen.

4. Giessmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine ein erstes. Halteteil und ein zweites Halteteil· für die Befestigung des Giessrads an der Giessmaschine aufweist, dass die beiden Halteteile entlang ihren ringförmigen Umfangskanten an den Seitenwänden der Giessrinne an einer im Abstand innerhalb von deren Aussenkanten liegenden Stelle angreifen, und dass die Kanten derHalteteile Halteringe bilden, deren Berührungsfläche schmal gegen die Querabmessung der Seitenwände ist.

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5. Giessmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Halteteilen im Abstand innerhalb der einen Teil der Giessrinne begrenzenden Bodenwand eine Trennwand so angeordnet ist, dass sie einen sich an die Giessrinne anschliessenden Kühlmittelkanal begrenzt.

6. Giessraaschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die toände der Giessrinne über den ganzen "Querschnitt im wesentlichen die gleiche Dicke haben.

7. G-iessmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der G-iessrinne eine Dicke von ungefähr 3 mm haben.

8. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Seitenwände der G^essrinne sich zwischen etwa 6,3mm und 12,7mm ändert, und dass die Bodenwand der Giessrinne eine Dicke von etwa 6,3mffl hat.

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