DE19735265C1

DE19735265C1 - Schleudergußkokille

Info

Publication number: DE19735265C1
Application number: DE1997135265
Authority: DE
Inventors: Erik Dipl Ing Haendler; Guenter Dipl Ing Knoedler; Bernd Dipl Ing Pietzner
Original assignee: MECKLENBURGER METALLGUS GmbH
Current assignee: MECKLENBURGER METALLGUS GmbH
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2017-08-15

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schleudergußkokille mit variabler Gestaltungsmöglichkeit des Innendurchmessers zur kostengünstigen Herstellung von Buchsen unterschiedlicher Au ßendurchmesser unter Verwendung einzelner Formstabelemente aus feuerfestem Werkstoff zur ringförmigen Ausfütterung des Kokilleninnenraumes und zur Verkörperung der inneren Formoberfläche der Kokille.

Die Herstellung von Buchsen im Schleudergußverfahren mit einem genau bestimmten Au ßendurchmesser erfordert bisher die Bereitstellung der entsprechenden durchmesserbezogenen Kokillen. Diese Kokillen bestehen in der Regel aus Grauguß, gelten als Werkzeug und verur sachen hohe Produktionskosten. Zugleich binden diese Musterkokillen sortimensbezogen er hebliche Lagerflächen.

Mit FR 1 364 817 wurde die Veränderung des Kokilleninnendurchmessers durch unter schiedlich dicke Formstoffauskleidungen vorgeschlagen. Diese Methode ist für eine rationelle Fertigung uneffektiv, da nach jedem Abguß ein aufwendiges Ausformen der Kokille folgt und der ausgebrachte Formstoff wieder aufgearbeitet werden muß.

Um die Schichtdicke der Formmasse beim Ausformen des Kokilleninnenraumes zu verringern wurde mit DE-GM 19 75 817 vorgeschlagen, als Kern einen Wellblechzylinder zu verwenden. Durch die Anpassung des Kerndurchmessers kann mit weniger Formstoffmasse der Kokillen innendurchmessers eingestellt werden. Von Nachteil ist, daß lose Formstoffmasse eingebaut werden muß, die nach dem Abguß wieder aufzubereiten ist. Zusätzliche Kosten ergeben sich durch die Bereitstellung von Wellblechzylinder unterschiedlicher Durchmesser.

Nach DE-OS 22 39 059 wird die Gießform doppelwandig ausgeführt. Durch die Verwendung unterschiedlich starker innerer Zylinderformkörper können Gegenstände unterschiedlicher Größe im Schleuderguß hergestellt werden. Vorteile ergeben sich beim Aufrüsten der Kokille. Von Nachteil ist, daß weiterhin eine Bevorratung mit Kokillenensätzen unterschiedlicher Größe erfolgen muß, was die Herstellung, Wartung und Lagerung an Zylinderformkörpern kostenseitig erheblich belastet.

Ein Vorschlag nach DE AS 20 30 514 betrifft den konstruktiven Aufbau einer dreischichtige Schleudergießkokille. Sie besteht aus einem Seelen- und Mantelrohr, zwischen den ein festig keitserhöhendes Futterohr aus Granulat angeordnet ist. In diesem Futterrohr sind zur Erhö hung der Festigkeit Rund- oder Flachstähle oder ein Flechtwerk oder Matten oder ein schrau benartig angeordnetes Band eingelagert. Das Seelenrohr besteht aus Schweißgut, das teilweise aufgeschmolzen wird. Das Mantelrohr selbst wird durch Aufschweißen auf das Futterrohr aufgetragen. Durch unterschiedliche Schichtdicken kann nach diesem Vorschlag der Kokillen innendurchmesser eingestellt werden, dabei handelt es sich jeweils um eine einmalige Anfer tigung einer Kokille. Gemessen an dem technologischen Aufwendungen zur Herstellung ei ner solchen Kokille ist dieses Verfahren für eine rationelle Serienfertigung absolut ungeeignet, insbesondere dann, wenn eine vielfache serienbedingte Anpassung der Schleudergießkokille auf unterschiedliche Formdurchmesser vorzunehmen ist.

Ein weiterer Vorschlag nach DE 34 35 195 A1 beinhaltet die Erzeugung von Ringen aus kor puskularem Material auf der inneren Oberfläche einer Schleudergußform gegen die das Metall gegossen wird. Die radiale Dicke des Ringes ist mittels eines Werkzeuges durch Ausdrehen veränderbar. Damit kann der Durchmesser des Kokilleninnenraumes dem abzugießenden Gußstück angepaßt werden. Trotz der erreichbaren Präzision hinsichtlich der Gestaltung der Formoberfläche ist dieses Verfahren für Bedingungen einer Serienfertigung, mit häufigem Wechsel in der Art der Gußstücke mit unterschiedlichem Durchmesser technologisch sehr aufwendig. Wie bei den vorstehenden genannten Formverfahren ist hier der Einsatz von losen Formstoffen notwendig, der nach dem Abguß aufwendig aus der Kokille ausgebracht und wieder aufbereitet werden muß.

Ein rationelle Möglichkeit zur variablen Gestaltung von Kokillen mit unterschiedlichen Durchmesser innerhalb des Kokilleninnenraumes beinhaltet der Vorschlag nach DE-PS 661 626. Um den hohen Arbeitsaufwand beim Einrichten der Kokille für verschieden große Guß körper zu verringern, wird vorgeschlagen, über den Umfang der inneren Kokille parallel zur Achse in Formstoff eingebettete Stangen oder Rohre mit einem rechteckigen, quatratischen, runden oder eiförmigen Querschnitt einzusetzen, die für das Gießgut eine praktisch starre Anlagefläche bieten. Die Stabteile bilden Zylinder, die durch Ringe zusammengehalten wer den. Die zwischen den Stabelementen verbleibenden Freiräume werden mit Formstoffmasse ausgefüllt. Die Stäbe können auch Ausnehmungen aufweisen, die ebenfalls mit Formstoff masse ausgefüllt werden und zugleich der Anpassung der Formoberfläche dienen.

Dieses Verfahren ist bezüglich der Durchmesserwahl für die herzustellenden Gußteile relativ flexibel. Durch die Verwendung der Formstäbe entfällt die aufwendige Herstellung und Be vorratung mit kompakten Kokillenformen unterschiedlicher Durchmesser. Von Nachteil ist, daß weiterhin Formstoff, wenn auch in geringem Umfang, für die Kokillenausformung not wendig ist. Das behindert eine rationelle Vormontage der Kokille. Auch beim Ausformen des Gußstückes sind größer Aufwendungen erforderlich, da die Stäbe nach dem Ziehen der Zy linder aus dem Formstoff ausgelöst und gereinigt werden müssen. Zusätzlich verbleibt die kostenintensive Wiederaufbereitung des benutzten Formstoffes.

Die Aufgabe die Erfindung ist es, eine Veränderung des Innendurchmessers d von Kokillen ko stengünstig vorzunehmen, um eine große Palette verschiedener Buchsendurchmesser durch eine möglichst geringe Anzahl von Kokillen zu realisieren. Vor allem in der Kleinserien und Einzelfertigung sollen damit die Kosten auf ein Minimum beschränkt werden.

Das Wesen und Aufgabe der Erfindung ist es, die Veränderung des Innendurchmessers d von Kokillen zur Herstellung von Buchsen unterschiedlicher Durchmesser durch eine Innenaus kleidung der Kokille mit wiederverwendbaren Material, insbesondere unter Verwendung von achsial zur Drehachse der Kokille am Umfang angeordneter stabförmiger Formelemente vor zunehmen.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 6 gelöst.

Nachfolgen sollen diese Merkmale an mehreren Ausführungsformen ausschnittsweise noch mals verdeutlicht werden. Es zeigen:

Fig. 1: einen Segmenausschnitt eines Schleuderkopfes im Querschnitt mit eingesetzten Formkörpern,

Fig. 2: einen Segmenausschnitt eines Schleuderkopfes im Längsschnitt,

Fig. 3: mögliche Formkörperprofile,

Fig. 4a: zwei ineinandergefügte Ringeinsätze aus gleichgroßen Formkörpern,

Fig. 4b: zwei ineinandergefügte Ringeinsätze mit unterschiedlichen Formkörpern.

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Segmentbereich eines Schleuderkopfes 1 dargestellt, dessen Schleuderkopf-/Kokilleninnenraum 4 durch einen Ringeinsatz 3, bestehend aus einzelnen formschlüssig aneinandergefügten gleichgroßen Formkörpern 5, auf einen vorgegebenen Buchsenaußendurchmesser d_n der im Schleuderguß herzustellenden Buchse ausgebaut ist. Die Formkörper 5 sind in ihrer Länge l der Schleuderkopfestiefe l_n angepaßt, die mit der Boden platte 2 oder durch entsprechende Einsätze eingestellt wird. Die Formkörper 5 haben in ihrer Grundform einen kreisförmigen Querschnitt mit einer einseitigen sichelförmigen Auskeh lung 7. Diese Auskehlung 7 dient der seitlichen formschlüssigen Aufnahme des nächsten Formkörpers 5. Der Radius r₂ der Auskehlung 7 ist gleich dem Radius r₁ der Querschnittsflä che des Formkörpers 5. Damit können die aneinandergefügten Formkörper 5 wie eine beweg liche Kette dem jeweiligen Krümmungsradius des Schleuderkopf-/Kokilleninnenraumes 4 an gepaßt werden. Zur Sicherstellung einer guten Wärmeleitfähigkeit als Voraussetzung für einen gleichmäßigen Erstarrungsverlauf vom Kokilleninnenraum 2 zur Kokillenwand sind die Formkörper 5 aus Graphit hergestellt. Dieses Material ist hitzebeständig und spezifisch leicht. Der aus Formkörpern 5 zusammengesetzte Ringeinsatz 3 wird außerhalb des Schleuderkopfes bzw. der Kokille 1 montiert. Um die erforderliche Steifigkeit zu erhalten sind die Formkörper 5 im Bereich ihrer Berührungsflächen im Bereich der Auskehlung 7 (s. Fig. 3) miteinander verklebt oder außen mit einem Klebeband, textiler Binde oder Schnüre aus organischen Ma terial flach und fest umspannt. Die Formoberfläche der abzugießenden Buchse wird auf der Innenseite der Formkörper 5 durch die Anflächungen 8 (s. Fig. 3) als tangentiale Mantelflä ehe verkörpert. Sie ist durch Formstoff und/oder eine Schlichte 6 zu einer gleichmäßigen ge schlossenen Formoberfläche versiegelt. Der Schleuderkopf 1 wird, wie Fig. 2 zeigt, mit dem Ringdeckel 9 geschlossen.

Das benutzte Klebemittel für die Verbindung der Formkörper 5 zum Ringkörper 3 soll nur ei ne geringe Hitzebeständigkeit besitzen, damit sich diese Verbindung beim Abguß durch die Gußwärme selbst zerstört. Das gilt auch für das organische Material. Dieses Material ist auch gegenüber Plaste zu bevorzugen, um beim Abguß schadstoffarm zu verbrennen. Diese selbst zerstörende Verbindung ermöglicht es, daß die Formkörper 5 nach dem Ziehen der fertigen Buchse ungehindert und einzeln dem Schleuderkopf/Kokille 1 entnommen und ohne größeren Säuberungsaufwand wieder eingesetzt werden können.

In Fig. 3 sind nochmals die wichtigsten Grundformen der Formkörper 5a-d im Querschnitt dargestellt. Fig. 3a zeigt einen massiven Formkörper 5 mit der sichelförmigen Auskehlung 7 ohne tangentiale Anflächung 8. Der Radius r₂ ist gleich dem Radius r₁ des Formkörper durchmessers. Diese Formgebung ermöglicht die formschlüssige Verkettung der Formkörper 5 zu Ringkörpern 3 mit unterschiedlichen Durchmesser d_n, wie Fig. 1, 4a und 4b zeigen. Um die Oberfläche der abzugießenden Buchse durch die Ringeinsätze 3/3' besser der Kreis geometrie anzupassen, ist, wie Fig. 3b zeigt, der Formkörper 5 mit einer tangentialen Anflä chung 8 versehen. Damit wird eine größere Formgenauigkeit erreicht und der Bedarf an Schlichte fällt geringer aus.

Fig. 3c und d zeigt die Formkörper 5 als Hohlprofilkörper. Dadurch wird eine Gewichtsein sparung erreicht, die jedoch zu Lasten einer schnellen Wärmeableitung geht. Ihr Einsatz ist daher in Abhängigkeit des gewünschten Erstarrungsverlaufes des abzugießenden Materials vorzunehmen.

Um eine variable stufenweise Anpassung der Buchsendurchmesser zu ermöglichen, werden im Durchmesser gleichgroße oder unterschiedlich große Formkörper 5 für die ineinanderge fügten Ringeinsätze 3/3' eingesetzt. Fig. 4a zeigt zwei ineinandergesetzte Ringeinsätze 3 mit gleichgroßen Formkörpern 5b. In Fig. 4b werden unterschiedlich große Formkörper 5b einge setzt. Die Formkörper 5b des inneren Ringeinsatzes 3' sind im Querschnitt wesentlich kleiner als die Formkörper 5b des äußeren Ringeinsatzes 3.

Bezugszeichenliste

1

Schleuderkopf/Kokille

2

Bodenplatte

3

,

3

'Ringeinsatz

4

Schleuderkopf-/Kokilleninnenraum

5

Formkörper

6

Formstoff/Schlichte

7

Auskehlung

8

Anflächung

9

Ringdeckel

Claims

1. Schleudergußkokille mit variabler Gestaltungsmöglichkeit des Innendurchmessers zur kostengünstigen Herstellung von Buchsen unterschiedlicher Außendurchmesser unter Verwendung einzelner oder mehrerer Ringeinsatz/sätze, die in die Schleuderkokille eingesetzt werden, wobei die Ringeinsätze aus parallel zur Kokillenachse kraft- und formschlüssig zusammengefügten Formstabelementen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die stabfömigen Formkörper (5) einen kreisförmigen Querschnitt mit einer sichelförmigen Auskehlung (7) und bezogen auf den Schleuderkopf bzw. Kokilleninnenraum (4) eine plane oder konkave Abflächung (8) aufweisen.

2. Schleudergußkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel aneinander liegenden Längsflächen des Formkörpers (5), also die Außenfläche des Formkörpers (5) und die Oberfläche der Auskehlung (7) mit dem gleichen Krümmungsradius (r₁ = r₂) konvexkonkav und die Abstützfläche des Formkörpers (5) gegenüber dem/der Schleuderkopf/Kokille (1) konvex und die Abflächung (8) der freien Formoberfläche zum Schleuderkopf-/Kokilleninnenraum (4) hin plan bis konkav ausgeführt sind.

3. Schleudergußkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Ringeinsatz (3/3') zusammengefügten Formkörper (5) durch ein Klebemittel, daß unter Einwirkung der Abgußwärme seine Bindkraft verliert, form- und kraftschlüssig verbunden sind.

4. Schleudergußkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Ringeinsatz (3/3') zusammengefügten Formkörper (5) durch ein außen über die Formkörper (5) geführte textile Binde, Schnur oder Klebband zu einem Ringeinsatz (3/3') form- und kraftschlüssig zusammengefügt sind.

5. Schleudergußkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergefügten Ringeinsätzen (3/3') aus Formkörper (5) mit gleichgroßer Querschnittsfläche ausgeführt sind.

6. Schleudergußkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ineinandergefügten Ringeinsätzen (3/3') die Formkörper (5) für den inneren Ringeinsatz (3') im Querschnitt kleiner sind als die Formköper (5) für den äußeren Ringeinsatz (3).