DE2302760C3 - Zerlegbare Form für den Schleuderguß zylindrischer Gegenstände - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zerlegbare Form für den Schleuderguß zylindrischer Gegenstände mit zahlreichen einzelnen Formabschnitten, deren Innenflächen eine im wesentlichen kreisbogenförmige Oberfläche bilden und die längs ihren äußeren Oberflächen Befestigungsmittel aufweisen zur Verklammerung der Formabschnitte zu einer mechanisch festen Struktur.

Bei der Herstellung zylindrischer Gegenstände, wie beispielsweise dynamoelektrischer Maschinen, sind eine Anzahl verschiedener Verfahren bekanntgeworden zur Herstellung des Motorgehäuses in Abhängigkeit von Faktoren, wie den Abmessungen und der Zahl der zu gießenden Gehäuse. Beispielsweise wurden bisher Hochdruckverfahren verwendet, um Maschinengehäuse mit einem Durchmesser von weniger als etwa 25 cm in großen Stückzahlen herzustellen. Wegen der beträchtlichen Kosten, die sich bei der Herstellung von Formen für den Druckguß ergeben, wurden Motorgehäuse oberhalb eines Durchmessers von etwa 25 cm im allgemeinen nicht durch Druckguß hergestellt; sie wurden vielmehr typischerweise durch Sandguß- oder Extruderverfahren hergestellt. Der Sandguß von Maschinengehäusen erfordert jedoch die zeitraubende Vorbereitung einer Sandform für jeden Abguß, wobei dann die Sandform notwendigerweise nach jedem Guß zerstört wird. Andererseits erfordert die Herstellung eines Maschinengehäuses aus durch Extruderverfahren hergestellten Kreissegmenten des Gehäuses das Zusammenschweißen der Segmente zur Ausbildung des zylindrischen Gehäuses.

Obwohl Schleudergußverfahren seit vielen Jahren bekannt sind, sind solche Verfahren allgemein beschränkt gewesen auf das Gießen von Strukturen mit relativ glatten Oberflächen. Weiterhin wurden die für den Schleuderguß verwendeten Formen typischerweise aus etwa zwei Abschnitten gebildet, um das Austreten des geschmolzenen Metalls an den Formnähten während des Gießens zu hemmen. Da sich notwendigerweise bei in Abschnitten unterteilten Formen für Schleuderguß eine Diskontinuität ergibr, wurde der Drehantrieb für die Formen gewöhnlich an einem einzigen Ende der Form angebracht. Das vom Antrieb entfernte Ende der Form blieb dabei offen zur Aufnahme des geschmolzenen Gußmetalls. Wenn diese Formen zurr Gießen von Strukturen mit großem Durchmesser verwendet werden, wird die Form allgemein fest mit dei Antriebseinrichtung verbunden wegen der Vervielfa chung der Kräfte durch die auskragende Form, und da; Abnehmen der Form von dem Antrieb ist oft schwierig und nur mit großem Zeitaufwand durchzuführen.

Ferner ist aus der DT-PS 6 61 626 eine Metallkokill«

für den Schleuderguß bekannt, die aus metallischen Einzelteilen und dazwischenliegenden, nichtmetallischen! feuerfesten Werkstoff (Formmasse) besteht Die Einzelteile können dabei als Segmente ausgebildet sein, Se durch einen Ring od. dgl. zusammengehalten werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besieht demgegenüber darin, eine in Abschnitte unterteilte Schleudergußform zu schaffen, die beim Zusammensetzen gleichzeitig axial stirnseitige Abschlußplatten bildet, üuer die die Gußform zum Schleudern antreibbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer zerlegbaren Form der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Segmente kreisförmiger Platten an axial beabstandeten Stellen längs der äußeren Oberfläche der Formstruktur angeordnet sind, die jeweils mit den einzelnen Formabschnitten derart fest verbunden sind, daß beim Zusammenfügen der Fo>mabschnitte ein kreisförmiger Außenumfang bildbar und die Form auf diesen Plattensegmenten drehbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß, wenn die Formabschnitte zusammengesetzt sind, zur Bildung einer kreisförmigen geschlossenen Oberfläche für den Guß die Plattensegmente relativ zueinander derart ausgerichtet sind, daß sie eine kreisförmige Oberfläche ergeben, weiche eine Drehung der Form auf den unterteilten runden Platten gestattet.

Vorzugsweise sind die kreisringförmigen Platten an beiden Enden der Formabschnitte angeordnet, so daß die Platten zusätzlich als tragende Unterlagen oder Halterung für die Formabschnitte nach dem Zerlegen der Form dienen können.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

F i g. 1 ist eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer Schleudergußform gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.2 ist eine Schnittansicht der Form längs einer Ebene senkrecht zur Formachse;

F i g. 3 ist eine Schnittansicht eines durch die Form gemäß Fig.? hergestellten Motorgehäuses;

F i g. 4 ist eine vergrößerte Ansicht und veranschaulicht die erwünschte Kantenpassung benachbarter Formabschnitte, welche eine Abdichtung an den Nähten zwischen den einzelnen Formabschnitten gewährleistet;

F i g. 5 ist eine isometrische Ansicht der Form und zeigt eine Einrichtung zum Drehen der Form auf den ringförmigen Platten an entgegengesetzten Enden der Form;

F i g. 6 ist eine Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten Zerlegung der Form.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Form 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Abschnitten und zum Gießen von Motorgehäusen dargestellt. ^ö° Sie enthält allgemein vier einzelne Formabschnitte iOA-iOD, welche so angeordnet sind, daß sich benachbarte Kanten gegenüberstehen zur Bildung einer konli nuierlichen zylindrischen Oberfläche, die in ihrer Gestalt komplementär zur äußeren Oberfläche des zu gie- ^<!i ßenden Motorgehäuses ist. Die Kreisringsegmerite \2A-\2Dder ringförmigen Platten 12 sind an entgegengesetzten Enden jedes Formabschnittes fest angebracht und bilden kreisringförmige Scheiben für die Form nach dem Aneinanderfügen der Abschnitte, jeder der Formabschnilte ist außerdem mit zwei ösen 14 ausgestattet, die sich etwa radial nach außen von jeder Kante der Form aus erstrecken und gestatten, daß die Formabschnitte mechanisch verbunden werden können durch Muttern 16 und Bolzen 18, welche durch die ösen benachbarter Abschnitte geführt werden. Vorzugsweise werden die Formabschnitte aus Gußeisen gebildet wegen des guten Verhaltens bezüglich der Ablösung und bezüglich Wärmeschocks für dieses Material und ebenso wegen der relativen Leichtigkeit, mit der ein solches Material gegossen werden kann. Andererseits werden die kreisringförmigen Platten 12 vorzugsweise aus einem härteren Material gebildet, beispielsweise aus Stahl, um einen schnellen Verschleiß oder eine Verformung der Scheibenoberfläche während des Gießens zu verhindern.

Jeder Formabschnitt ΙΟΛ-IOD besitzt eine kreisbogenförmig gestaltete innere Oberfläche, um bei dem Aneinanderfügen der Abschnitte eine im wesentlichen kontinuierliche zylindrische Oberfläche 20 zu bilden, deren Durchmesser etwa gleich der erwünschten Abmessung des Motorgehäuses 21 (s. F i g. 3) ist, das in der Form gegossen werden soll. Gleichzeitig verläuft eine Vielzahl von etwa dreieckförmig gestalteten Rillen 22 parallel in die einzelnen Formabschnitte zur Erzeugung axialer Rippen 24 auf dem gegossenen Motorgehäuse. Weil es in der Gußtechnik üblich ist, besitzen die Rillen 22 und auch die für die Ausbildung der Füße 26 des Motorgehäuses und des Anschlußkastens 27 verwendeten Formoberflächen vorzugsweise einen Verjüngungswinkel (d. h. eine Verjüngung der Oberflächenkanten relativ zu einer horizontalen oder vertikalen Ebene) zwischen 3° und 5°, um das Ablösen der Formabschnitte aus dem gegossenen Gehäuse zu gestatten. Im allgemeinen werden die Anzahl und die Verteilungsdichte der Rillen in der Form bestimmt durch die Kühlerfordernisse des Motors. Beispielsweise werden für ein Gehäuse für einen luftgekühlten Induktionsmotor mit einem Durchmesser von etwa 63 cm etwa 68 bis 72 Kühlrippen vorgesehen, welche sich im wesentlichen über die axiale Länge des Motorgehäuses erstrecken und eine Höhe im Bereich von etwa 2,15 bis 3,8 cm besitzen.

Um das Abstreifen der Formabschnitte aus dem gegossenen Motorgehäuse zu gestatten, werden axial versetzte ösen oder Klammern 28 fest durch Bolzen 30 an der äußeren Oberfläche jedes Formabschnittes befestigt. Diese ösen oder Klammern 28 sind vorzugsweise mit einer öffnung 32 ausgestattet, um die Anwendung von seitlichen Kräften durch die ösen auf die daran befestigten Formabschnitte zu gestatten. Es kann jedoch auch irgendein anderes Mittel verwendet werden wie beispielsweise ein erhabener Ansatz, welcher zum Eingriff mit angetriebenen Verklammerungsklauen ausgelegt ist, um eine seitliche Kraft auf die Formabschnitte auszuüben zur Ablösung der Abschnitte von dem gegossenen Motorgehäuse.

Wie am besten aus F i g. 4 ersichtlich ist, sind die ge genüberstehenden Kanten jedes Formabschnittes or thogonal an mindestens einer Stelle abgestuft, um eine abgedichtete Naht zu bilden zwecks Zurückhaltung de; flüssigen Metalls im Innern der Form während dei Schleudergusses. Wenn ösen 14 vorgesehen sind, di« sich von den Kanten jedes FormaDSchnittes im wesent liehen radial nach außen erstrecken zur Aufnahme vor orthogonal angeordneten Bolzen 18, dann verlaufen die

Bolzen 18 etwa unter einem Winkel von 45^ς" relativ zu den Ebenen der orthogonalen Stufen an den Formkanten und gestatten dadurch eine zweidimensionale Bewegung der Abschnitte, d. h. längs der Ebenen 29 und 31 der Stufen. Auf diese Weise ergibt sich eine Feinzentrierung der gegenüberstehenden Abschnitte nach dem Anziehen der Bolzen 18.

Aus den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß jeder Formabschnitt ein kreisbogenförmiges Segment einer ringförmigen Platte 12 aufweist, welches an entgegengesetzten Enden durch Schrauben 34 befestigt ist, die in axialer Richtung in jeden Formabschnitt hineinführen. Vorzugsweise erstrecken sich diese kreisbogenförmigen Segmente von den Formabschnitten radial nach außen über jegliche vorstehende Oberflächenteile des Abschnittes hinaus, d. h. über die Ansatzteile oder ösen 28 und über die ösen 14, um eine Drehung der Form auf den Rädern zu gestatten, welche durch die Zusammenfügung der Formabschnitte gebildet werden. Gewünschtenfalls können Bohrungen oder Löcher 36 in den Radabschnitten vorgesehen werden, um den Zugang zu den Abstreifösen 28 durch geeignete Stäbe (nicht gezeigt) in axialem Abstand von der Form zu gestatten.

Die radial innere Ausdehnung der Kreisbogensegmente überschreitet vorzugsweise im wesentlichen Maße diejenige, welche für das Zurückhalten des geschmolzenen Metalls allein erforderlich ist, um auf diese Weise eine grobe Zentrierung der Formabschnitte beim Zusammenbau der Form zu erhalten. Um diese Zentrierung der Abschnitte zu bewirken, verläuft die Kante jedes Kreisbogensegmentes vorzugsweise längs radialer Linien oder längs Linien parallel zu solchen Linien und definiert die Enden des zylindrischen Bogens der inneren Oberfläche 20 des Formabschnittes, an dem das Kreisbogensegment befestigt wird. Obwohl vorzugsweise für die Rad- bzw. Plattensegmente im wesentlichen rechtwinklige Viertelsegmente bevorzugt werden, können auch andere komplementäre Winkelanordnungen der Plattensegmente verwendet werden, um ein gewisses Maß von Selbstausrichtung oder -justierung der Formabschnitte zu erhalten, d. h_M die Platte könnte in zwei Plattensegmente unterteilt werden, welche Kreisbogenstücke von 80° überspannen und eingefügt sind zwischen zwei Plattensegmente, die jeweils Kreisbogenabschnitte von 100° überspannen. Vorzugsweise sollten die Kanten der Plattensegmente um mindestens etwa 0,6 cm von der Naht zwischen den Formabschnitten abgesetzt sein. Auf diese Weise wird ein Austreten des geschmolzenen Metalls durch die ausgerichteten Kanten der Formabschnitte und der Plattensegmente vermieden. Beispielsweise sind bei radialen Schnittstellen A an den Kanten der nach innen verlaufenden Lippen, welche an jedem Ende der Formabschnitte ausgebildet sind, die unter einem Winkel von 45° auf dem Radius R beim Zusammenfügen der Platten liegen, die Kanten der Plattensegmente vorzugsweise parallel zu der unter 45° auf dem Radius R liegenden Linie und gegenüber derselben versetzt um einen kleinen Betrag 5, d. h. etwa 1,2 cm. Normalerweise ist auch zwischen den kreisbogenförmigen Segmenten der kreisringförmigen Platte beim Zusammenbau der Formabschnitte ein kleiner Abstand D vorhanden, d. h. ein Abstand von weniger als etwa 0,6 cm und typischerweise etwa 0,15 cm. Dadurch wird gewährleistet, daß die Plattensegmente nicht das Aneinanderliegen der axial verlaufenden Kanten der Formabschnitte beeinträchtigen. Die Kanten der Plattensegmente, welche parallel zu den radial verlaufenden ösen 14 liegen, er geben ebenfalls eine orthogonale Lage zwischen dei Kanten der Plattensegmente und den Bolzen ode Schraubenbolzen 18, welche sich durch die ösen hin durch erstrecken. Dadurch w'rd die Kraft der Schrau benbolzen in einer Richtung auf ein Maximum ge bracht, welche die Plattensegmente gegeneinander zi drücken versucht. Wenn weiterhin die Kanten der Plat tensegmente parallel zu einem Radius sind, der unte

ίο einem Winkel von 45° bezüglich der orthogonalen Fla chen 29 und 39 verläuft, dann wird die Kraft de Schraubenbolzen 18 auf die Formabschnitte gleichmä Big verteilt zwischen den Ebenen dieser Flächen, um dies ergibt eine gleichmäßige Schließkraft der Formab schnitte an jeder Fläche der Formnaht. Wegen der gto Ben radialen Ausdehnung der kreisringförmigen Plat tensegmente können diese Segmente auch als eine Ba sis für jeden der Formabschnitte dienen, so daß dk Formabschnitte ohne sonstige Halterung auf einen Rand stehen können, was nachstehend noch näher er läutert wird. Während des Gießens wird die Form 10 ir eine etwa horizontale Lage gebracht, wie es in Fig.; gezeigt ist. Dabei ruhen die durch Aneinanderfügen de: Formabschnitte gebildeten ringförmigen Platten 12 aul einer durch einen Motor 37 angetriebenen Walze 38 um eine Drehung der Form mit der für das Gießer erwünschten Drehzahl zu gestatten, die beispielsweise 400 Umdrehungen pro Minute beträgt. Dann wire durch geeignete Maßnahmen geschmolzenes Alumini· um in die Form eingebracht, und dieses wird durch Zentrifugalkraft in die Rillen 22 im Innern der Form oberfläche gepreßt, um das mit Kühlrippen versehene Motorgehäuse gemäß F i g. 3 herzustellen. Da die Form nicht Test mit den durch Motor angetriebenen Form-

walzen oder -rollen verbunden ist, kann sie nach der Erstarrung des Aluminiums leicht von den Walzen entfernt werden und gemäß F i g. 6 in vertikaler Lage aul eine Aufsteckhalterung gestellt werden. Nachdem die Bolzen 18 von der Form entfernt worden sind, werden die Formabschnitte durch Ausübung einer geeigneten Kraft, beispielsweise 50 t. auf die für die Ablösung vorgesehenen ösen auf der Form von dem Gußstück abgezogen. Wegen der großen radialen Ausdehnung der Plattensegmente 12.4-12D ergeben diese Segmente

eine Basis für die einzelnen Formabschnitte, und der Abschnitt kann daher nach dem Abziehen ohne zusätzliche Halterung frei stehen. Nachdem alle Formabschnitte von dem gegossenen Motorgehäuse gelöst sind und das Motorgehäuse zu einem Arbeitsplatz zur

weiteren Verarbeitung befördert worden ist, kann die Form wieder zusammengebaut werden. Hierzu werden die einzelnen Formabschnitte radial nach innen in Richtung der Aufsteckhalterung 40 zugeschoben. Die etwa radial verlaufenden Kanten der Viertelkreis-Platten-Segmente gestatten eine grobe Zentrierung der aneinanderpassenden Kanten der gegenüberliegenden Formabschnitte beim Verschieben dieser Abschnitte in ihrer Lage. Die Feinzentrierung der Formabschnitte zur Gewährleistung eines glatten Verlaufs des Umfangs

der kreisringförmigen Platte 12 wird bewirkt durch Anziehen der Schraubenbolzen 18, welche sich durch die ösen 14 erstrecken. Da diese Bolzen unter einem Winkel von etwa 45° zu den Flächen der orthogonalen Stufen verlaufen, welche die Sitzstellen für die Kanten der gegenüberstehenden Formabschnitte bilden, wird beim Anziehen der Schraubenbolzen 18 eine zweidimensionale Zentrierung oder eine Zentrierung in zwei Richtungen für die Formabschnitie gewährleistet.

Dann kann die wieder zusammengebaute Form auf die motorgetriebene Walze 18 zum Schleuderguß eines neuen Motorgehäuses aufgesetzt werden. Die Gießgeschwindigkeit oder Gießdrehzahl von Gehäusen mit verschiedenen Durchmessern kann im wesentlichen unverändert beibehalten werden, da der Durchmesser der kreisringförmigen Platten 12 in einem gewissen Bereich der Gehäuseabmessungen konstant beibehalten wird. Auf diese Weise werden die Änderungen vermindert, welche bei Änderung der Abmessung des zu gießenden Gehäuses durchzuführen sind. Da weiterhin die Formen nicht fest mit dem Antriebssystem verbunden sind, kann die Form jeweils leicht abgenommen werden

zur Ablösung der Formabschnitte von dem Gußstück, während gleichzeitig ein zweites Motorgehäuse im Schleuderguß hergestellt wird. Die selbsttragende Eigenschaft jedes Formabsc^unittes und die Fähigkeit zum schnellen erneuten Zusammenbau der Abschnitte ohne Leckstellen (infolge der groben Selbstzentrierung der kreisbogenförmigen Segmente 12A-12D und der feinen Selbstzentrierung durch die Winkelanordnung der Bolzen 18 relativ zu beiden orthogonalen Stufen an den Kanten benachbarter Formabschnitte) kann untei Verwendung der erfindungsgemäßen Gußform ein hohes Maß der Automatisierung des Gießens von Motor gehäusen mit großem Durchmesser erreicht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Zerlegbare Form für den Schleuderguß zylindrischer Gegenstände mit zahlreichen einzelnen Formabschnitten, deren Innenflächen eine im wesentlichen kreisbogenförmige Oberfläche bilden und die längs ihren äußeren Oberflächen Befestigungsmittel aufweisen zur Verklammerung der Formabschnitte zu einer mechanisch festen Struktür, dadurch gekennzeichnet, daß Segmente (12,4-12D) kreisringförmiger Platten (12) an axial beabstandeten Stellen längs der äußeren Oberfläche der Formstruktur angeordnet sind, die jeweils mit den einzelnen Formabichnitten (10/4-IOD) derart fest verbunden sind, daß beim Zusammenfügen der Formabschnitte ein kreisförmiger Außenumfang bildbar und die Form auf diesen P)attensegmenten drehbar ist.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die segmentierten kreisringförmigen Platten (12) an entgegengesetzten Enden der Formabschnitte (ΙΟΛ-IOD) angeordnet sind, wobei sich die äußere Oberfläche dieser Platte jeweils in radialer Richtung über die Befestigungsmittel (14) zur Ver- \$ klammerung der Form hinaus erstreckt und die radial innere Oberfläche der Platten kurz vor der axialen Mitte der Struktur endet zur Erzeugung eines axialen Durchlasses, der sich vollständig durch die Form erstreckt.

3. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche der Formabschnitte (10/4-lOD) Befestigungsansätze (28) angebracht sind, durch die bei Kraftausübung die Formabschnitte vom gegossenen Gegenstand trennbar sind.

4. Form nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den durch die Form hindurchführenden axialen Durchlaß ein axial angeordneter Haltedorn cinführbar ist zur festen Halterung der Form in einer vertikalen Stellung.

5. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der zylindrischen Form größer ist als etwa 25 cm.

6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (12) in einer Ebene senkrecht zur Achse der kreisförmig geschlossenen Struktur liegen und längs etwa radial verlaufender Linien geschnitten sind für eine grobe justierung der Formabschnitte relativ zueinander bei Ausübung einer nach innen gerichteten Kraft 5» auf die äußere Oberfläche der Form.

7. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Formabschnitte (ΙΟΛ-IOD) etwa orthogonal zueinander gestuft sind und für eine Feinjustierung eine Kraft auf die Kanten der Formabschnitte unter einem Winkel von etwa 45° relativ zu beiden die orthogonalen Stufen bildenden Flächen ausübbar ist, zur Erzeugung einer zweidimensionalen Verschiebung des einen Formabschnittes relativ ium zweiten Formabschnitt.

8. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Fonneinheiten ausübbare Kraft zur Feinjustierung orthogonal zu den etwa radial verlaufenden Schnittlinien der Platte (12) ausübbar ist.

9. Zerlegbare Form nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus vier einzelnen Abschnitten (10/4-llOD) gebildet ist und jedes kreisringförmige Plattensegnvnt (\2A-\2D) längs einer Kante endet, die parallel zu den einzelnen Radien verläuft, welche die Formabschnitte unterteilen.

10. Zerlegbare Form nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formabschnitte (10/4-lOD) auf ihrer Innenfläche eine Vielzahl in etwa gleichem Abstand angebrachter Rillen (22) aufweisen, die sich im wesentlichen über die axiale Länge des Formabschnittes erstrecken und die unter einem Verjüngungswinkel zwischen 3° und 5^C in den Formabschnitt hineinragen zur Ausbildung axialer Rippen längs der gegossenen Struktur.