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Niederdruck-Gießmaschine für Gußteile aus Aluminium Die Erfindung
betrifft eine Niedruck-Gießmaschine mit einem druckdichten Warmhalteofen und mit
einem in diesem eingesetzen Tiegel, ferner mit einer über diesem Tiegel angeordneten,
vorzugsweise als Kokille ausgebildeten Gießform und mit einem Steigrohr, das an
seinem unteren Ende in die zu vergießende, aus Aluminium bestehende Sonmelze im
Tiegel hineintaucht und an seinem oberen Ende mit einem Hohlraum der Gießformverbindbar
ist.
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Fur die Anwendung des Niedruck-Gießverfahrens für Aluminium ist in
der Praxis neben der Wahl geeigneter Gußstücke vor allem der Niedruck-Gießofen mit
dem das Aluminium aufnehmenden Warmhalte- und Druckgefäß und das Steigrohr von erheblicher
Bedeutung. In der seither am meisten verwendeten Ausführungsform besteht der Tiegel
und das als Warmhalteofen ausgebildete Druckgefäß aus Gußeisen, wobei die Abdeckplatte
und das Steigrohr ebenfalls aus Gußeisen hergestellt sind. Eine große Schwierigkeit
ergibt sich jedoch daraus daß die Aluminiumschmelze das Gußeisen angreift, wobei
Gußeisen mit Lamellengraphit von allen Eisenwerkstoffen am wenigsten angegriffen
wird, Man hat seither versucht, den Tiegel ebenso wie das Steigrohr durch sortigfältig
aufgebrachte, geeignete Schlichte-Überzüge vor dem Angriff des Aluminiums zu schützen.
Die Schlichte kann auf das Steigrohr durch Aufsprühen
beispielsweise
mit einer Spritzpistole aufgebracht werden. Der sich dabei bildende Schlichte-Überzug
ist jedoch sehr empfindlich gegen mechanische Beschädigung und wird in der Praxis
meist schon beim Einsetzen des Steigrohres in die Niederdruck-Gießmaschine beschädigt.
An den beschädigten Stellen ist das Steigrohr dann dem Angriff durch die Aluminiumschmelze
ungeschützt ausgesetzt. Ungeachtet solcher Beschädigung ist ein Schlichte-Überzug
aus Graphit nur in begrenztem Umfang gegenüber der Aluminiumschmelze resistent.
Der von der Aluminiumschmelze herbeigeführte Abbau des ungeschützten Gußeisens rührt
zu einer Erhöhung des Fe-Gehalts der Schmelze, was sich bei der Herstellung von
hochwetigen, insbesondere von eloxierfähigen Gußteilen sehr nachteilig auswirkt.
Diese Nachteile fallen darüberhinaus auch bei der Herstellung von Gußteilen aus
Reinaluminium, z.B. bei der Herstellung von Rotoren für Elektromotoren sehr ungüngstig
aus.
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In der Zwischenzeit ik ode von verschiedenen Seiten bereits Steigrohre
aus Keramik oder gesintertem Keramikmaterial hergestellt. Derartige Rohre haben
Sie S eine hohe Resistenz gegenüber der Aluminium-Schmelze. Sie sind jedoch äußerst
bruchempfindlich und sehr teuer. Eine wirtschaftliche Verwendung von aus Keramik
bestehenden Steigrohren ist in der Praxis wegen der hohen Kosten völlig ausgeschlossen.
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Auch der von verschiedenen Seiten geäußerte Vorschlag, Steigrohre
aus reinem Graphit herzustellen, scheitert dann, wenn als Druckmittel, mit welchem
das flüssige Aluminium aus dem Tiegel nach oben durch das Steigrohr in die Form
gedrückt wird, statt efnes inerten Gases normale Raumluft verwendet wird, die praktisch
ohne zusätzlicne g mit zur Vefügung steht. Unter der Hitzeeinwirkung in Verbindung
mit dem Sauerstoff der Druckluft kommt es zu einer schnellen Oxydation des Graphits.
Außerdem sinkt beim Betrieb von ab, was zur Folge hat, da der Spiegel der Schmelze
ständig ab, was zur Folge hat, daß das Steigrohr auf
einem zunehmend
größer werdenden Teil seiner Länge dem Angriff des Luft-Sauerstoffs ausgesetzt ist.
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Es ist zwar bisher mit großem Erfolg gelungen, Schmelztiegel für Niederdruck-Gießmaschinen
der eingangs beschriebenen Art aus Silicium-Carbid herzustellen. Hingegen sind bisher
alle Versuche gescheitert, Steigrohre ebenfalls aus Silicium-Carbid herzustellen
und in TTiederdruck-Gießmaschinen zum Einsatz zu bringen. In dieser Richtung durchgeführte
Versuche scheiterten vor allem an der hohen Porosität des Silicium-Carbid-Werkstoffs.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Niederdruck-Gießmaschine
der eingangs beschriebenen art das gegenüber dem Angriff der Aluminiumschmelze resistent
ist, geringe Herstellungs- bzw.
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Wiederbeschaffungs-Kosten erfordert und infolge seiner hohen Resistenz
eine lange Verwendungsdauer aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daS das Steigrohr aus hochtemperaturfestem Glas besteht.
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Als besonders geeignet hat sich ein Glas erwiesen, das im Handel unter
der Bezeichnung D-Glas erhältlich ist und - insbesondere durch Zusatz von Bortrioxid-
eine hohe chemische Widerstandsfestigkeit und hohe Temperaturwechselfestigkeit aufweist.
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Ein zur Herstellung des Steigrohrs besonders geeignetes Borosilikat-Glas
kann beispielsweise folgende Anteile enthalten: 80 %SiO2; 12 % B2O3; 2,3 % Al2O3;
0,3 % CaO und 4,4 % Na2O.
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In praktischen Versuchen hat sich ein Glasrohr besonders bewährt,
das unter der Bezeichnung "Duran" 50" erhältlich ist.
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ein Steigrohr zu schaffen
Die Erfindung ist nachstehend
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbespiels, einer Niedruck-Gießmaschine
für Aluminiumteile näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die Gießmaschine teilweise in der Ansicht von der
Seite und teilweise in ihrem Vertikalschnitt, Fig. 2 ein in der Maschine nach Fig.
1 verwendetes Steigrohr in seinem Längsschnitt und in teilwesie verkürzter Darstellung.
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Die dargestellte Niederdrucl--Gießmaschine dient zur Herstellung von
Gußteilen aus Rein-Aluminium (99,7 % Al), z.B. zur .Herstellung von Rotoren für
Blel-tromo-toren. Die Gießmaschine besteht im wesentlichen aus einem druckdicht
geschweißten Warmhalteofen 1 mit einem eingesetzten Tiegel 2, der von meh- -reren
Heizwiderständen 3 umgeben ist, sowie ferner einen CSendeckel 5 sowie einem feststehenden
Formsträger 4, welcher über eine nicht dargestellte Kupplung mit dem Warmhalteofen
1 lösbar verbunden ist, und aus einem in der Höhe verstellbaren, zur Befestigung
eines nicht dargestellten Form-Oberteils bestimmten beweglichen Formträger 6. Mit
einer hydraulisch betätigbaren Kolbenstange 7 kann der bewegliche Formträger 6 zum
Schließen der Form nach unten gegen den feststehenden Formträger 4 gefahren werden.
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Um die im Tiegel 2 flüssig gehaltene Aluminium-Schmelze 8 in die zwischen
den beiden Formträgern 4 und 6 angeordnete, meist als Kokille ausgebildete Grießform
mit Hilfe eines inerten Gases, welche in den Innenraum 9 des Warmhalteofens 1 eingebradt
wird, so eindrücken zu können, daß das Gußteil eine saubere, keiner Nachbearbeitung
bedürfende Oberfläche auieist, ist in den OSendeckel 5 das Unterteil lo eines Steigrohres
eingesatzt, das mit seinem unteren Abschnitt in die Schmelze 8 eintaucht. Das zugehörige
Oberteil 11 des zweiteilig ausgebildeten Steigrohres liegt gleichachsig zum Unterteil
lo und mündet in die nicht dargestellte
untere Formhälfte ein,
mit welcher es druckdicht verbunden ist.
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Wenn der Warmhalteofen 1 mit ca. o,3 - o,5 kp/cm2 Luft- oder Gasüberdruck
beaufschlägt steigt das sich im Tiegel 2 befLndende Aluminium durch das Steigrohr-Unterteil
lo und das Steigrohr-Cberteil 11 und wird dabei in die Gießform verdrängt. Sobald
das in die Gießform eingedrungene Metall von oben nacri unten bis zur Oberkante
12 des Steigrohres erstarrt ist, wird die Druckbeaufschlagung aufgehoben, so daß
das noch im Steigrohr befindliche, flüssige Aluminium wieder in den Tiegel zurücksinken
kann.
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Nach Ablauf der zur völligen Erstarrung des Gußeisens nötigen Zeit
wird bewgliche Formträger 6 samtdem Gießform-Oberteil bis zu einer an einem Schaltnocken
15 an einer der Führungs stangen 14 eingestellten Höhe angehoben, so das das Gußstück
entnommen werden kann.
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Da die Gießmaschine sofort nach Entnahme eines fertigen Gußteiles
für ein nächstes Gußteil in Betrieb genommen werden kann und weil mit zunehmendem
Absinken des Schmelzenspiegel das Steigrohr auf einem zunehmenden Teil seiner Länge
dem Angriff durch das gasförmige Druckmittel ausgesetz ist, wird als Werkstoff für
das Steigrohr 10 bzw. 11 ein hochtemperaturfestes Glas verwendet. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel besteht das Steigrohr aus Borosilikat-Glas und dieses wird von
Schott und Gen., Mainz unter der Bezeichnung "Duran 50" geliefert.
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Der besondere Vorteil eines erfindungsgemäß aus derartigem Glas hergestellten
Steigrohres besteht darin, daß aus einem solchen Steigrohr unter dem Angriff der
Schmelze keine für die Oberflächenbeschaffenheit und insbesondere Flexierfähigkeit
nachteiligen Stoffe herausgelöst werden klönnen. Diese ist unter anderem vor allem
bei der Herstellung von aus Rein-Aluminium bestehende: Gußteilen wichtig.