DE2337486A1

DE2337486A1 - Kochtopf

Info

Publication number: DE2337486A1
Application number: DE19732337486
Authority: DE
Inventors: Charles Fauvel
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1974-02-07
Also published as: BE802776A; CA982357A; IT995053B; ATA652273A; CH568747A5; AT331441B; FR2193564A1; ES417283A1; GB1422205A; LU68093A1; NL7310321A; NO139335C; SE396006B; NO139335B; FR2193564B1

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTH3R EGGERT, DIPLOMCHEMIKEH

5 KÖLN Bl₁ OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 24. JuXi 1973

Societe de Vente de 1'Aluminium Pechiney, 23 bis rue Balzac, Paris (Frankreich)

Kochtopf

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen Kochtopf sowie die Anwendung eines besonderen Gussverfahrens zu seiner Herstellung.

Die Form der in der Küche verwendeten bekannten Kochtöpfe, wie Kasserollen, Bratpfannen, normale Kochtöpfe, wird durch das Herstellungsverfahren in der Weise bestiraat, daS man gezwungen ist, diesen Küchengeräten nicht die optimale Form, die sich aus der Verwendung ergibt, sondern nur eine der möglichen Formen zu geben. Daraus resultiert die Notwendigkeit der Herstellung von unterschiedlichen Typen von Gefäßen durch verschiedene Verfahren, wobei jeder Typ mehr oder weniger gut an die zu kochenden oder zu bratenden Lebensmittel und an die verwendeten Herde angepasst ist·

Durch Ziehen werden gleichmäßige, gleichbleibende Wandstärken und keine Formschräge erzeugt.

Das Absteckdrücken ermöglicht es, auf einem Teil des

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Umfangs lokalisierte veränderliche Wandstärken zu erhalten, wobei die Wandstärken radial konstant bleiben.

Das Flachprägen ermöglicht es nur, Gefäße mit zwangeläu fig konstanten Wandstärken zu erhalten. '

Das Verformen durch Pressen mit Matrizen eröffnet mehr Möglichkeiten, jedoch ist es kompliziert und teuer aufgrund der Tatsache, daß es mehrere Arbeitsgänge erfor dert, die mit verschiedenen Matrizen durchgeführt werden, um ein einziges Stück zu erhalten.

Das Giessen mit zerstörbaren Formen ermöglicht es nicht, genügend geringe Wandstärken zu erzielen. Ferner ist die erhaltene Oberfläche relativ roh.

Das fallende Giessen mit Kokillen ermöglicht es, eine bessere, jedoch noch nicht zufriedenstellende Oberfläche zu erhalten. Außerdem erzielt man auch hierbei keine genügend dünnen Seitenwände.

Das Druckgussverfahren ist das einzige Gussverfahren, das es erlaubt, eine zufriedenstellende Oberfläche zu erhalten. Dagegen ermöglicht es nicht, zwischen dicken und dünnen Teilen einen ausreichenden Unterschied in der Wandstärke zu erzielen. Desweiteren verstärkt das Vorsehen des grossen Ansatzes, der der Halterung des Griffs auf einer Wand mit geringer Wandstärke entspricht, die Gefahr des Auftre tens von Blasen oder Lunkern im Innern.

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üblicherweise findet man im Handel einerseits gut. funktionierende Töpfe, die durch Absteckdrücken hergestellt wurden, mit konstanter und geringer Wandstärke, die sich für Flammenherde eignen und anderer-seits Kochgefäße, die durch Giessen hergestellt wurden und zur Verwendung bei elektrischen Herden bestimmt sind.

Bei den ersteren erfolgt die Befestigung des Griffs in allgemeinen durch Vernieten, was die aufeinanderfolgenden thermischen Wechselbelastungen schlecht erträgt, während der Boden schnellen Verwerfungen unterliegt. Bei den letzteren erfolgt die Anbringung des Griffs manchmal einstückig durch Giessen, während der Boden dick ist und plan bleibt, jedoch besitzen die Seitenwände unzweckmäßig dicke Wandstärken.

In beiden Fällen wird die äußere Oberfläche der Seitenwandungen durch die Hitzeeinwirkung, durch die über den Bodenrand hervortretenden Flammen oder durch Aufsteigen der heißen Luft zerstört, wobei die Abgrenzung der polierten oder emailierten Seitenwand in Bezug auf den Boden schwierig und wenig ästhetisch ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein leichter Kochtopf für Küchen, dessen Boden sich nicht verwirft und dessen Seitenwand gegen die direkte Einwirkung von heißen Gasen geschützt und andererseits in Bezug auf den Boden abgegrenzt ist.

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Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung eines speziellen Gussverfahrens zur Herstellung derartiger Töpfe.

Der erfindungsgemäße Kochtopf besitzt einen dicken Boden. Er weist ferner eine Seitenwand auf, dessen oberer Teil eine geringe Wandstärke hat und dessen unterer Teil nach außen in Form eines V verstärkt ist, wobei der untere Schenkel des V eine mit dem Boden verbundene konische Fläche darstellt und der obere Schenkel in Verbindung mit dem oberen Teil der Seitenwand gekrümmt verläuft, so daß eine nach außen gerichtete Konkavität entsteht.

Die innere Oberfläche der Seitenwand stellt eine rotationssymmetrische Fläche dar, die bis.auf· den oberen Rand durch eine Kurve ohne- Diskontinuitäten erzeugt wird. Dieweil die Kurve keine Diskontinuitäten aufweist, kann man eine in Bezug auf die Symmetrieachse geradlinige, parallele oder schräge oder eine gekrümmte Kurve angeben, deren sämtliche Abschnitte einen großen Krümmungsradius besitzen.

Die Seitenwand ist im allgemeinen in ihrem oberen Teil mit wenigstens einem Ansatz für die Befestigung eines Griffs versehen.

Der Kochtopf wird durch Formfließpressen, d.h. durch Einfüllen eines flüssigen Metalis oder einer Legierung in eine Matrize und durch Anwenden von Druck auf dieses Metall mit Hilfe eines sich in die Matrize soweit absenkenden Stempels erzeugt, daß der Raum zwischen den beiden Elementen der Form des herzustellenden Topfes entspricht.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 und 2 stellen eine erfindungsgemäße Kasserolle dar. Fig. 1 ist eine Draufsicht, während Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1 ist.

Die Fig. 3 bis 7 sind Teilausschnitte, die die Einrichtung zum Formfließpressen einer Kasserolle in verschiedenen Herstellungsstufen darstellen. In Fig. 3 ist die Einrichtung geöffnet und leer; in Fig. 4 ist das flüssige Metall eingebracht; in Fig. 5 ist der Stempel herabgelassen, um das Formfließpressen vorzunehmen; in Fig. 6 ist der Stempel wieder von der Matrize zurückgezogen; schließlich ist in Fig. 7 die Kasserolle entformt.

Das in den Fig. lund 2 dargestellte Gefäß ist eine Kasserolle, jedoch sind die nachfolgend beschriebenen Formen genau so gut auf Bratpfannen oder gewöhnliche Kochtöpfe anwendbar.

Die Kasserolle 1 weist einen Boden 11 mit konstanter und sehr großer Wandstärke wie diejenige von gezogenen Kasserollen auf, die jedoch geringer ist als diejenige von Kasserollen, die nach bekannten Gießverfahren hergestellt sind. Ferner besitzt die Kasserolle 1 eine Seitenwand 12 sehr geringer Wandstärke, die eine leichte Formschräge in der Größenordnung von 1 bis 5 aufweist. Die

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Wandstärke dieser Seitenwand kann konstant sein'oder von unten nach oben abnehmen. Der Boden ist mit der Seitenwand durch Zwischenfügung eines Kragens 13 in Form eines V verbunden. Die Seitenwand ist an ihrem oberen Teil einerseits mit einem kegelstumpfartigen Teil 15 und andererseits mit einem Ansatz 14 versehen, der zur Befestigung eines Griffs dienen soll. Wenn das Gefäß ein Kochtopf ist, weist die Seitenwand 2 symmetrisch zueinander angeordnete Ansätze auf.

Die Abmessungen des Kragens sind wichtig. Im Falle der hergestellten Kasserollen übertrifft die Spitze des Kragens die lotrechte Richtung der äußeren Oberfläche 121 der Seitenwand 12 um Io bis 12 mm. Der Schnitt durch eine axiale Ebene zeigt, wie ausgeführt wurde/ einen Querschnitt in Form eines V. Der untere Schenkel 131 des V wird durch eine gegenüber dem Boden um 45° geneigte Gerade gebildet, während der obere Schenkel durch einen Kreisbogen 132 mit einem Radius von 15 mm gebildet wird, der die äußere Oberfläche 121 der Seitenwand tangiert. Ein zylindrischer Teil 133 beschränkter Höhe (1 bis 2 mm), kann an der Spitze des Kragens vorgesehen sein.

Diese Form begünstigt den Schutz der eventuell auf der äußeren Oberfläche 121 der Seitenwand 12 angebrachten Beschichtung/ Emaille, Politur, Beschichtung durch anodische Oxydation, Teflon oder dergleichen. Sie erlaubt die Erhal tung der Kasserolle vom ästhetischen Standpunkt aus selbst

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nach zahlreichen Heizzyklen.

Der obere kegelstumpfförmige Teil 15 erleichtert das Entleeren und erlaubt das Ineinandersetzen verschiedener Modelle eines klassischen Satzes von fünf Kasserollen und fördert ebenso ein stabiles Stapeln.

Beispielsweise weist eine Kasserolle von 2o cm Durchmesser an der Spitze des Kragens einen Durchmesser von 22o im auf. Auf halber Höhe ist der Durchmesser bezüglich der äußeren Oberfläche 121 der Seitenwand 12 2oo mm, die Gesamthöhe loo mm und die Bodendicke 4,2 mm. Der innere Durchmesser an der Basis des oberen kegelstumpfförmigen Teils 15 beträgt 196 mm, die Dicke der Seitenwand 12 variiert von 3 mm an der Verbindung mit dem Kragen 13 bis 1,8 mm an der Basis des kegelstumpfförmigen Teils 15.

Die Herstellung eines derartigen Topfes mit klassischen Verfahren ist unmöglich. Es mußte daher auf ein Verfahren -zum Formfließpressen, das an sich bekannt ist, zurückgegriffen werden, das bisher jedoch nur in gänzlich anderen technischen Bereichen verwendet wurde.

Dieses Verfahren besteht darin, flüssiges Metall oder eine flüssige Legierung in den unteren Teil einer Metallform 2 einzubringen, die eine Matrize 22, 23 und einen Stempel 21 aufweist, und auf dieses Metall oder diese Legierung einen Druck anzuwenden, der durch das Herunterfahren des Stempels in die Matrize erhalten wird. Dieser Druck, der auf den Stempel durch eine nicht dargestellte

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vertikale Presse ausgeübt wird, läßt das Metall in den Spalt zwischen den Stempel und der Matrize eintreten.

Die Matrize weist eine Sohle 23, die auf dem Presstisch befestigt ist, und Seitenteile 22 auf, die auf der Sohle angeordnet sind. Die Seitenteile können zum Entformen seitlich nach außen verschoben werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Der Stempel 21 ist an einer beweglichen Platte der Presse genau zentriert in Bezug auf die Matrize befestigt.

Die Sohle 23 besitzt eine Ausnehmung 231 in der Weise, daß der Teil der unteren Oberfläche des herzustellenden Gefäßes reproduziert wird, der sich unter dem zylindrischen Teil 133 des Kragens 13 befindet. Die Einheit, die durch die Seitenteile 22 gebildet wird, reproduziert durch ihre Innenwand 221 den oberen Teil der äußeren Oberfläche des Gefäßes in der Weise, daß mit der Ausnehmung in der Sohle eine Matrize gebildet wird, die die äußere Oberfläche reproduziert. Die Gesamtheit der Seitenteile weist außerdem oberhalb der Wand 221 einen kegeistumpfförmigen Innenwandteil 222 auf.

Der Stempel 21 besitzt einen unteren Teil 211, der die innere Oberfläche des Gefäßes reproduziert, über dem sich ein kegelstumpfförmiger Teil 212 befindet, der es ermöglicht, beim Schließen der Form selbst unter erhöhten Drücken mit dem kegelstumpfförmigen Teil 222 der Innenwand der Seitenteile 22 eine Abdichtung zu bilden. Ein Sitz 213 vervollständigt den Stempel.

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Vorzugsweise sieht man im zentralen Bereich der Sohle 23 eine Heizeinrichtung vor.. Dieser Bereich kann ebenso wie die anderen Bereiche der Form des weiteren mit einem Abkühlungssystem versehen sein, um die Regelung des thermischen Austausches zwischen dem flüssigen Metall und den Wänden der Form zu erlauben.

Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Einrichtung beschrieben.

Zu Beginn befindet sich die Einrichtung in der in Fig. 3 dargestellten Stellung, bei der sich der Stempel über der Form befindet, während die Seitenteile die Formstellung einnehmen, d.h. geschlossen sind. Der Hub der beweglichen Platte der Presse wird in Abhängigkeit von der Höhe der Form und dem Volumen des herzustellenden Gefäßes gesteuert. Die Teile des Werkzeugs, die mit dem zu formenden Metall in Berührung kommen, werden entsprechend präpariert, was beispielsweise durch eine Graphitpaste geschehen kann, auf der durch Aufstolpen eine Graphitpuderschicht angebracht wird. Wenn die zu formende Legierung eine solche auf der Basis von Aluminium und Magnesium ist, läßt sich hierzu ebenfalls ein Mittel verwenden, das Graphit und Aluminiumpulver enthält.

Danach bringt man, wie in Fig. 4 dargestellt, eine dosierte Menge flüssiges Metall oder flüssige Legierung 2oo ein, die vorher mit einem Flußmittel behandelt wurde, wonach man den Stempel soweit herunterfahren läßt, daß

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der Verschluß, der durch die kegelstumpfförmigen Teile 212 und 222 des Stempels bzw. der Seitenteile erfolgt, vollkommen dicht ist.

Nach dem Abkühlen entfernt man den Stempel 21, wie in Fig. 6 dargestellt, wonach die Seitenteile seitlich auseinander geschoben werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Danach braucht nur noch die fertige Kasserolle 1 herausgenommen zu werden.

Die Sohle muß vollkommen horizontal angeordnet sein, damit vermieden wird, daß das Metall einen Durchgang benutzt, der vorzugsweise in der während des Herunterfahrens des Stempels gebildeten Spalte besteht. Das verwendete Vierkzeug besitzt eine Sohle mit einem aufgesetzten Boden, der die Ausnehmung 231 aufweist. Das gesamte Werkzeug ist beispielsweise aus Stahl mit 5 % Chrom einer Rockwell C Härte von 5o hergestellt. Der Stempel und der aufgesetzte Boden der Sohle können in gehärtetem und vergütetem Kupferberyllium ausgeführt sein, so daß die Lebensdauer des Werkzeugs beträchtlich gesteigert wird.

Als Beispiel ist eine Kasserolle mit einem Durchmesser von 18 cm genannt, die folgendermaßen bemessen ist:.

Äußerer Durchmesser in halber Höhe I8o mm innerer Durchmesser der Basis der Ausgussfläche 176 mal äußere Gesamthöhe 9o mm

Dicke des Bodens 3,8 mm

minimale Seitenv/anddicke 2,5 mm

innere Formschräge 2

Höhe der Spitze des Kragens 16 mm äußerer Durchmesser der Spitze des Kragens 2oo mn Volumen des e^ngefU_lte.i flüssigen Metalls 43o cm .

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Die verwendete Presse ist mit 2ooo kiloNewton ausgelegt, der endgültige auf das Metall ausgeübte Druck beträgt 65o bar. Die Geschwindigkeit des Herunterfahrens des Stempels variiert von 2 bis 4,5 m/min. Entsprechend der verwendeten Legierung beträgt der Herstellungszyklus zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Stücken 25 bis 45 see.

Beispielsweise verwendete Aluminiumlegierungen sind folgende:

a. A-S 13, enthaltend 13 % Silicium,

b. A-S 5, enthaltend 5 % Silicium,

c. A-S 7 Ti, enthaltend 7 % Silicium, ο,25 % Titan, ο,8 % Eisen und o,3o % Magnesium,

d. A-G 6 S, enthaltend 6 % Magnesium und o,8 bis 1 % Silicium,

e. A-G Io Be, enthaltend Io % Magnesium und o,o4 % Beryllium.

Die nachfolgende Tabelle gibt für jede dieser Legierungen die Art des verwendeten Flusses, die Temperaturen des eingeführten flüssigen Metalls und des Werkzeugs und die erhaltenen Härten in Brinell H, gemessen mit einer Druck kugel· von Io mm Durchmesser unter einer Last von lo.ooo Newton, die während 3o see angewendet wurde, an.

Ein Flussmittel zur Salzwäsche wird durch eine Mischung eines alkalischen Chlorids mit Zusätzen von Fluoriden oder Kryolith gebildet. Man kann beispielsweise folgende Mischung verwenden: 45 % Kaliumchlorid, 45 % Natriumchlorid, Io % Aluminium-Natriuraf luorid (AlF₃.3NaF) .

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Diesen Flussmitteln sind manchmal körnige Frischsubstanzen wie Titan, Bor, zugesetzt (im Falle der Legierungen b und c). Karnallit, der für die Legierungen mit Magnesium verwendet wurde, ist ein Magnesiumkaliumchlorid (MgC^-KCl) .

Es ist möglich, in die Form Einsätze aus einem Metall, das zu demjenigen, das vergossen wird, verschieden ist, einzusetzen.

	Tabelle	Temp	e r a t u r	en C	Stempel	Härte K3
		Gießtempe ratur	Matrizen boden	Matrize	35o bis 4oo	66
Legie rung	Flußmit tel	74o bis 8lo	38o bis 48o	34o bis 38o	36o bis 41o	60
a	Salz wäsche	73o bis 83o	4oo bis 49o	34o bis 38o	38o bis 42o	60
b	mit Titan	73o bis 800	38o bis 43o	34o bis 37o	36o bis 3 80	7o
C	mit Ti tan , Bor	76o bis 79o	36o bis 46o	32o bis 34o	36o bis 3 80	9o
d	Karnal lit	76o bis 79o	34o bis 42o	32o bis 34o
e	Karnal lit und Entgaser

Dieses Verfahren erlaubt es, Kochtöpfe in einem einzigen Verfahrensschritt herzustellen, so daß eine Automatisation leicht ist. Desweiteren entstehtkein Materialverlust, das gesamte eingefüllte Material wird ohne die Bildung irgendeines Pr3S£rüS\:es verwendet. Daraus ergibt sich eine be-"-_·.. _e nee ^rbei..·- und Ausr angsmjiterialeinsparung.

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Ferner ist dies das zur Zeit einzige Verfahren, das es erlaubt, direkt in einem einzigen Verfahrensschritt Topfforraen zu erhalten, die stark verjüngte Wände hoher Qualität aufweisen, so beispielsweise Töpfe, die eine Seitenwandstärke von 1,5 mm und eine Bodenstärke von 5 mm aufweisen. Es kann leicht mit Aluminium und zahlreichen Legierungen dieses Metalls wie Hypo- und Hypersiliciumlegierungen, Legierungen mit Magnesium oder dergleichen verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche

/1, Kochtopf mit dickem Boden und einer weniger dicken Seitenwand, dessen innere Oberfläche bis auf die Ränder durch eine gerade Linie erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen äußeren Kragen (13), dessen Oberfläche im Schnitt die allgemeine Form eines V aufweist, wobei der untere Schenkel des V eine mit dem Boden (11) verbundene konische Oberfläche bildet, während der obere Schenkel des V, der mit der Seitenwand (12) verbunden ist, gekrümmt ist, wobei die Konkavität dieser Krümmung nach außen gerichtet ist.
2. Kochtopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der obere Teil der Seitenwand (12) wenigstens einen Ansatz (14) zur Befestigung wenigstens eines Griffs aufweist.
3. Kochtopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (12) in ihrem oberen Bereich einen konischen Teil (15) besitzt, dessen Konizität gleich derjenigen der unteren konischen Oberfläche (131) des Kragens (13) ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kochtopfs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man flüssiges Metall oder eine flüssige Legierung in eine Matrize füllt, mit einem Stempeü/Druck auf dieses Metall ausübt und dadurch das Metall in dem Spalt zwischen Stempel und Matrize hochsteigen läßt, wobei der Spalt der Form des herzustellenden Kochtopfes entspricht. ,

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