DE2631242C2

DE2631242C2 - Verfahren zum Beschichten der Innenwand einer Schleudergußkokille zum Vergießen von Kupfer oder dessen Legierungen

Info

Publication number: DE2631242C2
Application number: DE19762631242
Authority: DE
Inventors: Gottfried Brugger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2631242B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Innenwand einer Schleudergußkokille zum Vergießen von Kupfer oder dessen Legierungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der Praxis bekannten Verfahren dieser Art wurde eine sogenannte weiße Schlichte, die aus einer wässerigen Aufschlämmung eines Gemisches verschiedener pulverförmiger Metalloxide, vorwiegend Siliziumdioxid, bestand, in der Weise auf die Innenfläche der metallenen Kokille aufgebracht, daß sich eine Schicht mit einer Dicke von einigen Millimetern ergab. Die Schicht war wegen ihrer klebrigen Anteile, wie Ton, nicht ausreichend gasdurchlässig. Wurden in mit derartigen Schichten versehenen Schleudergußkokillen Rohrstücke aus Kupfer oder dessen Legierungen, insbesondere Bronze, Rohlinge für Büchsen, Ringe und andere Formstücke hergestellt, wiesen diese den Nachteil auf, daß die äußere und innere Schicht gegenüber dem übrigen Gußstück unterschiedlich ausfiel. Die äußere Schicht wies über eine beträchtliche Stärke Gaseinschlüsse auf und mußte daher in diesem Bereich als unbrauchbar abgedreht werden. Die innere Schicht wurde von einer oxidhaltigen lunkrigen Schicht gebildet, deren Stärke in erster Linie von der Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze bzw. von der Schnelligkeit des Übergangs vom flüssigen in den festen Zustand abhängt. Nach dem bekannten Schleudergußverfahren für Kupfer oder Kupferlegierungen, insbesondere Bronze, mußte außerdem, um sogenannte Durchbläser zu vermeiden, eine relativ langsame und z.T. auch ungleichmäßige Befüllung der Kokille angewendet werden. Dies führt zu Ungenauigkeiten an der Innenseite des Gußstücks und zu ungleichmäßiger Temperaturbelastung der Kokille. Da bei dem bekannten Verfahren mit verhältnismäßig heißen Kokillen gearbeitet werden mußte, um die Gasentwicklung an der Kokillenwand in Grenzen zu halten, ergab sich

neben einem erhöhten Energiebedarf auch eine schnellere Alterung der Kokille. Weiterhin stellten sich immer wieder deutlich erkennbare Unterschiede in der Struktur und den technischen Eigenschaften des Gußstücks ein, die häufig untragbar sind

Der Erfinder hat erkannt, daß diese Nachteile des bekannten Verfahrens darauf zurückzuführen sind, daß die die Schleudergußkokille auskleidende Schicht nicht genügend gasdurchlässig, selbst nicht gasentwicklungsfrei und dabei so dick war, daß die bei Kupferwerkstoffen anzustrebende rasche Erstarrung des Gußmaterials verhindert wurde.

Autgabe der hrimdung ist es daher, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, nach dem sich eine gut wärmeleitende und dennoch den Gasanfall bewältigende Beschichtung der Schleudergußkokille herstellen läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schicht bildet eine Schutzschicht, welche auch beim Wärmeeinfluß der flüssigen Schmelze selbst keine nennenswerte Gasmenge entwickelt, aber in der Lage ist, die bei der Abkühlung der Schmelze aus dieser frei werdenden Gase an der Kokillenwand entlang nach außen abzuführen und zwecks Erreichung eines feinen Gefüges des Gußstückes die Schmelze infolge der guten Wärmeleitfähigkeit der Schicht rasch abzukühlen. Es hat sich herausgestellt, daß diese rasche Wärmeabfuhr den Vorteil mit sich bringt, daß beim Guß sehr schnell eine feste Metallschicht entsteht, welche die Gasentwicklung an der Außenschicht des Gußstückes einschränkt. Während der weiteren Abkühlung des Gußstückes entstehende Gase können daher nicht nach innen durch das Metall entweichen und daher einen gleichmäßigen Gefügeaufbau nicht stören, so daß Durchbläser wirksam verhindert werden.

Vor allem aber wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Qualität des Gußstückes wesentlich verbessert, insbesondere wird ein weitgehend gleichmäßiges Gefüge erzielt, wodurch die Bearbeitungszugabe auf ein Minimum, beispielsweise auf nur 1 mm außen reduziert werden kann. Infolge der erwähnten raschen Wärmeabfuhr aus der Schmelze ist die Abkühlzeit bei Schleudergußstücken unter 30 mm Wandstärke so weit verringert, daß im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren an der Gußstückinnenfläche keine nennenswerte Oxidbildung stattfinden kann. Dadurch kann die

so Bearbeitungszugabe an der Innenfläche bei Wandstärken bis 15 mm auf lmm und bei Wandstärken bis 30 mm auf 2 —3 mm gehalten werden. Durch die geringen Zugaben außen und innen ist es möglich geworden, Schleudergußrohlinge mit einer Mindest-Wandstärke von 9 mm wirtschaftlich herzustellen. Diese hohe Maßgenauigkeit der Rohlinge, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren ±0,2 mm außen und ±0,5 mm innen beträgt, führt weiterhin zu einfacheren und daher billigeren Endfertigungen, sowohl in bezug auf die Dreharbeit als auch in bezug auf den Spanabfall. Aber auch die technischen Eigenschaften der Rohlinge werden gegenüber bekannten Verfahren wesentlich verbessert. Die Anwendung der Zirkonoxid-Suspension als Schlichte ermöglicht aufgrund ihrer Eigenschaften eine verhältnismäßig niedrige Kdkillentemperatur. Da es keine Schwierigkeiten bereitet, die Kokille während des Gusses und nach dem Guß intensiv mit Wasser zu kühlen, kann auch die Temperatur der

Kokilleninnenfläche verhältnismäßig niedrig gehalten werden. Hieraus ergibt sich unter Berücksichtigung der geringen Wärmeisoiation der von der Zirkonoxid-Schicht gebildeten Schlichte eine besonders rasche Erstarrung der Schmelze und als Folge dieser Faktoren eine Steigerung der technischen Werte der Rohlinge, vor allem der Zugfestigkeit, der Bruchdehnung und der Brinellhärte, wobei die Steigeningen bis zu 20% gegenüber den derzeit gültigen Vorschriften für Schleuderguß (DIN 1705, DIN 1709) betragen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der wesentlichen Erhöhung der Kokillenstandzeit. Insbesondere gilt dies, wenn die Suspension auf die vorgewärmte Kokille aufgebracht wird und wenn die Schmelze in die mit der Suspension überzogene Kokille über die ganze Kokillenlänge gleichzeitig eingebracht wird. Dadurch ist es nicht nur möglich, die Kokille rascher zu füllen, sondern vor alltm auch gleichmäßiger, so daß die Wärmeeinwirkung über die ganze Kokillenlänge im wesentlichen gleichförmig ist und infolgedessen Wärmespannungen und damit Alterungsschäden der Kokille vermieden werden.

Aus der DE-PS 8 17 636 ist ein Schleudergießverfahren zum Vergießen von Metallen bekannt, bei dem die Metallkokille mit einer Schlichte aus einer Suspension aus pulverförmigen Materialien beschichtet wird, von denen eines Zirkonoxid sein kann. Da die die Metallkokille auskleidende Beschichtung eine Wärmeschutzwirkung entfalten soll, um sicherzustellen, daß ein vollständiges Schmelzen des Metalls, welches den äußeren Teil des Gußstücks bildet, während des Fortschreitens des geschmolzenen Metalls in der Form stattfindet, muß die Dicke dieser Beschichtung sehr viel größer sein als es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorausgesetzt wird. Die Schichtdicke macht das bekannte Verfahren daher insbesondere für Gußstücke aus Stahl oder dergleichen geeignet, so daß es Anregungen für das erfindungsgemäße Verfahren nicht zu vermitteln vermag.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel erläutert:

Es soll im Schleuderguß ein Rohling aus Rotguß nach DIN 1705, Schmelzenzusammensetzung Gz-Rg 7, von 162 mm Außendurchmesser und 138 mm Innendurchmesser bei 660 mm Länge hergestellt werden, der für die Herstellung eines Gleitlagers von 160 mm Außendurchmesser und 140 mm Innendurchmesser bestimmt ist Die waagerecht gelagerte Stahlkokille wird auf etwa 150⁰C vorgewärmt und unter langsamer Drehung mit etwa 300 Umdrehungen/min mit einer wäßrigen Zirkonoxid-Suspension, die feinstgeschlämmte Tonerde als anorganisches Bindemittel enthält, an der Innenfläehe beschichtet, bis dort eine Schicht von etwa 0,2 mm Dicke entsteht Nach Verschließen der Kokille wird eine Eingießvorrichtung zentrisch angebracht, wobei die Ausflußöffnung des Eingießtrichters auf die Gußmasse abgestimmt ist und 28 mm Durchmesser hat An den Eingießtrichter ist eine Gießrinne angeschlossen, die über zwei Drittel der Länge der Kokille reicht und sich annähernd horizontal in diese erstreckt Mittels dieser Eingießvorrichtung wird die abgewogene und auf 1150⁰C erhitzte Schmelze bei Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit der Kokilleninnenwand auf 7 m/s derart eingegossen, daß der GieOtrichter mit einer Badspiegelhöhe von etwa 200 mm mit Schmelze gefüllt bleibt, wodurch ein konstanter Durchfluß und eine gleichmäßige Verteilung der Schmelze mittels der Eingußrinne in der Kokille gewährleistet wird. Die Gießzeit beträgt nur etwa 4 Sekunden. Danach wird die Eingießvorrichtung entfernt und die Kokille mit Wasser gekühlt, worauf nach Erstarrung des Rohlings dieser aus der Kokille entnommen wird.

Durch die geringe Materialzugabe von nur je 1 mm außen und innen kann das Gleitlager durch Abdrehen eines einzigen Spans fertiggestellt werden.

Die folgende Tabelle zeigt die Verbesserung der technischen Eigenschaften in einer Gegenüberstellung mit den geforderten DIN-Werten:

	Zugfestigkeit	Nach DIN	1705	Nach dem
	(N/mm²)	Tür Gz-Rg	7	erfindungsgemäßen
	Bruchdehnung (%)			Verfahren
40	Brinellhärte
	(N/mm²)	294		314

	20		25
45	833		931

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten der Innenwand einer Schleudergußkokille zum Vergießen von Kupfer oder dessen Legierungen, wobei vor dem Einbringen der Metallschmelze in die Kokille eine Suspension aus pulverförmigen Materialien als dünne Schicht eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Suspension die Bestandteile Zirkonoxid (Ζ1Ό2) und ungesintertes Aluminiumoxid (AI2O3) als anorganisches Bindemittel verwendet werden und daß die Suspension in gleichmäßiger Schichtdicke von 0,1 bis 0,3 mm auf die Innenwand der auf etwa 150⁰C vorgewärmten Kokille aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Suspension von feinkörnigem Zirkonoxid (ZKh) und feinstgeschlämmter Tonerde (AI2O3) eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille während des Einbringens der Suspension um ihre Achse mit einer Drehzahl gedreht wird, die geringer ist als die Drehzahl während des Eingießens der Schmelze in die Kokille.