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Form-Schleudergießmaschine, insbesondere zum Formgießen von
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Stahl
Form-Schleudergießmaschine, insbesondere zum
Formgießen von Stahl Die Erfindung bezieht sich auf eine Form-Schleudergießmaschine,
die insbesondere zum Formgießen von Stahl vorgesehen ist, mit welcher jedoch auch
andere Metalle im Formgießverfahren gegossen werden können.
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Bei den bekannten offenen Schleudergießverfahren werden im allgemeinen
rotationssymmetrische Werkstücke, wie Rohre, oder dergleichen gegossen. Es sind
jedoch auch Form-Schleudergießverfahren bekannt, bei welchen die Fliehkraft in erster
Linie zur Füllung des Formhohlraums einer koaxial mit der Drehachse verlaufenden
ringförmigen Kokille ausgenutzt wird. Da jedoch Stahl yerhältnismäßig hochschmelzend
ist, besteht bei den bekannten Form-Schleudergießmaschinen das Problem, eine schnelle
Füllung des Formhohlraums zu erreichen, bevor die Schmelze durch Abkühlung zähflüssig
oder teigig wird. Die bekannten Form-Schleudergießverfahren werden daher im größeren
Maßstab nur für niedriger schmelzende Metalle, wie Aluminium und Magnesium angewendet.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Form-Schleudergießmaschine
zu schaffen, welche sich insbesondere zum Formgießen von Stahl eignet und eine schnelle
Füllung des Formhohlraumes unter der Fliehkraft gestattet.
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Dies wird erfindungsgemäß bei einer Form-Schleudergießmaschine erreicht
mit einer auf einem Drehtisch im Abstand von der Drehachse sitzenden Kokille, welche
mit einem zentralen Zuführkanal verbunden ist, der koaxial zur Drehachse des Drehtisches
verläuft, wobei in dem Zuführkanal mit diesem umlaufende Schleuderschaufeln angeordnet
sind und der Drehtisch in einem Vakuumraum eingeschlossen ist, in welchem über dem
Eingußtrichter des Zuführkanals angeordnete Schmelzkammern mit Bodenventilen angeordnet
sind.
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Durch die Schleuderschaufeln in dem Zuführkanal ist gewährleistet,
daß die in den Zuführkanal eingebrachte Schmelze rasch in Umdrehung versetzt wird
und dadurch für das Ausbringen durch die radialen Verbindungskanäle zwischen dem
Zuführkanal und dem Formhohlraum rasch der Fliehkraft unterworfen sind. Durch die
Anordnung der Gießmaschine in einem Vakuumraum ist einerseits aus den Verbindungskanälen-und
dem Formhohlraum jeglicher Luftwiderstand beseitigt, wodurch die Füllzeit weiter
abgekürzt wird. Andererseits wird durch das Gießen im Vakuum ein dichtes und von
Gaseinschlüssen freies Gußgefüge erhalten. Durch die Anordnung der Schmelzkammern
im
Vakuumraum und ihre Ausstattung mit Bodenventilen wird eine dosierte
Abgabe der Schmelze in den Zuführkanal erreicht, so daß nur die erforderliche Schmelzenmenge
in den Zuführtrichter gelangt und dadurch die Füllzeit des Kokillenhohlraums weiter
begünstigt wird. Außerdem werden durch die Anordnung der Schmelzkammern im Vakuumraum
die für das Vakuumschmelzen bekannten Vorteile erreicht.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung ist somit ein sehr schnelles Füllen
der Kokille möglich, so daß auch hochschmelzende Metalle wie Stahl gegossen werden
können, ohne daß Schwierigkeiten aufgrund einer vorzeitigen Abkühlung der Schmelze
und damit einer zu starken Zunahme der Zähigkeit der Schmelze entstehen.
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Vorzugsweise sind die mit der Schmelze in Berührung kommenden Innenflächen
der Gießmaschine mit einem hitzebeständigen Material, insbesondere Wolfram, beschichtet,
was auf elektrischem Wege geschehen kann. Durch diese Beschichtung sind die Formflächen
insbesondere bei Stahlguß gegen übermäßige Hitzebeanspruchungen geschützt.
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Wenn eine rauhe Gußoberfläche gewübscgt wird, kann man in die Oberfläche
des Formhohlkörners Karbidkörner einlagern, insbesondere Wolframkarbide.
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Die Kokille wie auch ein Kern derselben, wenn er vorhanden
ist,
sind vorzugsweise gekühlt. Die Kühlflüssigkeit kann in an sich bekannter Weise über
einen mit dem Drehtisch rotierenden Hohlteil an der Drehtischwelle und einen mit
dem Hohlteil zusammenwirkenden Verteilerring zugeführt werden, welcher stillsteht
und gegenüber dem Hohlteil durch Stopfbuchsen oder dergleichen abgedichtet ist.
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Da bei der erfindungsgemäßen Gießmaschine die Kokille aufgrund der
auftretenden hohen Temperaturen erhöhten Beanspruchungen unterworfen ist, wird die
Kokille vorzugsweise mit aufgeschrumpften Umfangsringen verstärkt, welche aufgrund
ihrer Schrumpfspannungen in den Kokillenwänden innere Druckspannungen erzeugen,
durch welche eine Rißbildung oder dergleichen im Kokillenmaterial unterbunden wird.
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Die Erfindung wird anhand einer beispielhaften Ausführungsform erläutert,
welche schematisch aus der Zeichnung ersichtlich ist.
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Die insgesamt in einem Vakuumraum 1, welcher ueber eine Absaugleitung
2 evakuiert werden kann, untergebrachte Form-Schleudergießmaschine weist einen Drehtisch
(nicht gezeigt) auf, welcher huber einen Antrieb 16 um seine Achse x-x mit hoher
Drehzahl in Rotation versetzt werden kann. Radial gegenüber der Drehachse des Drehtisches
versetzt ist eine Formgießkokille 8 an dem Drehtisch angebracht, deren Formhohlraum
10 über i.w. radiale
Verbindungskanäle mit einem koaxial zur Drehachse
verlaufenden, rohrförmigen Zuführkanal 18 verbunden ist. Die rotierenden Massen
der Kokille 8 werden durch ein Gegengewicht 17 ausgeglichen. Es kann anstelle des
Gegengewichts 17 jedoch auch eine weitere Kokille 8 angeordnet werden. Die Kokillenwände
sind von Kühlkanälen 9 durchzogen, denen ein flüssiges Kühlmittel durch die Zuführleitung
14 zugeführt wird und aus denen das Kühlmittel durch die Abführleitung 7 abgeführt
wird. Im Ausführungsbeispiel weist die Kokille 8 außerdem einen Kern 12 auf, welcher
ebenfalls mit Flüssigkeit gekühlt wird, die bei 13 zugeführt und bei 11 abgeführt
wird.
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Wie aus den Schnitten A-A und B-B unten in der Figur und den rechts
daneben gezeigten, vergrößerten Querschnitten des Zuführkanals 18 ersichtlich ist,
sind in dem Zuführkanal 18 einander diagonal gegenüberstehende, rippenförmig vorspringende
Schleuderschaufeln 21 vorhanden, so daß die eingefüllte Schmelze schnell in Drehung
versetzt wird und nicht als stillstehender Kern im Zuführrohr 18 verbleibt.
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Das Gießmaterial wird durch eine Zuführkammer 3 eingebracht, die vorzugsweise
zwei durch eine Schleuse voneinander getrennte Kammern aufweist, damit das Vakuum
aufrechterhalten bleibt. Mit ihrem Boden ist die Zuführkammer 3 an einen Hochfrequenz-Schmelzofen
4 zum Vorschmelzen des Materials angeschlossen. Der Schmelzofen 4 weist ein Bodenventil
5
auf, durch welches die vorgeschmolzene Charge in einen zweiten
Hochfrequenz-Schmelzofen 6 für das Fertigschmelzen überführt werden kann. Auch der
Fertig-Schmelzofen 6 weist ein Bodenventil 20 auf, durch welches die Schmelze in
dosierter Menge in den rotierenden Zuführkanal 18 einfließen kann. Die von dem Schmelzofen
4 in den Schmelzofen 6 eingebrachte Schmelzenmenge wird von einer an letzterem angeordneten
Waage 19 gesteuert. Die vom Schmelzofen 6 in den Zuführkanal 18 eingebrachte Schmelzenmenge
wird von einer zweiten Waage 15 gesteuert. Die Waage 19 kontrolliert das Ventil
5 des ersten Schmelzofens 4, während das Ventil 20 des zweiten Schmelzofens 6 von
der Waage 15 kontrolliert wird.
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Während des Betriebs wird das Vakuum im Vakuumraum 1 durch fortlaufendes
Absaugen am Saugkanal 2 aufrechtgehalten. Da in den Schmelzöfen 4 und 6 im Vakuum
geschmolzen wird, wird eine gasfreie Schmelze erhalten, wodurch die Festigkeit des
fertigen Gußstückes in erheblichem Maße erhöht wird. Während des Betriebs wird durch
die Zuführkammer 3 der erste Schmelzofen 4 mit dem Gießmaterial beladen. Das im
Schmelzofen 4 vorgeschmolzene Metall wird dann durch das Ventil 5 in den Fertig-Schmelzofen
6 abgelassen, wobei durch die Waage 19 die für ein einmaliges Füllen des Formhohlraums
10 der Kokille 8 erforderliche Schmelzenmenge dosiert wird. Wenn das Material
im
Schmelzofen 6 genügend erhitzt und entgast ist, wird der Drehtisch mit der Form
8 und dem Zuführkanal 18 in Drehung gesetzt. Dann wird das Ventil 20 geöffnet, so
daß die dünnflüssige Schmelze in den Zuführkanal 18 einfließt, wo durch die Schleuderschaufeln
21 zuverlässig dafür gesorgt ist, daß die Schmelze im Zuführkanal 18 schnell in
Drehung versetzt und unter der Fliehkraft durch die Vebindungskanäle in den Formhohlraum
10 geschleudert wird und sich nicht im Zuführkanal 18 soweit abkühlen kann, daß
die Schmelze dickflüssig wird und nicht mehr in den Formhohlraum 10 ausgeschleudert
werden kann. Unter den Zentrifugalkräften wird das Schmelzenmaterial rasch in alle
Teile und Ecken des Formhohlraumes gepreßt. Durch entsprechende Drehzahl des Drehtisches
können leicht entsprechend hohe Drücke erzeugt werden, so daß unter hohem Druck
gegossen werden kann und dadurch das Gefüge des Guß stückes vergleichbar wird mit
einem im Druckgießverfahren hergestellten Guß stück.
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Mit Hilfe der in den Kühlkanälen 9 fließenden Kühlflüssigkeit wird
die Kokille 8 und damit auch das Gußstück gekühlt. Wenn das Guß stück hinreichend
abgekühlt ist, wird die Form geöffnet und das Guß stück herausgenommen. Wenn Kerne
vorhanden sind, müssen diese rechtzeitig, wenn das Guß stück noch warm ist, herausgezogen
werden, damit sie nicht im gekühlten Gußstück klemmen.
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Mit Hilfe der Waagen 19 und 15 wird die jeweilige Schmelzenmenge
genau
dosiert, so daß bei jedem Gießvorgang die gleiche Schmelzenmenge zur Verfügung steht
und im Zuführkanal 18 bzw.
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den Verbindungskanälen möglichst keine Schmelzenreste zurückbleiben.
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Die Ventile 5, 20 werden vorzugsweise auf elektrischem Wege automatisch
betätigt. Ersichtlich kann die ganze Form-Schleuder gießmaschine vollautomatisch
gesteuert werden.
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Mit Hilfe von gekühlten Formkernen 12 können bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren viele kleine Bohrungen im Guß stück erzeugt werden, so daß eine entsprechende
Nachbearbeitung entfällt.
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Durch Verwendung gekühlter Kerne ist es auch möglich, Kerne mit Gewinde
zu verwenden, so daß Gewindelöcher bereits im Gießverfahren erzeugt werden können.
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L e e r s e i t e