DE2953434C2

DE2953434C2 - Rohrförmiges Gußstück mit behandelter Innenoberfläche sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2953434C2
Application number: DE19792953434
Authority: DE
Inventors: Toshinari Amakasu; Moriyuki Osaka Miyagaki; Masao Takaishi Osaka Nakanishi; Kimio Fujiidera Osaka Takeshita; Ken Nara Ugata
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1982-02-04
Also published as: EP0028653A4; NL178945B; WO1980001257A1; BR7908953A; SU1269735A3; NL178945C; NL7920183A; EP0028653B1; EP0028653A1; GB2048743A; DE2953434A1; GB2048743B; JPS5584265A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Gußstückes mit behandelter Innenfläche. Dabei besteht die Behandlung der Innenobsrfläche des rohrförmigen Gußstückes aus einer Druckverfestigung.

Rohrförmige Gußstücke werden im allgemeinen durch Schleudergießverfahren oder durch solche Gießverfahren hergestellt, die einen Kern verwenden. Es ist bekannt, da3 bei diesen Verfahren Lunker, Schwindungshohlräume oder Poren auf der Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes auftreten während dieses Gußstück abkühlt. Es ist dementsprechend klar, daß derartige Lunker oder Poren eine geringere Festigkeil und Gasdichtigkeit des rohrförmigen Gußstückes verursachen.

Um die erwähnten Nachteile zu beheben, hat man bereits bei dem Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gußstücken durch Schleudergießverfahren vorgeschlagen, Schmelze in die Metallform für den Schleuderguß einzufüllen und die rohrförmige 'nnenoberfläche unter Verwendung von Walzen oder ähnlichem zu pressen vor der Verfestigung der Schmelze, um hierdurch eine Druckabdichtung der Lunker oder Poren zu erreichen.

Wenn die rohrförmigen Gußstücke als Flüssigkeitsleitungen und ähnliches eingesetzt werden, war es andererseits erforderlich, die Produkte so zu fertigen, daß die Festigkeit und Gasdichte der Rohre selbst außerordentlich gut ist und daß die Produkte eine Rohrinnenfläche aufweisen, die eine hohe Abriebsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit besitzt, während gleichzeitig der Strömungswiderstand gering sein soll, was durch Erhöhung der Härte der inneren Rohroberfläche realisiert wird.

Mit den herkömmlichen Verfahren zur Druckzerstörung und Abdichtung der Lunker oder Poren var es zwar möglich, die Lunker und Poren zu zerdrücken, aber es war nicht möglich, die innere Rohroberfläche zu härten, da der Druck auf die Rohrinnenfläche im weichen Zustand vor der Verfestigung der Schmelze erfolgte.

Andererseits ist es ein weit verbreitetes Verfahren zur Härtung von Gußoberflächen, die Oberfläche bei Normaltemperatur einer Kaltverformung zu unterwerfen. Hierfür ist jedoch eine Gerätschaft erforderlich, die einen enormen Druck erzeugen muß, wenn gleichzeitig die Lunker oder Poren mittels eines solchen Verfahrens zerdrückt werden sollen, wobei hierin ein weiterer Nachteil liegt, indem durch einen derart hohen Druck der rohrförmige Körper verformt wird, so daß dieses Verfahren praktisch nicht eingesetzt wird.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen

-j Gußstückes der eingangs genannten Art unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile zu schaffen, wobei die einander praktisch entgegengesetzten beiden Anforderungen erfüllt sein sollen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung

ίο durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale. Hiernach wird ein Preßkopf einer Preßeinrichtung in den inneren Hohlraum eines rohrförmigen Gußstückes eingeführt, worauf man die Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes einer Druckverfestigung innerhalb eines Temperaturbereiches aussetzt beginnend unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des rohrförmigen Gußstückes bis zur Übergangstemperatur mit Hilfe des Preßkopfes, wobei man den Preßkopf und das rohrförmige Gußstück relativ zueinander dreht.

Gemäß der Erfindung wurden die mechanischen Metalleigenschaften allgemein berücksichtigt und hierbei im besonderen die »Dehnung«, da die Bearbeitung plötzlich oberhalb der Übergangstemperatur erleichtert wird, wobei durch Versuche bestätigt wurde, daß durch Druckverfestigung der Metalloberfläche während einer Relativdrehung der Metalloberfläche und eines Druckelementes auch unmittelbar nach der Metallverfestigung die bearbeitete Oberfläche an Härte zunimmt. Hierbei bedeutet Übergangstemperatur im Sinne der

jo vorliegenden Erfindung die Temperatur, bei welcher die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit und Dehnung) abrupte Änderungen zeigen.

Die Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend darin zu sehen, durch einen einzigen Vorgang sowohl die Lunker oder Poren durch Druck abzudichten und eine Oberflächenhärtung der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes durchzuführen, wozu bislang zwei unterschiedliche Arbeitsvorgänge erforderlich waren.

AO Durch die Erfindung wird es möglich, die Lunker oder Poren der Innenoberfläche eines rohrförmigen Cußstückes bei relativ geringem Druck und einer Temperatur in einem Bereich, in welchem die Druckverdichtung leicht vonstatten geht, zu zerdrücken und gleichzeitig

4j die Innenoberfläche des Gußstückes durch Druckverdichtung zu behandeln, während man das rohrförmige Gußstück und den Druckkopf in relative Drehung zueinander versetzt. Es wurde also möglich, in einem einzigen Arbeitsgang außerdem die lnnenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes durch eine Druckverdichtung zu härten, ohne daß eine wesentliche Deformation des rohrförmigen Gußstückes verursacht wird.

Es wurde hierdurch möglich, die Metallstrukturdichte im Bereich in der Nähe der lnnenoberfläche des

■υ rohrförmigen Gußstückes zu erhöhen und auszugleichen, so daß die Festigkeit und die Gasdichtheit des gesamten Rohrstückes hierdurch erhöht wird, während gleichzeitig die lnnenoberfläche gehärtet wird, womit man ein rohrförmiges Gußstück erhält, das ausgezeich-

bd nete Abriebsfestigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, während andererseits der Strömungswiderstand gering ist.

Mieraus läßt sich bestätigen, daß ein bemerkenswerter industrieller Wert in der Erfindung zu sehen ist bei

h> der Herstellung der verschiedenen rohrförmigen Gußstücke, wie z. B. hydraulische Zylinderteile, Verbrennungsmotorzylinderteile, verschiedene Gußrohrabschnitte, Vakuumbehälterteile und Walzen, Atomreak-

torverrohrungen und ähnliche Elemente, wie hochfeste Aluminiumlegierungsgußteile, Stahlrohre und ähnliches, wobei die Qualitätserhöhung in Zukunft eine immer stärkere Bedeutung gewinnt.

Andererseits liegt der Erfindung auch die Aufgabe ί zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mittels welcher das oben genannte Verfahren durchführbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Preßeinrichtung mit einem Preßkopf, über welchen auf die Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes ein ι ο Anpreßdruck ausübbar ist, während sich diese in einem Temperaturbereich beginnend unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des Gußstückes bis zur Übergangstemperatur befindet, sowie einen Antriebsmechanismus zur Durchführung einer Relativdrehung zwischen dem r> Gußstück und dem Preßkopf.

Wenn man nämlich während der Zeit arbeitet unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des Gußstükkes bis zur Übergangstemperatur unter Druckausübung auf die Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes, wobei die Innenoberfläche mit dem Preßkopf durch eine Drehung relativ zum rohrförmigen Gußstück über eine Antriebseinheit in Kontakt gebracht wird, ist es möglich, die Lunker oder Poren, die bei der Herstellung in dem rohrförmigen Gußstück vorhanden sein können, zu zerdrücken, wobei eine Erhöhung der Metallstrukturdichte des rohrförmigen Gußstückes in Richtung der Wanddicke erzielt und gleichzeitig die Innenfläche gehärtet wird.

Es wird hierdurch ermöglicht, ein rohrförmiges «1 Gußstück zu schaffen, das eine ausgezeichnete Gesamtfestigkeit und Abriebsfestigkeit wie auch eine Korrosionsbeständigkeit der Innenoberfläche aufweist.

Da darüber hinaus die Lunker oder Poren der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes zerdrückt werden und die Metallstrukturdichte in Richtung der Wandstärke erhöht wird, wurde es möglich, Gasdurchlässe zur Außenseite zu eliminieren, die sich durch aufeinanderfolgende Poren oder Lunker von der Innenoberfläche ausgehend bilden können. Dies führt 4« im besonderen dann zu einem großen Vorteil des Gußstückes, wenn dies als Element eingesetzt werden soll, von welchem eine Gasdichte gefordert wird, wie beispielsweise bei Vakuumbehälterteilen und ähnlichem, so daß dessen ausgezeichnete Gasdichtheit voll ausgenutzt werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen

F i 2.1 einen Vertiksischnitt des wesentlichen Teiles einer Schleudergußmaschine mit einer seitlichen Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine Endansicht der Preßeinrichtung in Richtung der Pfeile H-II in F i g. 1 gesehen, in größerem Maßstab,

F i g. 3 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des wesentlichen Teiles der Preßeinrichtung in größerem Maßstab,

Fig.4 eine photographische Abbildung eines rohrförmigen Aluminiumgußstückes im Schnitt unter Darstellung eines erfindungsgemäß behandelten Bereiches und eines unbehandelten Bereiches,

Fig.5 einen Vertikalschnitt durch ein rohrförmiges Gußstück mit rundem Querschnitt auf welches das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird,

Fig.6 eine Enddarstellung des rohrförmigen Gußstückes, das in F i g. 5 dargestellt ist und

F i g. 7 einen Vertikalschnitt durch ein rohrförmiges Gußstück mit ungleichmäßigem Durchmesser, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.

Die Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den wesentlichen Teil einer Schleudergußmaschine mit der gesamten Seitenansicht der Bearbeitungsvorrichtung für die Innenoberfläche eines rohrförmigen Gußstückes gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird das rohrförmige Gußstück durch ein Schleudergießverfahren und die entsprechende Vorrichtung gegossen und geformt, wobei jedoch natürlich auch jedes andere Gießverfahren zum Einsatz kommen könnte. Mit der Bezugsziffer 1 ist die Metallform für den Schleuderguß bezeichnet, wobei innerhalb dieser Metallforrn 1 das rohrförmige Gußstück 2 gegossen wird. Das rohrförmige Gußstück 2 besitzt, wie dargestellt, einen Endflansch 2a. Antriebswalzen 3 stützen die Metallform 1 ab und versetzen diese auch in Drehung. Diese Antriebswalzen 3 stehen mit einem Elektromotor 4 über entsprechende Anschlüsse in Verbindung, wobei diese Elemente zusammen mit der Metallform 1 den Antriebsmechanismus 5 bilden. Es kann jedoch auch eine andere Antriebskonstruktion die Antriebswalzen 3 ersetzen, wenn man das rohrförmige Gußstück durch ein anderes Gießverfahren als das Schleudergießverfahren herstellt.

Die Preßeinrichtung 6 umfaßt einen Preßkopf 6a, der in den Innenhohlraum des rohrförmigen Gußstückes 2 eingebracht wird, eine Druckerzeugungseinheit 66 zur Erzeugung des Anpreßdruckes des Preßkopfes 6a sowie eine Vorschubeinrichtung 6c, um die Druckerzeugungseinheit 66 und den Preßkopf 6a in axialer Richtung entlang des rohrförmigen Gußstückes 2 zu führen.

Die Vorschubeinrichtung 6c umfaßt einen ölhydraulischen Zylinder 19, der in einer festen Position gehalten ist, sowie ein hinlänglich bekanntes (nicht dargestelltes) hydraulisches Pumpsystem, um unter Druck stehendes öl zuzuführen, sowie eine Kolbenstange 20 des ölhydraulischen Zylinders 19, die mit der Druckerzeugungseinheit 66 in Verbindung steht. Die Druckerzeugungseinheit 6b ist mit einem Halter iO ausgerüstet, um den Druckkopf 6a zu tragen, sowie einem ölhydraulischen Zylinder 9, einer Kolbenstange 11 (siehe Fig.3) und einem (nicht dargestellten) ölhydraulischen Pumpsystem zum Antrieb des ölhydraulischen Zylinders 9. Die Druckerzeugungseinheit 66 ist auf Führungsschienen 7 verschiebbar, so daß es möglich ist, den Preßkopf 6a gleichmäßig in axialer Richtung des rohrförmigen Gußstückes 12 durch Betätigung der Vorschubeinrichtung 6c zu verschieben.

Der Halter 10 erstreckt sich aus dem Maschinenrahmen der Druckerzeugungseinheit 66 heraus, um den Preßkopf 6a zu halten. Die Kolbenstange 11 läuft innen durch den Halter 10 und vermag sich frei in Richtung auf den Preßkopf 6a zu verschieben und von diesem zurückzuziehen, wobei das vordere Ende der Kolbenstange mit einer Schrägfläche 11a versehen ist Drei Preßwalzen 12 sind in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang des Preßkopfes 6a angeordnet, wobei jeder von einer Rotationsachse gehalten ist die parallel zur Achse der Kolbenstange 11 angeordnet ist Die Druckverdichtungseinrichtung kann jedoch eine beliebige Ausbildung besitzen, solange zumindest eine Anpreßwalze vorgesehen ist

In F i g. 3 ist der Abstand zwischen zwei Anpreßrollen zur Erleichterung der Zeichnung verkürzt dargestellt um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu erhöhen.

Ein Führungselement 18, dessen eines Ende mit Hilfe einer Mutter an dem äußeren Ende des Preßkopfes 6a gehalten ist und dessen anderes Ende in eine Bohrung innerhalb des abgeschrägten Teiles 11a eingesteckt ist, wirkt als Führung, wenn der abgeschrägte Teil lla > vorgeschoben und zurückgezogen wird.

Die Preßwalzen 12 vermögen sich frei auf den Wellen 14 zu drehen, die von entsprechenden Halterungen 13 jeweils getragen sind. Jede der Hallerungen 13 ist gleitend in radialer Richtung zu der Kolbenstange 11 κι oder dem rohrförmigen Gußstück 2 relativ zu dem Preßkopf 6 gehalten, während eine Nockenfläche 13a auf der Seite von dessen Achse ausgebildet ist. Diese ist so ausgebildet, daß durch eine Verschiebung der Kolbenstange 11 die Schrägfläche Ha mit der r> Nockenfläche 13a zur Anlage kommt, so daß die Halterungen 13 verschoben werden und die Druckwalzen 12, die hieran gehalten sind, gegen die Innenflächen des rohrförmigen Gußstückes 2 gedrückt werden. Dementsprechend besteht die Nockeneinrichtung 15 2« aus der Schrägfläche lla der Kolbenstange 11 und der Nockenfläche 13a der Halterung 13. Die Preßwalzen 12 besitzen eine gerade Oberfläche 12a von geringer Breite in ihrem mittleren Bereich und an den beiden Seiten schräge Oberflächen 12£>. Durch den Einsatz der r> geraden flachen Oberfläche 12a geringer Breite läßt sich die Flächenpressung gegen die Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes 2 erhöhen, während außerdem hierdurch die Innenfläche glatt ausgebildet werden kann. Die Preßwalzen können andererseits auch ebensogut faßförmig mit glatten Rundungen ausgebildet sein, wobei die Rundungen auch verschiedene Formen besitzen können. Sie können auch eine zylindrische oder ähnliche Form besitzen, und es können Vorrichtungen vorgesehen sein, um die Preßwalzen in Zwangsrotation zu versetzen. Zwischen dem Preßkopf 6a und der Halterung 13 können Druckfedern 16 angeordnet sein, die die Halterungen zusammendrükken, wenn sie durch die Nockeneinrichtung 15 unter Druck gesetzt werden, wobei sie bewirken, daß die 4r> Halterung 13 die ursprüngliche Lage, nämlich die drucklose Stellung wieder einnehmen, wenn die Nockenwirkung nachläßt. Die F i g. 3 zeigt einen Status, bei welchem die Nockenwirkung durch die Nockenanordnung 15 freigegeben ist, so daß die Druckfedern 16 sich in einem auseinandergeführten Status befinden, während die Halterungen 13 eine drucklose Stellung einnehmen.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Schneidwerkzeug dargestellt zur Abschabung der Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes 2, das an der Spitze des Preßkopfes 6a gehalten ist *

Die F i g. 3 ist in einem ZüSiäiid gezeichnet, in

welchem das Schneidwerkzeug 17 herausgenommen ist

Es soll anschließend das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der Metallform 1 für einen Schleuderguß als auch der obenerwähnten Preßeinrichtung 6 beschrieben werden.

Zunächst gießt man die Aluminiumlegierungsschmelze in die Metallform 1 ein und formt das rohrförmige bo Gußstück 2 durch das Schleudergießverfahren. Nachfolgend führt man den Preßkopf 6a der Preßeinrichtung 6 in den inneren Hohlraum des rohrförmigen Gußstückes 2 ein und bringt ihn hierin in seine Druckstellung.

Unmittelbar nach der Vollendung der Verfestigung des rohrförmigen Gußstückes 2 wird der öThydraulische Zylinder 9 der Druckerzeugungseinheit 66 betätigt, wodurch die Kolbenstange 11 angezogen wird, und die Schrägfläche lla an deren Spitze bewirkt, daß die Halterungen 13 der Preßwalzen 12 sich in Richtung auf die liinenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes 2 bewegen.

Jede der Preßwalzen 12 übt dabei eine Druckverfestigung auf die lnnenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes 2 aus.

Hierbei wird die Metallform 1 kontinuierlich gedreht, und die Preßwalzen 12 führen die Druckverfestigung aus, während sie sich frei drehen.

Dadurch, daß die Druckerzeugungseinheit 6b auf den Schienen 7 mit Hilfe des ölhydraulischen Zylinders 19 verschoben wird, bewirkt man, daß der Preßkopf 6a sich in axialer Richtung entlang dem rohrförmigen Gußstück 2 bewegt und somit eine Druckverdichtung über die gesamte Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes erfolgt.

Eine ins einzelne gehende Beschreibung der Behandlung der lnnenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes

2 mit Hilfe des Schneidwerkzeuges 19 wurde nicht gegeben. Wenn man jedoch den Abschabungsvorgang vor der Druckbehandlung durchführt, kann man den Innendurchmesser des rohrförmigen Gußstückes 2 gleichmäßig ausbilden, daß der nachfolgende Druck durch die Preßwalzen 12 auf die Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes 2 nahezu ausgeglichen wird, so daß es möglich wird, ein rohrförmiges Gußstück einer noch besseren Qualität zu erhalten.

Wenn man andererseits den Abschabungsvorgang nach dem Druckverfestigungsvorgang durchführt, kann man den Innendurchmesser des rohrförmigen Gußstükkes 2 auf einen vorbestimmten Wert einstellen.

Wenn man darüber hinaus zunächst den Abschabungsvorgang und hieran anschließend die Druckverfestigung der inneren Oberfläche durchführt und hierauf erneut einen Abtragungsvorgang folgen läßt, so erzielt man die Vorteile beider Methoden.

Es ist außerdem auch möglich, die rohrförmigen Gußstücke entsprechend den für verschiedene Einsatzzwecke geforderten Qualitäten anzupassen, indem man zusätzlich bestimmte Oberflächenhärtungsbehandlungen oder ähnliches nach der abschließenden Abtragungsbehandlung durchführt.

Verschiedene Beispiele sollen nachfolgend die Erfindung noch näher erläutern.

Beispiel 1

Eine Al—4,5% Mg-Legierung wurde durch ein Schleudergießverfahren in eine Metallform in ein rohrförmiges Gußstück mit einer Wandstärke von 35 mm geformt, wobei man das Gußstück bei 300⁰C nach der Beendigung der Verfestigung innerhalb der Güßforni hielt. Man setzte die innere Oberfläche einem Druck durch Preßwalzen in einer Höhe von 200 kg/cm² aus und vollführte zwei hin- und hergehende Bewegungen über die gesamte Länge der inneren Oberfläche, wobei sich die Dicke der gegossenen Wandung um

03 mm verringerte.

Eine photographische Abbildung eines Schnittes durch das so erhaltene rohrförmige Gußstück nach Aufbringen einer Einfärbung ist in Fig.4 dargestellt. Der mittlere Bereich des rohrförmigen Gußstückes gemäß Fig.4 ist der Teil, der der obenerwähnten Druckverdichtung ausgesetzt wurde, während die beiden seitlichen Bereiche in dem ursprünglichen Status belassen wurden, wie er durch das herkömmliche Schleudergießverfahren erzeugt wurde.

Aus F i g. 4 wird deutlich, daß der Bereich, in welchem

die Innenoberfläche mit dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt wurde, weiß erscheint, nämlich eine dichtere Struktur aufweist, während die beiden Seiten schwarz erscheinen (tatsächlich besitzen sie eine rote Farbe) aufgrund der erzeugten Lunker und Poren. Die Tabelle 1 zeigt die Unterschiede zwischen den mechanischen Eigenschaften des inneren Umfangsbereiches dieses Gußstückes und den mechanischen Eigenschaften eines nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Stückes:

Tabelle 1	/iiglcsiigkcii (kg/mm²!	Dehnung
	20.0 28.5	5.2 20.6
Herkömmliches Verfahren Erfindungsgemäßes Verfahren

Es ist anzuführen, daß die Ergebnisse gemessen wurden an aufgeschnittenen Teststücken mit einem äußeren Durchmesser von 14 mm mit einem Zentrum von 10 mm von dem Umfang des inneren Durchmessers des rohrförmigen Gußstückes.

Als nächstes soll das Beispiel 2 die Oberflächenhär-"< tung zeigen, die durch die Druckverfestigung der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes gemäß der Erfindung erzielt wird.

Beispiel 2

κι In Tabelle 2 sind die Temperaturen während der Druckverfestigung aufgetragen für ein rohrförmiges Gußelement, das unter Verwendung der Aluminiumlegierung im wesentlichen entsprechend dem Beispiel 1 gegossen wurde, wobei die Druckverfestigung mit

r> einem Anpreßdruck der Preßrollen von 400 kg/cm² durchgeführt wurde. Dabei wird die Beziehung der Härte bei Raumtemperatur der inneren Oberfläche und der unbehandelten Außenfläche des rohrförmigen Gußstückes entsprechend der Druckverfestigung bei

2(i der jeweiligen Temperatur wie auch die Beziehung zur Dehnung und Zugfestigkeit der Aluminiumlegierung bei einer solchen Temperatur unter der Wirkung der Druckverfestigung gezeigt:

Tabelle 2

Beziehung zwischen der Druckverfesligungstemperalur und der Härte

Außenoberfläche Mechanische Eigenschaften bei jeder
Temperalur

Druckverfestigungs-	Brinell-Härte
lemperalur ("C)	Innenoberlläehe
500	76
450	78
400	80
350	81
300	84
250	85
200	87
150	88
100	88

Dehnung

Zugfestigkeit (kg/mm²)

74
74
75
75
74
75
74
74
74

40
41
44
45
45
45
40
25
8

1.0

1.2

2.0

3.5

6.0

9.1

14.8

22.5

Wie sich deutlich aus der obigen Tabelle 2 ergibt, ist die Härte der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes bei der Druckbehandlung bei 500° C größer als diejenige der unbehandelten Außenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes. Es wird weiterhin deutlich, daß die innere Oberflächenhärte sich verstärkt mit

von 150 bis 100° C nähert

Im Gegensatz dazu zeigt sich, daß die Dehnung als mechanische Eigenschaft der Aluminiumlegierung eine bemerkenswerte Erhöhung zeigt, wenn die Temperatur ansteigt mit einer klaren Grenzlinie von etwa 100⁰C, wobei es sich nämlich um die Übergangstemperatur handelt

Hieraus wird deutlich, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem Temperaturbereich unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des Gußstückes bis zur Übergangstemperatur des Metalls es möglich ist, mit verhältnismäßig geringem Druck die Lunker oder Poren im schweißbaren Zustand dieses Metalls zu zerdrücken, wodurch es möglich ist, eine Metallstrukturdichte in Richtung der Wandstärke des rohrförmigen Gußstückes und eine gleichförmige Ausbildung zu erzielen, während gleichzeitig die Härte der behandelten Oberfläche verbessert wird.

Aus Tabelle 2 ergibt sich außerdem, daß die Zugfestigkeit eine bemerkenswerte Verringerung bei hoher Temperatur zeigt mit einer klaren Grenzlinie bei etwa 200° C. Hieraus wird deutlich, daß bei der Durchführung der Druckverfestigung vorzugsweise im Bereich von 450 bis etwa 20O⁰C es möglich ist, die Verfestigung der inneren Oberfläche durchzuführen und dabei eine verhältnismäßig hohe Härte mit einem geringen Druck zu erzeugen.

Die Übergangstemperaturen anderer Metalle liegen beispielsweise bei 500° C für Stahl und Gußeisen, bei 600° C für 18-8-Edelstahl und bei 450⁰C für eine

to Kupferlegierung (70% Kupfer, 30% Zink). Wie oben im einzelnen beschrieben wurde, ist es gemäß der Erfindung möglich, die Innenoberfläche von rohrförmigen Gußstücken zu behandeln und dabei deren Qualität zu verbessern. Es ist außerdem herauszustellen, daß durch eine teilweise Verstärkung des Anpreßdruckes in dem frühen Stadium des Druckverfestigungsvorganges, nämlich bei hohen Temperaturen, auch dann den Druckverfestigungsvorgang durchzuführen, womit man

ein abgestuftes Profil der Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes erhält, wie dies die F i g. 5 zeigt.

Weiterhin ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren sich sowohl auf rohrförmige Gußstücke mit abgeschrägtem Querschnitt, wie dies in F i g. 7 dargestellt ist, anwenden läßt, wie auch auf rohrförmige Gußstücke, deren äußere Form vieleckig ist, wie die F i g. 6 zeigt.

Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Preßeinrichtung 6 ölhydraulischen Druck verwendet, könnte diese auch einen anderen Aufbau besitzen, solange ein Druck auf die Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes 2 ausgeübt wird.

Auch hinsichtlich des Verfahrens, nach welchem man das rohrförmige Gußstück 2 und den Preßkopf 6a der PreßeiniiclHung 6 in relative Umdrehung versetzt, ist es auch möglich, auch wenn man die Metallform für die Schleudergußmaschine verwendet, wie dies oben beschrieben worden ist, die Seile des Preßkopfes 6a sich drehen zu lassen, oder sowohl diesen als auch die Metallform 1, die das rohrförmige Gußstück 2 trägt, sich in entgegengesetzte Richtungen drehen zu lassen.

Es ist weiterhin möglich, sich die beiden Elemente in die gleiche Richtung drehen zu lassen, jedoch mit einer unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit der sich berührenden Teile.

Derartige Verfahren zur Durchführung der Relativ-) drehung können auch die gleichen sein, wenn man bei der Herstellung des rohrför.nigen Gußstückes andere Gießverfahren verwendet und auch die Druckverfestigung durchführt, während man das Gußstück durch eine andere Halterung oder ähnliches festhält. Andererseits

κι ist es auch möglich, verschiedene Anordnungen als Antriebsmechanismus 5 einzusetzen, um zu bewirken, daß die Preßeinrichtung 6 und das rohrförmige Gußstück in Relativdrehung versetzt werden.

Wie sich deutlich aus der Beschreibung ergibt, können

|-, sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung gemäß der Erfindung für die verschiedenen Zwecke eingesetzt werden, da die Festigkeit und die Gasdichtigkeit des rohrförmigen Gußstückes wie auch die Abriebsfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit der inneren

2(i Oberfläche erheblich verbessert werden können. Somit ergeben sich für den industriellen Einsatz beträchtliche Vorteile.

Hierzu .ι Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Gußstückes mit behandelter Innenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Preßkopf (6a) einer Preßeinrichtung (6) in den inneren Hohlraum des gegossenen rohrförmigen Gußstückes (2) einführt, worauf man eine Druckverfestigung der Innenoberfläche des Gußstückes (2) in ι ο einem Temperaturbereich beginnend unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des Gußstückes (2) bis zur Übergangstemperatur mit Hilfe des Preßkopfes (6a) durchführt, indem man den Preßkopf (6a) und das rohrförmige Gußstück (2) relativ zueinander in Drehung versetzt

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennreichnet, daß man das rohrförmige Gußstück (2) im Schleudergießverfahren herstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohrförmige Gußstück (2) aus einer Aluminiumlegierung herstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Druckverfestigung der Innenfläche des rohrförmigen Gußstückes (2) in einem Temperaturbereich zwischen 450 und 150°C durchführt

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohrförmige Gußstück (2) in bezug auf den Preßkopf (6a^dreht.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Preßkopf (6a) in bezug auf das rohrförmige Gußstück (2) dreht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohrförmige Gußstück (2) und den Preßkopf (6a) in der gleichen Richtung dreht, wobei jedoch die relative Umfangsgeschwindigkeit der beiden Elemente unterschiedlich ist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohrförmige Gußstück (2) und den Preßkopf (6a) in entgegengesetzter Richtung dreht.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Druckverfestigung des rohrförmigen Gußstückes (2) mittels des Preßkopfes die Innenoberfläche des Gußstückes (2) mit einem Schneidwerkzeug (17) bearbeitet.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Preßkopf (6a) während der Druckverfestigung der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes (2) durch den Preßkopf (6a) in axialer Richtung an dem rohrförmigen Gußstück (2) entlangführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines abgestuften Profils der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes (2) den Anpreßdruck variiert, während man den Preßkopf (6a) in axialer Richtung bo an dem rohrförmigen Gußstück (2) entlangführt.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Preßeinrichtung (6) mit einem Preßkopf (6a), über welchen auf die Innenoberfläche b5 des rohrförmigen Gußstückes (2) ein Anpreßdruck ausübbar ist, während diese sich in einem Temperaturbereich beginnend unmittelbar nach vollendeter Verfestigung des Gußstückes (2) bis zur Übergangstemperatur befindet, sowie einen Antriebsmechanismus (5) zur Durchführung einer Relativdrehung zwischen dem rohrförmigen Gußstück (2) und dem Preßkopf (6a)

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (6a) der Preßeinrichtung (6) in den Innenhohlraum des rohrförmigen Gußstückes (2) einführbar ist, während sich außerhalb dessen eine Druckerzeugungseinheit (6b) befindet und der Preßkopf (6a) mindestens eine Preßwalze (12) umfaßt, die mit der Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes (2) zur Anlage bringbar ist, wobei außerdem eine Nockeneinrichtung (15) zur Anpressung der Preßwalze(n) (12) gegen die Innenoberfläche des rohrförmigen Gußstückes (12) vorgesehen ist, während die Druckerzeugungseinheit (6b) einen ölhydraulischen Zylinder (9) zur Betätigung der Nockeneinrichtung (15) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß drei Preßwalzen (12) in gleichen Abständen auf dem Umfang des Preßkopfes (6a) verteilt angeordnet sind, die frei drehbar gelagert sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Antriebsmechanismus (ä) nur das rohrförmige Gußstück (2) drehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Antriebsmechanismus (5) nur der Preßkopf (6a) der Preßeinrichtung (6) drehbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittelr des Antriebsmechanismus (5) das rohrförmige Gußstück (2) und der Preßkopf (6a) der Preßeinrichtung (6) in entgegengesetzter Richtung drehbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Antriebsmechanismus (5) das rohrförmige Gußstück (2) und der Preßkopf (6a) der Preßeinrichtung (6) zwar in die gleiche Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehbar sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus (5) eine Form (1) zur Herstellung eine:; Schleudergusses sowie mindestens eine Antriebswalze (3) hierfür und einen hiermit verbundenen Elektromotor (4) umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze (12) einen Mittelbereich mit einer geraden Oberfläche (12a,) sowie auf beiden Seiten hiervon schräg verlaufende Oberflächen (\2b) besitzt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze (12) eine faßförmige Oberfläche zur Ausbildung einer glatten, abgerundeten Fläche besitzt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung (15) eine Nockenfläche (t3a) an der Halterung (13) für die Preßwalzen (12) sowie eine Schrägfläche (UaJ am vorderen Ende der Kolbenstange (11) des ölhydraulischen Zylinders (9) umfaßt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (6a) außerdem mit mindestens einer Druckfeder (16) zwischen der Halterung (13) der Preßwalzen (12) und der

Abstützung des Preßkopfes (6a) versehen ist.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßeinrichtung (6) außerdem mit einer Vorschubeinrichtung (6c) versehen ist

25. Vorrichtung nach Anspiuch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (6c) einen ölhydraulischen Zylinder (19) sowie eine Kolbenstange (20) umfaßt, wobei ein Ende der Kolbenstange (20) mit der Druckerzeugungseinheit (6ö,fverbunden ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalzen (12) in Zwangsrotation versetzbar sind.