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"Verfahren und Vorrichtung zum Schleudergießen von ring-
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förmigen Gußstücken" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleudergießen
von ringförmigen GußstUcken, bei welchem die Schmelze in eine rotierende Gießform
mit innerhalb der Gießform liegender Drehachse zentral eingegossen und die überschüssige
Schmelze als Kreislaufmaterial in einen mit der Gießform rotierencen berlaufraum
abgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen
des Verfahrens zum Schleudergießen von ringförmigen Gießstücken mit einer von einem
Schleudermotor antreibbaren Gießform, deren Drehachse innerhalb der Gießform verläuft
und welche eine zentrale Eingußöffnung aufweist, sowie mit einem zur Drehachse konzentrischen
und in axialem Abstand zur
Gießform angeordneten rotierenden Überlaufraum.
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Bei den bekannten Schleudergießverfahren wird die Fliehkraft zur Formgebung
oder zur Formfüllung angewendet. Werkstoffe für Schleuderguß sind vor allem Gußeisen,
Kupferlegierungen und Stahl. Vorzugsweise werden ringförmige Gußstücke in der Form
von Büchsen aus Kupferlegierungen hergestellt. Die Gießformen bestehen aus Gußeisen
oder Stahl und sind wasser- oder luftgekühlt.
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Bei den bekannten Schleudergußmaschinen ist die Gußform durch eine
Kokille gebildet, welche zur Entnahme des Gußstückes konisch oder längsgeteilt ist.
An die Kokille grenzt der Oberlaufraum, welcher zur Aufnahme der überschüssigen
Schmelze als Kreislaufmaterial dient.
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Bei den bekannten Schleudergußverfahren wird jeweils nur ein einziges
Gußstück hergestellt, so daß diese Verfahren nur bei Einzelfertigung von vergleichsweise
großvolumigen Gußstücken wirtschaftlich einsetzbar sind. Für die Serienfertigung
von kleinen Gußstücken sind derartige Verfahren nicht geeignet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der einleitend genannten
Art so weiterzubilden, daß auch Kleinteile in Serie einfach und kostengünstig herstellbar
sind. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, die eingangs genannte Vorrichtung zum
Schleudergießen
so weiterzuentwickeln, daß eine wirtschaftliche
Fertigung der Gußstücke bei geringerem Zeitaufwand für den Gieß-und Schleudervorgang
möglich ist.
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Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch,
daß die Schmelze in mehrere reihenförmig in Richtung der Drehachse angeordnete Formräume
der Gießform nach dem Uberlaufprinzip eingefüllt und gleichzeitig eine der Anzahl
der Formräume entsprechende Anzahl von Gußstücken erzeugt wird.
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Durch die reihenförmige Anordnung der Formräume können in einem Gieß-
bzw. Schleudervorgang mehrere Gußstücke gleichzeitig hergestellt werden. Die einzelnen
Formräume können hierbei verschieden oder auch gleich sein. Eine ausreichend feste
Verspannung der die Formräume bildenden Kokillen und des Uberlaufraumes ist notwendig,
um ein radiales Austreten der Schmelze längs der Teilungsebenen der Kokillen zu
vermeiden. Nach dem Schleudern wird die gegenseitige Verspannung der Kokillen gelöst,
so daß die einzelnen Gußstücke ausgeworfen werden können.
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Nach der Reinigung und geeigneter Vorbereitung können dieselben Kokillen
für den nächsten Gießvorgang wiederve-wendet werden.
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Das Verfahren ist sowohl bei quer- als auch bei längs geteilten Kokillen
anwendbar.
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Die erfindungsgeäße Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten
Verfahrens isk dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung
der Gußform
mehrere quer zur Drehachse geteilte Kokillen mit jeweils einem Formraum reihenförmig
in Richtung der Drehachse innerhalb eines Kokillenträgers gestapelt und durch eine
Verspanneinrichtung gemeinsam gehalten sind, und daß ein in Richtung der Drehachse
bewegbarer Auswerfer für die Gießform vorgesehen ist.
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Der Auswerfer löst den gesamten Kokillenstapel und den Oberlaufraum
aus der Verspanneinrichtung, so daß die der Kokillenanzahl entsprechende Anzahl
der Gußstücke gleichzeitig aus den Kokillen herausgenommen werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt
sich dadurch, daß wenigstens zwei parallel zur Drehachse geteilte Kokillenteile
mit mehreren reihenförmig in Richtung der Drehachse angeordneten Formräumen durch
eine Verspanneinrichtung verbunden sind. Auch hierdurch ist es möglich, mit einem
Gieß- bzw. Schleudervorgang gleichzeitig eine der Anzahl der Formräume entsprechende
Anzahl von Gußstücken herzustellen.
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Bei der Vorrichtung mit quergeteilten Kokillen ist es vorteilhaft,
wenn die Teilungsebenen der Kokillen jeweils durch eine in radialer Ebene liegende
Außenwandung der benachbarten Kokille gebildet sind, wobei ein innerer Ringabschnitt
der Außenwandung einen Teil der Form für das anliegende Gußstück bildet. Auf diese
Weise kann trotz Verwendung von einteiligen
Kokillen das jeweilige
Gußstück einfach von der Kokille getrennt werden. Das Gußstück wird hierbei in axialer
Richtung aus der Kokille herausgenommen. Während ein innerer Ringabschnitt der Außenwandung
einer Kokille den Formraum der benachbarten Kokille begrenzt, liegt der äußere Ringabschnitt
direkt an der benachDarten Kokille spaltfrei an, so daß die Schmelze nicht durch
diese Teilungsebene nach außen treten kann.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Kokillen in einem zylindrischen Kokillenträger
mit einer Bodenwandung gehalten sind, welche eine der horizontalen Drehachse entsprechende
zentrale Öffnung fUr den Auswerfer aufweist und mit einem mit dem Schleudermotor
gekoppelten Rotationsflansch verbunden ist, und daß in das im gesamten Querschnitt
offene Ende des Kokillenträgers ein zusammen mit den Kokillen verspannbares und
mit der zentralen Eingußöffnung versehenes Verschlußteil einsetzbar ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Bodenwandung des <okillenträgers
nach Art eines in Richtung der Drehachse vorspringenden Ringflansches gestaltet,
welcher mit dem Rotationsflansch verbunden ist. Der Rotationsflansch ist zweckmäßigerweise
über ein geeignetes Getriebe mit dem Schleudermotor verbunden. Der Auswerfer ist
zentral angeordnet und betätigt nach dem Schleudervorgang den Kokillenstapel in
Richtung der Eingußöffnung, welche auf der dem Rotationsflansch abgekehrten Seite
angeordnet ist.
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Gleichzeitig mit den Kokillen wird das mit ihnen verspannte Verschlußteil
ausgeworfen.
Die fliegende Befestigung des Kokillentragers am Rotationsflansch ist möglich, da
diese Vorrichtung nur wenige Einzelteile erfordert und somit ein geringes Gewicht
aufweist. Dennoch lassen sich-mit dieser Vorrichtung mehrere Gußstücke gleichzeitig
schleudern, wobei das Auswerfen und Wiedereinsetzen der Kokillen äußerst schnell
möglich ist. Somit erlaubt diese Vorrichtung die Herstellung einer großen Anzahl
von Gußstücken pro Zeiteinheit.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform der Vorrichtung ist es vort teilhaft,
wenn die Verspinneinrichtung aus mehreren auf der Stirnseite des zylindrischen KokiXlenträgers
schwenkbar gelagerten Fliehkrafthebeln besteht, deren zur Drehachse gerichteten
schlußteil Enden in axialer Richtung an das andrückbar sind.
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Hierbei können die Fliehkrafthebel nicht nur unmittelbar auf der Stirnseite
des zylindrischen Kokillenträgers, sondern auch auf einem mit derStirn-seite verbundenen
Flansch gelagert sein. Durch den Einsatz der Fliehkrafthebel werden der Kokillenstapel
und das Verschlußteil mit zunehmender Drehzahl fester zusammengepreßt, so daß keine
Spalträume in den Teilungsebenen zwischen den Kokillen entstehen. Bei Stillstand
des Rotationsflansches kann der Auswerfer den Kokillenstapel und das Verschlußteil
aus dem Kokillenträger herausschieben, da von den Fliehkrafthebeln keine Kraftwirkung
mehr ausgeht. Nach dem Einschieben des Kokillenstapels und des ferschlußteiles in
den Kokillentißger legen sich die Fliehkrafthebel selbsttätig mit zunehmender Drehzahl
fester
an das Verschlußteil an, so daß zum Verspannen kein zusätzlicher Handgriff erforderlich
ist. Entsprechend zeitsparend kann der Kokillenwechsel erfolgen, so daß eine besonders
wirtschaftliche Fertigung der Gußstücke möglich ist.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Verschlußteil mit dem
Überlaufraum ausgerüstet. Hierbei ist das Verschlußteil mit einer zentralen Durchgangsbohrung
zum Einguß der Schmelze und auf der zum Kokillenstapel gerichteten Seite mit einer
zu dieser Seite offenen ringförmigen Ausnehmung versehen, deren Durchmesser größer
ist als der Innendurchmesser der Kokillen.
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Da das Verschlußteil gleichzeitig die Funktion des Uberlaufraumes
übernimmt, ist hierdurch eine weitere Verringerung der Teile der Vorrichtung möglich.
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Bei einem im Verschlußteil angeordneten Uberlaufraum ist es möglich,
das Verschlußteil formgleich mit der Kokille auszubilden. Auf diese Weise ist zur
Herstellung des Verschlußteiles bzw. des berlaufraumes kein Sonderteil nötig. Vielmehr
kann eine weitere zusätzliche Kokille diese Aufgabe übernehmen.
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Hierzu ist beispielsweise eine nicht mehr als Gußform geeignete Kokille
verwendbar.
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Weiterhin empfiehlt es sich, bei der Vorrichtung mit dem zylinderförmigen
Kokillenträger zwischen der Gießform und der Bodenwandung eine dem Innfnquerschnitt
der Gießform entsprechende Abschlußplatte
anzuordnen, welche zum
Auswerfen der Gießform durch den als Bolzen ausgebildeten Auswerfer in Richtung
der Drehachse verschiebbar ist. Sofern die Teilungsebenen der Kokillen jeweils durch
eine in radialer Ebene liegende Außenwandung der benachbarten Kokille gebildet sind,
dient die Abschlußplatte bei der ersten dem Rotationsflansch zugekehrten Kokille
als äußere Begrenzung. Da die Abschlußplatte den gleichen Durchmesser wie die Kokillen
aufweist, kann die vom bolzenförmigen Auswerfer auf die Kokillen wirkende Kraft
gleichmäßig auf diese übertragen werden, so daß die axiale Verschiebung der Kokillen
im Kokillenträger nach dem Schleudervorgang problemlos möglich ist. Nach dem Herausnehmen
der Gußstücke aus den Kokillen werden die Abschlußplatte, die Kokillen und das Verschlußteil
nacheinander in den Kokillenträger eingeschoben.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Abschlußplatte auf der
der Gießform zugekehrten Seite eine der Form des Gußstückes entsprechende Oberflächenkontur
auf. Auf diese Weise ist es möglich, mittels-eines in den Formraum der Gießform
hineinragenden ringförmigen Vorsprunges auf der Abschlußplatte eine umlaufende Ringnut
im Gußstück zu erzeugen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Schleudergießen
von ringförmigen Gußstücken, wobei der Schleudermotor und die Gießrinne nicht dargestellt
sind.
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Der in der Figur wiedergegebene Teil der Schleudergießvorrichtung
besteht aus einem Rotationsflansch 1, welcher durch einen nicht dargestellten Schleudermotor
über ein Getriebe antreibbar ist. Mit dem Rotationsflansch 1 ist ein Kokillenträger
2, beispielsweise durch Schraubbolzen, fest verbunden, so daß sich eine fliegende
Befestigung ergibt. Der Kokillenträger 2 besteht aus einer zylindrischen Umfangswandung
2a, welche auf der dem Rotationsflansch 1 zugekehrten Seite mit einer Bodenwandung
2b verbunden ist. Die Bodenwandung 2b ist mit einer zentrischen Öffnung verstehen,
deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Rotationsflansches 1 entspricht.
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Innerhalb des Kokillenträgers 2 sind Kokillen 3,4 und 5 reihenförmig
in Richtung der Drehachse 6 gestapelt. Die Teilungsebenen 7 und 8 der Kokillen 3,4
und 5 verlaufen quer zur Drehachse 6.
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Die gestapelten Kokillen 3,4 und 5 bilden gemeinsam eine Gußform 9
der Vorrichtung. Innerhalb jeder Kokille 3,4,5 wird ein ringförmiges Gußstück 10
erzeugt. Da die Kokillen 3,4,5 in axialer Richtung einseitig offen ausgebildet sind,
wird dieser Bereich durch einen inneren Ringabschnitt 11 der Außenwandung der benachbarten
Kokille im gestapelten Zustand der Kokillen bedeckt wie das Bezugszeichen 11 zwischen
den Kokillen 4 und 5 zu erkennen
gibt. Ein äußerer Ringabschnitt
der Außenwandung der Kokille 4 liegt auf einem korrespondierenden Ringabschnitt
der Kokille 5 auf. Entsprechendes gilt für alle Teilungsebenen.
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Am Beispiel der Teilungsebene 7 ist gezeigt, daß die zur Kokille 4
gerichtete Außenwandung der Kokille 3 mit einem ringförmigen Vorsprung 22 versehen
sein kann, um auf diese Weise eine Ringnut in den. Gußstück der Kokille 4 zu erzeugen.
Auf der dem Rotationsflansch 1 zugekehrten Seite ist die Kokille 3 durch eine Abschlußplatte
13 begrenzt, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Kokillenträgers
2 entspricht. In der zentralen Bohrung des Rotationsflansches 1 ist ein längsverschiebbar
gelagerter Auswerfer 14 angeordnet, dessen Stirnseite mit der Abschlußplatte 13
im Zentrum in Berührung steht, so daß eine Längsverschiebung des gesamten Kokillenstapels
im Kokillenträger 2 möglich ist.
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Auf der dem Rotationsflansch 1 abgekehrten Seite ist im Kokillenträger
2 ein Verschlußteil 15 mit einem dem Innendurchmesser des Kokillenträgers 2 etwa
entsprechenden Außendurchmesser gehalten.
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Am freien Ende des Kokillenträgers 2 ist auf dessen Stirnseite eine
Verspanneinrichtung 16 befestigt, welche aus zwei schwenkbar gelagerten Fliehkrafthebeln
17 besteht, welche mit zunehmender Drehzahl des Kokillenträgers 2 eine sich vergrößernde
axiale Kraft auf das Verschlußteil 15 sowie auf die gestapelten Kokillen 3,4 und
5 ausüben. Auf diese Weise werden die äußeren
Ringabschnitte der
Kokillen fest aufeinandergepreßt, so daß die Schmelze nicht längs der Teilungsebenen
aus den Kokillen austreten kann. Das Verschlußteil 15 ist mit einem zylindrischen
Uberlaufraum 18 versehen, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser der
Kokillen 3,4 und 5 ist. Die überschüssige Restschmelze wird somit als Kreislaufmaterial
im Uberlaufraum 18 gesammelt.
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Vor einem Gießvorgang werden die Kokillen 3,4 und 5 sowie das Verschlußteil
nacheinander in den Kokillenträger 2 eingeschoben und infolge der Rotation des Kokillenkörpers
ohne zusätzliche Handgriffe automatisch verspannt. Die mittels einer nicht dargestellten
Gießrinne durch eine Öffnung 19 des Verschlußteiles 15 der Kokille 5 zugeführte
Schmelze gelangt in die Ringräume der Kokillen 3,4 und 5. Längs der inneren axialen
Ringabschnitte wie am Beispiel des Ringabschnittes 20 der Kokille 5 gezeigt ist,
läuft die überschüssige Schmelze in den Uberlaurraurn 18.
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Somit haben die Gußstücke bei ausreichender Zugabe der Schmelze ihren
erforderlichen Innendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser der Kokillen entspricht.
Folglich lassen sich Gußstücke mit gleichem Innendurchmesser bei sehr geringen Toleranzen
herstellen.
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Mit sinkender Drehzahl des Kokillenträgers läßt der axiale Druck der
Verspanneinrichtung auf den Kokillenstapel nach, so daß bei Stillstand dfr gesamte
Kokillenstapel einschließlich
Abschlußplatte 13 und Verschlußteil
15 ohne manuelles Lösen der Verschlußeinrichtung 16 aus dem Kokillenträger 2 herausgeschoben
werden kann. Hierzu bewegt sich der als Bolzen ausgebildete Auswerfer 14 in Richtung
des Pfeiles 21. Nach dem Trennen der einzelnen Kokillen 3,4 und 5 können die Gußstücke
herausgenormen werden. Anschließend werden die Kokillen 3,4 und 5 sowie das Verschlußteil
15 wieder in den Kokillenträger eingesetzt, so daß ein neuer Gießvorgang beginnen
kann.
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Da erfindungsgemäße Verfahren zum Schleudergießen von ringförminen
Gußstücken ist nicht nur mit drei Kokillen durchführbar, sor.dern auch mit einer
größeren Anzahl von Kokillen möglich. Somit lassen sich mit dem neuen Verfahren
mehrere Gußstücke in eineri Gieß- bzw. Schleudervorgang gleichzeitig herstellen.
Da außerden ein einfaches und schnelles Auswerfen und Wiedereinsetzen der Kokillen
in den Kokillenträger möglich ist, bietet sich das neue Verfahren insbesondere bei
der Serienfertigung von Gu!sstücken an. Mit den bekannten Verfahren war bisher nur
eine Einzelfertigung möglich. Auf diese Weise können auch Kleinteile in Serie mit
den Vorteilen hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften der Gußstücke gefertigt werden.