DE3310231A1 - Metallgussstueck - Google Patents

Description

- 3 BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Metallgußstück, insbesondere aus einem stark schrumpfenden Metall, wie Eisen, Stahl, Aluminium oder Aluminiumbronze, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.

Derartige Metalle können beim Gießen Schwierigkeiten verursachen, wenn es darauf ankommt, über große Flächenbereiche eine gleich-

jQ bleibende oder eine im wesentlichen gleichbleibende Dicke einhalten zu müssen, oder wenn Gußstücke demgemäß gestaltete Teile aufweisen. In derartigen Fällen führt die verhältnismäßig schnelle Abkühlung des geschmolzenen Metalls und die damit verbundene Schrumpfung während der Abkühlung und Erstarrung zu einem fehlerhaften Guß, bei

]i5 dem im ungünstigen Fall sogar innere Diskontinuitäten auftreten können. In der Vergangenheit wurden verschiedene Wege gewählt, um diesen Problem zu lösen. So hat man zum Beispiel einen Ausweg darin gesehen, die Ausbildung des Gußstückes dahingehend abzuwandeln, daß Abschnitte von großem Oberflächeninhalt und gleichbleibender Dicke durch Abschnitte ersetzt werden, bei denen der Querschnitt verringert ist, so daß sich das Innere der dünnsten Bereiche mit flüssigem Metall aus den dicksten Bereichen, gestützt durch entsprechende Speiser, auffüllt, bevor die dicksten Bereiche erstarren. Wahlweise kann man das Gußstück in seinen empfindlichen Abschnitten vorübergehend mit Metallzusätzen versehen. Derartige ZucJtze sind als Futter bekannt. Beide Lösungen führen jedoch dazu, daß die Gußstücke schwerer oder aufwendiger werden, denn selbst wenn man die Futterstücke nachträglich entfernt, führt dies zu einem Anstieg der Gesamtkosten des Giessens, da nicht nur die Metallzusätze zunächst eingesetzt werden müssen,

30. sondern da für ihre Entfernung ein.weiterer Aufwand notwendig ist.

Andere Lösungen zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Problems des Schrumpfens des Metalls sehen exothermisches oder isolierendes Material oder "Heizkissen" oder besondere Gußeisenformen vor. Selbstverständlich kann man in größerem Ausmaß Speiser verwenden. Eine derartige Anordnung kompliziert sich aber dadurch, daß sich wirkungsvolle Erstarrungsstirnzonen zwischen den Speisern praktisch

nur schwer verwirklichen lassen. Somit weisen alle vorerwähnten Verfahren eigene Nachteile auf.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Metallgußstück derart zu gestalten, daß es sich leicht und wirtschaftlich auseinem Metall gießen läßt, das stark schrumpft, wobei indes die oben erwähnten Nachteile vermieden werden sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Metallgußstück wenigstens einen Abschnitt von einem Oberflächeninhalt besitzt, der in Bezug zu seiner Dicke groß ist, wobei die Außenfläche und/oder die Innenfläche dieses Abschnittes mit mehreren beabstandeten Stellen ausgeführt sind, bei denen die Gußdicke örtlich im Sinne einer Zu- und/oder Abnahme von der Dicke des angrenzenden Gußstückes abweicht.

Bei der Herstellung eines Gußstückes, wie es im obigen Absatz dargestellt ist, und bei welchem beabstandete Vertiefungen bei einer oder bei beiden Oberflächen des Gußstückes Anwendung finden, werden mehrere Speiser zwischen derartigen Vertiefungen eines vertieften Bereiches vorgesehen. Wenn weiterhin sowohl bei der Außenfläche als auch bei der Innenfläche abweichend von der Ausbildung nur einer derartiger Flächen Vertiefungen bestehen,,können die Vertiefungen an der Außenfläche entweder unmittelbar mit denjenigen der Innenfläche fluchten oder gegenüber letzteren versetzt sein. Die Vertiefungen können wahlweise allgemein kreisförmig oder auch nicht kreisförmig in der Draufsicht sein; vorzugsweise besitzen sie eine Tiefe, die allmählich vom Umfang her zunimmt.

Man kann wahlweise oder auch zusätzlich wenigstens einen Teil der Außenfläche des Gußstückes und/oder seiner Innenfläche mit mehreren beabstandeten, angegossenen Vorsprüngen versehen. In diesem Falle findet vorzugsweise für jeden dieser Vorsprünge ein Speiser Verwendung.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sei auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

- δι Figur 1 eine teilweise Draufsicht auf ein nach einem ersten Beispiel der Erfindung gestaltes Gußstück,

Figur 2 einen teilweisen Querschnitt entsprechend der Linie 2-2 der Figur 2,

Figuren 3 und 4 weitere teilweise Querschnitte bei anderen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Gußstücke und

2Q Figuren 5 und 6 zwei weiterhin abgewandelte Querschnittsformen eines erfindungsgemäßen Gußstückes.

Die in den Zeichnungen wiedergegebenen teilweisen Ansichten können beispielsweise von Stahlgußstücken stammen, wenngleich auch andere Metalle mit starker Schrumpfung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gußstücke in Betracht kommen. Figur 1 zeigt das Gußstück in Draufsicht, wobei in seiner Außenfläche mehrere Vertiefungen 11 vorgesehen sind. Diese Vertiefungen sind allgemein von in Draufsicht kreisförmiger Gestalt, doch können sie in der Draufsicht auch nicht kreisförmig sein. Wie weiterhin die Querschnittsdarstellung gemäß Figur 2 erkennen läßt, kehren die Vertiefungen 11 der Außenfläche des Gußstückes in Form gleicher Vertiefungen 12 auf der Innenseite des Gußstückes wieder, wobei die äußeren und inneren Vertiefungen unmittelbar aufeinander ausgerichtet sind, obgleich bei einer anderen, zeichnerisch nicht wiedergegebenen A^sführungsform die inneren und äußeren Vertiefungen gegeneinander versetzt sein können. Ersichtlich muß auch das für die Herstellung der Gußstücke 10 verwendete, zeichnerisch nicht dargestellte Modell mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehen sein, die den Vertiefungen 11 und 12 entsprechen. Zusätzlich sind zum Haupteinguß oder zu den Haupteingüssen für den Eintritt des flüssigen Metalls in die Form mehrere Speiser vorhanden, wie durch gestrichelte Linien und das Bezugszeichen 13 in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, wobei derartige Speiser zwischen den Vertiefungen 11 und 12 liegen, so daß sie mit dem dicksten Abschnitt des Gußstückes oder einem Teil desselben, welches die Vertiefungen aufweist, in Verbindung stehen.

Figur 3 zeigt eine wahlweise Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Gußstück 14 lediglich an seiner Außenfläche mit Vertiefungen 11 ausgeführt ist, während bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 das Gußstück 15 Vertiefungen 12 nur an seiner Innenfläche besitzt. Bei allen Ausführungsformen nehmen indes die Vertiefungen allmählich an Tiefe vom Umfang her nach innen zu, so daß dann, wenn flüssiges Metall in die Form gegeben wird, der Wärmeinhalt des in Erstarrung befindlichen Metalls allmählich vom dünnsten Querschnitt des Gußstückes in Richtung auf den dicksten Querschnitt zunimmt. Die Vertiefungen sind so bemessen

!O und beabstandet, daß eine geeignet gerichtete Erstarrung jeweils von der Mitte der Vertiefungen bis zurück zu den Speisern 13 erfolgt; die Größe und die Anzahl der Speiser sowie die Gesamtgröße und Tiefe der Vertiefungen ändert sich selbstverständlich bezüglich der"Größe und der Dicke des Querschnittes, der zu gießen ist, und bezüglich des

j5 zum Gießen verwendeten Metalles. Auch kann man das ganze Gußstück oder einen Teil desselben mit den beschriebenen Vertiefungen ausführen.

Weitere wahlweise Ausführungsformen ergeben sich aus den Figuren 5 und 6. Bei der in Figur 5 wiedergegebenen Konstruktion besitzt das Gußstück über wenigstens einen Teil seiner Außenfläche mehrere Vorsprünge in Form von Verdickungen oder Köpfen 16, die auf einer Seite des Gußstückes, wie es zeichnerisch wiedergegeben ist, mit gleichen Vorsprüngen auf der anderen Seite des Gußstückes fluchten. Jedes Paar fluchtender Vorsprünge 1C wird über einen individuellen Speiser 17 versorgt, und selbstverständlich muß auch das Modell, welches für die Herstellung des Gußstückes besteht, mit entsprechend gestalteten Vorsprüngen 16 versehen sein.

Bei der wahlweisen Ausführungsform gemäß Figur 6 sind die Vorsprünge 16 lediglich auf der Außenseite des Gußstückes vorgesehen; indes sind auch hierbei individuelle Speiser 17 für die Vorsprünge vorhanden.

Die Vorsprünge sind in der zeichnerisch wiedergegebenen Weise im wesentlichen von konvexer Gestalt, und sie können über Bereiche des Gußstückes ausgedehnt sein, die Druckbelastungen oder auch Belastungen durch Geschosse ausgesetzt werden.

Mehrere Vörsprünge 16, wie sie vorstehend beschrieben sind, lassen sich mit mehreren Vertiefungen der zuvor beschriebenen Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 4 verbinden; ein Vorteil einer derartigen Kombination besteht darin, daß in einem bestimmten, vertieften Bereich des Gußstückes, der hochbeansprucht wird, eine Befestigung dadurch erzielt werden kann, daß die Vertiefungen durch Vorsprünge bzw. eine Vertiefung durch einen Vorsprung ersetzt sein können. Bei Verwendung einer Kombination aus Vertiefungen und Vorsprüngen wird eine größere Anzahl von Speisern erforderlich sein, als es der Fall ist, wenn lediglich Vertiefungen alleine oder Vorsprünge alleine vorgesehen sind.

Weiterhin kann dann, wenn ein Gußstück lediglich Vertiefungen aufweist, ein Speiser für die Versorgung mehrerer Vertiefungen verwendet werden; wenn indes das Gußstück zusätzlich oder wahlweise mit Vorsprüngen versehen ist, dann muß für jeden der Vorsprünge ein Speiser in der vorbeschriebenen Weise verwendet werden.

Gußstücke, die entsprechend der Erfindung hergestellt sind, weisen unter anderem die nachstehenden Vorteile auf:

1. Man kann verhältnismäßig leichte Gußstücke hoher Festigkeit erzeugen.

2. Es läßt sich ein weitehend gesunues Gußgefüge erreichen.

3. Die Entfernung von Futterstücken durch aufwendige mechanische oder thermische Verfahren entfällt.

4. Es werden keine Gußformen oder exothermische Futter benötigt.

5. Die Schmelzkosten verringern sich, da die Gußstücke von verhältnismäßig leichtem Gewicht sind.

6. Mit Rücksicht auf die verhältnismäßig dünnen Metallquerschnitte lassen sich Aufwendungen der nachfolgenden Wärmebehandlung verringern.

- 8 7. Die Speiser können klein sein und sich leicht entfernen lassen.

8. Da die Vertiefungen und/oder Vorsprünge sich aus am für das Gußstück vorgesehenen Modell befindlichen Vorsprüngen

_ und/oder Vertiefungen ergeben, ist die Wiederholbarkeit des ο

Arbeitsergebnisses und damit auch der gerichteten Erstarrung gewährleistet.

9. Die Erfindung ist bei besonders großen Konstruktionen und Gußstücken für Behälter anwendbar, die bislang aus Teilen zusammengesetzt wurden oder als schwere Gußstücke hergestellt wurden.

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Claims (5)

1. Düsseldorf, den 21. 3. 1983 Reg.-Nr. 3905/06

   F H Lloyd & Co. Ltd.

   P 0 Box 5 James Bridge Steel Works

   Wednesbury / ENGLAND

   Metallgußstück

   PATENTANSPRÜCHE:

   T. Metallgußstück, dadurch gekennzeichnet, daß es mit wenigstens einem Abschnitt von einem Oberflächeninhalt ausgeführt ist, der in Bezug zu seiner Dicke groß ist, wobei die Außenfläche und/oder die Innenfläche dieses Abschnittes mit mehreren beabstandeten Stellen (11, 12, 16) ausgeführt sind, bei denen die Gußdicke örtlich im Sinne der Zu- oder Abnahme von der Dicke des angrenzenden Gußstückes (10, 14, 15) abweicht.
2. 2. Metallgußstück nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beabstandeten Stellen sowohl bei der Außen- als bei der Innenfläche des Stückes derart vorgesehen sind, daß die Stellen der Außenfläche unittelbar mit denen der Innenfläche fluchten.
3. 3. Metallgußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beabstandeten Stellen sowohl bei der Außenfläche als auch bei der Innenfläche des Gußstückes derart vorgesehen sind, daß die Stellen der Außenfläche bezüglich derjenigen der Innenfläche versetzt sind.
4. 4. Metallgußstück nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beabstandeten Stellen im Grundriß von allgemeiner Kreisform ist.
5. 5. Metallgußstück nach einem oder mehreren der Ansprüche

   1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe und/oder Dicke bei jeder der beabstandeten Stellen vom Umfang her allmählich zunimmt.