-
Verfahren und lffaschine zur Herstellung hohler Gegenstände durch
Schleuderguß. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni rgr i
die Priorität auf Grund der Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom
27. November 1918, 22. Mai rglg und 21. April tgrg beansprucht. Die Erfindung bezieht
sich auf ein verbessertes Verfahren und eine Maschine zum Gießen von Metallgegenständen
durch Schleuderguß. Insbesondere betrifft die Erfindung die umlaufende Gießform
und deren Lagerung, Antrieb und Flüssigkeitskühlung. .
-
Seit Jahren bereits sind Versuche gemacht worden, metallische Gußstücke
mittels umlaufender Gießformen herzustellen, wobei die Fliehkraft dazu benutzt wird,
das auf die verschiedensten Arten in die Form beförderte flüssige Metall über die
Innenfläche der umlaufenden Form gleichmäßig zu verteilen. Diese Gußstücke haben
regelmäßig Ringform, sei es, daß sie röhrenförmig sind oder sonstigen bogenförmigen
Querschnitt besitzen. Da die metallene Gießform bisher aus einem einzigen Stück
bestand oder doch aus starr vereinigten Teilen bestand, so wurden brauchbare Gußstücke
nicht immer erzielt. Bekannt ist es auch, die umlaufende Gießform vorn einen Ende
bis zum anderen mittels eines Kühlmantels gleichmäßig zu kühlen, der so lang wie
die Gießform ist und sie auf volle Länge umgibt, wobei dieser Kühlmantel einen Auslaß
von größerem Querschnitt hat als der Einlaß besitzt, und vom Wasser unter größerem
Druck stetig durchflossen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nichtsdestoweniger
der eine Teil der Gießform heißer als andere Teile war. Dieser heißeste Teil der
Gießform war die Linie parallel zur Achse der Gießform, längs deren das Metall zuerst
eingegossen. wurde. In dem Augenblick, in welchem das Metall eingegossen wird, bildet
sich bei der älteren Einrichtung Dampf an der Außenseite der Form gegenüber der
Linie, längs deren das flüssige Metall zuerst die Innenseite der Form trifft. Der
Erfinder hat festgestellt, daß die Ursache hierfür darin liegt, daß, sobald die
erwähnte Linie der Form derart plötzlich erhitzt wird, sich eine bestimmte Dampfmenge
zwischen der Außenseite der Form und dem Wasser bildet, welche eine allseitigegleichmäßige
Umhüllung der Form durch das Kühlwasser verhindert, so daß die Form sich. an verschiedenen
Punkten verschieden zusammenzieht, oder sich verschieden ausdehnt, woraus sich verhängnisvolle
Verziehungen ergeben. Diese Verziehung der Gießform und das entsprechende Zittern
und Rütteln der Form auf den Tragrollen wirkt derartig ungünstig, daß in allen Fällen
die Form durch Bersten in der Mitte schon nach dem Gusse von nicht mehr als hundert
Röhren zerstört wurde.
-
Die Erfindung vermeidet die bisher erwähnten Nachteile sowohl wie
die Notwendigkeit, eine Wasserkühlung unter Überdruck sowie Kugellager für die Form
zu verwenden. Die Erfindung betrifft besonders ein, neues Verfahren, zur Kühlung
der Form während des Gießens sowie die Schaffung einer besonderen Form aus Lamellen.
Die Flüssigkeitskühlung wird gemäß der Erfindung nur gegen eine jeweils unten befindliche
Zone der Form bewirkt, so daß also die Flüssigkeit nacheinander auf verschiedene
Umfangszonen der Form einwirkt, während gleichzeitig
andere Umfangszonen
der Außenluft ausgesetzt sind. Die Kühlflüssigkeit kann gemäß der Erfindung in einem
Behälter untergebracht sein, in welchem die Flüssigkeit in solchem Maße eingeführt
wird, daß ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel im Behälter aufrechterhalten wird.
Die Form taucht in die Flüssigkeit nur teilweise ein. Auch die Tragwalzen tauchen.
mindestens teilweise in die Flüssigkeit ein. Dadurch wird die zwischen den Walzen
befindliche Flüssigkeit in solcher Weise beeinflußt, daß Flüssigkeitsströme gegen
jede Umfangszone der Form unter kräftigem Aufprall gerichtet werden, wenn diese
Zone in, die Kühlflüssigkeit zwischen den Walzen eintaucht. Die neuartige Kühlung
kann in Verbindung mit der beschriebenen Lagerung auch in der Weise durchgeführt
werden, daß Spritzvorrichtungen. Ströme von Kühlflüssigkeit gegen die unterer. Teile
der Gießform während der Drehung schleudern.
-
Die Erfindung umfaßt ferner die Schaffung einer vielteiligen Gießform,
deren Teile derart aneinander befestigt sind, daß die ganze Form sich als feste
Einheit dreht, während andererseits die einzelnen Teile der Form nicht völlig starr
miteinander verbunden sind. Die Verbindung ist also nicht so fest, daß jede gleichförmige
oder ungleichförmige Ausdehnung der Form oder einzelner Teile verhindert wird. Die
Verbindung der Teile ist aber doch fest genug, um eine geschlosEene, glatte Innenfläche
der Form zu gewährleisten und zu verhindern, daß das eingefüllte geschmolzene Metall
in die Fugen zwischen den, Formteilen eindringt. Die beschriebene Anordnung wirkt
dadurch weiterhin auch vorteilhaft, daß die Fugen zwischen. den Lamellen die der
Außenluft dargebotene Kühlfläche stark vergrößern. Gleichzeitig können auch die
beim Erstarren des Metalls freiwerdenden Gase durch die Fugen entweichen.
-
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
-
Abb. 1 ist ein achsialer Schnitt durch eine erste Ausführungsform,
Abb. 2 eine Endansicht der Vorrichtung nach. Abb. _, Abb. 3 ein Querschnitt nach
Linie 3-3 der Abb. _, Abb. q. ein Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform,
Abb. 5 eine Teilansicht einer Spritzdüse für die Vorrichtung nach Abb. q, Abb. 6
ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, Abb. 7 eine Endansicht der
Vorrichtung nach Abb. 6, Abb. 8 ein Querschnitt nach Linie 8-8 der Abb. 6, Abb.
9 ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, wobei die Gießform in Ansicht
dargestellt ist.
-
Abb. so ist eine Ansicht der Gießform nach Abb. 9, Abb. zz ein Querschnitt
durch die Gießform längs der Fuge zwischen zwei Formteilen, Abb. 12 ein Längsschnitt
durch die Gießform nach Abb. zz, Abb. 13 ein Schnitt nach Linie 13-z3 der Abb. so.
-
Zunächst sei die Vorrichtung nach Abb. i bis 5 beschrieben.
-
Die massive Metallform q. ruht auf zwei parallelen. Walzen 5, die
an den Enden in den Stirnwänden eines Behälters 6 gelagert sind.
-
Die Form besitzt einen Anschlagring 8, der mit entsprechenden Nuten
so (Abb. 1) in der Walzen 5 zusammenwirkt und dadurch eine unerwünschte Längsverschiebung
der Form verhindert. An einem Ende kann der Innenraum der Form mit Ausdrehungen
9 versehen sein, um das Gießen von Rohren mit glockenförmigem Ende (Muffen) zu ermöglichen.
Das linke Ende der Form wird durch einen profilierten Ring zz gebildet. Am anderen
Erde der Form kann ein beliebiger Abschluß verwendet werden.
-
Der Behälter selbst enthält eine vorzugsweise umlaufende Menge 13
von Kühlwasser. Dieses wird durch einen am Behälter befestigten Einlaßstutzen 1q.
(Abb. 3) zugeführt, der an einem anderen Rohrstutzen 15 verschiebbar geführt ist,
welcher "an eine Wasserleitung angeschlcssen ist. Der Wasserspiegel wird auf der
in Abb. 3 angedeuteten gewünschten Höhe mittels eines senkrechten Überlaufrohres
16 gehalten, das an eine Auslaßleitung 17 angeschlossen ist. Wenn beim Gießen. die
teilweise in das Kühlwasser 13 eintauchende Gießform gedreht wird, so wird die Kühlung
durch die Drehung der Tragwalzen 5 unter Wasser wirksam unterstützt. Gleichviel,
in welcher Richtung die Form sich dreht, ruft immer mindestens eine der Tragwalzen
in dem Kühlwasser 13 eine Strömung hervor, welche das Wasser gegen der äußeren Umfang
der Form mit ziemlicher Gewalt treibt. Dadurch wird die Dampfbildung an dem eintauchenden
Teile der Gießform sehr wirksam verhindert. Abb. 3 zeigt die Richtung dieser Wasserströme
durch Pfeile an.
-
Die Form q. wird dadurch gedreht, daß eine der Walzen 5 als Antriebswalze
benutzt wird. Zu diesem Zweck ist auf einer Stütze an einer Seite des Behälters
6 ein Elektromotor z8 vorgesehen, welcher mittels der Scheiben oder Räder z9 und
2o und Riemens oder Kette 21 die betreffende Walze 5 dreht.
-
Die teleskopartige Einrichtung der Einlaß-und Auslaßrohre und die
Lagerung des Antriebes an dem Behälter gestatten die Verwendung der Vorrichtung
für ein Verfahren mit
verschiebbarer Gießform, nachdem die Form
gegenüber der ihr das flüssige Metall liefernder. Vorrichtung bewegt wird, statt
umgekehrt. Zu diesem Zweck trägt der Behälter 6 mehrere Räder 22, die auf Schienen
23 auf einem entsprechenden Fundament 24 laufen.
-
Eine Packung 25 kann verwendet werden, um einen anderen Ablauf des
Kühlwassers als durch den Überlauf 16 zu verhindern.
-
Gemäß Abb. ¢ und 5 ist die Form 4 wiederum auf einem Paare von Walzen
5 gelagert, ebenso wie dies nach Abb. 3 der Fall ist. Statt eines Behälters 6 ist
'ein Behälter 125 von etwas anderem Querschnitt vorgesehen. Längs des Behälters
erstrecken sich in geeigneten Ausbuchtungen 26 befestigte Spritzröhren 27 zur Erzeugung
von Kühlstrahlen 28, die statt oder neben der bisher beschriebenen Kühlung Verwendung
finden körnen. Jedes Rohr 27 ist, wie dies Abb. 5 zeigt, mit einer geraden Reihe
von Spritzdüsen 29 versehen. Bei der Drehung der Form prallen die Flüssigkeitsstrahlen
28 unter Druck nacheinander gegen die verschiedener Umfangszonen der Form an, während
diese sich an den Spritzdüsen vorbeidreht. Die überschüssige Feuchtigkeit, welche
am äußeren Umfang der Form nicht haften bleibt, fällt in dem unteren Teil des Behälters
125 zurück, vor. wo die überschüssige Kühlflüssigkeit durch ein geeignetes Überlaufrohr
3o abläuft.
-
Die Gießform nach Abb. 6 bis 8 besteht aus vielen Lamellen. Eine dieser
Lamellen ist in Abb. 8 mit 34 bezeichnet. Die Gießform 31 besitzt außer den zu beiden
Seiten des Anschlagringes 35 verteilten, unter sich gleichen Lamellen noch mehrere
Lamellen 36 von verschiedener Größe zwecks Gießers von Röhren mit Glockenende.
-
Der Anschlagring 35 verhindert durch sein Zusammenwirken mit entsprechenden
Nuten 37 in den Tragwalzen 32 eine unerwünschte Längsverschiebung der Form.
-
Der nicht dargestellte Trog für das flüssige Metall und die Gießformen
werden miteinander zur Überlappung gebracht, so daß das Ende des Troges in das linke
Ende der Form nach Abb. 6 eingreift, das durch einen profilierten Ring gebildet
wird, um das Metall in der Form' zu halten, während es durch die Fliehkraft verteilt
und an die Formwand angepreßt wird. Am anderen Ende der Form können beliebige Abschlußmittel,
beispielsweise die bekannten Endplatten, beim Gusse gerader Rohre oder Glokkenrohre
Verwendung finden.
-
Die verschiedenen Teile der Form werden erfindungsgemäß durch Zugstangen
zusammengehalten, welche durch Offnungen in den einzelnen Teilen hindurchgeführt
und an den Enden mit Köpfen versehen sind.
-
Die beschriebene Form 31 ruht auf ihrer ganzer Länge auf den Walzen
32. Da die Form aus Lamellen besteht, deren maschinelle Bearbeitung sich weit genauer
durchführen läßt als diejenige eines einstückigen Rohres, so besitzt diese Form
eine völlig genau zylindrische und ununterbrochene Innenfläche, deren Seitenlinie
und Achse parallel mit der Achse der Tragwalzen 32 ist. Dementsprechend ist die
Erzielung eines Rohres von gleichförmiger Wandstärke und das leichte Herausziehen
dieses Rohres nach seinem Erstarren aus der Form gewährleistet, was bisher vielfach
sehr große Schwierigkeiten bot. Die einzelnen Lamellen werden zweckmäßig aus Blech,
beispielswcise aus dürrem Bessemerstahlblech, ausgestanzt. Auf cic:se Weise tritt
so gut wie gar kein Metallverlust ein, da die beim Ausstanzen eines Rirgr-s abfallende
Scheibe zum Ausstanzen eines Ringes für die nächstkleinere Rohrgröße verwendet werden
kann usw.
-
Der Behälter i6o (Abb. 8) nimmt ebenfalls eine vorzugsweise umlaufende
Menge 40 von Kühlwasser auf. Dieses wird durch eine Einlaßleitung 41 zugeführt,
die am Behälter befestigt ist und an einem Rohre 42 verschiebbar geführt ist, das
an eine Wasserleitung angeschlossen ist. Die Wassermenge 40 wird auf der gewünschter.
Standhöhe gemäß Abb. 8 mittels eines senkrechten Überlaufrohres 43 gehalter!, das
in eine entsprechend teleskopartig ausgestaltete Auslaßleitung 44 mündet. Bei der
Drehung der Form 31, die teilweise in die Kühlflüssigkcit 40 eintaucht, wird die
Kühlwirkung dadurch begünstigt, daß das Wasser zwischen die Lamellen eindringt,
andererseits entweichen die aus dem Metall sich entwickelnden Gase durch die Zwischenräume
zwischen den Lamellen oberhalb des Wasserspiegels. Gleichzeitig wird die Kühlung,
wie oben beschrieben, durch die Drehung der Tragwalzen 32 unterstützt. Dic-Kühlung
ist hierbei derartig wirksam, daß, während man bisher zum Gießen sechszölliger Rohre
selbst bei Eisenguß die Form mit i Zoo Umdrehungen in der Minute umlaufen lassen
mußte, nunmehr etwa 6oo Umdrehungen genügen.
-
Die Form wird hier wieder dadurch gedreht, daß eine der Walzen 32
als Triebwalze wirkt, indem sie von einem an der Seite des Behälters 6 gelagerten
Elektromotor 45 mittels des Rades 46; des Rades 47 und des Riemens oder der Kette
48 gedreht wird.
-
Auch hier sind ferner die Einlaß- und Auslaßleitungen für den Behälter
16o teleskopartig ausgebildet. Da andererseits auch der gesamte Antrieb vom Behälter
getragen wird, kann beim Gießen die Form in der Längsrichtung bewegt werden, um
sie mit der das flüssige Metall liefernden Vorrichtung in Verbindung zu bringen.
Zu diesem Zweck trägt der Behälter mehrere Räder 49, die auf Schienen 5o auf einem
Fundament 51 laufen.
-
Eine Packung 52 kann vorgesehen sein, um
den Austritt
der Flüssigkeit q o an anderer Stellen als durch den Überlauf 43 zu verhindern.
-
Gemäß Abb. 9 bis 13 besteht jeder Formteil 55 aus mehreren ringförmigen
Lamellen 56. Diese werden, so wie gezeichnet, aufeinandergestapelt und dann mit
Nuten oder Schlitzen 57 versehen. Die Lamellen werden dann in der. Nuten oder Schlitzen
miteinander verschweißt. Die Nuten werden mit dem Schweißmetall überfüllt, wie bei
58 in Abb. -ix angedeutet. Dadurch sind jetzt die Lamellen an mehrerer, um ihren
Umfang herum verteilten Punkten miteinander verschweißt..
-
Nach diesem Zusammmschweißen wird der dadurch gebildete Formteil innen
und außer durch Drehen, Ausbohren u. dgl. auf genaues Maß gebracht, so daß im vorliegenden
Beispielsfalle ein, genaues zylindrisches Rohr entsteht. Bei dieser Bearbeitung
wird das aus der Nuten 57 überständige Schweißmetall 58 wieder beseitigt.
-
Jeder Formteil 55 (Abb. ii und z2) wird vorzugsweise im Anschluß an
das Verschweißen. mit Bohrungen 59 versehen, welche die Zugstangen 6o aufnehmen,
die durch die ganze Form der Länge nach durchlaufen.
-
Die Rohrformabschnitte werden auch mit Vertiefungen 61 versehen, in
die metallene Dübelstifte 62 o; dgl. eingelassen werden. Die Stifte können an den
Rohrschüssen durch beliebige Mittel, beispielsweise durch Verschweißen oder Verstemmen
dauernd befestigt werden. Die vorragender Enden greifen in die ihnen zugekehrten
Öffnungen des benachbarten Rohrschusses ein, so daß die Rohrschüsse leicht voneinander
getrennt werden können.
-
Gemäß Abb. 9 und io werden mehrere Rohrschüsse 55 gleichachsig aneirandergereiht,
um eine entsprechend lange Form 53 zu bilden, Deutlichkeitshalber sind in Abb. 9
und io die Trennlinien zur Bezeichnung der Fugen zwischen den einzelnen Lamellen
weggelassen. Hierauf werden die Zugstangen 6o durch die Bohrungen 59 hir_durchgeführt
und Muttern 64 werden auf die vorstehenden Enden. der Zugstangen so weit aufgeschraubt,
daß die Form ein festes Ganzes bildet, das in irgendeiner Art gedreht werden kann,
wobei aber Dichtsdestoweziger geringe seitliche Ausgleichbewegungen unter dem Einfluß
ungleichförmiger Wärmedehnungen beim Gi3ßen möglich bleiben.