DE3521935C1 - Process for the production of solid castings from cast iron and a chill-casting machine for carrying it out - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gießaus­ rüstung und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstel­ lung von Vollgußteilen aus Gußeisen sowie eine Kokillengieß­ maschine für dessen Durchführung.

Besonders erfolgreich kann die vorliegende Erfindung für den Kokillenguß von Vollgußteilen aus Gußeisen ohne Weißeinstrahlung wie Bremsklötze für Waggons und Lokomoti­ ven sowie anderen Teilen, eingesetzt werden, von denen ei­ ne größere Verschleißfestigkeit und eine hohe Reibungszahl sowie eine geringere Brüchigkeit gefordert werden.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Gußtei­ len aus Gußeisen (siehe beispielsweise den SU-Urheberschein Nr. 4 95 147, IPK³ B 22 D 15/00), welches Eingießen der Schmelze in eine Kokille, Halten bis zur Ausbildung einer Guß­ haut an der Gußteiloberfläche, durch die die Konfiguration des Gußteiles erhalten bleibt, Öffnen der Kokillenteile zur Bildung eines Luftspaltes zwischen dem Gußteil und der Ko­ kille sowie Abkühlen des Gußteils bis zur Erstarrung um­ faßt.

Die Kokillengießmaschine für die Durchführung dieses Verfahrens enthält ein Gestell, formgebende Kokillenseiten­ teile, die auf Kokillenplatten befestigt sind, Einrichtun­ gen für die Verlagerung der Kokillenplatten mit den Kokil­ lenteilen in die Eingießzone und einen Untersatz. In die­ ser Maschine wirkt der beim Auseinanderrücken der Kokillen­ teile entstehende Luftspalt zwischen dem Gußteil und den Kokillenteilen als Wärmewiderstand, durch den die Abkühl­ geschwindigkeit des Gußteils geregelt wird, wodurch die Herstellung von Gußteilen ohne Weißeinstrahlung ermöglicht wird. Durch den Luftspalt wird die Kokillenstandzeit po­ sitiv beeinflußt, weil die Dauer des unmittelbaren Kontak­ tes mit dem heißen Gußteil verkürzt wird.

Jedoch können durch dieses Verfahren und mit dieser Maschine nur hohle Gußteile unter Einsatz von Kernen her­ gestellt werden. In diesem Fall bleibt das Gußteil nach dem Auseinanderrücken der Kokillenteile am Kern hängen, dessen herausragender Teil auf einer unbeweglichen Abstüt­ zung angeordnet ist, und seine Oberfläche hat keine Berüh­ rung mit den Kokillenteilen, wodurch ein Selbstglühen der Gußhaut durch die Einwirkung der Wärme des nicht erstarr­ ten (flüssigen) inneren Gußstückteils gesichert wird. Die Herstellung von Vollgußteilen aus Gußeisen beispielsweise von Bremsklötzen, im bekannten Verfahren ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden, weil dabei Kerne nicht eingesetzt werden und während des Kühlvorganges, wenn die Kokillenteile auseinandergerückt sind, das Gußteil sich auf einen Kokillenteil stützen muß, wodurch ungleichmäßi­ ge Bedingungen für die Abkühlung des Gußteils geschaffen werden und auf der Gußstückoberfläche im Bereich ihrer Berührung mit der Kokille Weißeinstrahlung zustandekommt. Bekanntlich haben die weiß erstarrten Bereiche andere Fe­ stigkeitswerte, wodurch zusätzliche Schwierigkeiten bei der Bearbeitung und Benutzung von Werkstücken entstehen, die aus derartigen Gußteilen gefertigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren zur Herstellung von Vollgußteilen aus Gußeisen sowie eine Kokillengießmaschine für dessen Durchführung zu schaffen, bei welchen sich die Abkühlung von Gußteilen so vollzieht, daß die Gußteile ohne Weißein­ strahlung mit einem gleichmäßigen und vorgegebenen Gußeisengefüge hergestellt werden.

Dies wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Vollgußteilen aus Guß­ eisen, bei welchem Eingießen des Metalls in eine Kokille, Halten des eingegossenen Metalls bis zur Ausbildung einer Oberflächengußhaut, durch die die Konfiguration des Gußteiles erhalten bleibt, Abführen der formgebenden Ko­ killenseitenteile vom Gußteil und Abkühlen des Gußteils er­ folgen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Abkühlens, des Gußteils die Oberfläche der Gußhaut in dessen Unterteil durch Ver­ ringerung der Wärmeabgabe ihrer Oberfläche während des Zerfalls von 70 bis 80% Zementit in derselben erwärmt, dann die Gußhautoberfläche in diesem Gußstückteil durch Ver­ größerung der Wärmeabgabe ihrer Oberfläche während der Abfuhr der Überhitzungswärme der flüssigen Phase gekühlt, und dann die Wärmeabgabe ihrer Oberfläche während der Abfuhr der Kristallisationswärme des Gußteils wieder verringert wird.

Zweckmäßig wird die Wärmeabgabe der Gußhaut­ oberfläche im unteren Gußstückteil während des Zerfalls von 70 bis 30% Zementit und während der Abfuhr der Kristallisationswärme des Gußteils um das 1,1- bis 1,2fa­ che und während der Abfuhr der Überhitzungswärme der flüs­ sigen Phase des Gußteils um das 2,5- bis 3fache größer als die Wärmeabgabe der seitlichen Gußstückflächen ge­ wählt. Wie festgestellt worden ist, wird die untere Gußhaut bei der anfänglichen Vergrößerung der Wärmeabgabe der unteren Gußstückfläche um das 1,1- bis 1,2fache durch die Wärme des flüssigen Gußstückkerns erwärmt. Eine Er­ höhung ihrer Temperatur trägt dazu bei, daß Zementit schneller zerfällt. Dabei soll die Erwärmung der Gußhaut nicht über die Zeit des Zerfalls von 70 bis 80% Zementit fortgesetzt werden, weil zu diesem Zeitpunkt die Tem­ peratur der Gußhaut einen Grenzwert erreicht, über dem die Gußhaut ihre Festigkeit verliert und sich unter Einwirkung des metallostatischen Druckes des flüssigen Gußstückkerns (der flüssigen Phase) verformen kann.

Infolge der Vergrößerung der Wärmeabgabe der un­ teren Oberfläche des Gußteils um das 2,5- bis 3fache wird die restliche Überhitzungswärme des flüssigen Gußstückkerns durch die untere Gußhaut vollständig abgeführt, wodurch ihre Verformung verhindert wird, wobei Zementitzerfall in der unteren Gußhaut weiter vor sich geht, jedoch et­ was langsamer, da die Temperatur der Gußhaut gesenkt wird. Bei der weiteren 1,1- bis 1,2fachen Verringerung der Wärme­ abgabe der unteren Oberfläche der Gußhaut des Gußteils wird die Gußhaut durch die Kristallisationswärme des Guß­ teils etwas erwärmt, wodurch der endgültige Zementitzer­ fall in derselben gefördert wird.

Die Kokillengießmaschine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die ein Gestell, formgebende Kokillenseitenteile, die auf Kokillenplatten befestigt sind, Einrichtungen für die Verlagerung der Kokillenplatten mit den Kokillenteilen in die Eingießzone und Untersätze enthält, ist in Weiterbildung der Erfindung mit mindestens einer Vorrichtung für die Abnahme des Gußteils vom Untersatz versehen, die für die Veränderung der Wärmeabgabe der Gußhautoberfläche im unteren Gußstückteil eingerichtet ist und eine vertikal verstellbare Abstützung und eine horizontal verstellbare Abstützung enthält, die mit der Möglichkeit eines abwech­ selnden Kontaktes mit dem unteren Gußstückteil angeordnet und in Form von Längsbalken mit daran befestigten hori­ zontalen Tragarmen ausgebildet sind, sowie eine unbewegli­ che horizontale Abstützung mit Stützelementen besitzt, wo­ bei die Tragarme der vertikal verstellbaren Abstützung und die Stützelemente der unbeweglichen horizontalen Abstützung mit schmalen Stützkanten und die Tragarme der horizontal verstellbaren Abstützung mit breiten Stützkanten ausgebil­ det sind.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die vertikal verstellbare Abstützung unter dem Untersatz angeordnet und die horizontal verstellbare Abstützung in der gleichen Höhe mit der unbeweglichen horizontalen Ab­ stützung angebracht, und mit einem Drehantrieb versehen, durch den die Abstützung von der vertikal verstellbaren Abstützung zur unbeweglichen horizontalen Abstützung ver­ lagert wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante können in der Kokillengießmaschine zwei Vorrichtungen für die Ab­ nahme der Gußteile vom Untersatz angeordnet werden, die für die Veränderung der Wärmeabgabe der Gußhautoberfläche im unteren Gußstückteil eingerichtet und ähnlich wie die erste Vorrichtung ausgebildet sind, wobei diese zwei Vor­ richtungen symmetrisch zur Kokillenachse liegen und zwi­ schen ihnen eine Platte mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist, die zwei Untersätze trägt, von denen jeder bei der Verlagerung der Platte abwechselnd in die Eingießzone und über die vertikal ver­ stellbare Abstützung der jeweiligen Vorrichtung für die Gußteilabnahme gebracht wird, und die horizontal verstell­ baren Abstützungen dieser Vorrichtungen auf einer der Ko­ killenplatten montiert sind.

Das Vorhandensein von einer bzw. zwei Vorrich­ tungen für die Abnahme von Vollgußteilen vom Untersatz gestattet es, das Gußstück während des Abkühlvorganges unter gleichzeitiger Veränderung der Wärmeabgabe des Ober­ flächenbereichs der Gußhaut zu halten, der mit dieser Vor­ richtung in Berührung steht, wodurch gleiche Bedingungen für das Abkühlen sämtlicher Bereiche des Gußteils ge­ schaffen werden und dadurch die Herstellung von Gußteilen mit einem vorgegebenen Gußeisengefüge ohne Weißeinstrah­ lung gefördert wird. Die vertikal verstellbare Abstützung und die horizontal verstellbare Abstützung, die abwechselnd mit dem Gußteil in Berührung kommen, sind Mittel zum Hal­ ten des Gußteils für dessen Abkühlen und Entfernen aus der Eingießzone, wobei durch die schmalen Stützkanten der Trag­ arme der vertikal verstellbaren Abstützung eine 1,1- bis 1,2mal intensivere Wärmeabgabe der Gußhaut (des Bereichs, mit dem sich das Gußteil auf die Kanten des Tragarms stützt) als die Wärmeabgabe der seitlichen Gußteilflächen gewähr­ leistet wird, wodurch die Temperatur in der Gußhaut erhöht wird und für den Zementitzerfall in derselben ausreicht, wobei die Gußhaut ihre vorgegebene Form behält, d. h. keine Verformung unter Einwirkung des metallostatischen Druckes des flüssigen Gußstückkerns erfährt.

Durch die breiten Stützkanten der Tragarme der ho­ rizontal verstellbaren Abstützung wird eine 2,5- bis 3mal intensivere Wärmeabgabe der Gußhautoberfläche als die Wär­ meabgabe der seitlichen Gußstückflächen gewährleistet, wo­ durch die Temperatur in diesem Gußstückteil während der vollständigen Abfuhr der Überhitzungswärme der flüssigen Phase verringert und dadurch eine Verformung der Gußstück­ haut verhindert wird. Durch die schmalen Kanten der Stütz­ elemente der unbeweglichen Abstützung wird eine 1,1- bis 1,2mal intensivere Wärmeabgabe der Gußhautoberfläche als bei der Wärmeabgabe an den seitlichen Gußstückflächen gewährleistet, wodurch die Erwärmung der Gußhaut durch die Kristallisa­ tionswärme gefördert wird, bei der der Zementitzerfall in der Gußhaut weitergeht, die dann schon eine ausreichende Dicke hat, bei der eine Verformung nicht mehr erfolgt.

Vorteilhaft ist die Platte, die zwei Untersätze trägt, über zwei parallele Säulen auf dem Gestell gelen­ kig angeordnet und mit einem Antrieb für eine hin- und her­ gehende Bewegung versehen, der einen Kraftzylinder und eine Führung besitzt, die am Gestell unbeweglich befestigt ist, wobei das Gehäuse des Kraftzylinders auf der Platte befe­ stigt ist und die Kolbenstange Rollen besitzt, die die Führung umgreifen.

Zweckmäßig wird über der unbeweglichen hori­ zontalen Abstützung auf dem Gestell eine wassergekühlte Platte mit der Möglichkeit von Einstellbewegungen angeord­ net, durch die die Ausbildung der Gußhaut auf der oberen Stirnfläche des Gußstücks, d. h. die Ausbildung der Guß­ haut auf dem gesamten Gußstückumfang gefördert wird, wo­ durch eine Verformung des unteren Gußhautteils sogar bei einiger Überhitzung verhindert wird.

Vorzugsweise wird auf dem Längsbalken der ver­ tikal verstellbaren Abstützung ein wassergekühlter Schirm mit der Möglichkeit einer Einstellung angeordnet, durch den die Ausbildung des vorgegebenen Gußeisengefüges während der Abkühlung des Gußteils gefördert wird.

Um die Leistung der Maschine zu erhöhen sowie die Gußstückqualität zu verbessern, kann in der Kokillengieß­ maschine eine Eingießvorrichtung angeordnet werden, die aus einem auf dem einen der Kokillenseitenteile starr be­ festigten Gießleitkegel und einer auf dem gleichen Kokil­ lenseitenteil schwenkbar befestigten Dosiereinrichtung be­ steht, die einen eigenen Antrieb in Form eines an der Ko­ killenplatte vertikal befestigten Kraftzylinders besitzt.

Durch eine derartige Ausführung der Eingießvorrich­ tung wird das Eingießen der Schmelze in die Kokille be­ schleunigt, wodurch der Dickenunterschied der auszubilden­ den Gußhaut auf der unteren und der seitlichen Gußstück­ fläche verringert wird.

Somit gestatten das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Vollgußteilen sowie die Kokillengießmaschi­ ne für dessen Durchführung, Vollgußteile mit dem vorgege­ benen Gußeisengefüge ohne Weißeinstrahlung herzustellen, wobei während der Abkühlung eine Überhitzung der Gußhaut und deren Verformung vermieden und der Zementitzerfall be­ schleunigt wird.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer aus­ führlichen Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung von Vollgußteilen aus Gußeisen sowie der Kokillengießmaschine für dessen Durchführung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in diesen zeigt

Fig. 1 - die schematische Darstellung einer Kokillen­ gießmaschine mit einer Vorrichtung für die Abnahme von Gußstücken;

Fig. 2 - diese in Draufsicht;

Fig. 3 - die schematische Darstellung einer Kokillen­ gießmaschine mit zwei Vorrichtungen für die Abnahme von Gußstücken in Draufsicht, die Platte mit dem Untersatz in Rechtsstellung;

Fig. 4 - diese mit auseinandergerückten Kokillen­ platten, die Platte mit dem Untersatz in Linksstellung;

Fig. 5 - einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 - einen Querschnitt durch den Längsbalken einer vertikal verstellbaren Abstützung;

Fig. 7 - einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 4;

Fig. 8 - einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 4;

Fig. 9 - einen wassergekühlten Schirm auf der verti­ kal verstellbaren Abstützung;

Fig. 10 - diesen in Draufsicht.

Das Verfahren zur Herstellung von Vollgußteilen aus Gußeisen in einer Kokille, beispielsweise von Bremsklötzen, für Waggons wird folgendermaßen durchgeführt. Das flüssige Metall (die Schmelze) wird in die Kokille eingegossen. Das eingegossene Metall wird in der Kokille bis zur Ausbildung (Ansetzen) einer Oberflächengußhaut gehalten, durch die die Konfiguration des Gußteils erhalten bleibt. Dann werden die formgebenden Kokillenseitenteile vom Gußstück abgeführt, und dieses wird auf eine beliebige bekannte Weise abgekühlt. Da das Vollgußteil ohne Kern geformt wird, wird dieses Guß­ teil zur Erzeugung der gleichen Abkühlverhältnisse auf sämt­ lichen Gußteilseiten, darunter auch auf der unteren Guß­ hautfläche, mit der sich das Gußteil auf den Untersatz oder, den hervorstehenden Abschnitt des Kokillenseitenteils stützt, vom Untersatz mittels einer Vorrichtung abgenommen, die für die Veränderung der Wärmeabgabe dieser Fläche der Gußstück­ haut eingerichtet ist, u. zw. kann durch sie die Oberfläche der Gußhaut im unteren Gußstückteil in der Anfangsstufe der Abkühlung durch eine Verringerung der Wärmeabgabe der Oberfläche während des Zerfalls von 70 bis 80% Zementit erwärmt, dann durch eine Vergrößerung der Wärmeab­ gabe ihrer Oberfläche während der Abfuhr der Überhitzungs­ wärme der flüssigen Phase gekühlt werden, worauf wieder die Wärme­ abgabe ihrer Oberfläche bis zur vollständigen Erstarrung des Gußteils verringert wird. Bei der Erwärmung der Guß­ haut wird dabei die Wärmeabgabe ihrer Oberfläche um das 1,1- bis 1,2fache größer als die Wärmeabgabe ihrer Seiten­ flächen eingestellt. Während dieser Zeit wird die Gußhaut durch die Wärme der flüssigen Phase des Gußteils erwärmt, wobei Zementit in dieser bis zu 80% zerfällt. Um eine wei­ tere Erwärmung der Gußhaut und eine eventuelle Verformung dabei zu verhindern, wird dann die Wärmeabgabe der Guß­ hautoberfläche im unteren Gußstückteil um das 2,5- bis 3fache größer als die Wärmeabgabe der Seitenflächen einge­ stellt. Dies gestattet es, die Gußhaut nicht mehr als fer­ tigungstechnisch notwendig zu erwärmen und sogar im Gegen­ teil die Temperatur etwas herabzusetzen. In diesem Zustand wird das Gußteil gehalten, bis die Überhitzungswärme der flüssigen Phase abgeführt ist, d. h. bis die Liquidustempe­ ratur im inneren Gußstückteil erreicht ist, dabei nimmt die Dicke der Gußhaut zu, und sie verfestigt sich. Nach der Abfuhr der Überhitzungswärme droht die Gußhaut im unteren Gußstückteil sich nicht mehr zu verformen. Deswegen wird die Wärmeabgabe wieder um das 1,1- bis 1,2fache größer als die Wärmeabgabe der Seitenflächen eingestellt und gehalten, bis die Kristallisationswärme abgeführt ist, d. h. die Solidustemperatur im inneren Gußstückteil erreicht ist. Die Gußhaut erwärmt sich wieder, aber die Wärme reicht nicht mehr aus, um eine Verformung der bereits ausgebildeten Gußhaut zu verursachen, deren Dicke schon genügend groß ist. Durch die Erhöhung der Temperatur erfolgt in der Guß­ haut der endgültige Zementitzerfall, das Gußteil kühlt langsam ab, wonach es abtransportiert wird.

Eine Kokillengießmaschine für die Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Vollguß­ teilen aus Gußeisen enthält ein Gestell 1 (Fig. 1), eine Kokilleneinheit, die einen auf der Mittensäule 2 ortsfest angeordneten Untersatz 3 einschließt, formgebende Kokil­ lenseitenteile 4 und 5, die auf Kokillenplatten 6 und 7 entsprechend angeordnet sind, die ihre eigenen Einrichtungen für deren Verlagerung mit den Kokillenteilen in die Ein­ gießzone besitzen, sowie eine Vorrichtung 8 (Fig. 2) für die Abnahme des Gußstücks vom Untersatz, die für die Veränderung der Wärmeabgabe von der Gußhautoberfläche im unteren Gußstück­ teil eingerichtet ist.

Jede Einrichtung für die Verlagerung der Kokillenplat­ te enthält einen Kraftzylinder 9 (Fig. 1) und eine Parallel­ kurbel, deren Glieder 10 mit der Kokillenplatte und dem Gestell 1 gelenkig verbunden sind, wobei die Kolbenstange 11 des Kraftzylinders 9 mit einem der Glieder 10 der Parallel­ kurbel gelenkig verbunden ist.

Die Vorrichtung 8 für die Abnahme der Gußstücke vom Untersatz enthält eine vertikal verstellbare 12, eine ho­ rizontal verstellbare 13 und eine unbewegliche horizon­ tale Abstützung 14 mit Stützelementen 15.

Die vertikal verstellbare Abstützung 12 und die hori­ zontal verstellbare Abstützung 13 sind mit der Möglichkeit eines abwechselnden Kontaktes mit dem unteren Gußstückteil angeordnet.

Die vertikal verstellbare Abstützung 12 ist unter dem Untersatz 3 angeordnet und besteht aus einer Stange, an der ein Längsbalken 16 mit horizontalen Tragarmen 17 befestigt ist, auf die sich das Gußstück bei der Abnahme vom Untersatz stützt. Für die vertikale Verstellung ist die Stange der Abstützung an der Kolbenstange 18 eines am Ge­ stell 1 vertikal befestigten Kraftzylinders 19 befestigt. Auf dem Längsbalken 16 der vertikal verstellbaren Abstüt­ zung 12 ist ein wassergekühlter Schirm 20 bekannter Kon­ struktion angebracht.

Die horizontal verstellbare Abstützung 13 ist in gleicher Höhe mit der unbeweglichen horizontalen Abstützung 14 angeordnet und mit einem Antrieb zu deren Drehen ver­ sehen, durch den die Abstützung von der vertikal verstell­ baren Abstützung 12 zur unbeweglichen horizontalen Abstüt­ zung 14 verlagert wird. Die Abstützung 13 (Fig. 2) enthält einen Längsbalken 21 mit daran befestigten horizon­ talen Tragarmen 22. Der Balken 21 ist auf einer vertika­ len Hülse 23 montiert, die auf einer an dem Gestell 1 un­ beweglich befestigten Achse sitzt. An der Hülse 23 ist ein horizontaler Hebel starr befestigt, der mit der Kolbenstange 24 eines an dem Gestell 1 horizontal befestigten Kraftzylinders 25 gelenkig verbunden ist. Bei der Verlagerung der Kolbenstange 24 dreht sich die Hülse 23 zusammen mit dem Holm 21 in der horizontalen Ebene um die vertikale Achse.

Die unbewegliche horizontale Abstützung 14 besteht aus einem Rahmen, in dem sich die Stützelemente 15 in Form von Tragarmen oder Rollen befinden. An dem Rahmen der Abstützung 14 ist ein Kraftzylinder 26 horizontal angeord­ net, an dessen Kolbenstange 27 ein Anschlag 28 befestigt ist, durch den das Gußstück von den Tragarmen 22 der Abstützung 13 auf die Stützelemente 15 der Abstützung 14 verlagert wird.

Über der unbeweglichen horizontalen Abstützung 14 (Fig. 1) ist eine wassergekühlte Platte 29 bekannter Konstruktion mit der Möglichkeit von Einstell­ bewegungen angeordnet. Die wassergekühlte Platte 29 ist an der Kolbenstange des am Gestell 1 vertikal befestigten Kraft­ zylinders 30 befestigt.

Zur Vergrößerung der Eingießgeschwindigkeit und zur Verbesserung der Gußstückqualität ist die Kokillengieß­ maschine mit einer Eingießvorrichtung versehen, die aus einem Durchfluß-Einführungskegel 31 besteht, der an einem der Kokillenseitenteile beispielsweise an dem Teil 4, be­ festigt ist, und mit einer Dosiereinrichtung 32 bestückt, die auf dem gleichen Kokillenseitenteil 4 schwenkbar an­ geordnet ist und einen eigenen Antrieb in Form eines auf der Kokillenplatte 6 vertikal befestigten Kraftzylinders 33 hat, dessen Kolbenstange mit der Dosiereinrichtung 32 gelen­ kig verbunden ist, wobei die Auslauföffnung des Durchfluß- Einführungskegels 31 auf der Kokillenachse liegt.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Kokillengieß­ maschine sind zwei Vorrichtungen 34 (Fig. 3, 4 und 5) für die Abnahme der Gußstücke vom Untersatz vorgesehen, die für die Veränderung der Wärmeabgabe der Gußhautober­ fläche im unteren Gußstückteil eingerichtet sind, die ähn­ lich wie die dargestellte Vorrichtung 8 ausgebildet und symmetrisch zur Kokillenachse angeordnet sind, und zwi­ schen diesen Vorrichtungen 34 ist eine Platte 35 mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet, die zwei Untersätze 3 trägt. Bei der Verlagerung der Platte 35 wird jeder Untersatz 3 in die Eingießzone und über die vertikal verstellbare Abstützung der jeweiligen Vor­ richtung für die Abnahme der Gußstücke gebracht.

Die vertikal verstellbaren Abstützungen 36 und die unbeweglichen horizontalen Abstützungen 37 der Vorrichtun­ gen 34 sind wie die Abstützungen 12 und 14 der Vorrichtung 8 ausgebildet und die horizontal verstellbaren Abstützun­ gen 38 der Vorrichtung 34 sind wie die Abstützungen 13 konstruktiv ausgelegt, jedoch auf einer der Kokillenplat­ ten beispielsweise auf der Kokillenplatte 6, auf beiden Seiten der Kokille angeordnet.

Die Platte 35 ist über zwei parallele Säulen 39 (Fig. 5) auf dem Gestell 1 gelenkig angeordnet und mit ei­ nem Antrieb für deren hin- und hergehende Bewegung verse­ hen, der einen Kraftzylinder 40 enthält, dessen Gehäuse auf dem Unterteil der Platte 35 angeordnet ist, und eine Führung 41 besitzt, die an dem Gestell 1 starr befestigt ist, wobei die Kolbenstange des Kraftzylinders 40 Rollen 42 hat, die die Führung 41 umgreifen.

In den Tragarmen der Abstützungen 12, 36 und 13, 38 ist eine Nut 43 eingearbeitet, in der sich eine Leiste 44 befindet die an dem Balken jeder Abstützung auf belie­ bige bekannte Weise befestigt ist und die Tragarme in der vorgegebenen Stellung hält. Die Tragarme haben Stützkanten, auf die sich das Gußstück während der Verlagerung und Ab­ kühlung stützt, wobei die Stützkanten A (Fig. 7) der Trag­ arme 17 der vertikal verstellbaren Abstützungen 12 und 36 und der Stützelemente 15 der Abstützungen 14 und 37 schmal ausgebildet sind wie in Fig. 7 dargestellt ist, und die Gesamtfläche der Kanten A jeder Abstützung 2 bis 5% der Fläche des unteren Gußstückteils (Stützteils) ausmacht. Die Stützkanten B (Fig. 8) der Tragarme 22 der horizontal verstellbaren Abstützungen 13 und 38 sind breit ausgebil­ det und die Gesamtfläche der Kanten B jeder Abstützung be­ trägt 15 bis 20% der Fläche des unteren Gußstückteils (Stützteils).

Der wassergekühlte Schirm 20 (Fig. 9 und 10), der auf den Längsbalken der vertikal verstellbaren Abstützungen montiert ist, besitzt eine mit der Gußstückkonfiguration übereinstimmende Form, wie in Fig. 10 dargestellt, und ist an dem Balken mit Schrauben 45 befestigt, wodurch eine Einstellregelung des Schirms relativ zum Gußstück ermög­ licht wird.

Die erfindungsgemäße Kokillengießmaschine funktio­ niert folgendermaßen.

Das schmelzflüssige Metall wird in die Dosierein­ richtung 32 (Fig. 1) gegeben. Über einen Hebel wird die Dosiereinrichtung 32 durch die Kolbenstange des Kraftzylinders 33 geschwenkt und das Metall wird über den Durchfluß-Ein­ führungskegel 31 in den Kokillenhohlraum eingegossen. Nach vorgegebenem Halten der Schmelze in der Kokille, wie es für die Ausbildung der Oberflächengußhaut erforder­ lich ist, werden die formgebenden Kokillenseitenteile 4 und 5 auseinandergerückt und entsprechend die Eingieß­ vorrichtung abgeführt.

Das Gußstück 46 bleibt teilweise (30 bis 50% seiner unteren Fläche) auf dem Untersatz 3 liegen und wird auf diesem durch die Konfiguration der Teilungslinie zwischen dem Untersatz und dem Kokillenseitenteil gehalten. Durch die Kolbenstange des Kraftzylinders 19 wird die vertikal ver­ stellbare Abstützung 12 nach oben ausgefahren und ihre Tragarme 17 kommen mit dem in der Luft hängenden Teil der unteren Fläche des Gußstücks in Berührung und heben es über dem Untersatz. Da die Kontaktfläche der Stützkanten A der Tragarme 17 der Abstützung 12 mit der unteren Fläche des Gußstücks 2 bis 5% seiner Fläche beträgt, ist die Wär­ meabgabe der unteren Gußstückfläche etwas größer als die Wärmeabgabe der seitlichen und der oberen Gußstückflächen in die Luft, trotzdem erfolgt die Erwärmung der Gußhaut im unteren Gußstückteil durch die innere Gußstückwärme, bei der 70 bis 80% Zementit zerfällt. Durch den wasserge­ kühlten Schirm 20 auf der Abstützung 12 wird die Wärme­ abgabe der Innenfläche (Arbeitsfläche) des Gußstücks ge­ steuert, wodurch das erforderliche Gefüge in seinem Arbeits­ teil geformt wird, weil das Gußstück, der Waggonbrems­ klotz, mit seiner einen Seite auf Abrieb beansprucht wird.

Wenn die Oberfläche der Gußhaut im unteren Guß­ stückteil eine Temperatur erreicht hat, bei der eine Ver­ formung zustandekommen kann, wird das Gußstück auf die Trag­ arme 22 der Abstützung 13 übergeführt. Dabei wird die Kolbenstange des Kraftzylinders 25 nach vorne gefahren, wobei die Hülse 23 mit dem daran befestigten Balken 21 der Abstüt­ zung 13 durch den Hebel um 90° gedreht wird. Die Tragarme 22 der Abstützung 13 kommen in die Stellung unter und zwischen den Tragarmen 17 der Abstützung 12, durch die das Gußstück gehalten wird. Die Abstützung 12 wird nach unten gefahren und das Gußstück bleibt auf den Tragarmen 22 der Abstüt­ zung 13 liegen, wobei die Kontaktfläche ihrer Stützkanten B mit der unteren Fläche des Gußstücks 13 bis 20% seiner Fläche beträgt. Die Wärmeabgabe der unteren Fläche nimmt wesentlich zu. Das Gußstück bleibt auf der Abstützung 13 (einschließlich Rückführung der Abstützung in die Ausgangs­ stellung durch Einfahren der Kolbenstange des Kraftzylinders 25), bis der flüssige Gußstückteil die Liquidustemperatur er­ reicht, d. h. die Überhitzungswärme abgeführt ist. Dabei steigt die Temperatur der Gußhautoberfläche im unteren Gußstückteil infolge erhöhter Wärmeabgabe an die Tragarme der Abstützung 13 nicht und folglich wird das Gußstück nicht verformt.

Nach dem Abführen der Überhitzungswärme wird das Gußstück von den Tragarmen 22 der Abstützung 13 durch den Vorsprung 28 des Kraftzylinders 26 auf die Stützelemente 15 der unbeweglichen horizontalen Abstützung 14 verlagert. Die Kontaktfläche der Stützelemente 15 mit der unteren Fläche des Gußstücks beträgt 2 bis 5% seiner Fläche. Auf der unbeweglichen Abstützung 14 wird das Gußstück an die Stützelemente 15 durch die wassergekühlte Platte 29 von oben angepreßt. Durch die Ausbildung der Gußhaut unter Abkühlung mittels der Platte wird ein geschlossener Guß­ stückkörper erzeugt, durch den ein Verzug des erstarrenden Gußstücks bei der Erwärmung durch die Kristallisations­ wärme verhindert wird. Im unteren Gußstückteil erfolgt der endgültige Zementitzerfall.

Nachdem im inneren Teil des Gußstücks die Liquidus­ temperatur erreicht ist, wird dieses von der unbeweglichen Abstützung 14 in einen Speicher bzw. auf ein Förderband auf eine beliebige bekannte Weise verlagert.

Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Kokillengießmaschine die Leistung erhöht, weil das Gußstück von der Eingießposition vor dem voll­ ständigen Erstarren entfernt und die Kokille für den näch­ sten Abguß freigemacht wird, sowie die Qualität verbessert, weil das Gußstück ohne Weißeinstrahlung und mit vor­ gegebenem Gußeisengefüge hergestellt wird.

Die Kokillengießmaschine mit zwei Vorrichtungen für die Abnahme der Gußstücke vom Untersatz funktioniert folgen­ dermaßen.

Nach dem Eingießen von Metall und der Ausbildung der Oberflächengußhaut, durch die die Gußstückkonfiguration er­ halten bleibt, werden die Kokillenseitenteile 4 und 5 aus­ einandergerückt, wobei das Gußstück beispielsweise auf dem linken Untersatz 3 (Fig. 4) liegen bleibt. Dann wird die Plat­ te 35 nach links verlagert und der rechte Untersatz findet in der Eingießzone längs der Kokillenachse Platz. Durch eine derartige Verlagerung der Platte 35 wird der linke Untersatz mit dem Gußstück über die vertikal verstellbare Abstützung 36 der linken Vorrichtung 34 für die Abnahme der Gußstücke gebracht. Die Linksverlagerung der Platte 35 wird durch das Ausfahren der Kolbenstange des Kraftzylinders 40 (Fig. 5) und die Zusammenwirkung der auf der Kolbenstange befestigten Rolle 42 mit der Führung 41 bewerkstelligt. Dabei vollführt die Plat­ te 35 eine planparallele Linksverlagerung, weil sie mit dem Gestell 1 über zwei gelenkig daran befestigte parallele Säulen 39 verbunden ist. Die untere Rolle 42 dient zur Fix­ ierung der Platte 35 in der unteren Stellung durch die Rück­ bewegung der Stange des Kraftzylinders 40.

Gleich nachdem der linke Untersatz 3 mit dem Guß­ stück über die vertikal verstellbare Abstützung 36 der lin­ ken Vorrichtung 34 für die Abnahme des Gußstücks eingestellt ist, spricht der Kraftzylinder an, durch den die Abstützung nach oben gefahren wird, und ihre Tragarme kommen mit dem Gußstück in Berührung und heben es.

Dann werden die Kokillenseitenteile 4 und 5 auf dem rechten Untersatz zusammengerückt, wobei die horizontal verstellbare Abstützung 38 der linken Vorrichtung für die Gußstückabnahme, die auf der Kokillenplatte 6 befestigt ist, eine Stellung unter der das Gußstück tragenden Abstützung 36 einnimmt, danach wird die Abstützung 36 abgesenkt und ihre Tragarme gehen zwischen den Tragarmen der Abstützung 38 hindurch, auf der das Gußstück liegen bleibt. Dann er­ folgt das Eingießen des Metalls in die Kokille, die auf dem rechten Untersatz 3 montiert ist, die Ausbildung der Guß­ haut und das Auseinanderrücken der Kokillenseitenteile.

Beim Auseinanderrücken der Kokillenseitenteile wird das auf den Tragarmen der Abstützung 38 liegende Gußstück zusammen mit dem Kokillenseitenteil zur weiteren Wärmebe­ handlung geleitet, d. h. auf die unbewegliche horizontale Abstützung 37 der linken Vorrichtung 34 für die Gußstück­ abnahme abgeführt. Dann wird die Platte 35 verlagert und der rechte Untersatz 3 mit dem Gußstück wird über der verti­ kal verstellbaren Abstützung 36 der rechten Vorrichtung 34 für die Gußstückabnahme eingestellt. Dabei kommt der freie linke Untersatz 3 in die Eingießzone.

Dann erfolgt die Abnahme des Gußstücks vom rechten Untersatz durch die Tragarme der vertikal verstellbaren Abstützung 36 der rechten Vorrichtung 34, und die Übergabe des Gußstückes auf die Tragarme der horizontal verstell­ baren Abstützung 38 sowie die Stützelemente der unbeweglich­ en horizontalen Abstützung 37 der gleichen (rechten) Vor­ richtung, ähnlich wie die Übergabe des Gußstücks auf der lin­ ken Abnahmevorrichtung 34 geschieht. Danach erfolgt das nächste Eingießen des Metalls in die auf dem linken Unter­ satz 3 montierte Kokille, die Ausbildung der Gußhaut und das Auseinanderrücken der Kokillenseitenteile, d. h. der Arbeitszyklus der Kokillengießmaschine wird wiederholt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Vollgußteilen aus Gußeisen, bei welchem Eingießen des Metalls in die Kokille, Halten des eingegossenen Metalls in der Kokille bis zur Ausbildung einer Oberflächengußhaut, durch die die Gußstückkonfiguration erhalten bleibt Abführen der form­ gebenden Kokillenseitenteile vom Gußteil und Abkühlen des Gußteils erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abkühlen des Gußteils die Oberfläche der Gußhaut in dessen Unter­ teil durch Verringerung der Wärmeabgabe der Oberfläche während des Zerfalls von 70 bis 80% Zementit in derselben erwärmt, dann die Gußhautoberfläche in diesem Gußstück­ teil durch Vergrößerung der Wärmeabgabe der Oberfläche während der Abfuhr der Überhitzungswärme der flüssigen Phase gekühlt, dann die Wärmeabgabe der Oberfläche wäh­ rend der Abfuhr der Kristallisationswärme des Gußteils wieder verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabgabe der Oberfläche der Gußhaut im unteren Gußstückteil während des Zerfalls von 70 bis 80% Zementit und während der Abfuhr der Kristallisations­ wärme des Gußteils um das 1,1- bis 1,2fache und während der Abfuhr der Überhitzungswärme der flüssigen Phase um das 2,5- bis 3fache größer als die Wärmeabgabe der seit­ lichen Gußstückflächen gewählt wird.

3. Kokillengießmaschine für die Durchführung des Ver­ fahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, welche ein Gestell (1), formgebende Kokillenseitenteile (4 und 5), die auf Kokil­ lenplatten (6 und 7) befestigt sind, Einrichtungen für die Verlagerung der Kokillenplatten mit den Kokillenteilen in die Eingießzone und Untersätze (3) enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit mindestens einer Vorrichtung (8) für die Abnahme des Gußteils vom Untersatz versehen ist, die für die Veränderung der Wärmeabgabe der Gußhautober­ fläche im unteren Gußstückteil vorgesehen ist und eine vertikal verstellbare Abstützung (12) und eine horizontal verstellbare Abstützung (13) besitzt, die mit der Möglich­ keit eines abwechselnden Kontaktes mit dem unteren Guß­ stückteil angeordnet und in Form von Längsbalken mit daran befestigten horizontalen Tragarmen ausgebil­ det ist, sowie eine unbewegliche horizontale Abstützung (14) mit Stützelementen (15) enthält, wobei die Tragarme (17) der vertikal verstellbaren Abstützung (12) und die Stützelemente (15) der unbeweglichen horizontalen Abstüt­ zung (14) mit schmaleren Stützkanten (A) als die Stützkanten (B) der Tragarme der horizontal verstellbaren Abstützung (13) ausgebildet sind.

4. Kokillengießmaschine nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vertikal verstellbare Abstützung (12) unter dem Untersatz (3) angeordnet ist und die hori­ zontal verstellbare Abstützung (13) in der gleichen Höhe mit der unbeweglichen horizontalen Abstützung (14) liegt und mit einem Antrieb zu deren Drehung versehen ist, durch den die Abstützung (13) von der vertikal verstellbaren Abstützung (12) zur unbeweglichen horizontalen Abstützung (14) verlagert wird.

5. Kokillengießmaschine nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei Vorrichtungen (34) für die Ab­ nahme des Gußstücks vom Untersatz vorgesehen sind, die für die Veränderung der Wärmeabgabe der Gußhautoberfläche im unteren Gußstückteil eingerichtet sind und ähnlich wie die Vorrichtung (8) ausgebildet sind, wobei diese beiden Vorrich­ tungen symmetrisch zur Kokillenachse liegen und zwischen ihnen eine Platte (35) mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist, die zwei Untersätze (3) trägt, von denen jeder bei der Verlagerung der Platte (35) abwechselnd in die Eingießzone und über die vertikal verstellbare Abstützung (36) der jeweiligen Vorrichtung (34) für die Abnahme des Gußstücks gebracht wird, und die horizontal verstellbaren Abstützungen (38) der Vorrichtun­ gen (34) auf einer der Kokillenplatten montiert sind.

6. Kokillengießmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge­ kenzeichnet, daß die Platte (35), die zwei Untersätze (3) trägt, über zwei parallele Säulen (39) auf dem Gestell (1) gelenkig angeordnet ist und einen Antrieb für die hin- und hergehende Bewegung besitzt, der einen Kraftzylinder (40) und eine Führung (41) enthält, die am Gestell (1) unbeweg­ lich befestigt ist, wobei das Gehäuse des Kraftzylinders (40) an der Platte (35) befestigt und dessen Stange mit Rollen (42) versehen ist, die die Führung (41) umgreifen.

7. Kokillengießmaschine nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über der unbeweglichen hori­ zontalen Abstützung auf dem Gestell eine wassergekühlte Platte (29) mit der Möglichkeit von Einstellbewegungen an­ geordnet ist.

8. Kokillengießmaschine nach den Ansprüchen 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Längsbalken der vertikal verstellbaren Abstützung ein wassergekühlter Schirm (20) mit der Möglichkeit einer Einstellregelung angeordnet ist.

9. Kokillengießmaschine nach den Ansprüchen 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Eingießvorrichtung vor­ gesehen ist, die aus einem an dem einen der Kokillensei­ tenteile starr befestigten Durchfluß-Einführungskegel (31) und einer auf dem gleichen Kokillenteil schwenkbar angeord­ neten Dosiereinrichtung (32) besteht, die einen eigenen Antrieb in Form eines an der Kokillenplatte vertikal befe­ stigten Kraftzylinders (33) besitzt.