DE3532432C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer hohlen Changierwalze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 12 46 482 bekannt.

Es sind verschiedene Arten von Changierwalzen zum Changieren eines Fadens beim Aufspulen von Fäden in Spulautomaten bekannt. Zum Beispiel mit Nuten versehene Changierwalzen ("Nutentrommeln"), die an der Oberfläche einer Auflaufspule aufliegen und diese mit hoher Drehzahl antreiben. Eine Changierwalze muß den folgenden Forderungen hinsichtlich Funktion und Herstellung genügen:

• i) Die Changierwalze muß als elektrisch leitfähiger Körper hergestellt sein, so daß während des Aufspulvorgangs entstehende statische Elektrizität, abgeleitet werden kann, und die Changierwalze elektrisch nicht aufgeladen wird.
• ii) Die Teile der Changierwalze, welche mit dem Faden in Berührung stehen, müssen abriebfest sein.
• iii) Ferner muß die Changierwalze ein leichtes Gewicht aufweisen, so daß sie bei einem Fadenbruch rasch angehalten werden kann.
• iv) Die Oberfläche der Changierwalze muß einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen.
• v) Die Herstellung der Changierwalze, insbesondere der komplizierten Führungsnuten in der Changierwalze, muß einfach durchführbar sein.
• vi) Die Changierwalze muß mit hoher Genauigkeit gefertigt sein, wobei diese Genauigkeit während des Betriebes stabil bleiben muß. Ferner soll die Changierwalze mit niedrigem Herstellungsaufwand herstellbar sein.

Zur Erfüllung des vorstehenden Punktes i) ist es bekannt, die Changierwalze zu beschichten, beispielsweise mit einem Film eines antistatischen Mittels oder mit einem statische Elektrizität verhindernden Mittel. Eine solche Changierwalze besitzt jedoch eine relativ geringe Abriebsfestigkeit wegen der relativ geringen Abriebsfestigkeit des Überzugsfilms. Zur Erfüllung des vorstehenden Punktes ii) werden Metallstifte mit hoher Härte oder Keramikstifte entlang des Fadenführungskanals im Walzenkörper eingelassen, um den Abrieb zu verringern. Dies erfordert jedoch komplizierte Herstellungsschritte. Es ergeben sich dabei außerdem Schwierigkeiten hinsichtlich der Qualität und der Herstellungskosten. Zur Erfüllung der Punkte iv) und v) ist es bekannt, den Walzenkörper aus einer Aluminiumlegierung herzustellen, um das Gewicht auf 1,5 bis 2,0 kg zu verringern. Aluminiumlegierungen sind jedoch anfällig gegen Abrieb. Um die Abriebsfestigkeit zu erhöhen, wird die Oberfläche einer solchen Changierwalze am Aluminium mit einem harten Alunitfilm überzogen. Die Härte eines harten Alunitfilmes liegt höchstens bei etwa 500 Hv und da ein Alunitfilm nicht leitend ist, besteht die Gefahr, daß eine solche Changierwalze mit statischer Elektrizität aufgeladen wird.

Zur Verbesserung der Abriebsfestigkeit der Changierwalze ist es noch bekannt, diese aus einer Eisenlegierung herzustellen. Eisenlegierungen besitzen jedoch spezifische Gewichte mit dem 2,6- bis 3,1fachen der spezifischen Gewichte von Aluminiumlegierungen. Ferner liegen die Schmelzpunkte hoch und die Herstellungskosten von Eisenlegierungen sind ebenfalls hoch. Eisenlegierungen sind hart und für die Bearbeitung weniger geeignet als Aluminiumlegierungen. Demzufolge werden Changierwalzen, die aus Eisenlegierungen gefertigt sind, nicht häufig verwendet.

Aus der US-PS 24 20 851 ist ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen Gegenstands bekannt, bei dem ein Kern aus einem zerstörbaren Material hergestellt wird, dessen Form dem inneren Hohlraum des Gegenstandes entspricht, bei dem weiterhin mittels einer teilbaren Form ein auflösbares Wachsmaterial um den Kern gegossen wird, um ein zerstörbares Wachsmodell zu erzeugen, das ein Modell des gewünschten Gegenstands darstellt, bei dem ferner der Kern ohne Beschädigung des aus Wachs bestehenden Modells zerstört wird, und bei dem letztlich das hohle Wachsmodell mit feuerfestem Formstoff umhüllt und dann das Wachsmodell zerstört wird, wodurch in dem feuerfesten Formstoff ein entsprechender Gußhohlraum verbleibt, in dem dann der gewünschte metallische Gegenstand gegossen werden kann. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht für die Herstellung einer Changierwalze mit sehr dünnen, Führungsnuten aufweisenden Wänden.

Aus der US-PS 28 15 552 ist ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Gußform bekannt, bei dem ein Wachsmodell mit mehreren, übereinander angeordneten Beschichtungen versehen wird, um das Wachsmodell mit einer Schale aus feuerfestem Material zu umgeben. Anschließend wird das Wachsmodell mittels eines Lösungsmittels entfernt, so daß sich ein Aufheizen der Hülle bzw. Form erübrigt und somit die Bildung von Rissen in der Form weitgehend vermieden werden kann. Auch dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht für die Herstellung von Changierwalzen mit extrem dünnen Wänden, in denen Nuten mit kompliziertem Aufbau verlaufen.

Aus dem Gießerei-Lexikon, Stichwort "Vakuumdruckguß" ist es bekannt, daß die Herstellung von Druckgußstücken mittels einer Vakuumgießeinrichtung insoweit von Vorteil ist, daß erstens in der Gießströmung keine Lufteinschlüsse vorhanden sind und daß zweitens das Vakuum dazu benutzt werden kann, um das flüssige Metall anzusaugen, wodurch sich eine rasche Schußfolge ergibt. Wie man eine entsprechende Gießform für eine Changierwalze mit sehr dünnen Wänden herstellt, ist jedoch nicht angesprochen.

Aus der eingangs erwähnten DE-AS 12 46 482 ist ein Herstellungsverfahren für eine Changierwalze bzw. Fadenführungstrommel bekannt, bei dem als Ausgangsmaterial korrosionsfester Stahl verwendet und dieser einem Blasverfahren unterzogen wird. Bei der Herstellung der Blase unterliegt das geschmolzene Metall jedoch einer Oxidation infolge des in der Atmosphäre vorhandenen Sauerstoffs. Wird die geblasene Trommel anschließend abgekühlt, so entstehen feine konkave Abschnitte in der Außenfläche bzw. im Körper der Walze. Außerdem ist die Festigkeit der Walze gering, wodurch die Wanddicke für das statisch erforderliche Mindestmaß relativ groß gemacht werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Changierwalze vorzuschlagen, mit dessen Hilfe eine Changierwalze mit äußerst dünnen, abriebfesten Wänden erzeugt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bei einem gattungsgemäßen Verfahren anhand der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Da bei der Erfindung das geschmolzene Metall in den Hohlraum der Gießform unter sauerstofffreier, mit Argongas oder Stickstoffgas angefüllter Atmosphäre äußerst rasch eingegossen wird, fließt das geschmolzene Metall unmittelbar in den die Umfangsteile der Changierwalze bildenden Hohlraum. Würde man das geschmolzene Metall bei normaler Atmosphäre in den extrem engen Hohlraum der Gießform eingießen, so würde eine Oxidation des Metalls eintreten, was ein einwandfreies Einfließen des Metalls in den extrem engen Hohlraum behindert.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine sehr glatte Walzen- und Nutoberfläche, d. h. es treten keine konkaven Abschnitte auf. Ferner können Wandstärken von 1,5 bis 2 mm erzielt werden, wobei das Gewicht der Changierwalze etwa dem einer Changierwalze aus Aluminiummetall entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Changierwalze in geschnittener Vorderansicht;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der einzelnen Herstellungsschritte der Changierwalze;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Walzenkerns;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Herstellungsschrittes bei der Herstellung des Walzenkerns;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Modellwalze;

Fig. 6 eine schnittbildliche Darstellung zur Erläuterung eines Herstellungsschrittes bei der Herstellung der Modellwalze;

Fig. 7 eine Draufsicht einer Gießform zur Herstellung des Walzenkerns bzw. der Modellwalze in zusammengebautem Zustand;

Fig. 8 eine Draufsicht der Gießform der Fig. 7 in auseinandergebautem Zustand;

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Teils der zusammengebauten Gießform der Fig. 7;

Fig. 10 eine schnittbildliche Darstellung zur Erläuterung der Herstellung einer feuerbeständigen Schale und

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vakuumgießeinrichtung.

In der Fig. 1 ist in schnittbildlicher Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Changierwalze 1 dargestellt. Die Changierwalze 1 besteht aus einem einstückigen Walzenkörper, der durch Gießen von Eisenmetall und einer Eisenlegierung hergestellt ist. Die Changierwalze 1 besitzt Führungsnuten 2 und ihre Wände besitzen eine äußerst geringe Wandstärke t. Die Wandstärke an den Führungsnuten 2 und an der zylindrischen Wand 3 beträgt etwa 1,5 bis 2,5 mm. Das Gewicht der Changierwalze 1 beträgt etwa 1,5 kg. Dieses Gewicht ist im wesentlichen das gleiche Gewicht wie bei einer entsprechenden gegossenen Changierwalze aus Aluminium. Das Gewicht der Changierwalze hängt auch von der Länge L und dem Durchmesser D ab. Bei einer standardisierten Changierwalze beträgt die Länge L etwa 150 mm und der Durchmesser D etwa 90 mm. Das Gewicht einer derartigen Changierwalze beträgt etwa 1,5 kg.

Mögliche Eisenmetalle sind Graugußeisen (GGL), Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG), rostfreie Stähle und dgl. Die geeignete Zusammensetzung des Eisenmetalls wird ausgewählt unter Berücksichtigung der Stärke und der Zähigkeit, welche das Material haben soll.

Wenn die Changierwalze aus Eisen hergestellt wird, wird die Changierwalze einer Oberflächenbehandlung unterworfen, um eine hervorragende Abriebfestigkeit zu erzielen. Die Oberflächenhärte von gegossenem Gußeisen beträgt höchstens 200 bis 400 Hv. Die Oberflächenhärte eines derartigen Gußstückes muß daher durch Oberflächenbehandlung auf die geeignete Härte gebracht werden. Hierzu eignet sich das Nitrierhärten oder Plattieren, wodurch die Oberfläche der Walze bis auf eine Härte im Bereich von 800 bis 1000 Hv gebracht wird. Durch Titannitrierung kann die Oberfläche auf eine Härte im Bereich von 1600 bis 2000 Hv gebracht werden. Bei einer Oberflächenbehandlung mit Titancarbid kann eine Oberflächenhärtung bis zu einem Härtebereich von 3300 bis 5000 Hv erreicht werden. Eine derart harte Schicht von einigen µm bis einigen 10 µm Dicke wird auf der gesamten Oberfläche der Changierwalze 1 gebildet, wobei auch die Oberflächen der Führungsnuten 2 erfaßt sind.

Die Tiefe der Führungsnuten 2 ändert sich und demzufolge ändert sich auch die Länge der Wände 5 der Führungsnuten 2, die in das Innere der Changierwalze 1 ragen. Die Innenfläche der Wände 5 kann durch Schleifen endbearbeitet sein, so daß ein Gehäuse 7 für die Lagerung einer Antriebswelle 6 in der Changierwalze 1 befestigt werden kann. Die nicht näher dargetellten Teile der in das Innere ragenden Wände 5 im Bereich der Lagerteile 7 a und 7 b des Gehäuses 7 werden durch Feinschleifen endbearbeitet, so daß entsprechende Durchmesser d 1 und d 2 für diese Teile erreicht werden. Das Gehäuse 7 wird von einem Ende der Changierwalze 1 her eingesetzt und in Formschluß mit dem Innern der Changierwalze 1 gebracht. Die Antriebswelle 6 wird durch ein ortsfestes Zylinderstück 8 eingesetzt. Das freie Ende der Antriebswelle 6 ist mit einer Endkappe 10 versehen, welche mit dem Ende der Changierwalze 1 verbunden ist. Lager 11 und 12 sowie Lager 13 sind zwischen dem Gehäuse 7 und dem Zylinderstück 8 sowie zwischen der Antriebswelle 6 und dem Zylinderstück 8 vorgesehen.

Gewindebohrungen 14 und 15 nehmen Schrauben zur Befestigung der Endkappe 10 und einer bei der dargestellten Ausführungsform entfernten Endscheibe auf. Die Endkappe und die Endscheibe werden nach dem Gießvorgang aufgesetzt und befestigt, wobei die Endscheibe an dem Ende befestigt wird, welches der Antriebseinrichtung der Changierwalze am nächsten liegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Walzenteile, in welchen die Gewindebohrungen 14 und 15 vorgesehen sind, eine etwas größere Wandstärke als die übrigen Teile der Changierwalze 1. Es ist jedoch auch möglich, daß alle Wandteile der Changierwalze 1 die gleiche Wandstärke t aufweisen.

In bevorzugter Weise können die Teile, welche zur Abstützung des Gehäuses 7 dienen, eine größere Wandstärke aufweisen als die übrigen Wandteile.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Changierwalze 1 im einzelnen erläutert.

Zur Herstellung einer metallischen hohlen Changierwalze mit geringer Wandstärke, beispielsweise der Changierwalze 1, wird ein geschmolzenes Metall äußerst rasch in einer sauerstofffreien Atmosphäre in einen abgegrenzten Hohlraum eingespritzt. Dieser Hohlraum hat die gleiche Form wie die herzustellende Changierwalze. Der begrenzte Hohlraum dient zur Bildung einer Wandstärke, die etwas größer ist als die Wandstärke t der herzustellenden Changierwalze.

Das Herstellungsverfahren der Changierwalze wird im einzelnen im Zusammenhang mit den zugehörigen Figuren beschrieben.

(I) Herstellung eines aus einer ersten auflösbaren Substanz bestehenden Kerns

Zunächst wird ein auflösbarer Kern 16, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist, hergestellt. Dieser besitzt die Form eines Innenraumes 4 einer Changierwalze 1, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der auflösbare Kern ((b) in Fig. 2) behält eine feste Form bei einer bestimmten Herstellungsbedingung und schmilzt oder bricht bzw. zerfällt in Teilchen bei einer anderen Betriebsbedingung.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, besitzt eine erste Gießform 17 die Gestalt des Kerns 16, wobei auch die Führungsnuten 18 im einzelnen angeformt sind. Diese Gießform 17 befindet sich auf eine Grundplatte 19. Eine Gießkappe 20 wird auf die Gießform 17 aufgesetzt, und dann wird eine Lösung einer auflösbaren Substanz ((a) in Fig. 2) in das Innere der Gießform 17 zur Herstellung des Kernes 16 gegossen.

Geeignete Substanzen zur Bildung des Kernes 16 sind Stoffe, die in Wasser, Gas, Öl oder einem chemischen Lösungsmittel bei einer bestimmten Bedingung lösbar sind. Es kann sich hier beispielsweise um wasserlösliches Wachs, um Harnstoff-Formaldehyd- Kunstharz, Salz, Naphthalan und Borax handeln. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Harnstoff-Formaldehydharz, das bei Normaltemperatur in Wasser löslich ist, verwendet.

Da der Kern 16 Führungsnuten 18 mit komplizierter Gestalt und sich ändernder Tiefe aufweist, läßt sich der geformte Kern 16 aus der Gießform 17 nicht so ohne weiteres entfernen, wenn es sich um eine zweiteilige Gießform handelt. Die Gießform 17 ist daher eine zusammengesetzte Gießform, die in Längsrichtung in wenigstens drei Segmente 17 a bis 17 n aufgeteilt werden kann, wie das beispielsweise durch die in radialer Richtung voneinander entfernbaren Gießformteile in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist. Die Anzahl der Segmente der Gießform 17 zur Bildung einer den Kern 16 aufnehmenden Gießform beträgt bevorzugt 10 oder mehr. Eine geeignetere Anzahl an Segmenten ist 16. Eine derart zusammengesetzte Gießform 17 ermöglicht das einfache Entfernen des Gießlings aus der Gießform 17 ohne Bruch oder Deformation.

Wenn die Segmente 17 a bis 17 n der Gießform zusammengebaut sind, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird auf diese in Richtung der Pfeile ein Druck ausgeübt. Es wird eine durchgehende innere Oberfläche 22 (Fig. 9) gebildet, die Vorsprünge 21 aufweist, welche den zu bildenden Führungsnuten 18 entsprechen. Der Innenraum der so gebildeten zusammengesetzten Gießform 17 hat exakt die Form des herzustellenden Kerns 16, wie es aus Fig. 9 zu ersehen ist. Die wasserlösliche Substanz (Harnstoff-Formaldehydharz) wird in die Gießform 17 eingegossen. Nach Erhärten der Substanz wird die Gießkappe 20 entfernt, und die Segmente der Gießform 17 werden radial nach außen geöffnet, wie es durch die Pfeile in der Fig. 8 angegeben ist. Der auflösbare Kern 16 kann dann ohne Zerstörung der Führungsnuten aus der Gießform 17 entfernt werden.

(II) Herstellung eines auflösbaren Modells der fertigen Changierwalze

Eine Modellwalze 25, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wird wie folgt aus einer auflösbaren zweiten Substanz hergestellt.

Eine Gießform 26 mit dem gleichen prinzipiellen Aufbau wie die Gießform 17 und einer Innengestaltung, welche der äußeren Form der herzustellenden Changierwalze entspricht, wird bei der Herstellung der Modellwalze 25 verwendet. Die Gießform 26 wird geöffnet (entsprechend der Fig. 8), und der auflösbare Kern 16 wird in der Mitte der voneinander getrennten Segmente der Gießform 26 angeordnet. Die Segmente der Gießform 26 werden dann geschlossen (entsprechend der Fig. 7), so daß ein begrenzter Raum 27 zwischen dem auflösbaren Kern 16 und der Gießform 26 gebildet wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Anschließend wird eine geschmolzene zweite Substanz in den begrenzten Raum 27 gegossen ((c) in Fig. 2). Die zweite schmelzbare Substanz wird so ausgewählt, daß sie fest ist bei einer bestimmten Bedingung, bei welcher die erste lösliche Substanz, welche den auflösbaren Kern 16 bildet, gelöst wird. Es handelt sich beispielsweise um eine Substanz, welche bei Erhitzung auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 120°C schmilzt, beispielsweise ein herkömmliches Wachs.

Nach dem Verfestigen der zweiten in dem begrenzten Raum 27 eingegossenen schmelzbaren Substanz wird die Gießform 26, wie im Herstellungsschritt I radial nach außen geöffnet, so daß das schmelzbare Modell ((d) in Fig. 2) zusammen mit dem lösbaren Kern 16 aus der Gießform 26 entnommen werden kann. Anschließend wird das schmelzbare Modell zusammen mit dem lösbaren Kern 16 in Wasser mit Normaltemperatur eingetaucht, so daß der lösbare Kern 16 aufgelöst wird ((e) in Fig. 2). Die dabei gewonnene Modellwalze 25, welche in Fig. 5 dargestellt ist, besitzt im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die herzustellende Changierwalze ((f) in Fig. 2). Die Abmessung der Modellwalze 25 ist etwas größer als die der fertiggestellten Changierwalze. Auf diese Weise wird das Schwindmaß der fertiggeossenen Changierwalze ausgeglichen.

(III) Herstellung der feuerfesten Gießform (Gießschale)

Zur Herstellung der Gießschale 30 wird ein Gießaufsatz 29 aus dem gleichen Material wie die Modellwalze 25 oben auf die Modellwalze 25 aufgesetzt und mit dieser verbunden. Der Gießaufsatz 29 und die Modellwalze 25 werden mit einem geeigneten Reinigungsmittel oder dgl. gründlich gereinigt. Anschließend wird der aus Modellwalze 25 ((g) in Fig. 2) und dem Gießaufsatz 29 bestehende zusammengesetzte Körper (Fig. 10) in eine bestimmte flüssige Mischung A eingetaucht ((h) in Fig. 2). Dabei wird die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit einem Film aus einer feuerfesten Substanz überzogen ((i) in Fig. 2). Die flüssige Mischung A besteht beispielsweise aus einer flüssigen Mischung von Zirkonpulver und Ethylsilikat. Die geeignete Temperatur der Mischung A beträgt 20 bis 30°C, und die Zirkonkonzentration beträgt 40 bis 50%. Nach Eintauchen des aus der Modellwalze 25 und dem Gießaufsatz 29 bestehenden zusammengesetzten Körpers in die flüssige Mischung wird die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit Zirkonsand überzogen. Der mit Zirkonsand überzogene zusammengesetzte Körper wird dann langsam getrocknet. Nach dem Trocknen wird der zusammengesetzte Körper in eine andere flüssige Mischung B eingetaucht. Diese enthält beispielsweise Zirkonsand und Natriumsilikat. Nach dem Eintauchen ist die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit einer feuerfesten Substanz, beispielsweise Schamottesand, überzogen. Nach dem Trocknen wird der zusammengesetzte Körper weiterhin in eine flüssige Mischung C eingetaucht, welche beispielsweise Mullitpulver und Ethylsilikat enthält. Dabei wird die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit einem feuerfesten Material, beispielsweise Molokit, überzogen. Die Eintauchvorgänge und die Bildung der feuerfesten Substanz werden wechselweise fünf- bis zehnmal zur Bildung einer Gießschale 30 mit 6 bis 15 mm Wandstärke wiederholt ((j) in Fig. 2). Die Wandstärke der Gießschale 30 ist so bemessen, daß geschmolzenes Metall eingegossen werden kann und der Gießling aus der Form leicht entfernt werden kann.

Nach dem Trocknen ist die schmelzbare Modellwalze 25 von der Gießschale 30 aus feuerfestem Material während einer bestimmten festgelegten Zeitdauer umhüllt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Der aus der Modellwalze 25 und dem Gießaufsatz 29 zusammengesetzte Körper wird bei einer festgelegten Betriebsbedingung geschmolzen, so daß die feuerfeste Gießschale 30 endgültig gewonnen wird ((k) in Fig. 2). Die Gießschale besitzt einen Hohlraum mit vorbestimmter Form. Die feuerfeste Gießschale 30 wird bei hoher Temperatur (900 bis 1100°C) gebrannt, um Verunreinigungen auszubrennen.

(IV) Vakuumgießverfahren

Geschmolzenes Material zur Herstellung der Changierwalze, insbesondere Eisenmetall, welches beim Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird rasch in den eng begrenzten Hohlraum der feuerfesten Gießschale 30 unter Vakuum und sauerstofffreier Atmosphäre zur Bildung eine Changierwalze eingegossen ((l) in Fig. 2). In der Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel zum Gießen der Changierwalze 1 dargestellt. Wie die Fig. 11 zeigt, befindet sich die feuerfeste Gießschale 30 auf einer Befestigungsplatte 33 in einer Gießkammer 32, welche mit einer Abdeckung 31 verschlossen ist. Ein Behälter 35, in welchem geschmolzenes Metall 34 enthalten ist, befindet sich an der Unterseite der Befestigungsplatte 33. Eine Öffnung 36 in der Befestigungsplatte 33 ermöglicht es, daß geschmolzene Metall in die feuerfeste Gießschale 30 fließt.

Nach dem Einsetzen der feuerfesten Gießschale 30 in die Gießvorrichtung wird die Gießkammer 32 über Leitungen 38 und 39 an einen Vakuumbehälter 37 angeschlossen, um das Innere der Gießkammer 32 in einen evakuierten sauerstofffreien Zustand mit geeignetem Vakuum zu bringen. Der Vakuumbehälter 37 besitzt eine Aufnahmekapazität, die größer ist als die der Gießkammer 32. Das Innere der Gießkammer 32 wird daher rasch evakuiert, wenn Ventile 40 und 41 geöffnet werden. Nach Evakuieren der Gießkammer 32 auf ein bestimmtes Vakuum werden die Ventile 40 und 41 geschlossen. Die Leitungen 38 und 39 werden abgetrennt, und die Gießkammer 32 wird dann um einen Winkel von 180° in Richtung der Pfeile 42 mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung geschwenkt. Die Schwenkung erfolgt innerhalb eines äußerst kurzen Zeitraumes (etwa 0,5 Sekunden). Das geschmolzene Metall 34 im Behälter 35 wird dabei rasch in den Hohlraum der Gießschale 30 gegossen, welcher die Form der herzustellenden Changierwalze 1 aufweist. Das geschmolzene Metall wird in den Hohlraum der Gießschale 30 bei sauerstofffreier Atmosphäre in der Gießkammer eingegossen. Das geschmolzene Metall fließt rasch in den Hohlraum der Gießschale 30, welcher die Umfangsteile der Changierwalze 1 bildet, ohne daß eine Oxidation des Metalls auftritt.

(V) Nachbehandlung und Endbearbeitung

Die feuerfeste Gießschale 30 wird zerbrochen, um die gegossene metallische Changierwalze 1 zu entnehmen. Die gegossene metallische Changierwalze 1 wird geglüht, um beim Gießen entstandene Spannungen zu beseitigen. Nach dem Glühen wird die metallische Changierwalze 1 Korrekturbearbeitungen unterworfen, wobei insbesondere die Auswuchtung der Changierwalze 1 durchgeführt wird. Anschließend werden die Oberfläche und die Führungsnuten der metallischen Changierwalze 1 durch Schleifen poliert, so daß die endbearbeitete Oberfläche und die Oberflächen der Nuten einen nur geringen Reibungskoeffizienten aufweisen ((m) in Fig. 2).

Zum Härten der Oberflächen der Changierwalze 1 und der Führungsnuten 2 wird die metallische Changierwalze 1 einer Oberflächenbehandlung unterworfen ((n) in Fig. 2). Die geeignete Wahl der Oberflächenbehandlung wird unter Berücksichtigung der gewünschten Oberflächenhärte der Changierwalze und des Aufwandes der Oberflächenbehandlung getroffen. Beispielsweise läßt sich die Oberflächenhärte von 200 bis 400 Hv des Gießlings der Changierwalze durch Ionennitrierhärten oder Ionenplattierung auf eine Härte im Bereich von 800 bis 2000 Hv erhöhen. Auf diese Weise läßt sich eine hervorragende Abriebfestigkeit der Changierwalze 1 erreichen ((o) in Fig. 2).

In der Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens der Changierwalze 1 dargestellt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, enthält das Herstellungsverfahren nach dem Ausführungsbeispiel den Verfahrensschritt I zur Herstellung des auflösbaren Kernes 16, den Verfahrensschritt II zur Herstellung der Modellwalze 25 unter Verwendung des auflösbaren Kerns 16, den Verfahrensschritt III zur Herstellung der feuerfesten Gießschale 30 unter Verwendung der Modellwalze 25, den Verfahrensschritt IV zum Eingießen des geschmolzenen Metalls in die feuerfeste Gießschale 30 in sauerstofffreier Atmosphäre und den Verfahrensschritt V mit der Oberflächenbehandlung und Endbehandlung des Gießlings. Die endgültig hergestellte Changierwalze 1 erfüllt alle Anforderungen, welche an eine Changierwalze für einen Spulautomaten gestellt werden.

Die Stoffe und Behandlungsflüssigkeiten, welche bei den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden, können von verschiedener Art sein und verschiedene Stoffkombinationen können zur Anwendung kommen, wobei diese Stoffe und Behandlungsflüssigkeiten den Anforderungen genügen müssen, die an eine Changierwalze 1 und an die Herstellungsschritte einer solchen Changierwalze gestellt werden. Beispielsweise wird beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kern 16 und die Modellwalze 25 aus Harnstoffkunstharz und Naturwachs hergestellt. Der Kern 16 kann aus einem Material bestehen, welches in einer Chemikalie lösbar ist. Die Modellwalze 25 kann aus einem Material hergestellt sein, das in einer anderen Chemikalie lösbar ist. Die feuerfesten Substanzen, mit denen die Modellwalze 25 umhüllt wird, sind solche, die im Handel erhältlich sind. Es eignen sich hierfür Zirkoniumsand, Schamottesand und Molokit.

Durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren wird eine Changierwalze mit leichtem Gewicht geschaffen, die aus Eisenmetall oder einer Eisenlegierung besteht, wobei extrem dünne Wände, eine außerordentlich gute elektrische Leitfähigkeit und eine hervorragende Abriebfestigkeit erreicht werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer hohlen Changierwalze durch Gießen und anschließender Oberflächen- und Endbehandlung des Gießlings, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einem ersten Verfahrensschritt in einer ersten Gießform ein aus einer ersten, auflösbaren Substanz bestehender Kern hergestellt wird, dessen äußere Form dem inneren Hohlraum der herzustellenden Changierwalze entspricht,
• - daß in einem zweiten Verfahrensschritt unter Verwendung des Kerns ein Modell ("Modellwalze") der fertigen Changierwalze hergestellt wird, in der Weise, daß der Kern in der Mitte von kreisförmig angeordneten Segmenten einer zweiten Gießform angeordnet wird, deren Innenwandung der äußeren Gestalt der herzustellenden Changierwalze entspricht, worauf eine geschmolzene zweite Substanz in den zwischen dem Kern und der zweiten Gießform gebildeten Spalt eingegossen wird, wobei die zweite schmelzbare Substanz sich derart von der ersten Substanz des Kerns unterscheidet, daß die zweite Substanz bei den Bedingungen fest bleibt, bei welchen die erste Substanz des Kerns gelöst wird, und daß nach dem Erhärten der zweiten Substanz der Kern aufgelöst wird,
• - daß in einem dritten Verfahrensschritt unter Verwendung der Modellwalze eine feuerfeste Gießform für die Changierwalze hergestellt wird,
• - daß in einem vierten Verfahrensschritt geschmolzenes Eisenmetall unter einer mit Argon- oder Stickstoffgas angereicherten, sauerstofffreien Atmosphäre in die Gießform innerhalb kurzer Zeit eingegossen wird und
• - daß in einem fünften Verfahrensschritt die Oberflächen- und Endbehandlung am Gießling vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Substanz aus wasserlöslichem Wachs, Harnstoff, Kunstharz, Salz, Naphthalan oder Borax besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gießform aus mehreren länglichen Formsegmenten zusammengesetzt wird, die in radialer Richtung voneinander gelöst werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der feuerfesten Gießform für die Changierwalze die Oberfläche des Modells mit einem Film aus einer feuerfesten Substanz überzogen wird, so daß eine Form mit Wandstärken gebildet wird, die zum Eingießen von geschmolzenem Metall in die Gießform geeignet sind, wobei nach erfolgtem Gießvorgang der fertige Gießling leicht durch ein Zerbrechen der Gießform erhalten werden kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung zum Härten der Oberflächen des Walzenkörpers und der Führungsnuten durch Ionennitrierhärten und Ionenplattieren durchgeführt wird.