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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren durch Schleuderguß
in wagerechten Gußformen. Es ist bereits bekannt, Hohlkörper irii Schleudergußverfahren
herzustellen, wobei die sich drehende Form aus einer aufrechten oder steilen Schrägstellung
in eine annähernd wagerechte Lage gebracht wird.
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Dieses bekannte Verfahren geht aus von der senkrechten Stellung der
Formen und eignet sich nicht zur Herstellung von Rohren mit gleichmäßiger Wandstärke,
insbesondere aber ist es ungeeignet zum Gießen von langen Rohren, sondern es ist
gedacht zur Herstellung von rohrförmigen Hohlblöcken, die später zu Rohren ausgewalzt
werden müssen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese Nachteile dadurch,
daß es von dem bekannten Schleudergußverfahren in wagerechten
Formen
ausgeht und die Form in einer das Eingießen noch gestattenden, gegen die Wagerechte
leicht geneigten Lage gebracht und hierauf zum Zwecke einer gleichmäßigen Längsverteilung
des flüssigen Metalls mäßig schnell wieder in die wagerechte Lage gesenkt wird,
worauf sie die für Schleuderguß erforderliche Drehzahl erhält.
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Die Abbildungen zeigen eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar ist Abb. i eine Seitenansicht
der Gießvorrichtung, Abb. 2 einen Grundriß zu Abb. i, Abb. 3 einen Schnitt nach
Linie 3-3 der Abb. i, Abb.4 einen Schnitt nach Linie 4-4 zu Abb. i, Abb. 5 einen
Schnitt nach Linie 5-5 zu Abb. i, Abb. 6 einen Längsschnitt durch die Form, Abb.
7 einen Längsschnitt durch die Form, wobei eine Gußröhre in derselben liegt, Abb.
8 einen Schnitt nach Linie io-io der 216b. 7.
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Wie aus den Abb. i bis 5 ersichtlich, besteht die Vorrichtung aus
einer drehbaren Form, die durch einen röhrenförmigen Formkasten io gebildet wird.
Letzterer besitzt eine Anzahl von Lochungen i i, die über den Formkörper verteilt
sind und Auslaßöffnungen für die beim Gießvorgang erzeugten Case und Dämpfe bilden.
Die Form ist dabei mit einer feuerfesten Schicht, z. B. 'einer Sandschicht 12, ausgebildet
(s. z. B. Abb.,3 bis 5), welche vorteilhaft einen Überzug 13 aufweist. Die Form
ist so gelagert und angeordnet, daß sie sich zwischen einer wagerechten und einer
zu dieser geneigten Lage bewegen kann. Letztere Lage ist in Abb, i gekennzeichnet.
Die Form ruht auf einem Trägergestell 14, ,welches die entsprechenden Bewegungen
zwischen einer wagerechten und einer geneigten Lage auszuführen vermag. Der Rahmen
14 ist hierzu um eine wagerechte Achse schwingbar, welche durch die in Abstand voneinander
angeordneten Lagerstützen 15, 15 gebildet wird. Zur Bewegung der Form und ihres
Trägerrahmens zwischen der wagerechten und schrägen Lage kann irgendein geeigneter
Antrieb zur Anwendung gelangen. Laut Abbildung ist eine Querachse 16 vorgesehen
(Abb. 4), welche in Böcken 17 gelagert ist und durch eine Antriebswelle 18 vermittels
einer auf derselben sitzenden Scheibe ig und eines mit dieser in Eingriff stehenden
Schneckenrades 2o ° angetrieben wird. Die Querachse 16 ist mit den Exzenterscheiben
2o' versehen, welche von den Exzenterringen 21 umschlossen werden. Diese sind an
ihren Enden :22 gegabelt und mit Hilfe von Lageraugen 23 an Rahmen 14 angelenkt.
Durch Drehung der Querachse 16 wird somit dem Rahmen 14 und der von demselben getragenen
Form 15 die gewünschte Bewegung erteilt. Um die Bewegung der Form zu regeln, ist
eine Kupplungsvorrichtung geeigneter, z. B. der bei 24 dargestellten Art vorgesehen,
welche mittels eines Kupplungshebels :25 betätigt wird.
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"Zur Begrenzung der Bewegung des Raht> 14 in der wagerechten Lage
können Anschläge vorgesehen sein, welche vorteilhaft durch einstellbare Bolzen 26
gebildet werden, die an den Böcken 17 sitzen und mit Anschlagaugen 27 des Rahmens
14 in Wechselwirkung treten. Ein Vergleich der Abb. i und 4 zeigt die Lage der einzelnen
Teil` der Vorrichtung in geneigter und wagerechter Stellung. Abb. r zeigt den Rahmen
in einer Stellung, die annähernd der Höchstlage der Exzenterscheiben 2o' entspricht.
Abb. 4 zeigt denselben in seiner niedersten oder wagerechten Lage, wobei die Anschlagaugen
27 an die Bolzen a6 anschlagen.
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Um jedes. Hochsteigen des in die Form eingebrachten flüssigen Metalls
zu verhindern und die Form in stabile Verhältnisse zu bringen, ist zweckmäßig nur
das Eingußende der Form offen und das andere Ende derselben vollständig oder im
wesentlichen vollständig geschlossen.
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Wie aus Abb. 7 ersichtlich, ist das offene oder Eingußende der Form
mit einem Ringflansch 28 versehen, welcher auf die Formröhre io aufgeschraubt ist
und so einen Bestandteil derselben bildet. Auf dem Ringflansch ist mittels zweier
Versenkbolzen eine Abstreifplatte 2g befestigt und auf dieser mittels zweier versenkter
Bolzen 31 eine Abschlußplatte 3o angebracht. Letztere ist nach beiden Seiten mit
röhrenförmigen Ansätzen versehen, so daß der mit 31' bezeichnete röhrenförmige Teil
entsteht, der, um seine Haltbarkeit zu erhöhen, von Zeit zu Zeit umgekehrt werden
kann. Der Innendurchmesser dieses röhrenförmigen Teiles ist so bestimmt, daß derselbe
etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zu bildenden Röhre. Das andere Ende
der Formröhre kann mit dem glockenförmigen Endteil 32 versehen sein, auf welchem
mittels Bolzen die Endplatte 33 befestigt ist. Diese trägt ein im wesentlichen abschließendes
Kernstück 34, welches in manchen Fällen mit einer geeigneten Auslaßöffnung versehen
sein kann, wie in Abb. 7 in punktierten Linien angegeben. Das Kernstück 34 wird
durch die Endplatte 33 mittels der Keile 34' festgehalten und besitzt die notwendige
Gestalt zur Bildung der inneren Fläche des glockenförmigen Endes der
Röhre.
Die Außenfläche der.Röhre wird durch die Form der Sandschicht am unteren Teil der
Form bestimmt. Bei dieser- Anordnung- können die Ab:chlußplatte, die Abstreifplatte
und die Endplatte 33 rasch entfernt werden, uni, nachdem ein Guß ausgeführt wurde,
den Sand und (las Gußstiick entfernen zu können. Durch das vollständige oder i111
wesentlichen vollständige Schließen des Formendes kann (las 'Metall i11 die geweihte
Form eingegos:erl werden, ohne ein Hochsteigen oder Wallen des \letalls zu veranlassen,
wobei (las im wesentliclicn geschlossene Ende auch die Druckausgleichsverhältnisse
in der Form günstig beeinflußt.
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Bei der praktischen Ausführung des (rfii)-dungsgeinäßen Verfahrens
wird immer eine mit Gußinaterial gefüllte Form voll der Gießvorrichtung entfernt
und durch eine neue noch angefüllte Form ersetzt, zu welchem Zwecke die Formröhre
io auf dein Trägerrahmen 14 abnehmbar angebracht ist. Wie aus den Abb. i bis -t
ersichtlich, ist die Formröhre drehbar auf Rollen gelagert. Der eine Satz voll Rollen
für das rückwärtige Ende besteht z. B. aus den Rollen 35, 35, die in einem
fest iln Rahmen 14 sitzenden Bock 36
gelagert sind, sowie einer Rolle 37,
die von einem Bügel 38 gehalten wird, der all seinem einen Ende 39 an den Rahmen
14 angelenkt und an seinem anderen Ende .to mittels des Feststellbolzens .li und
der Feder .Ma beweglich befestigt ist, wobei letztere dazu dient, die Vibrationen
aufzunehmen und eine Uni-. fangsausdehnung der Formröhre zu gestatten, wenn diese
durch das geschmolzene Betall erhitzt wird. Der andere Satz voll Rollen-besteht
gleichfalls aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Rollen .t3, .M3, die in
einem Bock 44 gelagert- sind, das volle Rahiiielr 14 getragen wird, sowie einer
Rolle d.5, die a11 einem Bügel .t6 gelagert ist, der gleichfalls bei .4; angelenkt
und bei 48, wie vorher beschrieben, beweglich festgehalten wir('. Die Formröhre
ist zweckmäßig mit dem im bestimmten Abstande voneinander angeordneten. Bändern
oder Ringen de) und 5o versehen, wobei der Ring 49 vorteilhaft eine Umfangsnut zur
-Aufnahme (leg am Umfang<: entsprechend konvex gestalteten Rollen 35 und 3; aufweist.
Der Ring 5o zeigt eine ebene Umfangsfläche, auf welcher die eiltspreehcu(l gestalteten
Rolleu +3 und .t5 aufliege.. Letztere Anordnulis ermöglicht die achsiale Ausdehnung
der Formröhre bei deren Erhitzung.
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Wenn eine Form nach dein Gußvorgang entfernt und durch eine neu vorbereitete
Form ersetzt werden soll, werden die Bügel 38 und 46 gelöst und in die Offenstellung
be-
wegt und hierauf die gefüllte Form abge-
| 11(»11111e11. Zur Elitf@4riltuig der Form kann |
| eine Hebevorrichtung beliebiger Art zur An- |
| wendtnig gelangen. Nach der Darstellung- be- |
| stellt dieselbe aus den besonders aus Abb. -2 |
| und 1 5 ersichtlichen Hebeschienen 5 i. 5 i. |
| Letztere sind am einen Ende i11 den Stutzen |
| 5=, 52 rigelagert, welche neben den Schienen |
| 5 angeordnet sind, über die Förderwagen |
| 54 laufen. _1m anderen Ende sind die Hebe- |
| schienen i mit einer Krümmung 55 ver- |
| sehen, mit (leg sie die Formröhre io fassen |
| und dieselbe von der in vollen Linien ange- |
| c b(°nen Stellung in die in strichpunktierten |
| Linien abgegebene Stellung anheben können, |
| so (Maß die Formröhre voll den unteren kol- |
| lenpaarell 35 bzw. 53 frei wird. Aus Abb.5 |
| der Zeichnung ist zu ersehen, (Maß die Schie- |
| rlen 51 so angeordnet sind, daß sie, wenn die |
| Forinröllre angehoben ist, sich in wagerech- |
| ter Lage befinden, so daß diese leicht zum |
| Förderwagen 54 und eine neu vorbereitete |
| Formröhre ebenso leicht zur Gießmaschine |
| gefördert werden kann. |
| Zum anheben und Senken der Schienen 51 |
| können irgendwelche geeignete Einrichtungen |
| zur Anwendung gelangen. Nach der Zeich- |
| nung ist eine senkrecht bewegliche Spindel 56 |
| vorgesehen, welche an einer Querschiene 57 |
| befestigt ist (Abb. i), die die beiden Schie- |
| nen 51 miteinander verbindet. Die genannte |
| Spindel kann mittels eines Schneckenrades 58 |
| gehoben oder gesenkt werden, welches in |
| einem Gehäuse 59 drehbar gelagert ist und |
| in das Gewinde 6o der Spindel eingreift. Das |
| Schneckenrad 58 kann in beiden Drehrich- |
| tungen durch eine Schnecke 61 angetrieben |
| werden, welche auf der Antriebswelle i8 |
| sitzt, wobei eine Kupplungsvorrichtung 62 |
| geeigneter Art vorgesehen ist, um die Be- |
| tätigung der Hebevorrichtung regeln zu kön- |
| nen. |
| Zum Drehen der Form werden vorteilhaft |
| Antriebsmittel angewendet, welche unmittel- |
| bar mit der Formröhre i o verbunden sind |
| und eine rasche Entfernung der Form nach |
| erfolgtem Guß gestatten. -,Tach der darge- |
| stellten Ausfiihrungsforin ist ein Motor 63 |
| vorgesehen, dessen Achse mit der Achse (leg |
| drehbarere Form zusammenfällt, wobei dieser |
| Motor durch eine rasch lösbare Kupplung mit |
| der Formröhre in Verbindung stellt. Diese |
| huppiung besteht aus einer Kupplungs- |
| scheibe. 64, weiche mit Kupplungsnasen 65 |
| versehen ist, die in :tuten 66 der Endplatten |
| 33 eingreifen. Der Motor ist in Führungen |
| 67 achsiäl verschiebbar angeordnet, um clie |
| Kupplungsnasen i11 und außer Eingriff mit |
| der Formröhre bringen zu können, wobei di-- |
| Verschiebung des ':Motors durch eine mittels |
| Handrades 69 zti betätigende Spindel 68 |
| erfolgt (Abb. i). Die Antriebsverbindung |
zwischen der Kupplungsscheibe 64 und der Endplatte 33 ist zweckmäßig
elastisch oder nachgiebig ausgestaltet, und zwar dadurch, daß die Nasen 65 an einer
metallverstärkten Scheibe 64a aus Faserstoff sitzen, welche durch Schrauben o. dgl.
mit der Kupplungsscheibe 64 verbunden ist. Bei dieser Einrichtung wird die Formröhre
unter geringstmöglichen Erschütterungen angetrieben und kann rasch mit den Antriebsmitteln
gekuppelt bzw. von denselben losgekuppelt werden, so daß eine rasche Auswechselbarkeit
der Formröhren erreicht wird. Außerdem wird dadurch, daß der Motor und die Formröhre
auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Rahmens 14 zu liegen kommen, eine
gut ausbalancierte Konstruktion erhalten.
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Zum Beschicken der Form mit geschmolzenem Metall ist ein Einlaufbehälter
70 vorgesehen, welcher von einem Laufwagen 71 getragen wird, der, wie in Abb. i
dargestellt, seinerseits auf dein Rahmen 14 ruht. Der Einlaufbeliälter ist mit einer
Eingußrinne 72
versehen, -welche eine kurze Strecke in das offene Ende der
Formröhre io bineinragt. Der Einlaufbehälter ruht demnach auf dem Rahmen 14, doch
kann derselbe selbstverständlich nach Belieben auch unabhängig von der Gießmaschine
selbst angeordnet werden, um (las von- Rahmen 14 zu tragende Gewicht zu verringern
und einen besseren Gleichgewichtszustand zu schaffen.
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Von besonderer Wichtigkeit ist, daß bei der Betätigung der Gießmaschine
gemäß der Erfindung die gleichmäßige Verteilung des flüssigen Metalls am einen Ende
der Form erreicht wird, ohne Verwendung der zum Gießen hohler Metallkörper in langen
Formen bisher notwendigen Tröge und Eingußrinnen, welche in der Längsrichtung der
Form fortbewegt -werden mußten.
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Das Metall wird von einem Ende aus in die Formöffnung und gegen das
Glockenende derart eingegossen, daß die ganze Ladung auf einmal in die Form gelangt.
In manchen Fällen wird, bevor die gesamte Metallmenge in die Form eingelaufen ist,
begonnen, dieselbe von der geneigten in die wagerechte Lage zu senken. Dieses Senken
muß dabei allmählich und ruhig erfolgen, so daß keine Störungen von geschmolzenem
Metall auftreten, gleichzeitig aber in kurzer Zeit, nämlich je nach Ausmaßen der
zu gießenden Röhre in 3 oder mehr Sekunden. Die rasche Ausführung ist dabei äußerst
wichtig und für den ganzen Vorgang von wesentlicher Sedeutung. Wenn das Senken der
Form nicht erfolgt, solange das Metall sich in leicht flüssigem Zustande befindet,
so ist die Metallverteilung am Ende keine gleichmäßige.
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Zwecks Erzielung der besten Gußergebnisse ist es wünschenswert, die
Geschwindigkeit des Umlaufs der Form so zu regeln, daß in den verschiedenen Abschnitten
des Gießvorganges vorher bestimmte Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitsänderungen
auftreten. Bei einer bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Form zunächst in einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit gedreht,
z. B. mit ioo Umdrehungen in der Minute für sechs Röhren, solange die Form sich
in geneigter Stellung befindet und die Geschwindigkeit beim Senken der Form auf
eine verhältnismäßig höhe Umdrehungszahl, z. B. goo Drehungen in der Minute, erhöht,
welche erreicht wird, wenn die Form annähernd in der wagerechten Lage anlangt. Dies
wird durch entsprechende Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 63 erzielt.
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Auch der Vorgang des Eingießens des flüssigen Metalls wird zweckmäßig
ausgeführt, solange die Form sich in geneigter Lage befindet und während des Senkens
der Form, wobei 75 Prozent des Eingußvorganges bei geneigter Stellung der Form und
geringer Drehzahl, der Rest während des Senkens der Form und während der Erhöhung
der Geschwindigkeit vor sich gehen. Wenn die Höchstgeschwindigkeit erreicht ist,
wird dieselbe allmählich auf eine mittlere Geschwindigkeit verringert und diese
beibehalten, bis das Metall einen teigigen Zustand angenommen hat, worauf die Drehung
der ,Form eingestellt wird.
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Die Temperaturverhältnisse der Form und des Metalls sind, wie bereits
erwähnt, wichtig. Wenn das Metall kalt oder unter einer bestimmten Temperatur eingegossen
wird, werden die Teile, welche beim Fließen des Metalls zum glockenförmigen Ende
an der Formfläche haftenbleiben, zu schnell abbinden und, bevor das sich vom glockenförmigen
Ende zum Eingußende bewegende Metall zu diesem zurückkehrt, teigig werden. Dadurch
wird eine gute Vermischung des Metalls verhindert und eine Überdeckung oder Falte
gebildet. Wenn anderseits das Metall eine zu hoheTemperatur besitzt, z. B. mehr
als 1300° C, annähernd i4oo° C, so ist dasselbe in zu leicht flüssigem oder zu schwankendem
Zustande und hat das Bestreben, Wellen zu bilden oder zu spritzen, was nicht aufhört,
bevor der Abbindevorgang beginnt. Es wurde herausgefunden, daß die Temperatur des
geschmolzenen ?Metalls ungefähr 1300° C oder höher und unter der erwähnten Maximalgrenze
sein sollte. Die vorteilhaft angewendetenTemperaturen richten sich nach dem Erstarrungspunkt
des Eisens zwischen iogo° C und 114o° C. Daraus ergibt sich auch, daß, weil der
Erstarrungspunkt j e nach den im Eisen enthaltenen Elementen,
wie
z. B. den Kohlenstoffgehalt, sich ändert, auch die Arbeitstemperaturen dementsprechend
gehalten werden müssen. Der Eingußvorgang geht ungefähr folgendermaßen vor sich:
Das geschmolzene Metall wird zunächst der Gießvorrichtung aus einem Schmelzofen
zugeführt, und zwar mittels eines Gießlöffels, welcher in der jedem Fachmann bekannten
Weise als Meßlöffel ausgebildet ist. Nachdem die Gießmaschine vorher in die geneigte
Schräglage zur Horizontalen angehoben wurde, wird die Form in Bewegung gesetzt,
so daß sie mit der geeigneten niedrigen Geschwindigkeit rotiert, wobei die Eingußrinne
sich in solcher Lage befindet, daß sie etwas in das Eingußende der Form hineinragt.
Der vom Schmelzofen kommende Löffel wird sofort in den Eingußbehälter entleert.
Dieser Vorgang sollte 3 bis 5 Sekunden in Anspruch nehmen. Diesem Vorgang unmittelbar
nachfolgend oder mit demselben zusammenfallend, wird mit der Erhöhung der Geschwindigkeit
der Maschine und ihrer Bewegung von der geneigten Lage in die wagerechte Lage begonnen.
Dieser Vorgang wird in -2 bis 5 Sekunden ausgeführt, so daß der ganze Gießvorgang
von dem Augenblick, in welchem das Metall zur richtigen Eingußtemperatur kommt,
bis zu dem Augenblick, in dem die Form die wagerechte Lage einnimmt, einen Zeitaufwand
von etwa 7 Minuten nicht überschreitet. Wenn der Eingußvorgang beendet und die Form
in die wagerechte Lage zurückgebracht ist, ist es vorteilhaft, die Drehung derselben
in oder nahezu in der vollen Geschwindigkeit annähernd eine Minute lang fortzusetzen,
damit das Metall seine Abbindungvollendet. DieUmlaufgeschwindigkeitder Form kann
dann auf ungefähr die Hälfte der Anfangsgeschwindigkeit verringert und die Drehung
2 bis 3 Minuten lang in dieser Geschwindigkeit fortgesetzt werden, worauf die Drehung
unterbrochen und die Form mit dem Sand und der Röhre von der Gießmaschine entfernt
wird, um dieselbe durch eine neu vorbereitete Form zu ersetzen.
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Wenn das Metall in den Eingußbehälter und in die Form eingegossen
wird, wird ein Teil der sich bildenden Schlacke tinverineidbar vom Eisen mitgerissen
und wird sich an oder nahe des glockenförmig Endes der Form ansammeln und absetzen.
I % -on hier können diese Teile leicht durch Abschleifen oder Hinwegätzen
entfernt werden. Es ist vorteilhaft, diesen Schlackenbelag noch «-eiter zu lokalisieren.
Zu diesem Zwecke kann der Forte vor Beginn der Senkbewegung und der schrägen Lage
eine plötzliche kurze Aufwärtsbewegung (ein Aufwärtsrohr) erteilt werden, um zu
bewirken, daß die Unreinigkeit sich am glockenförmig erweiterten Ende der Form absetzt,
von wo sie leicht entfernt werden kann.