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Verfahren zur Herstellung dichter Gußblöcke durch Verdrängen des in
der Gießform erstarrenden Metalls aus dem Bodenteil nach den zur Lunkerbildung neigenden
Stellen des Kerns durch einen Verdrängerkolben Bekanntlich entstehen bei der Herstellung
von Gußblöcken nicht nur am Einlaßende, sondern auch entlang der Kernlinie Lunker,
welche später beim Auswalzen des Blockes schlechte Stellen zur Folge haben.
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Zur Beseitigung dieser im Innern des Blokkes sich bildenden Lunker
sind mehrere Verfahren vorgeschlagen «-orden, wobei auch bereits der Vorschlag gemacht
worden ist, in die noch flüssige Blockmasse einen Kolben einzutreiben. Die in dieser
Hinsicht gemachten Vorschläge laufen darauf hinaus, von oben oder von unten her
in die Blockmasse einen verhältnismaßig dünnen Stempel zu drücken oder aber vom
Boden aus das flüssige Metall durch einen Stempel zu verdrängen, dessen Druckfläche
-im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Gußform ist.
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Sowohl in dem einen als auch in dem anderen Falle ist es nicht möglich,
das flüssige Metall im Innern des Blockes so zu verdrängen, daB die Bildung von
Hohlräumen - ermieden wird. In dein einen Falle ist die verdrängte Masse zu gering,
während in dem anderen Falle der Stempel mit der sofort nach dem Einguß sich bildenden
erhärteten Kruste in Berührung kommt und hierbei einen solchen Widerstand findet,
daß ein Verdrängen des flüssigen Metalls im Innern des Blockes nicht mehr möglich
ist. Auch das vorgeschlagene Verfahren, die Gießform mehrteilig herzustellen und
durch radial ausgeübten Druck zusammenzudrücken, führt nicht zu dem angestrebten
Erfolg, da auch hier die Druckflächen gegen eine unmittelbar nach dem Eingießen
erhärtete Kruste des Blockes stoßen und so das Fließen des Metalls im Innern des
Kernes sehr erschwert wird.
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Der Zweck der Erfindung ist nun, alle oben angegebenen Nachteile zu
beseitigen, und zwar wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Verdrängerkolben
aus zwei oder mehreren teleskopartig sich umschließenden und gegeneinander verschiebbaren
Teilen gebildet und zunächst mit seiner Gesamtkolbenfläche um ein geringes Maß so
lange in die Blockmasse eingedrückt wird, bis der äußerste Teil zum Stillstand gebracht
«ird oder selbsttätig infolge der radial fortschreitenden Erstarrung der Blockmasse
zum Stillstand kommt, während der oder die nach innen folgenden Kolbenteile stufenweise
weiter in die vorgelagerte, noch flüssige oder teigige Blockmasse vorbewegt werden
und nacheinander gleichfalls zur Ruhe kommen.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens Verwendung findende Gußform
ist erfindungsgemäß am unteren Ende zu einem Ansatz erweitert, der ein Anheben ,des
GuBblokkes nur um ein so geringes Maß zuläßt, daß der zwischen Blockform und Gußstück
infolge Schrumpfens des letzteren und Ausdehnens
der Gußform entstehende
Zwischenraum erhalten bleibt.
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Auf der Zeichnung ist in den Abb. i bis 5 eine Gußform mit Verdrängerkolben
gemäß der Erfindung im Längsschnitt dargestellt, und zwar zeigen die verschiedenen
Abbildungen die einander folgenden Zustandsformen des Blockes bei seiner Herstellung
gemäß" cler Erfindung.
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In' den Abbildungen ist a die Gußform. Sie ruht auf dem Untersatz
b, mit dem sie während des Gießvorganges fest verbunden ist. Die Kolzille a hat
in üblicher Weise einen nach oben sich verjüngenden Innenhohlraum, der sich im unteren
Teil etwas erweitert, so daß bei c ein Ansatz entsteht. Den Untersatz
b durchdringt ein Verdrän.gerkolben d,
dessen Stirnfläche beim Beginn
des Gusses mit der Oberfläche .des Untersatzes b in gleicher Ebene liegt. Der Durchmesser
des Verdrängers ist kleiner als der der Grundfläche des Blockes, etwa gleich der
Hälfte des letzteren oder etwas größer. Die Bodenfläche des Kokillenhohlraumes ist
abgedeckt durch eine im vorliegenden Fall aus mehreren ringförmigen Teilen bestehende
feuerfeste Platte e, die die Abkühlung und Erstarrung des Blockes an seiner Bodenfläche
verzögert. Der Verdrängerkolben d ist in dem Beispiel zweiteilig dargestellt, so
daß sein oberes Ende in einen Mittelkolben dl kleineren Durchmessers und einen diesen
umgebenden ringförmigen Kolben d2 ausläuft. (Es können auch drei- oder mehrteilige
Verdrängerkolben zur Anwendung kommen.) Beide Kolben umschließen einander also teleskopartig
und können entweder jeder für sich durch geeignete Mittel axial bewegt werden, oder,
wie das Beispiel zeigt, der ringförmige Teil d2 ist gegenüber dem Hauptkolben d
bzw. dem Mittelkolben d' federnd abgestützt. Dabei ist natürlich Vorsorge getroffen,
daß der Ringkolben durch die vorgespannte Feder f gegenüber dem Mittelstempel nach
oben nur so weit gehoben werden kann, daß seine Stirnfläche mit der Stirnfläche
des kleineren Stempels dl in einer Ebene liegt.
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In den Schnittbildern i bis 5 ist das erstarrte Metall des Gusses
als weiße Fläche, das noch flüssige schwach schattiert dargestellt, die Hohlräume
bzw. die lockeren Schwindungsstellen sind tiefschwarz angedeutet.
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Die Abb. i zeigt die Kokille kurz nach Beendigung des Gusses. Es beginnt
infolge der Abkühlung des Metallbades durch die Kokillenwandungen die Bildung einer
festen Randschicht und die Entstehung eines Kopflunkers. Der Verdränger ist noch
in der Ruhelage, .das Metall ist zunächst sich selbst überlassen. Mit Eintritt und
mit Fortschreiten der Erstarrung der äußeren Schichten trennt sich die Blockoberfläche
von der Innenwandung der Kokille, und es entsteht ein kleiner Zwischenraum.
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Abb.2 gibt den nächstfolgenden Zustand des Blockes wieder. Die Abkühlungskruste,
die starre Randzone des Blockes ist gewachsen; aus dem Kopf fließt flüssiges Metall
nach unten ab, die kleinen Hohlräume oder Lunkerstellen am Kopf vergrößern sich.
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Jetzt wird der Verdrängerkolben d, der nur die unter flüssigem Metall
liegende Mitte, nicht den schon erstarrten Rand der Blockgrundfläche trifft, durch
eine äußere auf ihn einwirkende Kraft mäßig nach oben bewegt. Da der Verdränger
nur einen verhältnismäßig kleinen Weg zu machen hat und er nur auf die noch flüssige
und zuletzt noch teigige Masse wirkt, sind die zu seiner Bewegung notwendigen Kräfte
klein; er kann daher durch eine einfache Handpumpe, natürlich auch mittels Akkumulatorpreßwassers
oder durch mechanischen, z. B. Spindelantrieb betätigt werden. Der obere Teil des
Verdrängers d drückt sich in die noch dünne, nach der Mitte zu meist noch nicht
völlig starre Bodenkruste ein oder durchbricht sie und schiebt entsprechend seinem
Vordringen flüssiges Metall vor sich her. Der Block selbst verbleibt durch sein
Gewicht auf der Grundplatte in der Ruhelage, er würde äußerstenfalls beim Vorgehen
des Stempels nur ganz wenig gehoben werden können, weil der erwähnte Kragen c eine
Verschiebung des Blockes nach oben verhindert. Es wird also nicht angestrebt und
tritt auch nicht ein, daß die konische Außenfläche des Blockes wieder an die Kokillenwandung
angedrückt wird.
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In Abb. 2 ist die Oberfläche des Teleskopkolbens im ganzen etwas nach
oben vorgeschoben.
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Im Zustand nach Abb. 3 .ist die Lunkerbildung weiter vorgeschritten,
der Kopf kann flüssiges Metall nicht mehr hergeben, die Sch@vindungshohlräume im
mittleren Teil des Blockes längs der Achse wollen zwar entstehen, wie bildlich angedeutet,
zur wirklichen Bildung solcher Hohlräume kommt es aber nicht, sie verschwinden im
Entstehen; .denn der Verdränger d bewegt sich weiter vorwärts .und schiebt flüssiges
Metall vor sich her. Infolgedessen tritt das flüssige Metall teils unmittelbar an
die Stelle der sonst entstehenden Hohlräume, zum :größeren Teil aber wirkt es infolge
des hydrostatischen Druckes in .der geschlossenen, im inneren Teil des Blockes befindlichen
Metallflüssigkeitsmasse auf diese verdichtend ein. Zu Trennungen im Zusämmenhang
des flüssigen Metalls im Innern des mit seinen erstarrten Randzonien ein Gefäß bildenden
Blockes kommt es
daher nicht, so daß in Wirklichkeit der Zustand
nach Abb. .I sich an den nach Abb. z anschließt, während die Abb. 3 nur zur Verdeutlichung
des Vorganges dient, .der bei Anwendung des Verfahrens ausgeschaltet wird.
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Durch die teleskopartige Ausbildung des Verd.rängers und die Abstützung
des äußeren ringförmigen Kolbens durch eine zwischengeschaltete vorgespannte Feder
f bleibt der Teil dz des Verdrängers mit zunehmender Abkühlung und damit auch zunehmender
Erstarrung der Blockbodenschichten zurück, so daß sich zuletzt nur noch der- Mittelstempel
vorwärts bewegt und die letzte Verschiebung des flüssigen Metalls im Innern des
Blockes verursacht, bis der Zustand nach Abb. 5 erreicht und damit ein im Innern
dichter Block als Enderzeugnis entstanden ist, der auch nur einen verkleinerten
Kopflunker gegenüber Blöcken aufweist, die nach anderen Gießverfahren hergestellt
sind.
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Während des so geschilderten Erstarrungsvorganges bei Anwendung des
Verfahrens nach der Erfindung bildet also die den Block allseitig umschließende,
in ihrer Stärke immer mehr zunehmende erstarrte Randzone das Gefäß, innerhalb dessen
durch den Verdrängervorschub und die auf ihn ausgeübte und durch ihn iibertragene
Kraftwirkung eine Kontinuität der eingeschlossenen Metallflüssigkeitsmenge und ein
hydrostatischer Druck darin dauernd erzeugt und bis zur völligen Erstarrung der
ganzen Masse erhalten wird, wobei anfänglich und bis zu einem .gewissen Zeitpunkt
nur die Mitte des Blockkopfes etwas nachgibt, woraus der Vorteil erwächst, daß auch
der Kopflunker verkleinert wird.
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Um die Kopfteile des Verdrängers möglichst wenig abzunutzen und Beschädigungen
beim Eindringen in das hocherhitzte Blockmaterial zu vermeiden, wird zweckmäßig
die Dicke des Belags aus feuerfestem Material auf dein Verdrängerkolben so groß
gewählt, daß sie gleich der Eindringtiefe des Verdrängers in das Blockmaterial ist,
so daß die aus Metall, z. B. Gußeisen oder Flußstahl, ausgeführten Kolben des Verdrängers
mit dem heißen Inhalt der Gußform nicht unmittelbar in Berührung kommen.