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Verfahren und Vorrichtung zum .Gießen von geschmolzenem Metall unter
Druck Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von geschmolzenem
Metall, wie Eisen, Phosphorbronze, Aluminium usw., unter Druck.
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Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Gießen von geschmolzenem Metall
unter Druck bekannt, bei denen das Metall vom Schmelzgefäß zur Form gesaugt und
in der Form alsdann einem Druck unterworfen wird.
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Beim Gießen unter Druck ist es auch bekannt, das geschmolzene Metall
mittels eines gegebenenfalls aus feuerfestem Stoff bestehenden Schöpfgefäßes zu
entnehmen, das darauf mit der Gießform verbunden und unter Gasdruck gesetzt wird.
Die Erfindung besteht darin. daß bei Verwendung eines aus feuerfestem Stoff bestehenden
Schöpfgefäßes, welches das flüssige Metall dem Schmelzkessel entnimmt, das Metall
gegen die Einwirkung der Schwerkraft vom Schöpfgefäß zur Form durch Erzeugung eines
verhältnismäßig geringen Druckunterschiedes, z. B. eines Vakuums in der Form, gehoben,
also angesaugt wird, daß der Einlauf der Form sodann geschlossen wird, und daß das
in der Form eingeschlossene Metall danach einem Druck unterworfen wird.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist u. a. dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des Einlaufes der Form von einem zylindrischen Kanal gebildet wird,
der einen Kolben aufnimmt, der bei seinem Vorwärtsgang gegen den Hohlraum der Form
zunächst die Verbindung mit diesem unterbricht und dann gegen das eingeschlossene
Metall einen Druck ausübt. Die sonstigen Merkmale der Vorrichtung gehen aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung hervor, die auf der Zeichnung
dargestellt sind.
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Abb. i zeigt eine Gießmaschine von der Seite, teilweise im Schnitt,
Abb. 2 von oben gesehen, Abb. 3 eine zweite Ausführungsform einer Gießmaschine von
der Seite, teilweise im Schnitt gesehen, und Abb.4 einen Querschnitt nach der Linie
IV-IV der Abb. 3.
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Die in Abb. i und 2 dargestellte Gießmaschine besteht aus einem Gestell
i o, das an den Enden Ständer i i hat, zwischen denen runde Stangen i2 angebracht
sind, die als Wangen dienen. Auf diesen Stangen sind zwei Spannplatten
13 sowie ein Spannstück 14 verschiebbar gelagert, welch letzteres mit der
einen Spannplatte 13 mittels um die Stangen 12 angeordneter Muffen i j verstellbar
verbunden ist. Zu den Spannplatten 13 sind die Teile 16 der Form in solchen Stel-
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festgespannt, daß diese Teile miteinander in den rechten Eingriff gelangen, wenn
die Spannplatten gegeneinander genähert werden. In dem einen Ständer i i ist eine
Welle 17 gelagert, auf der zwei Zahnsegmente 18 befestigt sind, in
welche Getriebe i9 greifen, die an einer anderen, in demselben Ständer gelagerten
Welle 2o befestigt sind, die an ihrem einen Ende durch ein Steuerrad 2i betätigt
werden kann. Aus einem Stück mit den Segmenten 18 bestehende Arme 2a bilden in Verbindung
mit Gelenkstücken 23, deren Länge verstellbar ist, Kniehebelpressen zur Betätigung
des Spannstückes 14 durch Drehung des Steuerrades 21. An dem einen Ende der Gießmaschine
ist eine Feuerstelle 24 angeordnet, die einen Tiegel 25 enthält, in welchem das
Gußmetall erhitzt wird.
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Die Überführung des geschmolzenen Metalls zur Form 13 geschieht mittels
eines Schöpfgefäßes 26, das in dem vorliegenden Fall aus einem feuerfesten Material
hergestellt ist und die Form eines Klotzes hat, in dem sich ein vorwiegend U-förmiger
Kanal 27 zur Aufnahme der Ladung der Form befindet. Das Gefäß 26 ist frei drehbar
an einer Kurbel 27-1 aufgehängt, deren Welle 28 in einer an dem einen Ständer i
1 befestigten Konsole 29 gelagert ist und durch einen Handgriff 3o betätigt werden
kann. Bei der Überführung des Schöpfgefäßes vom Tiegel zur Form wird die Welle 28
durch den Handgriff 30 um einen Winkel von etwa 27o° geschwungen, wonach
das Gefäß die in Abb. i gezeigte Lage einnimmt. In dieser Lage hat die eine Mündung
des Kanals 27 mit dem Einlauf 31 der Form durch eine feuerfeste Büchse 32 Verbindung,
die in die eine Spannplatte 13 eingesetzt ist. Die zweite Mündung des Kanals 27
hat mit der Außenluft durch eine Muffe 33 Verbindung, die einen nachgiebigen Anschlag
für das Gefäß 26 bildet, in dem die Muffe 33 in dem obengenannten Ständer i i verschiebbar
gelagert ist und unter dem Einfluß einer Feder 34 steht. Wenn das Schöpfgefäß sich
in der geschilderten Lage befindet, werden die Teile 16 der Form mittels der Kniehebelpressen
22, 23 durch Betätigung des Steuerrades 21 zusammengeführt. Sobald die Teile der
Form bis aneinander gelangt sind, werden sie durch weitere Drehung des Steuerrades
zusammen ein kleines Stück weiterbewegt, bis die vordere Spannplatte 13 gegen einen
Anschlag stößt. Während dieser letzten Bewegung wird das Schöpfgefäß 26 zwischen
der Büchse 32 und der Muffe 33 mit einem durch die Spannung der Feder 34 bestimmten
Druck eingespannt. Hierdurch erzielt man Sicherheit dafür, daß das Material des
Gefäßes 26 nicht zu starkenBeeinflussungen ausgesetzt wird. Das im Kanal 27 befindliche
flüssige Metall wird zum Hohlraum 35 der Form durch Erzeugung eines Vakuums in diesem
geführt. Von dem Hohlraum der Form führt ein Kanal 36, der anfangs in der
Grenzfläche zwischen den Teilen der Form liegt, d. h. in jedem Teil halb ausgearbeitet
ist und in den der Feuerstätte 24 am nächsten liegenden vorderen Teil 16 führt.
An diesen Kanal 36 ist eine biegsame Leitung 37 angeschlossen, die durch ein Ventil
38 (Abb.2) zu einer nicht dargestellten Saugpumpe führt.
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Das flüssige Metall kann jedoch auch, wenn erwünscht, dadurch in die
Form geführt werden, daß man der Muffe 33 an der anderen Seite des Gefäßes 26 bei
einem relativ niedrigen Druck Druckluft zuführt.
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Ein Teil des Einlaufs der Form bildet ein zylindrischer Kanal 38A,
der einen stangenförmigen Kolben 39 aufnimmt, der, wenn er gegen den Hohlraum 35
der Form herangeführt wird, zunächst die Verbindung des Hohlraums mit dem Schöpfgefäß
26 unterbricht und dann gegen das eingeschlossene Metall einen Druck ausübt. Die
Achse des Kolbens 39 liegt vorwiegend in der Trennungsfläche der Form, damit der
erstarrte Metallrest unter dem Kolben nebst dem Gußzapfen im Einlaufe herausgenommen
werden kann, wenn die Teile der Form bei der Herausnahme des Gußstückes getrennt
werden. Der Kolben 39 trägt an seinem äußeren Ende eine Scheibe 4o, die einen Kolben
in einem Zylinder 41 bildet, dessen oberem Teil über ein Ventil 42 und durch eine
Leitung 43 von einer Druckluftquelle Druckluft zugeleitet werden kann, wenn der
Kolben 39 nach innen bewegt werden soll. Der Zylinder 41 wird von einer auf der
vorderen Spannplatte 13 befestigten Konsole 44 so getragen, daß er immer mit dem
vorderen Teil 16 der Form in fester Verbindung ist. Der Kolben 39 wird daher andauernd
mit diesem Teil in Berührung bleiben, wenn der andere Teil der Form bei der Entnahme
des Gußstückes entfernt wird. Auf der hinteren Spannplatte 13 ist ein Arm 45 befestigt,
dessen äußeres umgebogenes Ende mit einem Anschlag 46 am Kolben 39 zusammenwirkt,
wenn die genannte Spannplatte zurückgeführt wird, so daß der Kolben beim öffnen
der Form selbsttätig in die Anfangslage zurückkehrt.
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Die Ventile 38 und 42 werden durch eine gemeinsame Anordnung gesteuert,
die in der gezeigten Ausführungsform aus einem zweiarmigen Hebel 47 besteht, der
um einen Zapfen 48 schwingbar ist und dessen einer Arm mit den Spindeln der Ventile
zusammenwirkt, während der andere Arm von dem hinteren Ende der Gießmaschine mittels
einer Schnur oder einer Kette 49 betätigt werden kann.
Durch diese
Anordnung erzielt man, daß die beiden Ventile immer in der richtigen Reilienfolge
betätigt werden, indem zunächst das Ventil 38 und danach das Ventil 42 geöffnet
wird.
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Der vordere Teil des Aussaugekanals 3b ist so eng, daß das Gießmetall
wegen der Abkühlung durch die Formteile 16 erstarrt, wenn es ein kleines Stück in
diesen Kanal hineingedrungen ist, so daß es diesen verstopft. Es kann daher nicht
vorkommen, daß das Gußmetall durch die Leitung 37 ausgesaugt wird.
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Die in Abb. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform einer Gießmaschine soll
nur so weit erliutert werden, als sie sich von der vorbeschriebenen unterscheidet.
Bei dieser Maschine ist zwischen der hinteren Spannplatte 13 und dein von ihr getragenen
Teil 16 ein Tragstück 5 i eingeschaltet, wodurch Raum Igeschaffen wird für eine
nicht gezeigte Vorrichtung zum Ausziehen von etwaigen in Verbindung mit der Form
angewandten Kernen. Die vordere Spannplatte 13 ist fest und als Konsole ausgebildet,
die unmittelbar am Gestell zo befestigt ist.
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Das Gußmetall wird der Form durch ein hauptsächlich winkelförmiges
Einlaufrohr 52
zugeführt, das vorwiegend aus feuerfestem Material besteht.
Dieses Rohr ist so angebracht, daß sein einer Schenkel senkrecht, sein anderer waagerecht
verläuft. Der waagerechte Schenkel ist durch die vordere Spannplatte 13 luftdicht
geführt, gegen welche der entsprechende Formteil 16 luftdicht festgespannt ist,
und mündet in einen Hohlraum 53 der Form, von dem der eigentliche Einlauf 5.4 zum
Forinhohlrauin 35 ausgeht. Die Auslaufmündung des waagerechten Schenkels ist gegen
den Einlauf 5.4 gekehrt, die Einlaufmündung an dem freien Ende des senkrechten Schenkels
befindet sich in relativ geringer l?ntfernung von der Oberfläche des flüssigen Metalls
im Tiegel 25. Das Schöpfgefäß ist in diesem Fall in senkrechter Richtung
beweglich und dient der Zuführung des flüssigen Metalls vom Tiegel zur genannten
Einlaufinündung in abgemessenen Mengen. Dieses Gefäß hat die Form eines am unteren
Ende geschlossenen, senkrechten Rohrs 56 aus feuerfestem Material, das den senkrechten
Schenkel des Rohrs 5.2 umschließt. Das Rohr 56 hat an der einen Seite einen
Ausschnitt 57 für den waagerechten Schenkel des Einlaufrohrs und in gewisser Höhe
über dein Boden eine oder mehrere öffnungen 58, die die Menge der vom Rohr aufgenommenen
Metallmenge bestimmen.
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Das Rohr 56 ist an einer mechanischen Vorrichtung aufgehängt, die
durch die Bewegung des beweglichen Formteiles betätigt wird. Diese Anordnung besteht
aus einem @@'inkelhebel 59, der durch einen Zapfen 6o auf der vorderen Spannplatte
13 gelagert ist. Der eine waagerechte Schenkel des Hebels ist durch ein Gelenkstück
61 mit dem Rohr 56 verbunden. An dem Ende des zweiten Schenkels des Hebels ist eine
Schraube 62 verstellbar angebracht, deren Ende mit dem hinteren Formteil
16 zusammenwirken kann, wenn dieser sich in der Nähe des vorderen Formteiles befindet.
Durch Verstellung der Schraube 6-9 kann dafür gesorgt werden, daß das Rohr 56 bei
der Bewegung des beweglichen Formteiles gegen den festen Formteil zu einer solchen
Höhe gehoben wird, daß das Rohr 52 gerade eine Formladung ansaugt. Die Entfernung
zwischen dem Flüssigkeitsspiegel in dem gehobenen Rohr 56 und der nach unten gekehrten
Mündung des Rohrs 52 ist nämlich dafür bestimmend, w ieviel Metall zur Form
geführt werden kann, denn in dem Moment, wo der Flüssigkeitsspiegel die genannte
Mündung erreicht, hört das Einsaugen von Metall auf, wonach nur der im Rohr
52 befindliche Metallstrang durch seine lebendige Kraft zur Form geführt
werden wird.
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Wie in Abb. .4 gezeigt, sind der Kolben 39 und der Zylinder .4i schräg
angebracht, um dem im Hohlraum 53 liegenden Ende des Rohrs 52 Platz zu schaffen.
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Der Kanal, durch den die Form evakuiert wird, ist in diesem Fall verzweigt
und an mehreren Stellen an den Formhohlraum 35 angeschlossen. Hierdurch werden Ansammlungen
von Luft in der Form während des Gießens und die Einflüsse etwaiger Undichtheiten
vermieden. Die Verzweigung ist in der Weise ausgeführt, daß in den Flächen, wo die
Formteile zusammenstoßen, Furchen oder Rillen 63 ausgearbeitet sind, welche, wenn
die Formteile sich schließen, einen, sämtliche Hohlräume in der Form umschließenden
Kanal bilden, von welchem zu den genannten Hohlräumen Verästelungen 64 führen. Der
ringförmige Kanal ist durch den Kanal 36 in dem vorderen festen Formteil 16 mit
der Saugleitung 37 verbunden.
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Das durch das Rohr 52 übergeführte flüssige Metall wird zunächst
von dem Hohlraum 53 aufgenommen werden, der so groß ist, daß er die ganze Formladung
aufnehmen kann. Von diesem Hohlraum wird das Metall dem Formhohlraum hauptsächlich
allein durch die Einwirkung der Schwerkraft zugeführt.
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Die beschriebenen Ausführungsformen lassen sich innerhalb des Rahmens
der Erfindung verschiedentlich ändern. Beispielsweise kann der Kolben, der die von
der Form aufgenommene Formladung absperrt und darauf einen Druck ausübt, auf rein
mechanischem Wege, z. B. durch eine Schraube o. dgl., bewegt werden.
Das
Verfahren nach der Erfindung hat nicht nur den Vorteil, daß man schwer schmelzbare
Metalle und Legierungen, deren Guß schwierig ist, gießen kann, sondern man erzielt
zugleich dichtere und einheitlichere Gußwaren als durch den bisher bekannten Spritzguß,
bei welchem ein über dem Schmelzpunkt überhitztes Metall mit großer Kraft in die
Form geschleudert wird. Bei diesem letztgenannten Gießverfahren ist die Einführung
des Metalls so gewaltsam, daß es gegen die Wände der Form geschleudert wird und
in der Form an gewissen Stellen Luft einschließt, während das Metall dort, wo der
Guß dünn ist, erstarren kann, bevor der Gießvorgang in seiner Gesamtheit beendigt
ist, was zur Folge hat, daß die Vorteile, die der angewandte Druck ergeben soll,
sich nicht geltend machen können. Die Gußwaren werden daher aderig und ungleichmäßig
und können Luftblasen enthalten. Diese Nachteile lassen sich zwar durch ein anderes
bekanntes Gießverfahren vermeiden, den sogenannten Kokillenguß, jedoch eignet sich
dieser nicht für Massenherstellung und ergibt nicht einen so feinen und scharfen
Guß wie das Spritzverfahren.
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Ein besonderes Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung ist, daß
das Metall mittels einer relativ geringen Druckdifferenz in die Form eingeführt
wird, so daß die Verhältnisse ähnlich denen werden, wo das Metall in die Form gegossen
und dann einem so erheblichen Druck unterworfen wird, daß es die Form gänzlich ausfüllt.
Die Verwendung eines hohen Druckes auf das Metall, nachdem es in die Form eingeführt
ist, wird besonders dadurch ermöglicht, daß der Druck nicht auf das Schöpfgefäß
einwirkt.