-
Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus zwei verschiedenartigen
Metallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus
zwei verschiedenartigen. sich nicht oder nur in ganz geringem Maße legierenden Metallen
oder Legierungen, von denen die eine Komponente spezifisch leichter ist und einen
höher,-n Schmelzpunkt besitzt, die andere Komponente dagegen spezifisch schwerer
ist und einen niedrigeren Schmelzpunkt hat; nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
soll das Material von höherem Schmelzpunkt den Kern des Gußstückes bilden und von
dem Material mit niedrigerem Schmelzpunkt vollkommen umhüllt werden.
-
Bisher wurden derartige Gußstücke hergestellt, indem man den Kern
besonders anfertigte und den Überzug mittels Verbundgusses oder durch Spritzen,
Löten o. dgl. aufbrachte.
-
ach der Erfindung werden die Gußstücke derart hergestellt, daß die
beiden Metalle oder Legierungen entweder nacheinander in einem Tiegel geschmolzen
oder, bei getrenntem Schmelzen, anschließend in einem Tiegel gemischt, umgerührt
und nach Zusatz von Fluß-und Desoxydationsmitteln und darauffolgendem Abstehenlassen
in eine Form vergossen werden. Es ist auf diese Weise möglich, das Innere oder den
Kern eines Gußstückes aus billigem und festem Metall, z. B. Eisen, in jeder gewünschten
Dicke herzustellen und in sehr einfacher und sparsamer Weise mit einer verhältnismäßig
geringen Menge eines teueren hochwertigen Metalls, z. B. Kupfer, zu überziehen.
Versuche haben gezeigt, daß auf diese Weise tatsächlich ein Überzug über dem Kernmetall
gebildet wird. Eine wissenschaftliche Erklärung hierüber ist bisher noch nicht gefunden;
vermutlich spielt die Kapillarwirkung des spezifisch schwereren Metalls sowie die
Oberflächenspannungen der einzelnen Komponenten hierbei eine Rolle.
-
Es ist nicht ausgeschlossen, daß man sogar auch ohne Zusatz eines
Fluß- und Desoxydationsmittels zu genügenden Ergebnissen gelangen kann, wenn auch
bei Verwendung von Fluß- und Desoxydationsmitteln der Überzug ein gleichmäßiger
wird.
-
Auf der Zeichnung ist veranschaulicht, in welcher Weise das Verfahren
durchgeführt werden kann, und zwar zeigen: Abb. i einen senkrechten Schnitt durch
einen Tiegel, der zwei geschmolzene Metalle enthält, und Abb. z den Tiegel beim
Gießen. Hierbei sind Tiegel und Form ebenfalls senkrecht geschnitten.
-
Es ist klar, daß, wenn zwei Metalle, die so gut wie keine Legierung
miteinander bilden, geschmolzen und in einem Tiegel zusammengebracht werden, das
Metall von höherem spezifischem Gewicht den unteren Teil des Tiegels einnimmt, während
das spezifisch leichtere Metall oben steht. Werden aber beispielsweise geschmolzenes
Gußeisen (spezifisches Gewicht ungefähr ;, 2. Schmelzpunkt von 130o° C an) und Kupfer
(spezifisches Gewicht 8,8, Schmelzpunkt 1o83° C) in einem
Tiegel
zusammengebracht (siehe Abb. i), so sucht das mit i bezeichnete Gußeisen eine kugelige
Gestalt von der geringsten Oberfläche einzunehmen, während das mit 2 bezeichnete,
am Boden befindliche Kupfer, infolge seiner Adhäsion an dem Eisen und an der Oberfläche
des Tiegels zwischen dem Eisen i und der Innenwand des Tiegels 3 infolge zwischen
beiden auftretender Kapillarwirkung aufsteigt, weil bei gleicher Temperatur die
Oberflächenspannung des Gußeisens i größer ist als die des Kupfers 2. Auf diese
Weise steigt, wenn die Schmelze im Tiegel nicht zu hoch steht, das Kupfer zwischen
dem Eisen und der Tiegelwandung bis an die Oberfläche der Schmelze empor und bedeckt
sie völlig, wie in Abb. i dargestellt. Wird sodann der Tiegel 3 in diesem Zustande
der Schmelze geneigt und die letztere in die Form 4 vergossen, so läuft die aus
dem Eisenkern i und der Kupferumhüllung 2 bestehende Schmelze in dem mit i' und
2' (Abb. 2) bezeichneten Strahl in die Form und ergibt ein Gußstück, dessen Eisenkern
einen Kupfermantel trägt.
-
Von der Temperatur der geschmolzenen Metalle, besonders im Zeitpunkte
des Vergießens (Gießtemperatur), sowie von der Höhe der Schmelze im Tiegel und der
Geschicklichkeit des Arbeiters hängt wesentlich die Erzielung der Umhüllungswirkung
ab. Die verwendeten Metalle müssen die folgenden Eigenschaften haben: i. Das eine
muß geringeres spezifisches Gewicht und höheren Schmelzpunkt, das andere höheres
spezifisches Gewicht und niedrigeren Schmelzpunkt besitzen.
-
2. Die beiden Metalle dürfen bei ihrer Gießtemperatur miteinander
praktisch keine Legierung bilden und müssen auch nach Durchrühren in einem und demselben
Tiegel sich nach Aufhören des Umrührens sofort wieder voneinander scheiden.
-
3. Die beiden Metalle sollen bei Gießtemperatur möglichst Adhäsion
zueinander besitzen, ohne sich jedoch miteinander zu legieren.
-
4.. Das Deckmetall soll bei gleicher Temperatur geringere Oberflächenspannung
besitzen als das Kernmetall, d. h. es soll bei gleicher Temperatur viel leichter
fließen als das Kernmetall.
-
5. Das Deckmetall soll bis herab zur niedrigsten Temperatur höchst
fließbar bleiben und herab bis zum Erstarren einen nicht reißenden Überzug bilden.
-
Als Metalle bzw. Legierungen, welche die angegebenen Merkmale aufweisen,
kommen vorzugsweise Gußeisen bzw. Eisenlegierungen oder ein Metall, das ähnliche
Eigenschaften aufweist wie das Gußeisen und Kupfer bzw. Kupferlegierungen oder ein
Metall mit ähnlichen Eigenschaften wie das Kupfer in Betracht.
-
Beim Schmelzen der Metalle wird nun die vollkommene Bildung des Überzuges
durch an der Oberfläche sich bildende oder in der Schmelze enthaltene Metalloxyde
oder Schlacke beeinträchtigt. Es hat sich daher als notwendig erwiesen, zwecks Ergänzung
oder Vermehrung der erforderlichen Eigenschaften un.d Verhinderung unerwünschter
Reaktionen Zuschläge zu geben. Um Oxydation der geschmolzenen Metalle zu verhüten,
werden der Schmelze vor dem Vergießen ein oder mehrere desoxydierende Stoffe, wie
z. B. Aluminium, Phosphor, Magnesium und Arsenik, zugesetzt. Um Schlacke zu entfernen
und die Oberfläche der Schmelze zu schützen, werden ein oder mehrere Flußmittel,
wie z. B. Chlorammonium, Borax, Alaun oder Kreide, verwendet.
-
-Nachstehend sei ein praktisches Beispiel für die Ausführung der Erfindung
gegeben: Graues oder weißes Gußeisen wird geschmolzen und sodann 5 bis 50
% Bronze zugesetzt. Zu dieser Schmelze, deren Menge mit ioo oio bezeichnet
sei, werden die folgenden Prozentsätze zugefügt:
| Phosphor ...... 0,01 bis 0,03 ojo, |
| Arsenik ....... o,oo2 - 0,0050f, |
| Borax ....... 0,03 - o,o6 0 |
| Aluminium .... o,io - o, 6o 010, |
| Kreidepulver . . o,oi5 - o,o25 0f0. |
Das so erhaltene Gemisch wird gerührt und nach einiger Zeit der Ruhe in die Form
vergossen.