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Verfahren zum Gießen von Hohlblöcken Hohlblöcke oder Rohre mit nicht
zu geringen Wandstärken werden heute bereits vielfach auf dem Gußwege hergestellt.
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Es ist bekannt, das in eine Rundkokille gegossene Material durch Ausgießen
von. dem inneren noch nicht erstarrten Kern zu befreien, so daß also ein hohlförmiger,
allerdings an dem Kokillenboden geschlossener Körper zurückbleibt.
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Ferner ist bekannt, in die Mitte der Kokille einen festen Dorn als
Kern zu setzen, der in seinen Abmessungen dem inneren Durchmesser des zu gießenden
Hohlblockes bzw. Rohres entspricht.
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Die Schwierigkeiten beim Gießen von Hohlblöcken o. dgl. liegen darin,
daß der eingesetzte Kern beim Beginn des Gießens eine erheblich niedrigere Temperatur
als das flüssige Metall besitzt. Es tritt also eine entsprechende Erwärmung des
eingesetzten Kerns ein, womit gleichzeitig eine Ausdehnung des Kerns unter Vergrößerung
seines Durchmessers verbunden ist. Andererseits beginnt die Erstarrung des eingegossenen
flüssigen Metalls sowohl an der Wand der Kokille wie auch am Kern, so daß also nach
verhältnismäßig kurzer Zeit nicht nur außen an der Kokillenwand, sondern auch innen
am Kern eine Zone bereits erstarrten Materials entstanden ist. Die während des Erstarrungsvorganges
vor sich gehende Ausdehnung des Kerns muß also die bereits gebildete innere feste
Zone des erstarrten Materials aufweiten. Wenn Hohlblöcke o. dgl: hergestellt werden,
bei denen der innere Durchmesser verhältnismäßig klein ist, so treten erfahrungsgemäß
größere Schwierigkeiten nicht auf, besonders dann nicht, wenn das zu vergießende
Material eine gewisse Warmbildsamkeit besitzt. Sobald jedoch die Warmbildsamkeit
des Materials gering ist und sobald besonders das Gießen von Hohlblöcken mit verhältnismäßig
großem inneren Durchmesser in Frage kommt, führt die Ausdehnung des Kerns zu Rißbildungen
im Innern des gegossenen Hohlblockes.
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Diese Gefahr wird noch vergrößert, wenn Hohlblöcke gegossen werden,
die nicht nur einen verhältnismäßig großen inneren lichten Durchmesser, sondern
gleichzeitig auch noch eine große Wandstärke haben sollen, und wenn verhältnismäßig
hochschmelzende Metalle zur Verwendung kommen. Der Wärmeinhalt des eingegossenen
Materials ist dann so groß, daß auch nach vollständig beendeter Erstarrung die Erwärmung
des eingesetzten Kerns noch fortschreitet, während sich gleichzeitig auf Grund dieses
Wärmeaustausches und auf Grund der allgemeinen Abkühlung der erstarrte Hohlblock
bereits zusammenzieht. In diesen Fällen arbeiten also die noch vor sich gehende
weitere Ausdehnung des Kerns und die Schrumpfung des erstarrten Blockes gegeneinander,
und die Gefahr der Rißbildung wird entsprechend erhöht.
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Diesen Gefahren ist man bisher dadurch begegnet, daß man die Kerne
aus zerstörbarem Material. bildete, also z. B. sandgeformte Kerne
verwendete.
Da die jedesmalige Neuanfertigung solcher Kerne umständlich war und verhältnismäßig
große Kosten verursachte, hat man auch elastisch Kerne benutzt, beispielsweise Stahlkerne,
die man außen i bis 2 mm stark mit einer Anstrichmasse bedeckte, deren innerer lockerer
Aufbau eine gewisse Zusammenpreßbarkeit gewährleistet. Die Verwendung solcher Kerne
bringt jedoch erhebliche Unsicherheit mit sich und führt weiter dazu, daß Teile
der verhältnismäßig starken, zum Überziehen des Kerns benutzten Masse sich durch
das hineinströmende Metall ablösen und von dem erstarrenden Metall festgehalten
werden.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, von Anfang an einen in einer
Gießform stehenden Kern lediglich zu dem Zweck zu kühlen, um die Abkühlung des Gußkörpers
von innen und unten her erfolgen zu lassen. .
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Das Verfahren gemäß der Erfindung dagegen beseitigt die Schwierigkeiten,
die bei elastischen o. dgl. Kernen auftreten, und gibt außerdem die Möglichkeit,
den Vorgang der Ausdehnung des Kerns planmäßig zu regeln.
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Nach der Erfindung wird als Kern ein rohrförmiger, unten geschlossener
Körper in die Kokille eingesetzt und dann das flüssige Material eingegossen. Der
rohrförmige Kern kann nun für sich allein in regelbarer Weise gekühlt werden, entweder
durch mit genügender Geschwindigkeit durchgeleitete Kühlluft oder durch Wasser o.
dgl. Die Führung des Gießprozesses erfolgt derart, daß zunächst während des Eingießens
des flüssigen Metalls in den ringförmigen Teil der Kokille bzw. während des Einsetzens
des Kerns in das bereits eingegossene flüssige Material eine Kühlung überhaupt nicht
oder nur in einem solchen Umfange erfolgt, daß eine schnelle Erwärmung des Rohres
eintritt oder nur diese Erwärmung, falls notwendig, so weit zurückgehalten wird,
wie das im Interesse der Dauerhaftigkeit des Kerns notwendig ist, Sobald sich um
den Kern eine erstarrte ringförmige Zone von genügender Stärke gebildet hat, wird
mit der starken Kühlung des Kerns begonnen. Diese Kühlung erfolgt so stark, daß
die Abkühlung des Kerns zu einer genügend starken Schrumpfung führt, so daß nunmehr
der Kern aus dem teilweise erstarrten Block herausgezogen werden kann. Wenn mit
der Kühlung des Kerns in einem Augenblick begonnen wird, in dem der erstarrte innere
ringförmige Teil des zu erzeugenden Hohlblockes bereits stark genug geworden ist,
um nach Entfernung des Kerns ohne Formänderung selbständig stehen zu bleiben, so
kann der Block für sich ohne Kern weiter erstarren, ohne daß eine Änderung in dem
hergestellten inneren lichten Durchmesser, abgesehen von der allmählichen Schrumpfung
des Blockes, eintritt. Soll ein Hohlblock hergestellt werden, bei dem die Öffnung
nicht durchgeht, sondern bei dem ein massiver geschlossener Bodenteil erwünscht
ist, so kann der Kern auch nach dem Eingießen des Materials in die Kokille in das
flüssige Material eingeführt werden, wobei natürlich entsprechend der eintretenden
Volumenverdrängung die Kokille vorher nicht bis oben voll gegossen werden darf.
Es kann gegebenenfalls beim Einsetzen auf den Kern ein Druck ausgeübt werden, um
den halberstarrten Boden des eingefüllten Metalls ganz oder teilweise zu durchdringen:
Es ist zweckmäßig, die Wandstärke des als Kern verwendeten rohrförmigen Körpers
gering zu wählen, damit der Kern beim Eingießen des flüssigen Metalls bzw. bei seiner
Einführung in das flüssige Metall möglichst schnell die Temperatur annimmt, die
er maximal erreichen soll.
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Man kann auch den Kern außen mit einer dünnen Haut der auch bei Kokillen
verwendeten Anstrichmasse überziehen. Dieser Anstrich hat lediglich die Aufgabe,
eine vorzeitige Zerstörung des Kerns durch das hineingegossene flüssige Metall zu
verhindern und den Wärmeübergangswiderstand zwischen Block und Kern zu erhöhen.
Es wird dadurch erreicht, daß die intensive Kühlung des Kerns nur in geringem Umfange
eine gleichzeitige Kühlung des Blockes verursacht. Der Anstrich muß sehr dünn gehalten
werden, damit jede Ablösung von Teilen der Anstrichmasse durch das hineingegossene
Metall vermieden wird.
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Es ist unter Umständen auch empfehlenswert, den eingesetzten Kern
leicht konisch auszubilden, da dadurch das Herausziehen des Kerns nach seiner Kühlung
aus dem in Erstarrung begriffenen Block erleichtert wird, In der Zeichnung sind
Ausführungsformen für das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Vorrichtung für den Guß eines Hohlblocks, wobei
zur Kühlung des Kerns Wasserkühlung benutzt wird.
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Abb. 2 stellt eine ähnliche Vorrichtung dar, bei der Lnft zur Kühlung
benutzt wird.
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In den Zeichnungen ist a eine runde Kokille, b der Kokillenboden,
c die Führung des Einsatzkühldorns oder Kerns, d ist der hohle Kühldorn oder Kern,
e ist die Kühlwasserzuführung, f der Kühlwasseraüstritt, g sind Zentriernocken für
das Wassereinführungsrohr.
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In Abb. 2 ist wieder a die Kokille und b der Kokillenboden,
cl ist die Führung des Einsatzkühldorns oder Kerns, dl ist der Einsatzkühldorn oder
Kern, der an seinem Boden einen Vorsprung h trägt, um den Kern im Kökillenboden
b zentrieren zu können. e1 ist die Kühllufteinfühiung, f l der Kühlluftaustritt,
g1 sind wieder Zentriernocken für das Lufteinführungsrohr.