DE57417C - Verfahren zum Verdichten von Metallgüssen vermittelst Elektricität - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das nachstehend beschriebene Verfahren zum Verdichten von Metallgufs mit Hülfe von Elektricität besteht in der Hauptsache darin, dafs in die Formen eingegossenes und noch flüssiges Metall mittelst Elektricität bearbeitet wird behufs Erhaltung von Gufsstücken ohne Blasen, Schwindungshöhlungen und Giefszapfen.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dafs die Gufsstücke möglichst lange in flüssigem Zustande mit Hülfe des elektrischen Stromes erhalten werden. Dabei ist es gleichgültig, ob die erforderliche Wärmemenge von einem elektrischen Lichtbogen geliefert oder durch Hindurchleifen des Stromes durch das Arbeitsobject selbst erhalten wird.

.,Hierbei ist auch die Möglichkeit gegeben, nach Wunsch entweder das abgegossene Stück nicht nur zu erwärmen, sondern noch ein gewisses Quantum von flüssigem Metall hinzuzufügen, oder aber blos die oberen Schichten des Gufsstückes in flüssigem Zustande bis zur Erstarrung desselben zu erhalten. Im ersteren Falle wäre der elektrische Strom nahe bei der Oberfläche des geschmolzenen Metalls mittelst einer ebenfalls aus Metall hergestellten Elektrode zu schliefsen, welche,'selbst schmelzend, dem Gufsstücke neue Metalltheile zuführen würde, während im letzteren der Stromleiter, welcher, nahe bei der Oberfläche des Gufsstückes angeordnet wird, ein nicht metallener Leiter sein müfste, also etwa Koks, Graphit, geschmolzene. Schlacke u. s. w. . .

In beiden Fällen äufsert sich die Wirkung einer solchen Bearbeitung darin, dafs sie ein allmäliges Erstarren des gegossenen Metalls von unten aus ermöglicht, wobei:

1. bei Metallen, welche ruhig erstarren, ohne zu sieden, die oberen flüssig bleibenden Schichten bis zur vollendeten Erstarrung zum Ausfüllen etwaiger infolge des Schwindens entstehender Höhlungen benutzt werden können, und

2. bei Metallen, welche unter Sieden erstarren, die oberen flüssigen Schichten, aufser dafs sie die Schwindung ausfüllen könnten, auch noch die sich entwickelnden Gase leicht entweichen lassen werden.

Die Anwendung dieses Verfahrens bei ruhig erstarrenden Metallen bietet angeblich den Vortheil, dafs man einen Gufs ohne Schwindungshöhlungen erhält, derselbe somit nicht nachgefüllt werden braucht und keine Giefszapfen zeigt, während die Anwendung des neuen Verfahrens bei unter Sieden erstarrenden Metallen, hauptsächlich bei Eisen und Stahl, in der Hinsicht von ganz besonderer Wichtigkeit ist, dafs es hierbei sehr leicht ist, aus diesen Metallen (reinem Eisen und jeder Art Stahl) ohne Zusatz irgend welcher durch chemische Reactionen verdichtender Körper, als Aluminium, Silicium, sowie ohne mechanischen Druck vollkommen dichte, blasenfreie und bis an die äufsersten Schichten zum Gebrauch taugliche Gufsstücke zu erhalten.

Beinahe dieselben Resultate, wie mit dem hier beschriebenen Verfahren, könnten zwar auch beim Eingiefsen von Maschinentheilen in die betreffende Form durch Zusatz von Aluminium, Silicium und anderer ähnlicher Beimengungen erzielt werden.

Bekanntlich mufs man bei dem gewöhnlichen Giefsverfahren - den Abgang bezw. Abfall des

Stahls infolge der darin vorkommenden Blasen und der unzureichenden Festigkeit der oberen Theile der Blöcke auf ein Drittel oder sogar noch höher wegnehmen, während bei dem elektrischen Verfahren ein solcher Abgang gar nicht vorkommt.

Als Elektricitätsquelle würde mit Vortheil eine Batterie von Accumulatoren oder auch nur eine Dynamomaschine allein gebraucht werden, jedoch wird man nur bei den kleinsten Arbeiten unter eine Stromstärke von 200 bis 300 Ampere heruntergehen können. Die elektromotorische Kraft der Stromquelle darf bei Anwendung des elektrischen Lichtbogens selbstverständlich nicht unter 50 Volt betragen.

Die eine der Polklemmen mufs mit dem Stromregulator verbunden sein, durch welchen der Strom in die Zuleitungsstange (oder auch unmittelbar mit der an einer Handhabe befestigten Stange) und von dort aus weiter in das geschmolzene Metall geht; die andere Elektrode wird entweder mit der Form selbst, falls sie aus metallisch leitendem Material besteht oder leitend gemacht worden ist, oder dem geschmolzenen Metall verbunden. Letzteres gilt jedoch nur dann, wenn das Gufsstück selbst den einen Pol bildet und der Lichtbogen nicht zwischen gesonderten, vom Arbeitsstücke unabhängigen Elektroden gezogen wird. In den beiden ersten Fällen wird die Verdichtung des Gusses durch einen elektrischen Lichtbogen oder durch Erhitzen der Schlacke, welche den Gufs bedeckt, erzielt. Im letzteren Falle wirkt der Lichtbogen auf zwei Schlackenschichten, zwischen denen sich das Gufsstück befindet.

Wird zur Erwärmung des flüssigen Metalles nicht der elektrische Lichtbogen, sondern die durch den Widerstand der Leitungswege entstehende Strom wärme benutzt, dann vereinfacht sich dadurch die ganze Anordnung wesentlich, auch können dann die flüssigen Schlacken, welche in ersteren Fällen ein Verbrennen des Gusses verhindern sollten, fortfallen.

DieLeitungswege und Schaltungsvorrichtungen sind den benöthigten hohen Stromstärken entsprechend zu wählen.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist in Fig. 1, 2 und 3 eine Einrichtung eines Regulators für den beabsichtigten Zweck dargestellt.

Zwei Paare von Solenoiden S S und S' S¹ mit starker isolirender und gegen die strahlende Wärme unempfindlicher Umwickelung bedingen abhängig von der Stärke des Stromes und der Elasticität der Feder J? die gehörige Lage des Hebels L, dessen Drehpunkt sich in O befindet. Die Solenoide S S besitzen geringen, dagegen S' S' hohen Leitungswiderstand. Der untere Arm des Hebels L ist mit einer Büchse B verbunden, welche eine röhrenförmige Stange V hält. Diese S.tange schwingt zusammen mit dem Hebel L um den Punkt O; sie kann aber auch von Hand vermittelst der Handhabe M um den Punkt O bewegt werden, wenn nicht eine Mutter mit der Handhabe m angezogen wird. Die schwingende Bewegung der Stange V wird durch den an dem unteren Ende des Hebels L befindlichen bogenförmigen Ausschnitt η η beschränkt und bietet die Möglichkeit , den Strom rasch zu öffnen, was gegen Ende der Verdichtungsoperation während des Erstarrens der obersten Schichten des Gufsstückes nothwendig ist.

Das Gegengewicht P, welches alle beweglichen Theile im Gleichgewicht hält, dient auch zugleich zur Verminderung der Empfindlichkeit des Regulators. .

Dem gleichen Zwecke dient die Spannfeder R, welche durch die Mutter b mehr oder weniger gespannt werden kann. Die Stange V kann durch die Mutter c festgelegt und bei Rückwärtsdrehung in ihrer Längsrichtung verschoben werden.

Die Metall- oder Kohlenstange si, welche die eine Elektrode bildet, läfst sich von Hand einstellen mittelst der Handhabe m', der endlosen Schraube w, der Spindel ν V und der geriffelten, aus gehärtetem Stahl angefertigten Rolle r'.

Die Stange s s wird durch die Feder ρ und die Rolle r" an die Rolle r' angedrückt. Die Bewegung der Stange s s wird aufser durch die Rollen r' und r" noch durch zwei Rollen r"' und r"" geleitet, deren letztere mehr oder weniger an die Stange s s mittelst der Schraube b" und der Feder p' angeprefst werden kann. Das Schutzblech X, mit einer Oeffnung für die Stange s s versehen, schützt die Rollen vor der strahlenden Wärme.

Zum Schütze des Arbeiters sind die Rahmen T T auf der Stange V verschiebbar angeordnet, welche durchsichtige Gläser tragen, durch welche der Fortgang der Arbeit beobachtet werden kann. Die Handhabe E gestattet, diese Rahmen dem Arbeitsobject mehr oder weniger zu nähern.

Wird die Verdichtung nur unter Zuhülfenahme einer Elektrode vorgenommen, so genügt ein einziger hufeisenförmiger Elektromagnet. Bei der gezeichneten Anordnung hat der in die Solenoide eintauchende Anker die Form eines H. Der ganze Apparat wird am besten an einer Kette aufgehängt.

Der Weg des Stromes ist folgender: der Leiter A, die Klemmschraube a, die starken Windungen der Solenoide, das Gestell des Regulators, die Klemmschraube α', der biegsame Leiter I, die Klemmschraube a", die Metall- oder Kohlenstange ss, die geschmolzene

Schlacke, das geschmolzene Metall und der Leiter k.

Geschieht die Verdichtung durch zwei Re- ' gulatoren, so tritt der Strom aus dem geschmolzenen Metall in die Stange s s des anderen Regulators und kehrt, nachdem er auch durch diese Regulatoren auf dieselbe Weise wie durch die ersten durchgegangen ist, zur Elektricitätsquelle zurück. Alsdann wäre der Leiter k nicht erforderlich, während beide Re- gulatoren Differential-Regulatoren sein müfsten; der Weg der Zweigströme mufs folgender sein: die Klemmschraube a des ersten Regulators, der dünne Verbindungsleiter V (Fig. i), die dünne Umwickelung der Solenoide des zweiten Regulators und die Klemmschraube a des zweiten Regulators. Der Weg der anderen Abzweigung ist der gleiche.

Wird der Block in eine gufseiserne Schale gegossen, so ist der obere Theil derselben mit schwer schmelzbaren erdigen Substanzen, z. B. mit Quarzsand, unter Beimengung von Bindestoffen einzufüllen (Fig. 4). Dieses ist aus dem Grunde nothwendig, weil sonst das Gufsstück leicht während der elektrischen Verdichtung an die Schale angelöthet werden könnte.

Da das elektrische Verdichten bis zum vollständigen Erstarren des Gufsstückes fortzudauern hat, so ist es bei grofsen Gufsstücken rathsam, behufs Beschleunigung der Arbeit den unteren Theil der Schale mit Wasser zu begiefsen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Verfahren zur Erzielung von fehlerfreien und dichten Metallgüssen mittelst Elektricität, dadurch gekennzeichnet, dafs der Abkühlungspro cefs der Gufsstücke künstlich durch Einwirkung der Stromwärme oder eines elektrischen Lichtbogens auf das Gufsstück selbst verzögert wird, wobei letzteres behufs Vermeidung von Oxydation von einer Schlackenschicht bedeckt sein kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.