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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bremstrommeln aus einem
Stahlblechmantel mit verschleißfester, Bußeiserner Ausfütterung Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen von Bremstrommeln aus einem Stahlblechmantel mit verschleißfester,
Bußeiserner Ausfütterung und eine Schleudergußmaschine zur Ausübung dieses Verfahrens.
Es ist schon vorgeschlagen worden, in aus Stahlblech hergestellten Bremstrommeln
eine Ausfütterung, bestehend aus reibungsvergrößernden Metallbändern, fest einzusetzen
oder darin festzuklemmen. Diese Ausfütterungen sind auch schon auswechselbar angeordnet
worden. Gußeisen, welches sich besonders gut--durch Verschleißfestigkeit und große
Reibungsfähigkeit auszeichnet, ließ sich aber bisher nicht verwenden, da es zu spröde
ist und nicht in Bandform in eine Stahlblechhülse hineingepreßt werden kann. Nach
der Erfindung wird aber die Verwendung von Gußeisen als verschleißfeste Ausfütterung
dadurch ermöglicht, indem man das Gußeisen in flüssigem Zustand in- die Stahlblechtrommel
hineingießt. Zu diesem Zweck wird der Stahlblechmantel in eine Schleudergußform
eingesetzt und zweckmäßig auf eine das Verschweißen begünstigende Temperatur vorgewärmt,
worauf flüssiges Gußeisen in die umlaufende Form eingegossen wird. Infolge der Schleuderkraft
lagert sich das Gußeisen in Gestalt eines ringförmigen Bandes an die, Innenfläche
des Stahlblechmantels ab, und es findet eine innige schweißartige Verbindung zwischen
dem Stahlblech und dem Gußeisen statt.
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In der Zeichnung ist ein :Ausführungsbeispiel der neuen Bremstrommel
sowie eine Maschine zur Ausübung des Herstellungsverfahrens dargestellt: Abb. r
zeigt eine Schleudergußmaschine nach der Erfindung im Aufriß; Abb. 2 ist eine Endansicht
derselben; Abb.3 ist eine Draufsicht auf einen Teil dieser Maschine; Abb, q. zeigt
in größerem Maßstab einen senkrechten Mittelschnitt durch die Gußform und die Antriebswelle
der Maschine; Abb. 5 ist ein Querschnitt durch eine ausgefütterte Bremstrommel unter
gleichzeitiger Darstellung der Gießpfanne; Abb. 6 zeigt einen Achsschritt durch
eine Bremstrommel in fertigem Zustand; Abb. 7 zeigt schaubildlich die Gießpfanne
zur Eingießung des geschmolzenen Gußeisens in die sich drehende Gußform; Abb.8 stellt
in größerem Maßstab den Formträgerkopf zur Aufnahme der aus mehreren segmentartigen
Teilen bestehenden Form dar, und Abb. 9 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise
in Draufsicht die Vorrichtung zur Erwärmung des Formträgerkopfes.
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Nach Abb. i befindet sich auf einem Untergestell i ein Rahmen 2 mit
Lagerständern 3,
in welch letzteren Kugellager 4 zur Unterstützung
einer angetriebenen hohlen Spindel 5 angeordnet sind. Nach Abb.4 befindet sich an
dem einen-Ende dieser Hohlspindel ein Kopf 6, der in einen kegelförmigen offenen
Flansch 7 ausläuft. Nach Abb. i ist über diesem Kopf 6, 7 ein Schutzgehäuse 8 angeordnet.
Um eine Veränderung der Geschwindigkeit der Spindel 5 innerhalb weiter Grenzen zu
ermöglichen, ist auf der Spindel ein Kettenrad 9 angeordnet, das durch eine Kette
1o in Drehung versetzt wird, welche ein anderes Kettenrad i i an der Ankerwelle
des Motors 12, dessen Drehzahl in weiten Grenzen geregelt werden kann.
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Im Innern der Hohlspindel 5 befindet sich eine andere Hohlreelle 13,
die an beiden Enden aus der Spindel 5 herausragt. An dem linken Ende (Abb.4) ist
auf dem herausragenden Teil der Hohlwelle 13 ein Formträgerkopf 14 befestigt, der
innerhalb des Kopfes 6 liegt. An dem rechten Ende der Hohlwelle 13 ist ein Gehäuse
15 zur Aufnahme eines Lagers 16 angeordnet, das Achsbeanspruchungen aufnimmt. Das
Gehäuse 15 sitzt auf dem Ende einer Stange 17 (Abb. 8), die in Achsdeckung mit der
Spindel und Hohlwelle 13 liegt und an einem Kolben 18 befestigt ist. Der Kolben
18 ist verschiebbar in einem Zylinder 1g, der einheitlich mit einem kegelförmigen
Gußstück 2o ausgebildet ist, das an dem Rahmen 3 befestigt ist (Abb. i).
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Nach Abb. 4 und 8 ist der Zylinder 1g an beiden Enden abgeschlossen.
In der Nähe der Abschlußwände befinden sich Kanäle, durch welche ein Druckmittel
zugelassen und abgeleitet werden kann. Zu diesem Zweck sind die Rohrverbindungen
21 (Abb.4) angeordnet, die je an ihren Enden mit den Kanälen in Verbindung stehen
und andererseits an ein Ventilgehäuse 22 angeschlossen sind, in welches das Druckmittel
durch die Leitung 23 eintritt. Das in dem Gehäuse 2z angeordnete Ventil 24 (Abb.
8) besitzt einen Handgriff 24a, durch welchen j e nach seiner Einstellung das Druckmittel
zu dem einen oder anderen Ende des Zylinders 1g zugelassen werden kann bzw. durch
den Anschlußstutzen 25 (Abb.8) ohne Einwirkung auf den Zylinder 1g zurückgeleitet
werden kann.
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Aus dem Obigen geht hervor, daß der Kolben 18 in dem Zylinder 1g von
der Stellung nach Abb. 4 in die Stellung nach Abb. 8 und umgekehrt bewegt werden
kann. Bei der Verschiebung des Kolbens 18 wird durch die Stange 17 auch die Hohlwelle
13 und der fest an sie angeschlossene Kopf 14 in der Längsrichtung bewegt. Nach
Abb. 8 befindet sich der Kopf 14 in Fernlage mit Bezug auf das Ende der Spindel
5, während nach Abb, 4 dieser Kopf 14 dicht am Ende der Spindel 5 anliegt.
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In der Hohlwelle 13 ist eine Stange 26 verschiebbar gelagert. Auf
diese Stange wirkt einerseits die Schraubenfeder 27 ein, um die Stange für gewöhnlich
nach links in die in Abb. 4 gezeigte Lage zu bringen. An dem anderen Ende dieser
Stange ist ein Kopf 28 befestigt. Die Feder 27, die diese Verschiebung der Stange
26 nach links hervorzurufen sucht, stützt-sich an dem rechten Ende gegen einen Verschlußstöpsel
(Abb. 8) ab, der in das Innere der Hohlwelle 23 in dem Gehäuse zur Aufnahme des
Lagers 16 eingesetzt ist.
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Der Kopf 28 hat eine Umfangsnut 29, welche zur Aufnahme von Teilen
einer aus mehreren segmentartigen Stücken bestehenden Form dient. Wie in Abb. 8
gezeigt, hat jedes segmentartige Stück eine Innenwand 3o mit in der Umfangsrichtung
verlaufenden Nuten 31. Ferner hat jedes Segment einen äußeren kegelförmigen Mantel
32 und an der Grundfläche des Kegels eine ringförmige Abschlußwand 33 zwischen der
äußeren Wand 32 und der inneren Wand 3o. Eine ähnliche Abschlußwand ist an dem verjüngten
Ende des Kegelstumpfes bei 34 angeordnet. Die Wände 30, 32, 33 und 34 umschließen
also einen stumpfkegelförmigen Ringraum, und an der verjüngten Kopfwand dieses Kegels
befindet sich je ein Ansatz 35, dessen seitliche Begrenzungskanten gegeneinander
hin zulaufen, so daß der Abstand zwischen diesen Kanten in der Nähe des Kopfes 28
geringer ist als an jener Stelle, an welcher sich diese Kanten an die Kegelwand
34 ansetzen. An dem Innenteil der Wand 35 befindet sich ein abgerundeter Finger
36, der in die Umfangsnut 24 des Kopfes 28 eintritt. Der Raum 37, begrenzt durch
die Wände 30, 32 und 33, 34, kann mit irgendeinem passenden Wärmeisolationsmaterial
gefüllt werden, um die Wärmeausstrahlung zu vermeiden.
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Jedes der eben beschriebenen Segmente hat an der verjüngten Wand einen
ösenansatz 38 zur schwingbaren Verbindung mit einem ähnlichen Ansatz 39, der aus
dem Kopf 14 der Hohlwelle 13 herausragt.
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Nach Abb. 8 erstreckt sich auch von der Wand 33 jedes Segmentes einkurzer
Flansch 4o nach einwärts.
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Wenn ein Druckmittel dem inneren Ende dieses Zylinders 1g zugeführt
wird und sich die Teile in der in Abb. 8 gezeigten Lage befinden, dann wird der
Kolben 18 zu der in Abb.4 gezeigten Stellung verschoben. Der Kolben nimmt die Welle
13 und den Kopf 14 mit, und infolge der Achsverschiebung des Kopfes 14 werden die
Segmente der Form, welche gelenkig an diesen Kopf angeschlossen
sind,
in die in Abb. 4 gezeigte Verschlußlage bewegt. Es wird dadurch auch der Kopf 28,
der auf der Stange 26 befestigt ist, nach einwärts entgegen der Kraft der Feder
27 nach rechts bewegt. Der Formträger, bestehend aus den eben beschriebenen Segmenten,
wird nun zu einem Spannfutter für -die Stahlblechtrommel.
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Zur Herstellung der aus zwei verschiedenen Metallen bestehenden Bremstrommel
wird eine dünnwandige Blechtrommel 41 mit Umfangsrillen 42 versehen, so daß sich
Erhebungen an der äußeren Seite dieser Trommel befinden und die Nuten an der Innenseite
sind. An den Rändern hat diese Trommel die einwärts gebogenen Flansche 43. Gemäß
der Erfindung wird die Trommel auf eine Temperatur erhitzt, die ungefähr zwischen
650 und 85o° C liegt. Die so erhitzte Trommel wird in die Form eingebracht,
wenn letztere die in Abb. 8 dargestellte Offenlage einnimmt. Dann verstellt man
das Ventil 24, um das Druckmittel gegen die Innenseite des Kolbens 18 treten zu
lassen, so daß durch die Verschiebung des Kolbens 18 die Form geschlossen wird.
Die erhitzte Trommel wird durch diese Spannform festgehalten und mit derselben in
Drehung versetzt. Wenn bereits erwähnt wurde, -daß die Segmente der Form mit Nuten
31 ausgerüstet sind, so ist dieses nicht unbedingt notwendig, sondern dies hängt
von der Gestalt der herzustellenden Bremstrommel ab. Jedenfalls bilden die Segmente
nach ihrer Zusammenbringung in die in Abb. ,4 gezeigte Lage an der Innenfläche eine
im-wesentlichen ununterbrochene Fläche in Eingriff mit der Außenfläche der Trommel,
so daß eine Verzerrung der Trommel an keinem Punkt möglich ist. Die Randflansche
43 der Trommel wirken dabei als Dämme, um das geschmolzene GuBeisen im Innern der
Trommel zu halten und der Ausfütterung eine bestimmte Dicke zu geben.
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Befinden sich die Teile in der in Abb.8 gezeigten Lage, dann ist keine
Antriebsverbindung zwischen der Hohlwelle 13 und dem Kopf 14 einerseits vorhanden.
Hat sich jedoch der Kolben 18 so weit nach rechts verschoben, daß die ganze Form
in den Kopf 6 hineingezogen worden ist, so ist die Reibung zwischen dem Flansch
7 des Kopfes 6 und den Segmenten genügend groß, um die Form bei der Drehung der
Spindel mitzunehmen, und diese Reibung wird noch dadurch erhöht, daß die Außenfläche
des Kopfes 14 bei r4a in Reibungseingriff auf das innere Ende der Spindel 5 gedrückt
wird. Die Stange ä6 mit der Druckfeder 27 ist vorgesehen, um selbsttätig eine Abspreizung
der Segmente voneinander vorzunehmen, wenn das Verfahren beendet ist und eine Verschiebung
der Hohlwelle 13 nach links durch den Kolben r8 zustande gebracht worden ist. Diese
Stange 26 dient auch dazu, die Reibung -zwischen dem Flansch 7 und' den verschiedenen
Bogenstücken aufrechtzuerhalten.
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Eine Winkelstütze 44 am Ende des. Untergestelles r dient zur Aufnahme
der Schutzhaube 8, welch letztere den Kopf 7 umschließt. Diese Winkelstütze dient
auch zur Aufnahme des drehbaren Armes 45 für die Gießpfanne. Der Arm 45 hat nach
Abb.2 an dem äußeren Ende einen nach abwärts gerichteten zylindrischen Stutzen 46
in Achsdeckung mit einem von der Winkelstütze nach oben ragenden ähnlichen Rohrstutzen
oder Lager 47. Dieses Lager 47 ist an der Winkelstütze bei 48 einstellbar. An dem
freien Ende ist der Arm 45 nach oben hin abgebogen, wie in Abb. 2 bei 45a gezeigt,
und die Gießpfanne 49 (Abb. 7) hat an ihrem Ende bei 50 Ösen, durch welche
diese Pfanne unter Vermittlung eines Zapfens 5 r an den Arm 45 schwingbar angeschlossen
ist. Die Gießpfanne ist mit einer feuerfesten Ausfütterung versehen.
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Der Arm 45 hat zwischen seinen beiden Enden einen nach unten ragenden
Winkelansatz 52,' an dessen Ende ein Zylinder 53 angelenkt ist. Eine Kolbenstange
54 durchsetzt diesen Zylinder 53 und ragt aus dem offenen oberen Ende heraus, um
an ihrem Kopf mit Ösen an der Unterseite der Pfanne 49 schwingbar verbunden zu sein.
Wenn die Kolbenstange 54 nach oben gestoßen wird, so wird die Pfanne 49 geschwenkt
und gerät dadurch von der in Abb. 2 gezeigten Lage in die in Abb. 5 dargestellte
Ausgußlage. Die Druckluft, die -dem Zylinder 53 zum Zweck der Verschwenkung der
Pfanne zugeführt wird, tritt nur allmählich ein, so daß die Pfanne langsam gekippt
wird. Diese Verschwenkungszeit nimmt ungefähr 3 bis 5 Sekunden in Anspruch.
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Nach Abb. 7 ist der obere Rand der Pfanne, und zwar an entgegengesetzten
Seiten, mit Ausschnitten oder Kerben 55, 56 versehen. Die schmale Kerbe 55 bestimmt
die Tiefe, bis zu welcher die Pfanne 49 gefüllt werden kann. Der längere Ausschnitt
56 am anderen Rand bestimmt die Breite des aus der Pfanne austretenden geschmolzenen
Metallstrahles. Wie in Abb. 2 gezeigt, tritt die Druckluft bei 57 zu einem Ventil
58, von welchem aus eine biegsame Leitung 59 zu dem unteren Teil des Zylinders 53
führt. Durch diese Druckduft kann die Stange 54 hochgehoben werden und die Pfanne
verschwenkt werden.
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Der Kopf 6 an der Spindel 5 wird zweckmäßig zu Anfang erhitzt und
diese Erhitzung kann, wenn erforderlich, andauernd fortgesetzt
werden.
Nach der Abb. 9 wird die " Erhitzung des Kopfes 6 durch einen elektrischen Heizkörper
6o bewirkt, der diesen Kopf teilweise oder vollständig umschließt.
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Zur Regelung der Drehgeschwindigkeit kann die Spindel 5 mit einer
Bremse beliebiger Art versehen sein. In Abb. 4. ist bei 61 eine magnetische Bremse
angedeutet.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat es sich herausgestellt,
daß eine innige Vereinigung des flüssigen Gußeisens mit dem Blechmantel aus Schmiedeblech,
gewalztem oder zurechtgedrücktem Blech herbeigeführt werden kann, wenn die Temperatur
des Gußeisens im Augenblick des Übergießens ungefähr 155o° C oder höher ist. Der
Blechmantel 41 sollte jedoch vorher auf eine Temperatur von nahezu 65o° C oder noch
mehr erhitzt werden. Die Eigenschaften des erhärteten Futterbandes aus Gußeisen
hängen zum großen Teil von der Temperatur des Gußeisens beim Eingießen ab, jedoch
auch von der Geschwindigkeit, mit welcher die Blechtrommel in Drehung versetzt wird,
während die Erhärtung des Futterbandes stattfindet. Während der Eingießung des Gußeisens
sollte die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel nicht unter I io
m pro Minute sinken, sie sollte aber auch nicht i 8 o m pro Minute übersteigen.
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Das Verfahren kann auch auf viele andere Gegenstände und nicht nur
auf Bremstrommeln o. dgl. zur Anwendung gelangen. Alle Vorteile der Stahlbremstrommeln,
wie Stärke, Zähigkeit und andere wertvolle Eigenschaften des ausgewalzten Stahles,
sind hier verbunden mit den Vorteilen des Gußeisens, das namentlich der Abnutzung
und dem Bruch widersteht. Jene Nachteile, welche Bremstrommeln anhaften, die nur
aus einem dieser Metalle bestehen, sind vollständig ausgeschieden. Die neuen Trommeln
sind sehr leicht und besonders viel leichter als gußeiserne Trommeln, ohne daß die
Vorteile geopfert werden, die bei der Benutzung von Gußeisenreibungsflächen entstehen.