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Gießform, insbesondere für Kupferguß, und Verfahren zu ihrer Herstellung
Es ist bereits bei einteiligen und geteilten Gießformen vorgeschlagen worden, Kühlmäntel
oder auch Kühlkanäle für Wasserkühlung anzuordnen. Bei einer bekannten Ausführung
verlaufen diese Kühlkanäle in Schraubenwindungen.
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Ferner ist eine Gießform mit in der Wandung parallel und senkrecht
von oben nach unten laufenden Kanälen für Luftkühlung bekannt, wobei die Kanäle
oben und unten offen sind.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Gießform, insbesondere für
Kupferguß, wobei eine Wasserkühlung Anwendung findet. Erfindungsgemäß münden die
in der Wandung parallel und senkrecht verlaufenden Kanäle oben und unten in ringförmige
Querkanäle, an denen Ein- und Auslaß für das Kühlmittel angeordnet ist. Infolge
dieser Gestaltung ist die Gießform besonders für ein Gießverfahren geeignet, bei
dem Gießformen mit parallelen Längsseiten des Gießhohlraumes benutzt werden. Der
gegossene Block wird bei diesem Verfahren mittels durch die Kanäle laufenden Kühlwassers
so gekühlt, daß ein schnelles Erstarren und Schwinden des Blockes eintritt, wodurch
dieser nach kurzer Zeit von selbst aus der unten inzwischen geöffneten Gießform
herausfällt.
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Bei diesem Verfahren kommt es insbesondere darauf an, den gegossenen
Block schnell und gleichmäßig zu kühlen. Der Unterschied in der Temperatur der Wandungen
der Gießform im oberen und unteren Teil darf nur gering sein. Dies konnte mit der
eingangs erwähnten Gießform, bei der das Kühlwasser in Schraubenwindungen durch
die Gießform geleitet wurde, nicht erreicht werden.
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Bei der Herstellung der neuen Gießform werden vorzugsweise die Längs-
und Querkanäle und auch der Gießhohlraum aus einem vollen Block herausgearbeitet,
z. B. gebohrt oder gefräst. Man kann auch z. B. den Gießhohlraum in der üblichen
Weise beim Guß der Form vorgießen. Bei den bekannten Gießformen war gewöhnlich der
Kühlmantel angeschweißt, auch bei den Formen mit Kühlkanälen war gewöhnlich immer
ein Teil durch Anschweißen befestigt. Derartig hergestellte Formen sind den starken
Beanspruchungen während des Gießens nur wenig gewachsen, so daß die Anzahl der Güsse,
die die einzelne Form aushält, gering ist. Die Kosten der Form auf einen Guß beliefen
sich daher ziemlich hoch.
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.Bei dem Verfahren der Erfindung ist zwar die einzelne Gießform infolge
der Fräs- oder Bohrarbeit etwas teurer, überraschenderweise hat sich aber gezeigt,
daß eine solche Gießform gegenüber den bekannten eine erheblich .größereArizahl
von Güssen aushält, wodurch die Kosten,aufeinen Guß, bezogen, geringer werden.
In
der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der neuen Gießform dargestellt, und
z`,var zeigen: Abb. i eine Vorderansicht und teilweisen senkrechten Schnitt einer
Gießform für Kupferwalzplatten, Abb.2 eine Seitenansicht und teilweisen senkrechten
Schnitt der Gießform nach Abb. i, Abb.3 einen Grundriß und teilweisen Querschnitt
(in zwei verschiedenen Höhen geschnitten) der Gießform nach Abb. i, Abb. q. den
Grundriß des Blockes oder vorgewalzten Blockes, aus welchem die Gießform hergestellt
ist, Abb.5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, - für eine längliche Gießform
mit rundem Ouerschnitt für zylindrische Blöcke, Abb. 6 einen Grundriß, teilweise
im Schnitt, nach den Linien 6a und 6b der Abb. 5, Abb. 7 einen senkrechten Schnitt
durch den oberen Teil der Gießform in unfertigem Zustande, Abb.8 einen Horizontalschnitt
nach der Ebene 8-8 der Abb. 5, Abb. g einen Grundriß eines geteilten Ringes, Abb.
io einen senkrechten Schnitt durch den unteren Teil der Gießform nach Abb. 5 in
abgeänderter Ausführungsart.
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Ein voller Block A (Abb. q.) wird entweder aus Kupfer gegossen oder
kann auch aus Flußeisen mit nicht über o,25 °f, C geschmiedet sein. Der Hohlraum,
der in den Abb. i bis 3 mit B bezeichnet ist, ist durch die gestrichelten Linien
d-a dargestellt. Dieser Hohlraum kann gleich eingegossen werden, oder er kann aus
dem vollen Block herausgebohrt oder sonstwie herausgearbeitet werden. Er besitzt
vorzugsweise parallele Längsseiten, kann aber auch etwas konisch gehalten sein,
besonders wenn er vorgegossen ist, um die Entfernung des Kerns zu erleichtern.
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Um die Innenfläche des Hohlraumes zu glätten, kann eine beliebige
Bearbeitung vorgenommen werden. Auch die Stirn- und Bodenflächen der Gießform können
vorzugsweise glatt gehobelt sein.
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Um den Wassermantel herzustellen, wird eine genügende Anzahl senkrechter
Bohrungen oder Löcher c, c (Abb. 3) vorgesehen, die so nahe zusammengelegt werden,
als dies wünschenswert ist. Diese Bohrungen können von oben durchgebohrt werden
und kurz vor dem unteren Ende der Gießform aufhören, wie dies in Abb. i dargestellt
ist, sie können auch vollkommen durchgebohrt und hiernach am unteren Ende der Gießform
durch Stöpsel verschlossen werden. Die am oberen Ende der Gießformen offenen Löcher
werden durch Stöpsel d verschlossen, die aus Stahl hergestellt und in konische Löcher
eingeschraubt sein können, auch können sie passend eingetrieben und wenn es für
nötig befunden wird, außen verschweißt werden. Die oberen und unteren Enden der
senkrechten Löcher werden durch waagerechte Bohrungen e, e1 und f, f l verbunden,
welche von außen durchgebohrt werden können. Auch diese Querbohrungen können kurz
vor der gegenüberliegenden Seitenfläche aufhören, so daß sie an einem Ende geschlossen
sind, während die Eintrittsöffnungen des Bohrloches nachher durch entsprechende
Stöpsel g, g verschlössen. werden können. Eine Wasserzuflußöffnung C und eine Wasserabflußöffnung
D sind an geeigneten Stellen angeordnet, vorzugsweise die eine am unteren Ende der
Gußform und die andere am oberen Ende derselben an entgegengesetzten Seiten, wie
dies in Abb. i dargestellt ist. Die Eintritts- und Austrittsöffnungen werden dadurch
hergestellt, daß man Löcher von außen einbohrt, welche mit den Bohrungen e1, f1
in Verbindung stehen und außen Verstärkungen oder Nippel anbringt, die in die Löcher
eingeschraubt und vorzugsweise verschweißt werden.
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Bei dieser Bauart des Wassermantels fließt das bei C eintretende Wasser
rund durch die waagerechten Verbindungen e, e1, dann steigt das Wasser gleichzeitig
durch die senkrechten Löcher c, c in den vier Wänden der Gießform zum oberen Ende,
wo sich die Wasserläufe in dem oberen Verbindungsrohr f, f1 vereinigen, um dann
durch die Austrittsöffnung D auszutreten. Die Wände der Gießform werden auf diese
Weise durch die zahlreichen parallel nebeneinander laufenden Wasserläufe, die durch
diese nebeneinander gebohrten Durchgänge emporsteigen, sehr wirksam gekühlt.
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Wie bei den flachen Blöcken der Abb. i bis q. werden auch in den in
den Abb. 5 bis io dargestellten Gießformen für Rundblöcke länglicher Form die Wassermäntel
durch Bohren einer Anzahl von senkrechten Bohrungen oder Löchern c, c hergestellt,
die in der notwendigen Entfernung nebeneinander gebohrt werden (Abb.5). Diese Löcher
können von oben her eingebohrt werden und können kurz vor dem unteren Ende der Gießform
aufhören. Die oberen Enden der Löcher werden z.B. durch Stöpsel d verschlossen,
die gegebenenfalls von außen eingeschweißt werden. Die oberen und unteren Enden
der senkrechten Bohrungen sind durch waagerechte Bohrungen e und
f verbunden. Mit dem unteren Verbindungszweig e ist eine Wasserzutrittsöffnung
C verbunden, um kaltes Wasser zuzuleiten, ebenso ist an dem oberen waagerechten
Verbindungszweig eine Austrittsöffnung D vorgesehen, um das Wasser abzuführen.
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Die waagerechten Verbindungsleitungen e, f
werden
dadurch hergestellt, daß man am Umfang Nuten in die Gießform von außen einarbeitet,
wie dies in Abb. 7 für die obere Verbindungsleitung dargestellt ist. Diese Nuten
werden bis. zur Mitte der senkrechten Bohrungen oder Löcher c eingearbeitet. Sie
missen dann an der Außenseite geschlossen werden, Was am besten durch Aufschrumpfen
eines Ringes H geschieht. Die Öffnungen für die Wasserzuleitung C und Ableitung
D werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß man Löcher durch die Ringbänder H
bohrt, welche dann mit den Ringnuten e, f in Verbindung stehen und Verstärkungen
oder Nippel in die Löcher schraubt, die man dann noch außen mit den Bändern verschweißt.
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Bei der in den Abb. 9 und io dargestellten abgeänderten Bauart wird
ein geteilter Ring, der in die Nut hineinpaßt und die Außenseite der Nut bildet,
verwendet. Um diesen Ring fest in seiner Lage zu halten, wird außen ein Band H aufgeschrumpft,
wie dies in Abb. io dargestellt ist. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß eine dickere
Wandstärke vorhanden ist. in welche das Ende der Verstärkung oder des 2-,7ippels
eingeschraubt werden kann.
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Bei dieser Bauart des Wassermantels fließt das bei C eintretende Wasser
rund durch die waagerechten Verbindungskanäle e und steigt in parallelen Strömen
in die senkrechten Kanäle c, c auf zum oberen Ende der Gießform, wo sich die parallelen
Ströme in dem oberen Ringkanal f vereinigen und aus diesem durch die Austrittsöffnung
D ausfließen.
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Bei jeder der Bauarten ist der Boden der Gießform während des Gießens
durch einen Deckel E verschlossen, der am besten als Fallboden ausgeführt ist, indem
er durch geeignete Scharniere an dem unteren Teil der Gießform befestigt ist, so
daß er sich, wenn der Verschluß freigemacht wird, um das Scharnier nach unten dreht
und das Herausfallen des Blockes zuläßt. Zu diesem Zweck ist der Deckel um den Bolzen
h drehbar, der an einer Seite der Gießform in Stützen i gelagert ist (Abb. i, a,
5 und 6). Während des Gießvorganges wird der Boden E durch einen um Zapfen
G, G schwingenden Bügel F festgehalten. Der Boden E besitzt vorzugsweise Ansätze
j, die am Ende Augen tragen, durch welche der Drehbolzen la hindurchgeht, sowie
keilförmige Rippen K, über die der Bügel F gelegt wird. Wird der Boden geschlossen,
fällt der Bügel durch seine eigene Schwere über die keilförmigen Rippen, und ein
leichter Schlag genügt, um den Bügel so auf den keilförmigen Rippen festzukeilen,
daß der Boden den Unterteil der Gießform dicht abschließt. Ist nach dein Gießen
das Metall fest geworden, genügt ein leichter Schlag, um den Bügel zu lösen. Der
Boden fällt dann durch seine eigene Schwere, nach unten, so daß Boden und Bügel
ungefähr die in den Abb. i und 5 angegebenen gestrichelten Stellungen einnehmen.
Die Zapfen G werden vorzugsweise eingeschraubt und verschweißt.
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Auf diese Weise hergestellte Gießformen haben nachgewi-esenermaßen
die zehnfache Lebensdauer wie die besten früher hergestellten Gießformen. Die Herstellungskosten
je Guß betragen weniger als 1f,5 der besten früheren Gießformen.
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Der Hohlraum der Gießform wird vorzugsweise mit parallelen Längsseiten
hergestellt. Es kann aber auch ein leicht verjüngter Hohlraum vorgesehen werden,
besonders wenn Metall oder Legierungen außer Kupfer gegossen werden. Die Verjüngung
wird dann etwa so bemessen, daß bei einer Gießform von 76o mm Länge der Durchmesser
am Boden 6,5 mm größer ist.
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Anstatt mit offenem Boden kann auch die Gießform mit geschlossenemBoden
hergestellt werden. Beim Gebrauch muß dann die Gießform zur Entfernung des gegossenen
Blockes um i8o° gedreht werden.
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Besonders geeignet ist die neue Gießform für ein Verfahren zum Gießen
von Kupfer, bei dem der Gießhohlraum parallele Längsseiten besitzt und eine solche
Kühlwirkung Anwendung findet, daß der gegossene Block in der Form rasch erstarrt
und nach Öffnung des Bodenverschlusses von selbst aus der Form herausfällt. Hierbei
wird die Gießform vorzugsweise aus Kupfer hergestellt. Die Anbringung der Kanäle
geschieht in der beschriebenen Weise mit dem Unterschied, daß ein Schweißen von
Teilen nicht vorgenommen wird. Wasserauslaß- und -einlaßstutzen werden ebenfalls
in der beschriebenen Weise angebracht. Es können aber auch die Verstärkungen für
diese Verbindungsstücke an der Gießform angegossen sein, und auch die Zapfen Cr,
Cz können angegossen sein.