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Metallkern Die Erfindung betrifft einen Metallkern zum Gießen von
einteiligen Kokillen, insbesondere zum Herstellen von Kupferwalzplatten (flachen
Kupferbrammen).
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Das Gießen derartiger Kokillen war bisher ziemlich schwierig, weil
sich das gegossene Metall, in diesem Fall Kupfer, um den Kern herum zusammenzieht,
so daß Rißbildungen auftreten, während das Kupfer den bekannten plastischen Zustand
vor dem endgültigen Erstarren durchmacht.
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Es wird daher vorgeschlagen, einen Metallkern zu verwenden, der in
an sich bekannter Weise aus einem nachgiebigen Blechmantel gebildet ist. Gemäß der
Erfindung ist der Blechmantel mit spanartigen Metallteilchen, z. B. Dreh- oder Hobelspänen,
angefüllt.
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Nachgiebige Kerne sind an sich bekannt. Es wurde z. B. eine Ausführung
vorgeschlagen, bei der die Wände des Kernes mittels eines Steuerorgans gegeneinander
verschiebbar sind. Eine solche Ausbildung hat den Nachteil, daß infolge der auftretenden
Hitze ein einwandfreier Betrieb nicht gut möglich ist, insbesondere können die aufeinandergleitenden
Teile miteinander verschweißen. Ein anderer bekannter Kern besteht aus einem Blechmantel,
dessen Enden ohne feste Verbindung einander überlappen. Hier kann das Eintreten
des flüssigen Metalls in dem Kern nicht verhindert werden. Es ist ferner auch ein
Blechkern bekannt, der völlig geschlossen ist. Hier sollte das Zusammendrücken infolge
der dünnen Ausführung vor sich gehen. Es läßt sich aber nicht vermeiden, daß hierbei,
besonders wenn es sich um große Gußstücke handelt, der ganze Kern zusammengedrückt
wird, so daß das Gußstück Ausschuß ist. Demgegenüber ist bei dem neuen Kern der
Blechmantel mit den erwähnten spanartigen Metallteilchen angefüllt. Es handelt sich
also hier um einen Füllstoff, der einem völligen Zusammendrücken des Kernes genügend
Widerstand leistet, der jedoch in sich so weit nachgiebig ist, daß sich die auftretenden
Spannungen ausgleichen können. Dieser Ausgleich kommt dadurch zustande, daß. die
einzelnen Teilchen des Füllstoffes nach der Erfindung, abgesehen von ihrer eigenen
Elastizität, nicht völlig dicht aufeinanderliegen.
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Füllstoffe für Kerne sind an sich bekannt. Man hat z. B. schon Sand
in ein dünnwandiges Eisenrohr eingefüllt, um das als Kern für ein Gießverfahren
unter Druck dienende Eisenrohr widerstandsfähig zu machen. Hier lag also keine nachgiebige
Füllmasse im Sinne der Erfindung vor. Es ist schließlich noch ein Kern bekannt,
der aus mehreren Teilen
besteht, die in geringem Abstand voneinander
aufgestellt werden, so daß beim Erstarren des Gußstückes die einzelnen Teile eine
geringe Verschiebung nach innen ausführen können. Um bei dieser Bauart ein Eindringen
des Gußmaterials in die Spalten zwischen den Kernteilen zu verhindern, sind die
Spalten außen mit einer zusammendrückbaren Masse abgedichtet, wozu Sand vorgeschlagen.
ist. Es handelt sich hier also nicht um eine Füllmasse, sondern um einen abdichtenden
Stoff.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeigt einen waagerechten Querschnitt der zum Guß fertigen Gießform.
Abb.2 veranschaulicht einen senkrechten Ouerschnitt derselben.
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Abb. 3 ist ein Längsschnitt.
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Abb.4 stellt den Metallblechkern in perspektivischer Ansicht dar.
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Abb. 5 zeigt eine Einzelheit des Kernes in vergrößertem Maßstabe.
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Abb.6 stellt in perspektivischer Ansicht einen Rahmen zum Halten des-
Kernes dar. Wie aus Abb. i hervorgeht, enthält. die äußere Gießform A, in welche.
die, herzustellende Gießform gegossen wird, einen Kern B. Die Gießform
A besitzt eine Bodenplatte C und zwei gegenüberliegende Seitenplatten a,
d und Endplatten b, b. Diese Platten werden in irgendeiner geeigneten bekannten
Weise- miteinander verbunden. Die Grundplatte C kann ebenfalls in einer beliebigen
Weise befestigt werden. Man kann aber damit rechnen, daß bei genügendem Gewicht
der Gießform dasselbe genügt, um die Seitenwände auf der Bodenplatte festzuhalten.
Der Kern wird zentrisch innerhalb der Gießform in irgendeiner geeigneten Weise befestigt.
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Der Kern B besteht, anstatt wie bisher aus einem festen Gußstück mit
eingegossenen oder gebohrten Kühlkanälen für Wasserkühlung, aus einem Blechmantel,
wie dies insbesondere aus Abb. 4 hervorgeht. Als Metall wird vorzugsweise Kupfer
in Form von Kupferblech oder dünnem Plattenkupfer angewendet. Die Dicke kann verschieden
sein; Größen von 1,6. bis 3,2 mm stellen einen geeigneten Bereich dar. Die Ober-
und Unterseite des Kernes werden am besten offengelassen, und die Kupferbleche oder
Platten c, d werden gebogen, um die Seiten und Enden des. Kernes zu bilden. Die
beste Art der Ausführung besteht darin, den Kern aus zwei Blechen oder Platten mit
umgebogenen Seitenrändern herzusteHen. Diese umgebogenen Teile: d, d
werden
fest durch eine doppelreihige Vernietung verbunden, wie in Abb; 4 dargestellt. Während
die Platten auf den Seiten flach sein können, wurde es doch als geeignet gefunden,
sie wellig zit machen, um eine leichte Ausdehnung zu ermöglichen, wenn die Platten
während der Gießperiode erwärmt werden, und um hierdurch ein Werfen und Verziehen
des Kernes zu vermeiden. Der wellige Teil e, e kann sich über die ganze Seite der
Platten erstrecken, vorzugsweise wird er aber auf den mittleren Teil beschränkt
(vgl. Abb. 1 und 4), wobei nichtgewellte Streifen f, f neben den Kanten-
des Kernes bestehen bleiben.
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Der so gefertigte- Mantel wird in die Gießform A eingesetzt' und mit
einem geeigneten festen, wärmeleitenden Stoff gefüllt. Der Füllstoff soll zwei Zwecke
erfüllen: i. er soll den dünnen Mantel verstärken, damit dieser unter dem Druck
des um ihn herum eingegossenen Metalles, wobei der Mantel .durch die Erhitzung geschwächt
wird, reicht zusammengedrückt wird, und 2. soll der Stoff eine Wärmeableitung der
von dem Mantel aufgenommenen Wärme bewirken und auf diese Weise den Mantel gegen
Ausschmelzen schützen.
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Die besten Erzeugnisse werden mit Metall, vorzugsweise Kupfer;. in
fein zerteilter Form, so z. B. alle Arten Späne (Dreh-, Hobelspäne usw.), erhalten.
Der Füllstoff wird ziemlich fest in dem Kern angeordnet, um eine gleichmäßige Unterstützung
für die Kernwände zu gewährleisten. Um beim Eindrücken der Füllmasse jedes Ausbauchen
oder Verziehen des Kernes zu vermeiden, werden die gegenüberliegenden Seiten ab
und zu durch Stehbolzen g, g verbunden, die aus Kupferstangen hergestellt werden
können. Die Stehbolzen gehen durch den Kern hindurch, ihre Enden stecken in Löchern
in den Kupferblechen und sind dort vernietet (vgl. Abb. 5).
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Um eine wirksame Kühlung des Kernes zu erhalten, ist es praktisch
notwendig, ein inneres Kühlmittel anzuwenden, vorzugsweise durch Anordnung einer
Kühlwasserschlange im Kern. Eine derartige Kühlschlange F wird innerhalb des hohlen
Kernes festgelegt und darin festgehalten, bevor die Füllung D eingeschüttet wird.
Die Kühlschlange wird am besten aus hintereinanderliegenden U-förmigen Bogen gebildet
(vgl. Abb. 3), und die Querbolzen g, g sind so vorgesehen, daß sie der Anbringung
der Kühlschlange von oben nicht hinderlich sind. Ein Druck des Kühlwassers von 2
bis 4 at und eine Temperatur von 88 bis 99° C haben sich als geeignet erwiesen.
Vorzugsweise wird die Kühlschlange aus Kupferrohr gebildet, obwohl auch ein Eisen-oder
Stahlrohr Anwendung finden kann.
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Mit . einem derartigen wassergekühlten Kern verläuft. das Gießverfahren
folgendermaßen Der hohle Kupferblechmantel (in geeigneter Weise mit Knochenasche,
wie üblich,
überzogen) wird in die Gießform eingesetzt und vorläufig
durch irgendein geeignetes Mittel, wie z. B. Stützen, in seiner Lage gehalten; dann
wird die Kühlschlange in ihre Stellung innerhalb des Mantels gebracht und befestigt.
Hierauf findet das Einschütten des Füllstoffes statt, der gut eingeschichtet wird,
um die Zwischenräume zwischen der Kühlschlange und dem Blechmantel so fest, wie
es notwendig ist, auszufüllen. Die Verbindungsfuge des Kernes mit der Grundplatte
G wird zweckmäßig mit trockener Knochenasche bestreut. Nach dem Entfernen der Stützen
für den Blechkern ist dann die Form fertig zum Guß.
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Nach° dem Gießen, wenn das Gußstück genügend erkaltet ist, wird die
äußere Gießform A weggenommen, und die Kühlschlange und die Füllung werden aus dem
Kern herausgenommen. Die Füllung ist gewöhnlich leicht von dem Blechmantel abzulösen,
obwohl sie gewöhnlich etwas mit dem Mantel zusammenschmilzt. Der Gießhohlraum jeder
so hergestellten Gießform muß maschinell bearbeitet werden, um hierbei etwaige angeschweißte
Teile des Blechmantels zu entfernen. Wenn man den Kern und die Füllung aus Kupfer
macht, wird eine Verunreinigung der gegossenen Metallform vermieden. Obwohl die
Füllung gewöhnlich den Kern gegen den Druck des um ihn herumgegossenen Kupfers unterstützt,
gibt der Kern doch an einzelnen Stellen diesem Druck nach. Das Zusammendrücken ist
aber sehr gering, und die hieraus sich ergebende Form des Gießhohlraums wird bei
der mechanischen Bearbeitung desselben leicht ausgeglichen.
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Um den Kern innerhalb der Gießform A in seiner Lage zu halten, wird
über sein oberes Ende ein Rahmen G (Abb. 3 und 6) gelegt. Die Befestigung geschieht
zweckmäßig durch Anbringung von Zapfen j am Rahmen G, die in entsprechende Löcher
k im oberen Teil der Endplatten b, b eingreifen. Während das Füllmaterial
eingebracht wird, wird die Kühlschlange vorläufig in ihrer Lage gehalten, z. B.
durch Holzblöcke m, m, die unter ihre waagerechten Rohre 1, l geschoben
werden (Abb. 2 und 3).
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Die besondere Ausführung, die Form und die Abmessung der einzelnen
Teile des Kernes und der Mittel, um die Teile während des Gießens in ihrer Lage
zu halten, können gemäß den Erfahrungen oder Wünschen des Gießereifachmannes entsprechend
den Notwendigkeiten des jeweils besonderen Gusses geändert werden.