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Verfahren und Schleudergußmaschine zum Herstellen von Schleudergußkörpern
Bei der Herstellung rohrartiger Körper. durch Schleuderguß muß die Drehbewegung
.der Gießform bis zur vollständigen Erstarrung des Werkstoffes anhalten. In dieser
Zeit tritt aber besonders bei Gußstücken mit größerer Wandstärke bereits ein Schwinden
in den äußeren Abmessungen des Gußstückes, ein.' Da der Durchmesser des Gußstückes
sich beim Erstarrungsvorgang wesentlich stärker verringert als der Durchmesser der
Form, verliert das Gußstück sein festes Widerlager an der inneren Formwand, es entsteht
also ein Zwischenraum zwischen der Außenwand des Gußstückes und der Innenwand der
Form. Dieser Zwischenraum kann zu äußerst nachteiligen Auswirkungen führen. Die
zuerst erstarrte Gußhaut kann nämlich durch den Druck der noch plastischen inneren
Schichten zerrissen werden und sich neu an die Form anlegen, -,,wobei die Zwischenräume
zwischen den Rissen durch noch plastisches Material wieder ausgefüllt werden; dabei
ist die ursprünglich einheitliche Struktur gestört. Selbst wenn die Außenwandung
der inneren Druckbeanspruchung standhält, so daß der Zwischenraum aufrechterhalten
bleibt, kann sich das Rohr durch einseitige Anlage an der Form verformen; weiterhin
tritt dabei eine ungleichmäßige Kühlung auf, da das Rohr nur an einer Mantellinie
mit der Form in unmittelbarer Berührung bleibt, wodurch eine ungleichmäßige Kühlung
bewirkt wird. Auf jeden Fall ist das Gußstück durch die mangelnde Führung in jeder
Beziehung gefährdet.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Beseitigung der genannten
Mängel, hat also die Aufgabe, eine ununterbrochene Anlage des Gußstückes an der
Form während des Schrumpfvorganges zu sichern. Dies wird durch die Verwendungseiner
nach dem Boden hin kegelig sich verjüngenden Form erreicht, deren Drehachse während
des Schrumpfvorganges senkrecht oder annähernd senkrecht so gestellt wird, daß sich
das verjüngteFormende unten befindet. Dieses Formende ist mit einem nachgiebigen
Boden versehen, so daß sich das Gußstück beim Schwinden in der Richtung der Formachse
verschieben und mit seiner vollen Oberfläche an der Formwandung stets fest anlegen
kann. Die während des Schrumpfungsvorganges auftretenden Schleuderkräfte können
also keine zerstörende Wirkung ausüben. Zweckmäßig wird der Gießvorgang dabei in
der Weise durchgeführt, daß der Einguß des Gießwerkstoffes bei waagerechter oder
nahezu waagerechter Formachse erfolgt und die Formachse während des Schleudervorganges
langsam aus der waagerechten in eine senkrechte Lage überführt wird. Die Gießvorrichtung
wird zu diesem Zwecke in einem um eine waägerechte Achse schwenkbaren Gestell untergebracht,
so daß durch das Verschwenken des
Gestelles die Formachse in die
angegebenen Lagen gebracht werden kann.
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Es ist hierzu noch zu bemerken, daß die Verwendung schwenkbarer Gestelle
zur -Änderung der Neigung von Schleudergußforrnen. bereits bekannt ist. Ebenso ist
die Anwendun- konischerGußforinen an sich für andere... Zwecke bereit: bekannt,
ohne daß dabei aber die oben angegebenen 'Maßnahmen zur Sicherung der dauernden
festen Anlage des Werkstückes an der Form zur Anwendung gekommen sind. die den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung kennzeichnen.
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Die konische Foringebting des Gußstückes und die Verschwenkbarkeit
der Formachse ermöglichen es weiterhin, beim vorliegenden Verfahren den Guß so durchzuführen,
daß eine gleichmäßige Schrumpfung über die ganze Länge des Gußstückes trotz der
verschiedenen Wandstärker, erreicht wird, wodurch die sichere Anlage des Werkstückes
an der Form ebenfalls unterstützt wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das
flüssige 1letall vom stärkeren Formende her eingegossen wird. Der z teerst eingegossene
Werkstoff erfährt hier zunächst eine stärkere Abkühlung, da die gesamte Form noch
ziemlich kalt ist; das nachlaufende flüssige Metall fließt dann über die Innenfläche
des bereits eingefüllten )Jetalls zu seiner endgültigen Verwendungsstelle hin und
verhindert durch seine Wärme ein Erstarren des zuerst eingegossenen Metalls. Bei
Beendigung des Gusses, der sehr schnell erfolgen kann, sind also im Werkstück keine
wesentlichen Temperaturunterschiede vorhanden, so daß die Erstarrung und Schrumpfung
im ganzen Werkstück gleichmäßig unter günstigen Bedingungen erfolgt. Dabei ist es
zweckmäßig, beim Gußbe-inn der Formachse eine geringe Neigung entgegen dem Fluß
des Gießmetalls zu geben, wodurch die plötzliche -Erstarrung des zuerst eingegossenen
«Metalls noch weiter verzögert und eine gleichmäßige Temperaturverteilung beim Beginn
des Schrumpfens gesichert wird.
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Das geschilderte Verfahren ist nicht nur für gewöhnliches Gußeisen,
sondern auch bei jeder anderen vergießbaren Eisen-, Stahl-oder Metallart anwendbar,
ebenso für jede Ausführungsart der Formen.
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Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens und der dafür zweckmäßig anzuwendenden
Vorrichtungen ist in den beiliegenden Zeichnungen eine Gießvorrichtung dargestellt.
Aus der Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels ergeben sich auch weitere Einzelheiten
und Vorteile der Eifindung.
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Abb. i zeigt die Gießvorrichtung zum großen Teil in Seitenansicht
sowie einen Schritt durch die Formachse an der Eingußseite. Abb. 2 zeigt einen Grundriß
der Abb. i bei waagerecht liegender Formachse.
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Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schwenkachse des schwenkbaren
Gestells. Abb.4 zeigt die Ansicht eines Lagers der Gießform zusammen mit einem Schnitt
durch die Form.
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" Das Gußstück ist mit i und die Gießform mit 2 bezeichnet. Die Form
ist von dem Kühlmantel 3 umgeben, dessen Enden 4 und 5 gegen die Form so abgedichtet
sind, daß sich die Form -, bei Erwärmung durch die Dichtung .4 hindurchschieben
kann. Die Kühlung der äußeren Formwandung erfolgt durch eine Kühlflüssigkeit, die
bei 6 durch die Achse des schwenkbaren Gestelles zugeleitet wird und durch die Rohre
7 über die Formwandung verteilt wird. Nachdem die Flüssigkeit an der Formwandung
die nötige Wärmemenge aufgenommen hat, wird sie durch die Rohre 8 wieder abgeleitet
und verläßt die Maschine durch die Achse des Schwenkgestelles bei 6 durch ein zweites
Rohr. Die eigentliche Gießform 2 ist am verjüngten Ende durch eine gefederte Verschlußplatte
9 abgeschlossen; die Federung ist so eingestellt, daß das Gußstück durch sein Gewicht
bei senkrechter Formachse die Feder zusammendrücken kann, so daß also die Verschlußplatte
die ständige feste Anlage zwischen Gußstück und Form nicht hindert. Das Verschlußstück
ist mit einer auswechselbaren feuerfesten Scheibe io ausgerüstet, welche am Gußstück
anliegt und in der Mitte eine Öffnung für das Abblasen der Gase während des Gießens
besitzt. Die Verschlußplatte an der anderen stärkeren Seite der Form besitzt Aussparungen
für zwei Ösen i i, welche in das Gußstück eingegossen werden und zum Herausziehen
des fertigen Rohres dienen. Die Ösen werden nach Entfernung der Verschlußplatte
von der Rohrziehvorrichtung 12 erfaßt, so daß das Rohr in einfacher Weise aus der
Form entfernt werden kann. Die Gießform 2 ist zusammen mit dem Kühlmantel 3 in einen
hufeisenförmigen Rahmen 13 gelagert, der mit seinem Zapfen 14 in den Lagern 1,3
ruht, also um eine waagerechte Achse schwenkbar ist. Zum V erschwenken des Rahmens
sind zwei hydraulische Kolben 16 vorgesehen, die an den . Enden der Zahnstange
17 angeordnet sind und diese antreiben. Die Bewegung der Zahnstange 17 wird
durch das Zahnrad 18 auf den Zapfen 14 des hufeisenförmigen Rahtnens übertragen.
Die Kolben 16 gleiten in den Zylindern i9 und werden durch Druckwasserzufuhr durch
die Stutzen 2o bewegt; durch entsprechende Steuerapparate kann also der Rahmen
13 und damit die Formachse beliebig verschwenkt und in jeder Stellung festgehalten
werden. Zum Antrieb der Gießform
dient der regelbare Motor 21,
der durch die Achse des schwenkbaren Gestells 13 hindurch über das Kegelräderpaar
22 und das Stirnräderpaar 23 die Form in Drehung versetzt, die in den Lagern 2q.,
25 und 26 so geführt ist, daß eine freie Ausdehnung bei jeder Lage des Gestells
13 gesichert ist.
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Die Herstellung eines Rohres erfolgt mit der beschriebenen Vorrichtung
in der folgenden Weise: Zunächst wird die Gießform in Drehbewegung gesetzt und der
Rahmen 13 so geneigt, daß die Form an der Eingußseite, also an ihrem starken Ende,
etwas tiefer liegt als an dem verjüngten Ende. Dann wird aus der Stopfenpfanne 27
das Gießmetall in den Einguß 28 hineingelassen, der das Metall in das Innere der
Schleuderform einführt. Gleich nach Beginn des Einlassens wird die Schleuderform
langsam mit Hilfe der Schwenkvorrichtung in die waagerechte Lage gehoben, in welcher
sie so lange verharrt, bis das letzte flüssige Metall die Gießform erreicht hat..
Das zuerst eingeführte Metall erleidet zwar in der Nähe der Eingußstelle eine stärkere
Abkühlung, die sich aber nicht schädlich auswirken kann, weil durch die Schräglage
der Form dafür gesorgt wird, daß sich bei Beginn des Gusses hier eine besonders
tiefe Flüssigkeitsmenge ergibt. Das nachlaufende flüssige Metall wird dann über
die Innenfläche des zuerst eingefüllten Metalls zur endgültigen Verwendungsstelle
gebracht, wodurch einerseits verhindert wird, daß das zufließende Metall unmittelbar
auf eine bereits erhitzte Stelle der Form auftrifft und dadurch die Gefahr eines
Verschweißens z@vischen Form und Gußstück herbeiführt, `und wodurch andererseits
das zuerst eingefüllte Metall während des ganzen Gießvorganges auf einer Temperatur
in der Nähe des Schmelzpunktes erhalten wird. Bei Beendigung des Eingießens besitzt
also die Außenfläche des ganzen Gußstückes eine Temperatur, die nur wenig unterhalb
des Schmelzpunktes liegt. Sobald das Eingießen beendet ist, wird die Formachse langsam
in die senkrechte Lage geschwenkt unter gleichzeitiger Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit
der Form. Die Schleuderbewegung wird bis zur völligen Erstarrung und Verfestigung
des Gießmaterials fortgesetzt, wobei sich das Gußstück in einem dem Schwinden entsprechenden
Maße axial in der Form in Richtung auf das verjüngte Ende zu verschiebt. Nach der
völligen Erstarrung wird die Schleuderbewegung abgestellt und das Rohr aus der Form
gezogen. Das Ziehen kann in der in Abb. 2 angedeuteten Weise erfolgen, nachdem die
Formachse wieder in die waagerechte Lage gebracht ist. Zweckmäßig kann aber auch
das Ziehen des Rohres schon bei senkrecht stehender Form erfolgen, wodurch nicht
nur eine Platzersparnis erreicht wird, sondern auch der Vorteil, daß die Wandung
der Gießform geschont wird und Längsriefen in der Gießform nicht entstehen können.
Besonders bei der Herstellung größerer Mengen ist das Ziehen in senkrechter Richtung
von Vorteil.