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Verfahren' zum Aufbringen von Metallschichten auf Werkstücke Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht auf ein Werkstück. Sie
besteht darin, daß das Werkstück mit einer Kokille umlaufend in die Schmelze eingetaucht,
wird, wobei die Kokille nach Art einer Schleuderpumpe wirkende Kanäle aufweist,
so daß die Schmelze an den mit Metall zu überziehenden Flächen des Werkstücks Vorbeigeführt
wird. Bei einer besonderen Ausführung wird die das Werkstück haltende Kokille in
dem Bade in ungleichförmige Umlaufbewegung versetzt.
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Es ist bereits bekannt, Lagerschalen dadurch mit einem Ausguß zu versehen,
daß sie, durch zusätzliche Deckel als Hohlkörper ausgebildet, zur Erwärmung in das
flüssige Lagermetall eingetaucht und zur Bindung mit dem Metall in Umlauf versetzt
werden, bis das im Hohlkörper zurückbleibende Metall mit dem Hohlkörper einwandfrei
verbunden und erstarrt ist.
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Vorzugsweise ist nach der Erfindung der als Schleuderpumpe wirkende
Teil am Boden angebracht; so daß, wenn die Kokille unter Drehung in die Schmelze
eingetaucht wird, das flüssige Metall sofort und mit großer Geschwindigkeit in der
Form hochsteigt, um oben wieder auszuströmen und sich mit dem Inhalt des Schmelztiegels
zu vereinigen. Solange die Umdrehung fortgesetzt wird, fließt ein starker Strom
des Schmelzgutes durch die Kokille über das Werkstück, erwärmt dieses und kommt
nach Art der Schweißung in innige Verbindung mit der Oberfläche des Werkstückes.
Ohne diese lebhafte Bewegung besteht die Gefahr, daß die Füllung vorzeitig ganz
oder teilweise erstarrt oder daß durch die Abschreckung an den kälteren Teilen die
Beschaffenheit der aufgebrachten Metallschicht leidet. Nach dem neuen Verfahren
kann in kürzester Zeit eine erhebliche Menge der Schmelze durch die Form geführt
werden, wobei die Bewegung zugleich anhaftende Gasblasen, Fremdkörper, Oxydschichten
u. dgl. entfernt. Das Werkstück verbindet sich mit der Schmelze bei vollkommenem
Temperaturausgleich, also unter den günstigsten Bedingungen für eine gleichmäßige,
einwandfreie Verbindung. Ein zweites Schleuderrad kann am oberen Ende der Kokille
vorgesehen werden, derart, daß die Mündung unter der Oberfläche der Schmelze liegt,
so daß die Veränderung der Schmelze durch Berührung mit der Luft an dieser Stelle
vermieden wird. Durch die Schleuderwirkung wird gleichzeitig der gesamte Inhalt
des Tiegels wirksam in Umlauf versetzt, so daß die gleichmäßige Beschaffenheit der
Schmelze gesichert ist.
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Zweckmäßig ist die Kokille so eingerichtet, daß sie umlaufend aus
dem Bade gehoben
wird und ihren flüssigen Inhalt durch die Fliehkraft
bis zur ausreichenden Abkühlung und Erstarrung festhält. In genügender Entfernung
von der Schmelze ist die Welle der Kokille drehbar an einer Vorrichtung zuiri Heben
und Senken gelagert; am Ende dex Welle ist eine Kupplung für einen beliebige'h Antrieb
oder ein Antriebsrad vorgesehen.
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In der Abbildung ist eine Vorrichtung zur Anwendung des neuen Verfahrens
beispielsweise dargestellt. Es ist i der Tiegel mit der Schmelze 2. Ein Tragarm
3 trägt mittels des Lagers 4. die Welle 5 der aus mehreren Teilen zusammengesetzten
Kokille. Sie besteht aus dem Boden 6 der zylindrischen Außenwand 7, der gleichfalls
zylindrischen Innenwand 8 und dem Deckel 9. Im Boden 6 ist das Gewindeauge io angebracht,
welches das am Ende der Welle 5 befindliche Gewinde umfaßt. An der Welle 5 befindet
sich ferner der Passungsring 12 und der Flansch 13, welcher den Deckel 9 auf die
Außenwand 7 und die Innenwand 8 preßt, um die Teile der Kokille zusammenzuhalten.
In der Kokille ist das Werkstück i-., ein Hohlzylinder, gleichachsig eingespannt.
Der Boden 6 hat eine untere üfnung 15, von welcher Kanäle strahlenförmig nach außen
und oben in dem Hohlraum 16 zwischen dem Werkstück 14 und der inneren Kokillenwand
8 münden. Oben mündet der Zwischenraum 16 gleichfalls in strahlenförmig nach außen
gerichteten Kanälen 17, ,welche dem Deckel 9 angehören. Der Deckel 9 hat einen über
die Oberfläche der Schmelze aufragenden Rand 18, welcher deren Eindringen in den
von ihm umschlossenen Raum verhindert. Die Teile der Kokille können aus beliebigen
geeigneten Baustoffen bestehen.
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Es ist leicht zu ersehen, wie beim Eintauchen der umlaufenden Kokille
in die Schmelze diese in die Öffnung 15 eindringt, durch die Kanäle i i infolge
der Fliehkraft in den Raum 16 gelangt. dort hochsteigt, um an der höchsten Stelle
6 auszutreten. Auf diese Weise können in kurzer Zeit große Mengen der Schmelze über
das Werkstück geführt werden, wodurch eine einwandfreie Bindung nach Art der Schweißung
erzielt wird. Es dürfte auf diese Weise möglich sein, Baustoffe miteinander zu verbinden,
welche sieh nach den bisher üblichen Verfahren der einwandfreien Verbindung widersetzten.
Eine wichtige Rolle dürfte dabei die beliebig zu wählende Einwirkungsdauer und Strömungsgeschwindigkeit
sowie die mechanische Einwirkung der Strömung auf die Oberflächen spielen. Am oberen
Rande des Werkstückes 14 (oder an der Kokille) ist ein nach innen gerichteter Rand
i 9 angebracht, welcher verhindert, daß beim Herausheben der Kokille unter Umdrehung
der noch flüssige Inhalt des Raumes 16 herausgeschleudert wird. Der Umlauf wird
erst eingestellt, wenn der Inhalt des Raumes 16 durch Abkühlung erstarrt ist. .
Es ist bei dem neuen Verfahren bemerkenswert, daß trotz der fast unbegrenzten Überströmung
des Werkstückes die Schmelze der Gefahr der Oxydation kaum mehr ausgesetzt ist als
im gewöhnlichen Tiegel. Auch in wärmewirtschaftlicher Beziehung ist das Verfahren
wesentlich vorteilhafter.
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Die Verbindung kann noch damit verbessert werden, daß der Umlauf zeitweilig
oder dauernd ungleichförmig herbeigeführt wird, so daß eine Relativbewegung der
zu verbindenden Teile in Umfangsrichtung hinzukommt.
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Die Erfindung kommt vorzugsweise für Lagerschalen in Betracht, kann
aber auch bei beliebigen anderen Werkstoffen und Werkstücken, ebenso natürlich auch
bei Halbfabrikaten und Rohlingen Anwendung finden, insbesondere ist auch daran gedacht,
Stahlzylinder für Flugmotoren mit einer Lauffläche von Grauguß oder einem sonstigen
Baustoff mit günstigen Laufeigenschaften zu versehen. Ebenso können Aluminiumkörper
mit einem dichteren und widerstandsfähigeren Baustoff überzogen werden.
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Nach dem Herausheben der Kokille- aus dem Bad kann die Kokille in
an sich bekannter Weise durch ein Kühlmittel gekühlt werden.
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Die Abkühlung der aus der Schmelze umlaufend herausgenommenen Kokille
läßt sich durch Regeln der Umlaufgeschwindigkeit beeinflussen. Außerdem kann eine
Einrichtung zur inneren Kühlung vorgesehen werden, welche in der Abbildung dargestellt
ist. Die Welle g ist mit der Bohrung 2o versehen, in welche die Öffnungen 21 hineinmünden.
Durch den Kana12o wird Luft in das Innere der Kokille geleitet, welche durch die
Öffnungen 21 ausströmt, die innere Wand 8 kühlt und durch die Öffnungen 22 austritt.
Diese Abkühlung kann benutzt werden, um die Arbeitsweise zu beschleunigen, sie kar
: auch dazu. dienen, die Eigenschaften des Ausgusses und die Verbindung zu verbessern.
Die äußere Wand 7 der Kokille kann bei geeigneter Form des `'Werkstückes auch weggelassen
werden, wobei ein Cberzug auf der Außenseite das Werkstück gegen Verbindung mit
der Schmelze schützt.