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Gießform zum-Herstellen von Verbundgußlagerschalen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Gießform zur Herstellung von Verbundgußlagerschalen und ähnlichen
Gegenständen durch Verschweißen von flüssigen kupferhaltigen Legierungen mit einem
Stahlkörper.
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Es sind Verfahren bekanntgeworden, um eine Stahllagerschale mit einer
bildsamen Bronze unmittelbar innig zu verschweißen oder aber auch sich heim Verschweißen
von Stahlunterlagen und Bronze einer metallischen Zwischenschicht, z. B. Kupfer,
zu bedienen, die eine innige Verbindung zwischen Bronze und Stahlskelett herbeiführen
soll.
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Gemäß der Erfindung gelingt es, eine zuverlässige, unbedingt einwandfreie
Verbindung zwischen Stahlunterlage und Bronze dadurch herbeizuführen, daß man zur
Ausführung der Verfahren eine Gießform verwendet, die die nach dem Gießvorgang während
des Erstarrens eintretenden Schwindungs erscheinungen der verschiedenen Metalle
berücksichtigt. Es lösen sich nämlich die innigen Verbindungen, die sich zunächst
beim Gießen herausgestellt haben, infolge der verschiedenen Ausdehnungszahlen der
einzelnen Metalle wieder, wenn nicht, und darauf heruht die vorliegende Erfindung,
sowohl für einen mechanischen als auch und in erster Linie für einen Wärmeausgleich
zwischen den verschiedenen physikalischen unveränderlichen Größen beim und nach
dem Gießvorgang Sorge getragen wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht zur
Erzielung eines solchen Ausgleichs die Vereinigung -dreier Maßnahmen vor, nämlich
i. die Anordnung eines Kerns, der durchgehend von unten nach oben sich verjüngt,
2. das Anschneiden der Form von unten, und 3. die Anordnung eines Steigers, dessen
Höhe mindestens etwa gleich derjenigen des aufrechtstehenden zu verschweißenden
Stahlkörpers ist, zur Ausübung eines starken Druckes auf das erstarrende Lagermetall.
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Wie der Wärmeausgleich mit der Gießform der Erfindung durchgeführt
wird, soll an Hand der beiliegenden Zeichnungen im nachfolgenden erläutert werden:
Zunächst soll jedoch, auch an Hand der Zeichnungen erläutert ,werden, wie bei Verfahren
ohne mechanischen und Wärmeausgleich der Gieß- bzw. Verschweißungsvorgang vor sich
geht.
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In den Zeichnungen ist in Abb. i das bekannte Vergießen einer Stahlschale
mit einer Bronze ohne Zwischenschicht schematisch dargestellt, in Abb. 2 das bekannte
Vergießen einer Stahlschale mit einer Bronze unter Anwendung einer Metallzwischenschicht,
und in Abb.3 das Vergießen gemäß vorliegender Erfindung unter Herbeiführung des
mechanischen und des Wärmeausgleiches.
Um einen Kern i ist in jedem
Falle das Stahlskelett 2 angeordnet, das bei den Einrichtungen gemäß Abb. a und
3 dort, wo es mit der Bronze in Berührung kommt, mit einer Metallschicht 2a bekleidet
ist. Durch-.dis... Gießform 3 wird die schmelzflüssige Bron'` in das Stahlskelett
eingeführt.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung (Abb. 3) ist außerdem noch
ein Steiger 5 vorgesehen. Bei allen gezeigten Anordnungen ist das eine der Vereinigungsmerkmale,
der An5,chnitt von unten, dargestellt.
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Bei dem Vergießen eines Stahlskeletts mit bildsamer Bronze ohne Einschaltung
einer Schutzschicht in einer Vorrichtung -gemäß Abb. i spielt sich der Vorgang nach
den Feststellungen der Erfinder wie folgt ab Beim Einführen der flüssigen Bronze
in das Stahlskelett wird das flüssige Metallfutter an der Oberfläche in der Mitte
zwischen Kernwandung und Skelettwandung bedeutend höher stehen als an den Wandungen,
da, hervorgerufen durch die Reibung, hier das flüssige Metall nicht so schnell kann.
Diese Höhenunterschiede werden so weit getrieben, daß das flüssige Metallfutter
in der Mitte seitlich auseinanderschlägt und die hier befindliche Luft mit einschließt.
Die eingeschlossenen Luftblas-n4a werden wohl durch den nachfließenden Werkstoff
wieder mit aus dem Skelett herausgerissen, haben aber in der Zwischenzeit schon
die nachteilige Wirkung gezeitigt, daß sie. das Stahlskelett über und über mit einer
feinen Zunderschicht besetzt haben. Das nachfließende Futtermetall verbindet sich
nun: nur mit dieser Zunderschicht und nicht mit dem Stahlskelett und die ganze innige
Verbindung ist in Frage gestellt.
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Anders spielt sich der entsprechende Vorgang ab, wenn das Stahlskelett
mit einer isolierenden Zwischenschicht aus Metall, z. B. Kupfer, versehen ist (Abb.
2). In diesem Falle legen sich die eingeschlossenen Luftbläschen q.a an die Zwischenschicht,
kommen also mit dem Stahlskelett gar nicht in Berührung. Das nachfließende Futtermetall
reißt die Luftblasen fort, bringt die Schutzschicht zum Schmelzen. Sie wird im Flußstrom
mit fortgerissen, und das nachfolgende reine Futtermetall kann sich, da kein Luftzutritt
mehr vorhanden ist, mit dem reinen zunderfreien Skelett verbinden.
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Trotzdem kann eine zuverlässige Verbindung auch hier nicht erzielt
werden, da sich die während des Gießvorganges erhaltene innige Verbindung während
des Erstarrens wieder lösen muß.
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Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sich das Ausgußmetall, je
höher es im Stahlskelett emporsteigt, um so schneller abkühlt, so daß ungleichmäßige
Bindungen und Zerrungen :entstehen müssen, die eben beim Erkalten ein Abreißen der
Ausgußbron.ze von dem Stahlmantel zur Folge haben. Bei der ;;'Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung werden den nun die sowohl Schwunderscheinungen für einen mechanischen
berückals auch für einen Wärmeausgleich Sorge getragen. .
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Wie aus Abb. 3 zu entnehmen ist, geschieht dies einmal dadurch, daß
der Kern i, kegelförmig sich nach oben verjüngend, so ausgebildet ist, daß der Einlaß
3a für das Futtermetall im Querschnitt möglichst eng gehalten wird. Nach oben hin
kann sich dann das Futtermetall in breiteren Schichten ergießen.. Oberhalb des Stahlzylinders
ist des weiteren gemäß der Erfindung ein großer Steiger 5 vorgesehen, dessen Höhe
etwa gleich derjenigen des aufrechtstehenden zu verschweißenden Stahlkörpers ist,
und der sich mit dem Ausgußmetall anfüllen muß, als Wärmevorratsbehälter und Wärmekissen
-wirkt und außerdem in an sich bekannter Weise einen mechanischen Druck hervorruft,
welcher sich insbesondere auf die Seitenwände des Zylinders erstreckt und den Verschweißungsvorgang
mechanisch unterstützt.
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Durch die kegelförmige Ausbildung des Kerns und die dadurch sichergehende
Ver. engung der gemäß der Erfindung im unteren Teil der Form angeordneten Einflußöffnung
in Verbindung mit dem großen Wärmespeicher im Steiger wird mit Sicherheit erreicht,
daß die Abkühlung des Ausgußmetalls oben nicht früher erfolgt als unten in der Gießvorrichtung,
sondern gerade umgekehrt.
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Dies bedeutet einen großen Vorzug, da nur so ohne weitere Hilfsmittel
der erforderliche Temperaturausgleich gleich nach dem Gießen herbeigeführt und Rißbildung
vermieden werden kann. Durch Einführung des Gußmetalls von oben, wie es schon vorgeschlagen
wurde, ist ein einwandfreies Verschweißen nicht gewährleistet, da hierbei nicht,
wie bei der Erfindung, ein Durchströmen, der Form stattfindet. Ebenso ist die in
der Gießform gemäß der Erfindung in Verbindung mit dem unteren Anschnitt vorgesehene
keglige Ausgestaltung sowohl des Einsatzes als auch des Steigers nicht durch die
Anordnung eines geraden, also nichtkegligen Kerns in Verbindung mit einem Steiger,
dessen Querschnitt sich in bekannter Weise von unten nach oben erweitert, zu ersetzen,
da nur durch die keglige Ausbildung beider Formteile .des Kerns und des Steigers
der natürlichen, von oben her erfolgenden Abkühlung durch die von oben nach unten
fortschreitende Verringerung der abzukühlenden Metallmenge das Gleichgewicht gehalten
werden kann.
Wichtig ist es, was hier noch bemerkt werden soll,
daß die Metallauflage 2a, die, wie dargelegt, in erster Linie desoxydierend auf
die Stahlunterlage wirken soll, einen Schmelzpunkt besitzt, der nicht höher ist
als die Gießtemperatur des einzugießenden Metallfutters und nicht tiefer als die
Schmelztemperatur desselben.
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Die Vorrichtung der Erfindung ist natürlich nicht an die in der Abb.3
dargestellte Ausführungsform gebunden. So kann z. B. eine Gießform Verwendung finden,
bei der das Stahlskelett innen und außen mit der Bronze vergossen wird. In diesem
Falle ist die Schutzschicht 2a innen und außen anzuordnen und auch die Gießform
entsprechend auszubilden. Ebenso kann es zweckmäßig sein, in Sonderfällen eine zweite
Zuführung für das Gießmetall durch den- Steiger vorzusehen, um bei hohen Guß.stücken
die Temperatur im Steiger dauernd hoch zu halten.