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Verfahren und Vorrichtung zum Zubringen des Preßgutes an Preßgießmaschinen
mit Kolbendruck Bei den mit Preßkolben arbeitenden und der Verarbeitung von Werkstoffen
mit hohem Schmelzpunkt dienenden Preßgußmaschinen wird der Werkstoff in einem Schnielzofen
geschmolzen, einem Warmhalteofen zugeführt, diesem schußweise entnommen und von
Hand .oder selbsttätig iii die Preßkammer der Maschine gegeben und dort verpreßt.
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Nach diesem Verfahren erzeugte Preßlinge sind solchen Teilen, die
im Sandgußverfahren hergestellt wurden, in bezug auf ihre physikalischerl Werte
überlegen, nach dem Warmpreßverfahren hergestellten Teilen aber unterlegen, Man
hat mit mehr oder weniger Erfolg versucht, durch Nachpressen der im Preßgußverfahren
hergestellten Teile deren Eigenschaften zu verbessern. Dieses Verfahren erfordert
jedoch hohen Aufwand an Werkzeug-, Anlage-, Herstellungs- und Betriebskosten, da
das Nachpressen besondere Werkzeuge, Sonderpressen und einen oder mehrere Arbeitsgänge
erforderlich macht. Die Gründe für die Unterlegenheit des Preßgußverfahrens gegenüber
dem Warmpreßverfahren sind verschiedener Art.
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Der im Schmelzofen verflüssigte Werkstofft kann nicht immer sofort
dem Warmhalteofen zugeführt und in der Maschine verarbeitet werden. Damit aber ist
er nach dem Schmelzen oft lange Zeit dem schädlichen Einfluß des Schmelzofens ausgesetzt.
Werkstoffe, die zur Entmischung neigen, oder solche, die sich mit Bestandteilen
des Schmelztiegels anreichern, verlieren ihre guten physikalischen Eigenschaften.
Unter Umständen werden sie sogar unbrauchbar infolge auftretender Warmbrüchigkeit
usw. Auch der Abbrand, beispielsweise an Zink, ist nicht unwesentlich.
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Beim Überführen des.Werkstoffes in den Warmhalteofen ist die Bildung
von Oxyden unvermeidlich. Im Warmhalteofen selbst wird der Werkstoff in den meisten
Fällen stark abgekühlt, und mit mannigfachen Kunstgriff en wird versucht, ihn für
längere Zeit auf einer möglichst gleichmäßigen Temperatur zu erhalten. Es liegt
im Wesen der meist mit Gas oder Öl beheizten Öfen selbst, daß diese Versuche
nie zum vollen Erfolge führen. Die Neigung zum Entmischen ist bei niedrigeren Temperaturen
meist höher, und die schußweise Entnahme des Preßgutes sorgt dafür, daß der gesamte
Tiegelinhalt in kurzer Zeit mit Oxyden durchsetzt ist. Auch im Warmhalteofen ist
die Anreicherung der Schmelze mit Bestandteilen des Tiegelbaustoffcs und der Schöpflöffel
nicht ganz unterbunden.
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Beim Schöpfen des Metalles aus dem Warmhalteofen in die Preßkammer
der Maschine ist der Werkstoff wiederum Einflüssen der Luft und der Abkühlung unterworfen.
In
der Preßkammer selbst wirken neue, ungünstige Einflüsse auf ihn ein.
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Neben der Bildung weiterer Oxyde sind hier Gas- und Lufteinschlüsse
unvermeidlich. Hinzu kommt noch die äußerst ungünstige, ungleichmäßige Abkühlung
der Wandschichten des eingebrachten Preßgutes, so daß im Augenblick des Verpressens
selbst eine kalte Außenschicht und ein warmer Kern vorhan-. den sind, die ganz oder
zum größten Teile zur Bildung des Preßlings mit herangezogen werden. Beim Einfüllen
des Preßgutes werden nicht alle Teile der Preßkammer restlos aufgefüllt. Es,bilden
sich Nester, die Luft und Gase enthalten, welche beim Preßvorg ga ng mit dem Werkstoff
in die Form und in das Innere der Preßlinge gelangen. Auch die heute angewendeten
hohen spezifischen Preßdrücke von tausend und mehr Atmosphären sind nicht imstande,
eingeschlossene Luft und Gase restlos auszutreiben, so daß das Gefüge der Preßlinge
selten als völlig einwandfrei bezeichnet werden kann.
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Es ist ein Verfahren zum Herstellen von gepreßten Metallkörpern bekanntgeworden"
bei welchem der Werkstoffrohling in eine in der Preßform selbst eingearbeitete Preßkammer
eingesetzt, durch Erhitzen zwischen zwei an den entgegergesetzten Enden anfassende
Elektroden erhitzt, zusammengedrückt und in die Gestalt der seitlich oder rings
um die Kammer angeordneten Formhohlräume gepreßt wird.
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Beim Arbeitien nach diesem Verfahren sind Luft- und Gaseinschlüsse
beim Beginn des Preßvorganges nicht ausgeschlossen, da der Rohling erst während
des Preßvorganges selbst in die Form der Preßkammer gebracht wird, d. h.
diese restlos, ausfüllt. Die Preßkammer selbst ist ein Bestandteil der Preßform.
Schon nach einigen Pressungen nehmen deren Wandungen beinahe die Temperatur des
zu verpressenden Werkstoffes an. Damit aber ist die das Preßgußverfahren kennzeichnende
schnelle Erstarrung unterbunden und das Kleben des züi heißen Werkstoffes an den
zu heißen Wandungen der Form kaum zu unterbinden. Wollte man versuchen, durch Kühlung
die Temperatur der Wandungen herabzusetzen, so ginge dies in jedem Falle auf Kosten
der Schmelzzeit, der Lebensdauer der Form und damit der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
an sich.
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Mit dem neuen Verfahren und mit der zur Ausübung des Verfahrens ausgebildeten
Vorrichtung werden die aufgeführten Nachteile restlos beseitigt.
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Das Verfahren besteht darin, daß Knüppel beliebigen Querschnittes
aus einwandfrei erschmolzenem und in Kokillen vergossenem Werkstoff oder auf der
Strangpresse hergestellte Stangen auf die 'erforderliche Länge abgeschnitten und
im kalten oder vorgewärmten Zustande einer Heizkammer - der Preßgußmaschine
zugeführt werden. Zwischen zwei beliebig großen und nach Bedarf gestalteten Kolben,
die sich in der Heizkarnmer und in der Preßbohrung der Form bewegen (Größe und Form
der Kolben stimmen mit dem Onerschnitt des Knüppelabschnittes überein), wird der
Werkstoff im Wege der elektrischen Widerstands- oder Induktionsheizung auf Verarbeitungstemperatur
gebracht, durch Verschieben der Kolben der Preßbohrung zugeführt und nach Feststellen
des einen Kolbens durch Anguß und Anschnitt in die Form gepreßt.
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Die Erwärmung des Abschnittes auf Verarbeitungstemperatur erfolgt
innerhalb weniger Sekunden. Sofort nach Erreichen z# dieser Temperatur wird er der
Preßbohrung zugeführt und verpreßt. Die Erwärmung erfolgt in einer walzenförmigen
Heizkammer, die denselben Quersdinitt besitzt wie Ab-
schnitt und Kolben.
Wähfend der Erwärmung üben die beiden Kolben auf den Werkstoff einen gelinden Druck
aus, so daß dieser beim Erweichen allmählich den ganzen Querschnitt der "Kammer
restlos auffüllt, wobei etwa eingeschlossene Luft und Gase durch vorgesehene Entlüftungsschlitze
entweichen. Da Erwärmen und Verpressen sehr schnell aufeinanderfolgen, ist es nicht
notwendig, den Werkstoff über die Verarbeitungstemperatur hinaus zu erhitzen. Die
Bildung von Luft- oder Gaseinschlüssen, Entmischung oder Aufnahme von Bestandteilen
der Heizkammer oder der Preßbohruli,- sind so gut wie ausgeschlossen. Da die beiden
Kolben mit dem zwischen ihnen eingebetteten Preßk# ,gut den kaum der Preßbohrung
voll ausfüllen, muß beim Preßvorgang mir die Luft aus der Form verdrängt werden,
die im Anschnitt, Anguß und Formhohlraum selbst enthalten ist. Beim Verarbeiten
stark oxydierender Werkstoffe kann die Heizkaminer und die Form mit Schutzgas gefüllt
werden.
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In der Zeichnung ist die Wirkungsweise der zur Ausübung des Verfahrens
entwickelten neuen Vorrichtung schematisch gezeigt.
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Es bedeuten: i die bewegliche Formhälfte, 2 die feststehende Formhälfte,
3 die Heizkammer, 4 die Preßbohrung, 5 den Preß-oder Arbeitskolben,
6 den Verschiebekolben, 7 die Rutsche für den Werkstoffabschnitt,
8 die Abschneidevorrichtung für den Knüppel bzw. die Stange, 9 den
Knüppel bzw. die Stange, io den Werkstoffabschnitt, ii den Preßling und i-> den
Angußrückstand.
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Die elektrische Heizvorrichtung ist der Übersicht halber in der Skizze
nicht dargestellt.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Vorrichtung
erklärt: Stellung I. Die Form 1, 2- ist geöffnet und der Arbeitskolben
5 zurückgezogen. Die Abschneidevorrichtung 8 befindet sich in ihrer
Arbeitsstellung.
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Stellung II. Die Form 1, 2 ist geschlossen, der Verschiebekolben
6 ist vorgeschoben und Kni#ippel 9 abgeschnitten. Der Abschnitt io
liegt auf der Rutsche 7, be:reit, in die Heizkammer 3 eingeführt zu
werden.
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Stellung III. Der Arbeitskolben 5 hat den Werkstoffabschnitt
io in die Heizkammer 3
geschoben, die Erwärmung beginnt. Die Abschneidevorrichtung
8 ist zurückgezogen, und Knüppel 9 ist für den neuen Schnitt eingestellt.
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Stellung IV. Die Verarbeitungstemperatur ist erreicht, der Arbeitskolben
5 und der Verschiebekolben 6 haben den Abschnitt io in die Preßbohrung
4 vorgeschoben. Der Verschiebekolben 6 ist in seiner Bewegung gegenüber dem
Arbeitskolben 5 etwas gedrosselt worden. Beim Erreichen des Angusses steht
mithin der Werkstoff unter Druck, so daß er dementsprechend schnell in die Form
1, 2 eintritt. In seiner Endstellung wird der Verschiebekolben 6 festgehalten.
Er nimmt den vom Arbeitskolben 5 gegen seine Stirnfläche ausgeübten Druck
restlos auf, so daß die bewegliche Formhälfte i von diesem Drucke voll entlastet
ist.
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Stellung V. Der Arbeitskolben 5 hat den Werkstoff io durch
Anguß und Anschnitt in die Form 1, 2 gepreßt. Der Preßling i i ist fertiggestellt,
StellungVI. Die Form 1, 2 ist geöffnet, der Arbeitskolben 5 hat beim Öffnen
den Angußrückstand 12 aus der Preßbohrung4 ausgestoßen. Der Preßling ii ist mit
der Bewegung zum Öffnen aus der beweglichen Formhälfte i ausgestoßen worden.
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Die Verwendung von Knüppeln oder von Stangen verteuert den Werkstoffpreis
nur ganz wenig. Das Abschneiden auf die benötigte Länge erfolgt ganz selbsttätig,
so daß hierfür nur geringe Kosten anfallen. Die Anschaffungs- und Betriebskosten
für einen Schmelz- und einen Warmhalteofen werden eingespart. Die elektrische Beheizung
der Heizkamm& arbeitet mit höchstem Wirkungsgrad bei meist verbilligten Strompreisen.
Die bei Schmelzöfen täglich immer wiederkehrende Anheizzeit entfällt. Die Zahl der
mit dem heißen Werkstoff in Berührung kommenden Maschinenteile ist gering. Die Vorrichtung
kann von Hand, halb oder ganz selbsttätig betrieben werden. Sie gewährleistet höchste
geinheit des zur Verarbeitung gelangenden Werkstoffes, geringsten Verlust durch
Abbrand und Angußrückstände und ergibt höchste phY'sikalische Eigenschaften der
erzeugten Preßlinge.