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Maschine zum Gießen von Blöcken auf einem Drehtisch Es sind bereits
Vorrichtungen zum Vergießen von Metallen bekanntgeworden, bei welchen das geschmolzene
Metall unter dem Einfluß :der Schleuderkraft in die Form fließt und sie ausfüllt,
wodurch der Gegenstand frei von Gasen und Verunreinigungen Uleibt un:i ein in sich
gleichartiger und fester Guß geschaffen wird.
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Ferner hat man zur Entfernung von Verunreinigungen und Gasblasen aus
der flüssigen Metallmasse bereits vorgeschlagen, die Gießpfannen, Schalen oder Formen,
welche das geschmolzene urgegossene oder gegossene Metall enthalten, in eine Schleudervorrichtung
mit senkrechter Welle aufzuhängen, worauf die Vorrichtung mit dem Metall in Umlauf
versetzt wurde. - Bei derartigen Vorrichtungen wurde so vorgegangen, daß die über
den Formen oder Schalen befindlichen Gießpfannen mit geschmolzenem Metall zuerst
gefüllt, (las flüssige Metall aus diesen Gießpfannen in die Formen oder Schalen
gegDssen und dann die Gießpfannen abgehakt wurden. Danach wurden die gefüllten Schalen
oder Formen an eine Scheibe frei aufgehängt und der Apparat in Drehung versetzt.
Oder es konnten auch die Formen auf einem Drehtisch nach auswärts schräg geneigt
befestigt und von der Drehachse her aus der Gießpfanne mit Metall beschickt werden.
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Es wurde auch vorgeschlagen, zur Herabsetzung der Gestehungskosten,
Verbesserung der Beschaffenheit und Freihaltung von Verunreinigungen, insbesondere
bei Erzeugung zylindrischer Gußstücke mit Hilfe der Schleuderkraft, wie folgt vorzugehen:
Das geschmolzene Metall wurde in die Formen dadurch zum Einfließen gebracht, daF
diese Formen um ihre eigenen Achsen in Drehung versetzt wurden und gleichzeitig
um einen außerhalb der Formen gelegenen Drehpunkt radial umliefen. Diese beiden
Bewegungen waren :dabei voneinander kinematisch abhängig. Derartige Vorrichtungen
waren jedoch ausschließlich für das Gießen von hohlen Blöcken, von Kolben für Flugzeugmotoren
u. dgl. Hohlkörpern brauchbar.. Infolge der kinematischen Abhängigkeit der Drehbewegung
der Formen um ihre Achsen vom Kreislauf des Tisches war der Antrieb verwickelt und
betriebsunsicher.
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Bei den bekannten -derartigen Vorrichtungen trat auch der Nachteil
auf, daßbeim Erstarren des flüssigen Gutes die Masse in den Füllkanälen erstarrte,
welche zum Einleiten der flüssigen Masse dienten. Dadurch war ein großer Betriebsabfall
bedingt und wurde die Wirtschaftlichkeit derartiger Einrichtungen erheblich vermindert.
Außerdem waren bei den bekannten Vorrichtungen die Achsen der Formen ausschließlich
radial angeordnet und die Formen aus dieser Lage nicht verstellbar. Dadurch ist
es möglich, die Lage der Formen auf dem Drehtisch den einzelnen
@-erschiedeneti
Gußbedingungen anpassen zti können. wie sie verschiedenen Drehgeschwindigkeiten
und verschiedenen Werkstoffen entspricht. Infolge Fehlens dieser Anpassungsl1lögl.ichkeit
staut sich das erstarrende 11aterial an einer Fläche der Form leicht auf, und wird
daher der ganze Guß ungleicl;-mäßig.
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Alle die genannten Nachteile werden durch ,1ie vorliegende Erfindung
beseitigt. Der Gegenstand der Erfindung isf eine Block-uliniasch.ine zum Gießen
von Metallblöcken, insbesondere von Stahlblöcken, auf einem Drehtisch, der mehrere
im wesentlichen in radial; r Richtung angeordnete - feste oder um ihre Achse .drehbare
Kokillen trägt, denen das Metall aus einem zentralen Haupteinguß zufließt.- Die
Erfindung bezweckt, besonders dichtes Gefüge der gegossenen Blöcke sowi,: vollkommene
Gasfreiheit derselben zu gewährleisten bei gleichzeitiger Ve rminderung von Saigerungen
und Verminderung der Zehdauer des Gießvorganges auf ein llindestuiaß. Der Erfindung
gemäß wird (lies dadurch erreicht, daß.der zentrale Haupteinguß in einen zum Abbremsen
der lebendigen Kraft des niedergehenden -Metallstrahles als S:ainnielstimpf ausgebildeten
Verteiler mündet, der finit je einer Kokille durch je einen Oberlauf in Verbindung
steht, durch welchen daw: flüssige Metall infolge der Schleuderkraftwirkung als
geschlossener Strahl auf den gegen den äußeren Umfan,- des Drehtisches zu liegenden
Kokillenboden unmittelbar so gelenkt wird, dali der Aufbau des Vollblockes vorn
Boden der Kokille aus gegen .den inneren zentralen Einlauf vor sich geht. Gemäß
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können der die Kokille tragende Drehtisch
oder/und die einzelnen lsokillen auf dem Drehtisch gegenüber der Achsenrichtung
ihres Eingusses in beliebigen Winkelstellungen im Raum eingestellt «-erden.
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Das mit einer Schleudergußmaschine Glemäß der torstehenden Kennzeichnung
zur Durchführung gelangende Verfahren bildet nicht nur einen vollwertigen Ersatz
für die bisher bekannten Preßverfahren, bei welchen auf die noch flüssigen Gußblöcke
ein Preßdruck ausgeübt wird, sondern auch eine weitgehende Verbesserung der bisher
bekannten Schleuderguliverfahren, indem die Nachteil.. ,lieser bekannten Verfahren
zur Gänze beseitigt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen von Schleud.ergußmascliinen
gemäß der Erfindung veranschaulicht. Abb. i stellt eine Ausführungsform der Schleudergußmaschine
ini Längsschnitt dar. Abb. 2 veranschaulicht den teilweise geschnittenen Grundriß
.der .1b1>. i. Abb. 3 zeigt ein-, zweite Auäführangsfortn der Schleudergußinaschine
i!i Draufsicht. Abb. d. ebenfalls in geschnittener Draufsicht eine dritte Ausführungsform.
11i Abb. _# ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schleudergußmasch.ine ini
Längsschnitt dargestellt. Abb.6 zeigt eine noch andere Ausführungsform der Selileudergußinaseliine
in teilweise geschnittenem Aufriß.
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Bei der _@tisrülirungsforin gemäll Abb. i ist i die das flüssige Metall
aufnehmende Pfanne, 2 der Stopfen, der zwecks Einstellug, der Stahlmenge den Durchlauf
drosselnd mit dein Auslaß 3 der Pfanne i zusammenar beitet. d. ist der aus 3 ausfließende
Metallstrahl. Durch einen Eingußtrichter 5 oder eine Zwischenpfanne 6 gelangt der
Strahl .z in einen Sammelsumpf 7, der wie alle anderen das flüssige -Metall führenden
Teile mit feuerfester -Tasse ausgekleidet ist. Der Sammelsumpf stellt ein Aufnahmegefäß
für den niedergehenden Metallstrahl d. dar, dessen lebendige Kraft in ; abgebremst
wird. Das flüssige .Metall. gelangt, durch den Sainnielsumpf l)eruli,igt, durch
die Kanäle 8 in die Kokillen 9, die im wesentlichen in ra-liale@-Richtung auf einem
Drehtisch i.i angeordnet sind. Die Kokillen 9 sind bei dem in A11. t e-eranschaulichten
Ausführungsbeispiel zweteiliausgebildet: sie bestehen aus dein Kokillenmantel g
und der Bodenplatte i i. die zwechmäl@ig mit einer Ausnehmung 12 attsgstaltet ist.
Die Befestigung der Kokillen auf dem Drehtisch 1..1. erfolgt z. B. mittels Keile
13, die zwischen den Bodenplatten i i un#1 \Viderlagern 13 des Drehtisches
14 eingetrielien .sind. Durch diese Keile wird nicht nur die Bodenplatte i i an
den Kokil.lenmantel ang'edriickt. sondern überdies auch die ganze Kokille gegen
das den Sammelsumpf 7 enthaltende Verteilerstück gedrückt. Zweckinäßig sind zwischen
dein Verteiler un,l der Kokille Paßstücke io angeordnet.
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Der Drehzapfen 17 des Drehtisches 1.1 ist durch seitliche Lagermittel
iS zentrisch in der Achse C-C gehalten: überdies ist der Zahnkranz i9 noch durch
besondere Lagei-. z. B. Kugellager 2o, auf der Grundplatte 18 gelagert. Der Antrieb
des Drehtisches i-1 erfolgt im vorliegenden Fall durch ein in io eingreifendes Stirnrad
2 1 über ein Kegelr i derpaar 23 von zier Welle 22 aus. Der Antrieb kann aber auch
auf andere Weise, z. B. durch Antrieb der Zapfen i; mittels Zahnrads 24 von einer
Welle 23 aus, erfolgen. Der Zapfen 17 ist zweclzinäßi- hohl. uni durch seine Bolirting
ein Kabel zum Antrieb etwaiger auf, dein Drehtisch 14 vorgesehener ElektromotorL
durchführen zu können.
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Das flüssige Metall wird zufolge der Schleuderwirkung auf den Sammelsumpf
itirch 3 in] Sinne des Pfeiles a in die Knkillen
aasgeschleudert.
Das flüssige Metall sammelt sich ,am Boden der Kokille, und es erfolgt der Aufbau
des Blockes 30_ vom Kokillenboden aus im Sinne der Pfeilrichtung h. Die Kokillen
können hierbei entweder in genau radialer Richtung oder abweichend von dieser auf
dem Drehtisch befestigt sein. In Abb. i, linke Hälfte, ist gestrichelt eine Kokillenlage
eingezeichnet, bei welcher die obere Wand 33 der Kokille, bezogen auf die Waagerechte
H, einen Winkel a :einschließt. Es liegt also die obere Fläche 33 behufs Erleichterung
des Gasaustrittes innen höher als außen. Nuten, z. B. in .den Paßstücken io, gestatten
ein Entweichen der Gase nach außen.
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Zur Sicherung der Kokillenlage können geeignete Mittel auf dem Drehtisch
14. vorgsehen sein. Eines :dieser Mittel besteht beispielsweise darin, daß die Kokillen
von oben her in geeignete. Aufnahmeläger 39 eingelegt werden. Die Sicherungsmittel
können aber auch aus Paßstücken4o bestehen, die zwischen ?e zwei Kokillen in geeigneter
Weise auf dem Drehtisch 14 befestigt sind.
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Damit der Druck des Metallstrahles 29 aur dem sich bildenden Metallkörper
3o möglichst der gleiche ist, maß fortschreitend mit dem Aufbau des Blockes nach
innen zu die Drehzahl der Scheibe 1.1 allmählich erhöht werden. Die Drehung :der
Scheibe wird auch nach fertigem Guß des Blockes noch ein,. Zeitlang weiter, fortgesetzt,
bis die entsprechende Erk ,alturig eingetreten ist und der Block Festigkeit erlangt
hat.
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Die vorstehende Maschine und das mit ihr durchgeführte Schleudergußverfahren
gewährleistet auch den Vorteil, daß am Ende des Gusses die bisher sonst als Verluste
geltenden Reste an Metall (Knochen genannt) vermieden werden. Denn am Ende des Vergi.eßens
sind sowohl der Eingußtrichter 5 als auch der Sammelsumpf 7 und die Strahlkanäle
8 entleert.
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Oh der kleinere Querschnitt der Kokille oder der größere gegen die
Drehtischmitte gelegt wird, ist für die Erfindung gleichgültig. In Abb. 2 ist rechts
eine Kokille in strichpunktierter Stellung veranschaulicht, bei welcher .der kleinere
Querschnitt außen und der größere Querschnitt innen liegt. Auch zeigt Abb. 2 schematisch,
wie die Kokillen gegen .das Abheben nach oben durch entsprechende Verriegelungsvorrichtungen
.4z und gegen seitliches Abweichen durch Klemmkörper 41 gesichert werden können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 31 ist,die Kokille 9, 11 derart
auf dem Drehtisch 14, z. B. mit Hilfe eines keilförmigen Zwischenstückes io, aufgespannt,
das ihre Mittelachse 111 im Winkel (i zur Achse P des radial verlaufenden Kanals
8 bzw. Achse der rlielikraftwirkung verläuft. Durch die Schräganordnung der
Kokille wird bei Drehung des Drehtisches 1q. mit .der Kokille 9 im Sinne der Pfeilrichtung
p verhindert, daß der abgelenkte Füllstrahl 29 auf die Seitenwand der Kokille trifft
und hierdurch der Aufbau ,des gegossenen Blockes von außen nach innenunregelmäßig
wird. Der Füllstrahl nimmt vielmehr :den aus Abb. 3 mit starker Linie angedeuteten
Verlauf ein. Durch Verwendung von Paßstücken io mit stärkerer oder weniger stark
geneigter Abstützfläche für die Kokille kann die Lage derselben mit Bezug auf den
eintretenden Füllstrahl, also der Winkel /3, geändert und damit :die Kokillenlage
der jeweiligen Drehgeschwindigkeit (Pfeilrichtung p) angepaßt werden, um ein Bespritzen
der Kokillenwände und ein Entlangkriechen des Metalls an den Kokillenwänden sicher
zu vermeiden. Die Lage der Kokillen im Winkel ß bann entweder ein für allemal für
eine bestimmte Metallsorte eingestellt sein; es kann aber auch durch eine in .der
Zeichnung nicht näher dargestellte Einrichtung während des Vergießens eine regelbare
Einstellung der Kokille im Winkel ß vorgenom-' men werden, z. B. an:gep,aßt an die
jeweilige Metallsorte oder/und die Umlaufgeschwindigkeit des Drehtisches 1q..
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. _1 ändert sich die Lage der Kokille
mit Bezug auf ihre Längsachse tIiI, d. h. die Kokille läuft in bekannter Weise während
:des Gießvorganges um ihre Längsachse IU um. Zu diesem Zwecke ist die Kokille
in geeigneter Weise, z. B. mittels Keile, in einem hohlen Drehkörper 62, eingespannt.
Der Drehkörper 62 ist ,durch Lager 63 auf dem Drehtisch i q. drehbar gelagert und
weist einen Zahnkranz 65 auf, der durch einen Zahntrieb 6¢ von einem Antriebsmotor
59 angetrieben wird. Die Kokille besteht, um °ein leichtes Ausbringen des gegossenen
Blockes zu gewährleisten, aus dem Mantel 9 und aus der Bodenplatte i i, welch letztere
durch Spannschrauben 6o gegen die eine Stirnfläche des Kökillenmantels angepreßt
wird.
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Durch Drehen .der Kokille um die Längsachse M im Verein mit der Drehung
der ganzen Vorrichtung um die Achse des Drehtisches 1¢ wird ein besonders dichter
gleichförmiger Guß erzielt. Das aus dem Kanal 8 aasgeschleuderte und in die Kokille
abgesetzte Metall steht unter zweifacher Fliehkraftwirkung. Der eine Fliehkraftteil
wirkt radial vom Drehmittel C der Drehscheibe 14., der andere Fliehkraftteil radial
von der Kokillenachse i1II nach außen.
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In Abb. 5 ist eine Ausführungsform der Schleudergußmaschine veranschaulicht,
bei xvelchei die Länge L .des in die Kokille austretenden
Füllstrahles
geändert «-erden kann. und zwar auch während des Betriebes der Schleudergußmaschine.
Zu diesem Zwecke ist die Kokille 9, 11 in einem Schlitten 53 eingespannt, der radial
verschiebbar auf der Drehscheibe 1.4 sitzt. 55 ist eine am Orte sich drehende Schraubenspindel
für den Schlitten, und 57 ist ein Zahntrieb, der die Schraubenspindel 55 mit dem
Motor 59 verbindet. Der von dem Sammelsumpf 7 abzweigende Kanal8 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel zu einem in d.i,e Kokille hineinragenden Mundstück ausgebildet.
Durch diese Ausbildung kann der Abstand L der Mündung S' des Kanals ä vom Is@k .illeilboden
i i nicht nur vor dem Gießvorgang eingestellt, sondern auch während desselben verstellt
«<erden. Zweckmäßig wird die Kokille am Beginn des Gießvorganges so eingestellt,
daß der Abstand L klein ist und sich dann in dem Maße, als der Aufbau des Blokkes
von außen nach innen fortschreitet, vergrößert, d. h. die Kokille entfernt sich
von der Drehachse C des Drehtisches. Durch die Wahl Lies Abstandes L kann die Wirkung
des auf das bereits abgesetzte Metall auftreffenden Metallstrahles verändert werden.
Auch wird bei kurzem Abstand I_ ein Bespritzen der Kokillenwand und ein Entlangkriechen
des flüssigen Metalls an den Wänden verhindert.
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Die Kokille kann aber auch während des Gießvorganges so bewegt werden,
daß sich der Abstand L verkleinert, d. h. die Kokille bewegt sich während des Gießvorganges
nach innen. Von dieser Maßnahme wird man z. B. dann Gebrauch machen, wenn sich .die
Kokille von innen nach außen verjüngt. Die übrigen. Teile iler Schleudergußniaschine
gemäß Abb. 5 sind die gleichen wie jene gemäß Abb. i, und sind die gleichen Bauteile
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. G ist H die waagerechte Mittelebene
der umlaufenden Vorrichtung, deren Drehachse C irn Winkel y zu H liegt. Auf diese
Weise wird erreicht, daß die Kokillen bei Drehung der Vorrichtung abwechselnd ihre
Lage mit Bezug auf die Waagerechte H ändern, d. 1i. in der in Abb. 6 mit vollen
Linien gezeichneten Kokillenstellung liegen die Kokillen mit ihren Achsen Q11 im
Winkel zur waagerechten Mittelebene H. In der um die Achse C um 9o' gedrehten Kokillenstellung
liegen die Kokillen mit ihrer Achse 111 in der Ebene H.
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Die Kokillen, die wiederum zweckmäßig aus Mantel g und Boden i i bestehen,
sind auf dem Drehtisch i4. z. B. durch Keile iz befestigt. Der Drehtisch 14 ist
mittels des Zapfens 18 auf einem Ständer 71 gelagert. 7 2 sinn] Hilfslager, 73 ein
Zahnkranz, der auf den, @#@'ege 7d., 75, 76 angetrieben wird. Der in der
Mitte angeordnete Verteilkopf weist wiederum einen Sammelsumpf 7 auf, 79 ist der
Gießtrichter.
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Der Winkel y kann natürlich alle Größen von yo bis o° aufweisen. Im
ersteren Grenzfalle (y = 9o°) läuft die Drehscheibe il. in einer waagerechten Ebene
(Abb. i), im letzteren Grenzfalle (y = o°) in einer senkrechten Ebene. Zu der jeweiligen
Hauptlage der Vorrichtung können natürlich auch noch Sonclereinstellungen der einzelnen
Kokillen, wifrüher beschrieben, hinzukommen. Diese verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten
im Raume und die Geschwindigkeitsänderungen sind wichtig, um Blöcke dichtesten Gefüge
zu erhalten, angepaßt an ,die verschiedenem Metalle, z. B. Stahl, an deren verschiedene
spezifische Gewichte und die verschiedenen Legierungen. Durch die Änderung der Lage
der Kokillen im Raum wird bei der Schleulergußmaschine gemäß Abb. 6 bei jeder Umdrehung
gewissermaßen pulsartig die Verclichtung während der Erstarrung beeinfltfßt. Dabei
können auch höchstwertige Stähle mit @-er-,vendung nur geringer Mengen von Legierungsstoffen,
z. B. Cr, Co, Ni, Ma, Wo usw., erhalten werden.
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Die Lagenänderungen der Kokille und di:_ dazu notwendigen Einrichtungen
können der Erfindung gemäß auch miteinander v ereinigc ;werden. Durch eine solche
Vereinigung zweier oder mehrerer Lagenänderungen der Kokille werden nicht nur .die
bei den bezüglichen Lagenänderungen geschilderten Einzelwirkungen gewährleistet,
sondern es kann auch dis Güte des gegossenen Blockes und die Ausbeute an fehlerfreiem
Material auf ein Höchstmaß gesteigert und die Dauer des Gießv or Banges auf ein
Mindestmaß herabgedrückt werden. Auch die bei den einzelnen Vorrichtungen erläuterten
Einzelheiten, wie Befestigung der Kokillen, Zuführung des flüssigen Metalls u. dgl.,
können sinngemäß auch bei anderen Vorrichtungen gemäß der Erfindung angewendet werden.