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Verfahren zum Herstellen von Doppel- und Mehrfachmetall-Formgußstücken
Die Verschweißung alweier Metalle nach dem Anguß-, Umguß- oder Schleudergußverfahren
erfolgt bekanntlich entweder durch die Bildung von Legierungen oder durch eine im
wesentlichen nach :einer im Schnitt als Trennlinie verlaufenden Aneinanderlagerung
der beiden Metalle mit oder ohne Mitwirkung von diffusiven Vorgängen. Im ersteren
Fall wird meist von Verschiveißungen gesprochen, während die zweite Art .der Verbindung
im allgemeinen als Plattierung bezeichnet wird.
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Werden die beiden Metalle unter Legierungsbildung miteinander verschweißt,
dann spielen de Oxydationsvorgänge auf den zu verschweißenden Flächen keine wesentliche
Rolle, da sich die Oxyde in dem flüssigen Metall lösen und damit unschädlich wexden.
Diesbezü lich bieten die Eisen- und Stahlsorten keine Schwierigkeit. Sollen dagegen
Metalle bzw. Legierungen miteinander verschweißt werden, bei denen das. Auftreten
einer Legierung die Bildung von spröden Zwischenschichten befürchten läßt oder bei
denen diese Legierungen für den betreffenden Verwendungszweck ungeeignete Eigenschaften
hervorrufen, so muß dafür gesorgt werden, daß die Bildung derartiger Legierungen
überhaupt nicht auftritt. Die Gefahr zur Bildung derartiger Legierungen besteht
bei Kupfer oder Kupferlegierungen, wie z. B. bei Bronze, Messing, RotguS, die mit
Eisen oder Stahl verschweißt werden sollen. Die Verwendung derartiger Kupferlegierungen
in Verbindung mit Eisen oder Stahl ist in der Technik vielfach. erwünscht. So könnte
z. B. daran gedacht werden, die Nabe eines Schneckenrades aus Eisen und dessen Kranz
aus einem Metall mit guten Gleiteigenschaften, z. B. aus einer Zinnbronze, herzustellen.
Beim Verschweißen dieser beiden Werkstoffe muß jedoch befürchtet werden, daß .die
Gleiteigenschaften der Zinnbronze erheblich verschlechtert werden, weil Eisen in
die letztere inerheblichen Mengen übergeht' Um eine eiserne Lagerschale mit einer
Rotgußauflage zu verschweißen und dabei das
Zustandekommen einer
wesentlichen Legierungsbildung zu vermeiden und vielmehr eine glatte Schweißfläche
zu erzielen, ist es bekannt, den eisernen Lagerkörper vor seinem Einlegen in die
Sandform auf Weißglut zu erhitzen und die Rotgußlegierung im überhitzten Zustand
einzugießen.
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Die Anwendung derartig hoher Temperaturen ist aber unerwünscht und
läßt die Defürchtung aufkommen, daß die Gewähr für einen hochwertigen Anguß nicht
gegeben ist, insbesondere schon deshalb nicht, weil die Gefahr der Oxydbildung auf
dem hocherhitzten :eisernen Lagerkörper während seiner Beförderung vom Ofen zur
Sandform besteht. Die Oxyde lösen sich in der Legierung des Umgußmetalls auf und
beeinträchtigen dadurch dessen Eigenschaften. In den meisten Fällen wird das Umgußmetall
dadurch spröde und damit zur Weiterbearbeitung durch Kneten unbrauchbar. Soweit
die Zunderteilchen aber als Fremdkörper ungelöst in der Legierung einfrieren, machen
sie das Verbundmetall dadurch für Lagerzwecke unbrauchbar.
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Von der vorerwähnten bekannten Re,gel, einen eisernen Tragkörper bis
zum Schmelzpunkt seines :Metalls und die geschmolzene Metallauflage weit über die
Schmelztemperatur zu erhitzen, ist ferner auch bei der Herstellung von Formzylindern
Gebrauch gemacht worden. Um dabei Oxydationserscheinungen und der Bildung von Gaseinschlüssen
entgegenzutreten, wurde empfohlen, das Überzugsmetall im Vakuum einzugießen oder
:eine neutrale Atmosphäre in der Gießform herzustellen. Die Anwendung derartiger
Maßnahmen ist jedoch recht umständlich und zeitraubend und erfordert eine genaue
Bedienung der hierzu verwendeten Geräte.
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Gegenstand der Erfindung ist ein weiteres Verfahren, gemäß dem es
ebenfalls gelingt, die miteinander zu verbindenden Flächen ohne wesentliche Legierungsbildung
einwandfrei zu verschweißen, so daß die entstehende Verbindung der beiden Metalle
einer Plattierung gleichkommt. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung von Doppel-
und Mehrfachinetall-Formgußstücken das mit Verbundmetall zu überziehende Werkstück
in einem als Dauerform dienenden, mit Formstoff zum Teil ausgefüllten und mit abgedecktem
Einguß versehenen Gehäuse vor dem Eingießen mit Verbundmetall auf Schweißtemperatur
erhitzt. Es erscheint zweckmäßig, die Erhitzung der Form bis zum Guß, ohne Unterbrechung,
stetig ansteigend, durchzuführen.
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Es ist zwar an sich bekannt, ein Gußstück zwecks Verbindung mit einer
Einlage in einer metallischen Gießform unterzubringen; doch reicht die hierfür besonders
zu beobachtende Maßnalune, die Gießform auf Temperaturen bis höchstens i oo° zu
erhitzen, keineswegs aus, um eine einwandfreie Verschweißung herbeizuführen. Sie
genügt gegebenenfalls, um eine leichte Verbindung herzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bisher bekannten
Verfahren den Vorteil auf, daß zwecks Vermeidung der Oxydation der zu verschweißenden
Flächen die Anwendung von Schutzgasen oder anderen umständlichen und kostspieligen
Maßnahmen, wie z. B. das Einschlagen in dünne Bleche, sich erübrigt. Es genügt vielmehr
nur die einfache Abdeckung der in Gestalt von Gefäßen ausgebildeten Dauerformen,
in denen sich das zu plattierende Werkstück befindet. Es kann angenommen werden,
daß der während des Erhitzens aus dem Formwerkstoff austretende Wasserdampf eine
wirksame Schutzgasatmosphäre bildet. Außerdem wird die im Gefäß enthaltene Luft
mit zunehmender Erwärmung immer stärker entweichen, so daß die zurückbleibende Sauerstoffmenge
bei den Temperaturen, bei denen die Oxydation wirksam wird, nur noch gering ist.
Die Erhitzung muß daher zweckmäßig stetig und ohne Unterbrechung vor sich gehen,
um das Eindringen der Ofenatmosphäre in das Innere des Gefäßes zu vermeiden. Der
aus dem Formwerkstoff entweichende Wasserdampf bewirkt weiterhin, daß die zu verschweißenden
Flächen metallisch so rein erhalten werden, daß die Ausübung des neuen Verfahrens
eine Herabsetzung der Anwärmetemperatur des zu umschweißenden Werkstückes und der
Tem- ! peratur des UmguPhm:etalls auf einen Wert gestattet, der kleiner ist als
bei der Anwendung eines Gießverfahrens, bei dem die Verbindung auf dem Weg der Legierungsbildung
erfolgt.
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Vor allem aber entfällt die -Notwendigkeit, dafür zu sorgen, daß das
flüssige Metall an den zu verschweißenden Flächen eine verhältnismäßig lange Zeit
vorbeifließt, wie dies bei den bisher benutzten Verfahren vielfach notwendig war.
Der hierdurch erzielte Vorteil besteht darin, daß die Schweißung insofern vollkommen
einwandfrei ist, als die Bildung von Legierungen vermieden wird und die Auflösung
von Kernmetall im Umgußmetall nicht erfolgen kann. Die beiden Metalle sind nach
der Schweißung so aneinander angelagert. dah sie im Schnitt nach einer Trennlinie
verlaufen.. Das neue Verfahren gestattet nicht nur, zwei Metalle so miteinander
zu verschweißen, daß die Verbindung in bezug auf Festigkeit der echten Walzplattierung
gleichkommt, sondern gibt auch noch die Möglichkeit, mehrere Metalle in dieser Weise
zu behandeln.
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Wenn auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücke
vorzugsweise als Formgußstücke Verwendung
finden' sollen, so können
sie infolge der Eigenart und der Güte der erzielten Schweißung auch ohne weiteres
durch Schmieden, Walzen, Pressen usw. sowohl warm als auch kalt verarbeitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich, verglichen mit dein bisher allgemein
benutzten Plättierverfahren, durch große Einfachheit aus.
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Die Abbildungen stellen eine Vorrichtung dar, die zur Ausübung des
Verfahrens beispielsw-.eis.e Anwendung finden kann.
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Abb. r zeigt im Aufriß einen Querschnitt in radialer Richtung durch
die Vorrichtung. Abb. 2 läßt einen Querschnitt in Richtung A-B erkennen.
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Das zu verschweißende Stahlstück z bildet die Nabe eines` Schneckenrades.
Es wird in einer eisernen Form bzw. in einem eisernen Gehäuse 2, also in einer Dauerform,
in die Formmasse 3 :eingeformt. Alsdann wird die Form getröcknet. Es. ist zweckmäßig,
die miteinander zu verschweißenden Flächen nach dem Trocknen abzureiben, beispielsweise
mit Schmirgelpapier, um sie wieder metallisch rein zu machen. Hierauf wird die Form
mit einem Deckel q., der eine größere Einsatzöffnung 5 und eine kleinere Entlüftungsöffnung
6 besitzt, abgedeckt. Auch die Eingußöffnung wird überdeckt, beispielsweise mit
einem Schamottestein 7. Nunmehr wird das Gefäß 2 in einen Anwärmeofen gebracht und
auf Schweißtemperatur, de beispielsweise bei einer Verschweißung von Stahl und Rotguß
je nach Größe und Form des Gußstückes zwischen 700 und goo° C liegt, erwärmt.
Nachdem die Schweißtemperatur erreicht ist, wird die Abdeckung 7 von der Eingußöffnung
entfernt und das Auflagemetall eingegossen.
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Die Temperaturen der Formmasse werden ebenfalls auf die vorgenannten
Werte ansteigen, s0 daß üblicherweise die Abkühlung gegenüber dem Guß in die nur
handwarme Sandform sehr viel länger dauern würde. Hierdurch kann mitunter die Güte
des Guß; stückes stark nachteilig beeinträchtigt werden. Um diesen Mangel zu beheben,
wird für eine beschleunigte Abkühlung, beispielsiveisedurch Eintauchen in Wasser,
Sorge getragen. Zur Herstellung der Formen und Kerne, die nicht nur den Guß aufnehmen,
sondern zugleich der Verschweißung mit dem Kernmetall dienen. sollen und daher auf
sehr hohe Temperaturen, beispielsweise auf 7 oo bis goo°, erhitzt werden müssen,
ohne dabei Gefahr zu laufen, Risse oder Abbröckelungen aufzuweisen, werden vorteilhaft
tonartige Mischungen, wie Klebesand und Stampfmasse, die bekanntlich zur Auskleidung
von Öfen Verwendung finden, benutzt. Diese Massen müssen je nach der herzustellenden
gröberen oder feineren Modellierung mehr oder weniger ausgeschlämmt und durch Aussieben
auf die für die betreuende Formarbeit notwendige feine Korngröße gebracht werden.
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Liegen die Schweiß- und Schmelztemperaturen der miteinander zu verbindenden
Metalle so hoch, daß die Benutzung von Eisengefäßen ausscheiden muß, können auch
Dauerformen aus anderen Werkstoffen, wie z. B. aus Graphit, Schamotte u. dgl., v6rivendet
werden.