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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgußstücken Die
Erfindung hetrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gußüeilen, insbesondere
von Verbündgußteilen für Lagerzwecke.
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Zum Herstellen von Verbundgußfieilen, insbesondere für Gleitlager,
sind Verfahren bekannt, bei denen der stützende Teil, der meistens aus Stahl besteht,
in die Schmelze des aufzubringenden Metalls getaucht wird, indem der irisbesondere
zur Herstellung von Verbundgußlagerbüchsen meist zylindrische Stahlstützkörper an,
seinem beim Tauchvorgang unteren Ende mit :einem Bodenblech schmelzdicht abgeschlossen
wird und somit bereits vor dem Tauchen die Form eines Gefäßes erhält. Beim Tauchen
eines derartig meist reit einem zentrisch stehenden Kern versehenen und damit einen
ringartigen Mantelraum als Füllraiun bietenden Stützkörpers erfolgt die Füllung
dieses Tauchgefäßes von oben, her, dergestalt, daß die Schmelze in. den Füllraum
hineinstürzt. Flußmittel, die zur Vorwärmung des Stützkörpers notwendigerweise als
- Diesoxydationsmittel benutzt werden, und den Stützkörper umgeben oder ihn gar
füllen, werden bei dieser Art des Einbringens der Schmelze mit dieser vermischt,
so daß beterwünschter schneller Erstarrung der Schmelze, wie z. B. bei Bleibronzeverbundguß,
Reste dieses Flußmittels und Gasreste, insbesondere nahe dem Stützkörper, d. h.
der S@chweäßzone, hafbenbleib:en und zu Ausschuß führen. Bei dem erstrebten, möglichst
dünnwandigen Ausguß, also einem möglichst engen Füllraum zwischen Stützschale und
Kern, ist diese Mögglichkiet um so größer, als irgendwelche mechanischen Maßnahmen,
wie Rüttel-oder Rührvorgänge, nicht mehr ausreichen oder angewendet werden können.
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Zur Herstellung von Lagern ist auch eine Gießvorrichtung bekannt,
bei welcher durch das Einspannen des Rohlings der innere-
Gußraum,
und zwar unten abgeschlossen ist, jedoch eine verschließbare Eintrittsöffnung am
Boden vorgesehen ist. Solche verschließbaren Schlitze im Boden des Gußraumes, lassen
infolge ihres Eintrittsquerschnittes eine schnelle, gleichmäßige und ruhige Füllung
dies Gießraumes beim Eintauchen in das Schmelzbad nicht zu. > Die vorliegende Erfindung
betrifft nun ein Tauchgußverfahren und Vorrichtung, welche diese Nachteile vermeiden,
indem sie die Verwendung eines nach u'nte'n offenen Guß= raumies vorsieht, so daß
beim Tauchen oder nach dem Eintauchen das geschmolzene Metall über den ganzen freien
inneren Querschnitt :eintritt, wobei dann nach Erreich .ung der erforderlichen Füllhöhe
der Abschluß des Bodenteils durch eine den Kern tragende Platte erfolgt. Hierdurch
erfolgt eine Füllung mit Schmelze in einer Bewegungsrichtung, die einmal den gegebenen,
äußerst unterschiedlichen spezifischen Gewichten der Schmelze einerseits und des
Flußmittels andererstits entspricht und die somit schließlich ohne Gefahr einer
Vermischung :oder Verwicklung beider und ohne die Möglichkeit, Luft in die Schmelze
hineinzureißen, eine schnelle Füllung mit Schmelze zuläßt, ein Umstand, bei dem
man mit einem weitgehend engen Füllraum auskommt, d. h. dieser Umstand wirkt sich
sowohl hei dem Einsatz an Metall als auch bei der Fertigbearbeitung solcher Gußro.hlinge
wirtschaftlich günstig aus. Bei Durchführung des beschriebenen Gußverfahrensentfällt
naturgemäß jegliche umlaufende Bewegung der Gußform, wie sie beispielsweise bei
Schleuderguß zur Anwendung kommt.
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Nach einer Ausführuxngsform wird nun bei der Herstellung von . Verbundguß
so verfahren, daß der in, bekannter Weise vorgewärmte Stahlrohling an einer geeignet
geformten angeschii-.eißten Lasche gehalten und in die Schmelze senkrecht von :oben
nach unten eingetaucht wird. Danach wird ein voller Eisenkern von unten in, den
Stahlrohling zentrisch eingeführt. Dieser Kern ist so bemessen, daß er nach seiner
Einführung in den Stahlrohling nur so viel Schmelze verdrängt, daß zwischen ihm
und der Stahlstützschale eine gewünschte Bronzeschichtstärke stehenbl:eibt; er soll
ferner eine Temperatur haben, die ihn nach Herausheben mit dem Stahlrohling und
der eingefangenen Schmelze aus dem Schmelzbad zu möglichst rascher Abkühlung des
Systems Schmelze Stahlrohling befähigt. Die Kühlwirkung dieses Kernes soll gleichzeitig
dazu dienen, den für das an Schmelze verlustfreie Herausheben des Systems Kern '-,
Schmelze + Stahlo g erforderlichen schmelzedichten A.br hlig, schluß nach
unten an der Berührungsstelle zwischen Stahlrohling und tellerartiger Erweiterung
des Kernes zu erzielen.
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Eine zweite Ausführungsform für Verbundgluß besteht darin, den vorgewärmten
Rohling in eine Vorrnchtung zu stellen, wobei der Füllraum durch .den Kern der Vorrichtung
und den 'mit Handgriffen versehenen Stützkörper gebildet wird, der Stützkörper aber
beim Tauchen gegen den Kern in der Tauchrichtung verschoben werden kann, so d@aß
es möglich ist, zum Herausheben der durch das Tauchen mit Schmelze gefüllten Vorrichtung
aus dem Schmelzbad einen unteren schmelzedicht.en Abschluß nach Erreichen der gewünschten
Tauchtiefe durch Betätigen der Handgriffe zu erzielen.
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An Hand der beiliegenden Zeichnungen sollen das Verfahren und der
Gegenstand der Erfindung näher erläutert -werden.
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Abb. i bis q. zeigen die Ausführung des Verfahrens bei Anwendung eines
von untcii in den getauchten Stahlrohling einzuführenden Stahlkernes.
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Abb. s zeigt in verschiedenen Schnitten die Ausbildung des Stablkerns
mit Haltegestänge zum Tauchen, wobei das Gestänge so angeordnet ist, daß es zum
Zentrieren des Kernes während seiner Einführung von unten in den Stahlrohling dient.
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Abb.6 bis 9 stellen Vorrichtungen zum gleichzeitigen Tauchren von
Kein und Stahlrohling dar, wobei zum schmelzedichten unteren Abs@chluß des von beiden
gebildeten Füll-
raumes der Stahlrohling gegen den Sandkern verschiebbar in
der Längsrichtung beider angeordnet ist.
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Abb. io zeigt eine andere Ausführungsform des unteren Abschlusses.
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In Abb. i bis 5 bedeutet i den. mit Schmelze gefüllten Tiegel, a den
Stahlrohfing bzw. die Kokille, die an der Lasche gehalten., senkrecht voih oben
in das S,chmelzbad des Tiegels i @eingetaucbt wird: Danach wird der an einem geeigneten
Tauchgestänge befestigte Kern q. in, die Schmelze so tief eingetaucht, daß er von
unten in den Stahlrohling bineingeschaben -werden kann (Abb. 2 und 3). Durch seine
entsprechende Formgebung am unteren Ende erfolgt gleichzeitig durch seine Kühlwirkung,
die er bei dem verhältnismäßig schnellen Einführen in die Schmelze und den- Stahlrohling
oder die Kokille behält, ein. schmelz.edichter unterer Abs.chluß, der es ermöglicht,
das System Stahlrohlin;goder Kokille-', Schmelze+Kern ohne Verlust an der zwischen
Kern und Stahlrohling oder Kokille eingefangenen Schmelze aus dem Schmelzbad herauszuheben
(Abb. 4.). Die Weiterbehandlung erfolgt dann feie üblich.
In Abb.
5 ist der Kern. ¢ dargestellt, der mit einem Haltegestänge zum Tauchen versehern
ist, das so- angeordnet ist, daß der in der Schmelze befindliche Stahlrohling oder
die Kokille an die Haltestauben 5, 6 und 7 angelegt werden kann rund .dadurch eine
von vornherein fixierte Lage zum Kern einnimmt. Diese Anordnung isst besonders dann
vorteilhaft,- wenn das Einführen dies Kernes nicht inäs:chinell, sondern von Hand
erfolgt.
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in Abb. 6 ist a :ein beispielsweise aus Stahl bestehender Stützkörper;
auf dessen Innenfläche der Gleitlagerwerkstoff unter schweißähnlicher Verbindung
aufgebracht werden soll. An dem Stützkörper sind zwei Laschen b angeschweißt, in
deren Aussparungen c die mit dem unteren Ende -des Rohres d fest verbundenen und
sich gegenüberliegenden Quefstäbe,e eingeschweißt sind. Am anderenEnde trägt das
Rohr d zwei sich-gegenüberliegende, fest angeschweißte Querstäbe f, welche als Handgriffe
dienen:.
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In dem Rohr d gleitet ein Stab i, welcher am oberen Teil eine
Bohrung k zum Durchstecken eines Querstabes l aufweist. In dem Rohr d sind ebenfalls
schlitzartig erweiterte Öffnungen für den Querstab l vorgesehen, so daß eine axiale
Verschiebung des Stabes! gegenüber dem Rohr d innerhalb dieser Schlitze möglich
ist. Das untere Ende des Stabes i ist zentrisch in dem Bodenstück der Kokiie g @eingesichweißt.
Auf der Kokdlle g ist nun weiterhin der Kern h um den Stab i herum angeordnet. Im
unteren Teil erweitert sich dieser Kern h tellerartig seitlich unter Ausfüllung
des Kokillenrandes. Dicht oberhalb des Kernes befindet sich in dem Stahl eine Einsparung
für einen. Teil g zur Sicherung des Kernes gegen Aufschwimmen. Der tellerartige
seitliche Ansatz des Kernes reicht etwa bis an den seitlichen Rand g 2 der Kokille.
Wie aus Ahb.7 ersichtlich ist, setzt sich der Kokillenrand in mehreren Vorsprüngengl,
beispielsweise vier, fort. Die Offnung des Kokillenrandes g , bzw. der Vorsprünige
g1 entspricht ungefähr dem Außendurchmesser der Stützsichalea, so, .daß derselbe
hierin: geführt ist.
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Die Kokille mit dem Kern hängt nun mit dem Stab l des Stabes! in .den
Schlitzen ml, m2. In. dieser Stellung, welsche in Abb. r dargestellt ist, reicht
die Stützschalea etwas in die öffnung der Vorsprünge g 1 hinein; so daß der .durch
den Kern k und die Stützschale a gebildete Gießraum unten offen ist.
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Durch :eine Bewegung des Querstabes l in Richtung des Pfeilesp innerhalb
-der Aussparunng en, ml, m2 kann nun die Kokille mit dem Kern so weit hochgezogen
werden, daß die Oberfläche der tellerartigen Erweiterung dies Kernes h auf den unteren
Rand des Stützkörpers a trifft, wodurch der Gußraüm unten schmelzedicht abgeschlossen
wird.
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Zur Ausführung des Gusses wird die Vorrichtung bzw. die Kokilte mit
die Schmelze in Richtinng@ des. Pfeiles n abgesenikt. Der Schmielzeintritt während
des Tauchers erfolgt dabei von unten in den Füllraum entspre.-ch en.d der Richtung
des Pfeiles o. Nach Erreichen der :erforderlichen Eintauchtiefe wird dann die Kokille
innerhalb .der Schmelze durch Betätigen der Querstange L unten abgeschlossen, ,aus
.der Schmelze entfernt und in üblicher Weise weiterbehandelt.
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Nach einer Ausführungsform wird insbesorndere zur Herstellung,von
besonders dünnwandigem Ausguß die Kokille zunächst mit unten geschlossenem Füllraum
eingetaucht und erst nach Erreichen. der gewünschten größten Tauchtiefe geöffnet.
Die Möglichkeit :einex sichnellen Füllung des Gußraumes, die hierbei durch Ausnutzung
des bestehenden Druckuntersichiedes zwischen Füllraum und dem S.chmdzbad besteht,
ist besonders dann von Bedeutung, wenn es, sich um das Herstellen von rohrähnlichen
oder solchen Gußteilen handelt, die im Verhältnis zum Füllquerschnitt besonders
lang ausgeführt sind; bei diesen ist eine schnelle Füllung deshalb nötig, um die
volle Füllung l in der ganzen Länge den- Kokille Moder des Stützkörpers noch vor
dien Erstarrung der Schmelze zu erzielen.
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In Abb. 8 ist eine Abänderung der Tauchvorrichtung zur Herstellung
von auß.eai und innen mit Metall zu versehende zylindrische Stiitzkörp:er dargestellt.
a ist wiederum der zu bekleidende Stützkörper. r ist ein Außenmantel aus Blech,
der so angebracht ist, daß zwischen ihm und dem Sitützkörper ein zweiter ringförmiger
Ringraum für den Umguß entsteht. Die Füllung der beiden auf diese Weise vorhandenen
Füllräume erfolgt beim Tauchen von unten her in Richtung der Pfeile.o.
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Ahb.9 zeigt eine Ausführungsform der Tauchvorrichtung zur Herstellung
von nur außen umgossenen S.tützkörp:ern. Hierbei ist die Kokilleg ringförmig ausgebildet.
In .die Ringnut der Kokille ist für den unteren Abschluß in der tiefsten Tauchstellung
ein Ringkern k1 :eingelegt. Der Stützkörper a erhält auch hier zur Bildung des Füllraumes
einen Mantel Y. Um nun die Abkühlung von innen her zu ermöglichen, befindet sich
der Stab i nicht in der Grundplatte der Kokilleg; sondern in :einer zweckmäßig über
dem oberen Stützkörperrand befindlichen Platte z, welche über Sanutzen s mit der
Kokille g fest verbunden. ist. Der Stab i kann natürlich auch bis in die Öffnung
der Ringkokilleg reichen und mit dieser durch seitliche Stutzen, unter
Freilassung
der -erforderlichen Durchtrittsöffnung verbunden sein. Der innere Rand der Ringkok-illeg
isst wie der äußere Rand mit Zentrier- und Führungsstutzen J3 versehen.
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Nach Abb. i o ist die Bodenplatte g ohne Rand ausgeführt. Der Kernft
besitzt am unteren Teil eine konische Verstärkung Iai. womit in Verbindung mit dem
verschiebbaren Stützkörpera der Abschluß des Füllraumes innerhalb der Schmelze bewirkt
wird.
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Die dargestellten Ausführungsfermen beschreiben im wesentlichen die
Herstellung von Verbundgußteilen, insbesondere für Laggerzviecke. In entsprechender
Weise können natürlich auch andere Gußteile, bei welchen ein. Stützkörper nicht
vorhanden ist, hergestellt werden. Die Erfindung ist auch dann von besonderem Vorteil,
wenn die Herstellung von rohrähnlichen Formstücken, die besonders dünnwandig sind,
erfolgen soll. Auch in solchen Fällen sind die üblichen Gießverfahren durch Einfüllen
der Schmelze von oben -in die Kokille: von Nachteil, da die Erstarrung der flüssigen
Schmelze an der kalten Kokillenwandung im Hinblick auf die geringe Ausgußstärke
zu schnell wirksam wird und somit ein poröser Guß entsteht.