DE748062C

DE748062C - Device for the production of composite cast bodies by centrifugation

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Publication number: DE748062C
Application number: DEG102546D
Authority: DE
Priority date: 1940-11-15
Filing date: 1940-11-15
Publication date: 1944-10-25

Description

Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgußkörpern durch Schleudern Die Herstellung von Verbundgußkörpern, insbesondere das Ausgießen von Zwei- oder Mehrstofflegierungsgleitlagern, kann nach mehreren Verfahren erfolgen. Günstige Ergebnisse erzielt man, wenn der Stützkörper, an dem das Verbundgußmetall angegossen werden soll, umläuft und derart hohe Geschwindigkeiten besitzt, daß das betreffende flüssige Angußmetall zufolge der Schleuderkraft an den ringförmig ausgebildeten Stützkörper angepreßt wird.Device for the production of composite castings by centrifugation The production of composite castings, especially the pouring of two or Multi-component alloy plain bearings can be made using several methods. Cheap Results are achieved when the support body on which the cast composite metal is cast is to be rotated and has such high speeds that the liquid sprue metal due to the centrifugal force on the ring-shaped Support body is pressed.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein derartiges Verfahren und wird bei ihrer Anwendung auf Gleitlager beschrieben. Wie Abb. i zeigt, wird der betreffende Rohling i 'zwischen zwei umlaufende Backen 3 und q. eingespannt, die ihn unter entsprechendem Anpreßdruck zwischen sich aufnehmen. Vorteilhaft werden zwischen die Stahlstützschale und die umlaufenden Backen wärmeisolierende Mittel, wie z. B. eine Glimmer- oder Asbestscheibe 5, zwischengeschaltet. Bei einer derartigen Anordnung kann nun das Angußmaterial in fester vorgegossener Form oder als Spänebrikett eingesetzt werden und ergibt nach entsprechender Erwärmung in flüssigem Zustand die Schicht 2.The present invention relates to such a method and is described when applied to plain bearings. As Fig. I shows, will the relevant blank i 'between two rotating jaws 3 and q. clamped, which take it up between them under appropriate pressure. Become beneficial heat-insulating means between the steel support shell and the surrounding jaws, such as B. a mica or asbestos disc 5, interposed. With such a The sprue material can now be arranged in a solid, pre-cast form or as a chip briquette are used and results in a liquid state after appropriate heating layer 2.

Die Anordnung kann aber auch so, wie Abb.2 zeigt, getroffen werden, wobei der Rohling i aus einem an den Enden eingezogenen Rohr besteht und durch einen Pilz 6 an die umlaufende Backe 3 angepreßt wird. Während der Erhitzung wird die verschiebbare Backe q. an den Rohling i angepreßt. Diese Ausführungsform wird dann gewählt werden, wenn das Angußmetall nach Erhitzen des Rohlings in schmelzflüssiger Forni eingebracht werden soll. Eine oder auch beide Backen 3, q. können durchbohrt sein; durch diese Bohrung kann ein Schutzgas eingeführt oder auch der Innenraum entlüftet werden (G in Abb. i).The arrangement can also be made as shown in Figure 2, wherein the blank i consists of a tube drawn in at the ends and through a Mushroom 6 is pressed against the rotating jaw 3. During the heating process, the sliding jaw q. pressed against the blank i. This embodiment is then be chosen if the sprue metal is molten after heating the blank Forni is to be introduced. One or both jaws 3, q. can pierced be; A protective gas or the interior space can be introduced through this hole be vented (G in Fig. i).

Zur Erwärmung des so vorbereiteten Rohlings dient eine Hochfrequenzeinrichtung, die im wesentlichen gemäß Abb. 3 aufgebaut ist. Das von einer regelbaren Gleichspannungsquelle 7 gespeiste Feld 8 eines Hochfrequenzgenerators 9 läßt an den Klemmen io und i i eine Spannung regelbarer Größe entstehen. Ale diesen Klemmen erfolgt unter Parallelschaltung regelbarer Kondensatoren der Anschluß eines Hochfrequenztransformators 13. Die Sekundärseite des Transformators ist da-. bei zweckmäßigerweise so gehalten, daß sie in der Lage ist, eine ein- bis höchstens dreiwindige Spule 14 zu speisen. Die Spule 14. die zunächst einwindig angenommen ist,-wird, wie aus Abb. i hervorgeht, ringförmig um den Rohling gelegt und bewirkt die Aufhei7ung. Durch die Anordnung eines an sich bekannten Induktors wird erreicht, daß in drein Stahlrohling i eine hohe Stromdichte induziert und in kürzester Zeit der Rohling aufgeheizt wird.A high-frequency device, which is constructed essentially as shown in FIG. 3, is used to heat the blank prepared in this way. The field 8 of a high-frequency generator 9 fed by a controllable DC voltage source 7 allows a voltage of controllable magnitude to arise at the terminals io and ii. A high-frequency transformer 13 is connected to all these terminals with adjustable capacitors connected in parallel. The secondary side of the transformer is there. when it is expediently held so that it is able to feed a coil 14 with one to three windings at most. The coil 14, which is initially assumed to be single-turn, is, as can be seen from Fig. 1, placed in a ring around the blank and causes the heating. By arranging an inductor known per se, it is achieved that a high current density is induced in three steel blank i and the blank is heated up in a very short time.

Es ist bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der eine vielwindige, mit _vergleichsweise hoher Spannung arbeitende Heizspule vorgesehen wurde zur Erwärmung des Rohlings. Da diese Spannung in der Größenordnung von mindestens 500 bis 70o V liegt, ist eine Gefährdung beim Arbeiten gegeben. Ferner wird durch die Anordnung von ini Abstand voneinander befindlichen Heizwindungen keine gleichmäßige Erwärmung erzielt. Die zwischen den Windungen anzuordnenden Kühldüsen müssen aus Isolierstoff bestehen, der die hohe Strahlungstemperatur der Stützschale aushält. Eine Anpassung an die Form des zu erwärmenden Rohlings ist bei vielwindigen Spulen nur schwer zu erreichen.An arrangement has already become known in which a multi-turn heating coil working with comparatively high voltage was provided for heating the blank. Since this voltage is in the range of at least 500 to 70o V, there is a risk when working. Furthermore, the arrangement of heating coils located at a distance from one another does not achieve uniform heating. The cooling nozzles to be arranged between the windings must be made of insulating material that can withstand the high radiation temperature of the support shell. Adaptation to the shape of the blank to be heated is difficult to achieve with multi-turn coils.

Desgleichen wurde eine Anordnung bekannt, bei der nicht die eigentliche Stützschale, sondern ein Zwischenkörper, beispielsweise der Pleuelkopf, hochfrequent angewärmt wird und dieser dann durch Leitung seine Wärme an die Stützschale abgibt. Insbesondere ist bei diesem Verfahren davon abgesehen worden, Temperaturen zu erzielen, die für einen Verbundguß notwendig sind. Es kommt bei dem bekannten Verfahren nur darauf an, nach dein bereits erfolgten Guß eine Wiederaufheizung bis zum Erweichungspunkt sicherzustellen.Likewise, an arrangement has become known that is not the actual one Support shell, but an intermediate body, for example the connecting rod head, high frequency is heated and this then gives off its heat to the support shell by conduction. In particular, this process refrained from reaching temperatures which are necessary for a composite casting. It only comes with the known method on, after your casting has already taken place, reheating to the softening point to ensure.

Die hier angegebenen 'Nachteile sollen gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Verbundgußkörper, insbesondere zum Ausschleudern von Gleitlagern durch Erwärmung mittels einer sie umschließenden Hochfrequetizspule und anschließende Kühlung durch von außen wirkende Spritzstrahlen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung so leergestellt, daß die Hochfrequenzspule als einwindiger bis höchstens dreiwindiger Induktor ausgebildet ist, dessen Teile zur gleichmäßigen Erwärmung der Schale und des Ausgußinetalls vorteilhaft ungleichi ii, »ißig gekoppelt sind und der die zur Zuführang des Kühlmittels erforderlichen Spritzlöcher enthält. Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, daß der Induktor 14, wie aus den Abbildungen hervorgeht, von einem Isolierkörper 15 umgeben ist und der Induktor selbst Bohrungen 16 aufweist. Zur Vermeidung von Verlusten wird der Induktor aus einem elektrisch gutleitenden Werkstoff (Kupfer oder Aluminium) hergestellt. Unter @-t'mständen empfiehlt es sich, trenn etwa verliältnisniäßig hole Frequenzen zur Anwendung gelangen sollen, bei denen nur geringe Schichten des Induktors zur Stromleitung herangezogen «erden, ein Metall geringer Leitfähigkeit mit einem solchen hoher Leitfälligkeit zu überziehen (beispielsweise Silber auf Magnesium). Werden sehr hohe Stromdichten und lange Erwärmungszeiten verlangt, so kann der Induktor wassergekühlt sein und zur Durchführung des Abspritzens eingesetzte Spritzlöcher erhalten. Im allgemeinen wird jedoch bei richtiger Bemessung des Querschnittes die Erwärmung des Rohlings so schnell vor sich gehen, daß die nachfolgende-Abkühlung des Induktors beim Spritzen als Kühlung genügt.The disadvantages indicated here are intended according to the present invention be avoided. Composite castings, in particular for ejecting slide bearings by heating by means of a high frequency coil surrounding it and then Cooling by externally acting spray jets are according to the present invention so empty that the high-frequency coil as a single-winded to a maximum of three-winded Inductor is designed, its parts for uniform heating of the shell and of the pouring metal are advantageously unequally coupled and the for Contains injection holes required for the coolant supply. The arrangement can be taken so that the inductor 14, as can be seen from the figures, is surrounded by an insulating body 15 and the inductor itself has bores 16. To avoid losses, the inductor is made of a good electrical conductor Material (copper or aluminum) made. Under @ -t'mstands it is advisable to separate relatively high frequencies are to be used to which only small layers of the inductor are used to conduct electricity. to coat a metal of low conductivity with such a high conductivity (e.g. silver on magnesium). Will be very high current densities and long heating times required, the inductor can be water-cooled and used to carry out the hosing down Inserted injection holes received. In general, however, when dimensioned correctly of the cross-section, the heating of the blank is going on so quickly that the Subsequent cooling of the inductor during spraying is sufficient as cooling.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei der hochfrequenten Erwärmung in einem Induktor zufolge Streuung die Enden des Werkstückes nicht in der gleichen Weise aufgeheizt werden wie die in der Mitte des Induktors befindlichen Teile. Vorteilhaft wird durch ungleichmäßige Kopplung einzelner Teile der Spule eine gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Lagerlänge erzielt. Die Verwirklichung dieses Gedankens zeigt die Abb. q.. Durch Verringerung der Kopplung im mittleren Teil des Lagers und Vergrößerung an den Enden wird der Streuverlust kompensiert.It has now been shown that in the high-frequency heating in one As a result of the inductor, the ends of the workpiece do not scatter in the same way are heated up like the parts in the middle of the inductor. Advantageous the uneven coupling of individual parts of the coil results in uniform heating Achieved over the entire storage length. The realization of this thought shows the Fig. Q .. By reducing the coupling in the central part of the bearing and increasing it the scatter loss is compensated for at the ends.

Die Erfindung zeigt besondere Vorteile bei der Aufheizung von Lagern mit Bunden. Es ist bisher zwar schon vorgeschlagen worden. Lager niit Anlaufbunden nach dem Schleuderverfahren herzustellen und dabei den Rohling und gegebenenfalls das Angußinetall mit Schweißbrennern zu erwärmen. Dabei haben sich aber immer sowohl hei der Erwärmung der Bunde wie bei der nachfolgenden Abkühlung Schwierigkeiten bezüglich des Verbandes und der Gefügeausbildung des Angußinetalls ergeben, die auf mangelhafte Aufheizurig oder unkontrollierbare Abkühlungsverhältnisse zurückzuführen sind. Die Ausführung des Induktors gemäß der Erfindung bei Lagern mit Bunden hängt von der Stärke des Angußinetalls und der Ausbildung des Bundes ab. Man kann in einzelnen Fällen zum Ziel kommen, wenn man die- Anordnung so wählt, wie Abb. 5 a zeigt. Der Induktor nmfaßt sowohl die Lagerlauffläche wie den Anlaufhund und den gegebenenfalls angesetzten verlorenen Kopf. Die Abkühlung kann nun entweder so erfolgen, daß auf dem gesamten Umfang des Lagers gekühlt wird, wobei sie dem Angußmetall ein Kristallwachstum in zentripetaler Richtung gibt. Günstiger jedoch wird es in vielen Fällen sein, wenn an allen Stellen das Kristallwachstum des Angußmetalls- senkrecht zur Verbandsfläche erfolgt. Man wird also dann den gesamten Stahlrohling zwar gleichmäßig aufheizen, eine Abkühlung aber nur an der Lagerlauffläche und an (lein Anlaufbund von der Seite her vornehinen. In einigen Fällen jedoch wird es auch genügen, wenn die Anordnung gemäß Abb. Sb getroffen wird, da bei dünnen Lagerschalen der Wärmefluß aus dem Lager heraus groß genug ist, um eine Aufheizung der Bunde zu erzielen. Hierbei spielt nämlich der weitere Vorteil der hochfrequenten Erwärmung eine Rolle, daß alle diejenigen Metallteile der Erwärmung ausgesetzt sind, die einem stromdurchflossenen Leiter benachbart sind. Die Erwärmung des Bundes wird also durch die hochgezogene Ecke des Induktors sichergestellt. Damit der Induktor bei Lagern mit Bunden leicht ein- und ausgespannt werden kann, wird er teilbar gewählt und während der Erhitzung beispielsweise durch hydraulischen Druck jeweils zusammengepreßt.The invention shows particular advantages in the heating of bearings with ties. It has been proposed so far. Bearing with stop collars to manufacture by the centrifugal process and thereby the blank and possibly to heat the sprue metal with welding torches. But always have both Difficulties arise during the heating of the bundles as well as during the subsequent cooling with regard to the association and the structure of the sprue metal that due to insufficient heating or uncontrollable cooling conditions are. The execution of the inductor according to the invention depends on bearings with collars on the strength of the sprue metal and the formation of the collar. One can go into individual Cases come to the goal if one chooses the arrangement as shown in Fig. 5 a. Of the Inductor includes both the bearing surface as well as the start-up dog and, if applicable set lost head. The cooling can now either like that take place that is cooled on the entire circumference of the bearing, with the sprue metal there is crystal growth in the centripetal direction. However, it is cheaper in many cases when the crystal growth of the sprue metal takes place perpendicular to the dressing surface. So you will then have the entire steel blank heat up evenly, but only cool down on the bearing surface and on (Put a run-up collar in front from the side. In some cases, however, it will also suffice if the arrangement according to Fig. Sb is made, since with thin bearing shells the heat flow out of the camp is large enough to heat up the collars to achieve. This is where the additional advantage of high-frequency heating comes into play a role that all those metal parts are exposed to the heat that one current-carrying conductors are adjacent. So the warming of the federal government is going through the raised corner of the inductor ensured. So that the inductor in bearings can be easily clamped and unclamped with collars, it is chosen to be divisible and pressed together during heating, for example by hydraulic pressure.

Sollte insbesondere bei besonders großen Lagerlängen trotzdem noch keine genügende Aufheizung der Bunde eintreten, so kann eine Anordnung gemäß Abb.6 gewählt werden, die es gestattet, unter Anwendung zweier gegensinnig vom Strom durchflossener Induktorspulen iq.' und i4" eine starke Verdrängung der Erhitzungszone gegen die Bunde hin herbeizuführen. Die Spulen sind also so angeschlossen; daß zu ein und demselben Zeitpunkt der Strom in der linken Spule in die Zeichenebene hineintritt, während er bei der rechten Spule aus der Zeichenebene heraustritt. Zufolge der Verdrängung der magnetischen Kraftlinie an den benachbarten Punkten der beiden gegensinnig durchflossenen Spulen wird die Heizwirkung in der Mitte geringer sein, dagegen an den Enden, also an den Bunden, größer. Bei noch größeren Lagerlängen kann noch eine dritte Spule Anwendung finden, wobei dann die beiden äußeren gleichsinnig und die mittleren hiergegen gegensinnig stromdurchflossen sind. Die unterschiedliche Erwärmung und die Stromverdrängung können bei einer derartigen Anordnung nöch dadurch unterstützt werden, daß für die verschiedenen Spulen Metalle verschiedener Leitfähigkeit Anwendung finden. Die äußeren Spulen bestehen beispielsweise aus Kupfer oder Kupfer mit Silberüberzug, während die mittlere Spule beispielsweise aus Aluminium oder Magnesium besteht. Zur Erzielung einer genügenden mechanischen Festigkeit und damit ein Merkmal der Erfindung, die Anordnung von Spritzlöchern im Induktor, auch bei der Ausführungsform gemäß Abb. 6 Anwendung finden kann, wird ein Isolierstück zwischen die beiden Windungen der Abb.6 gelegt und das Isolierstück 15 über beiden Windungen angebracht.Should still be, especially with particularly long storage lengths If the coils do not heat up sufficiently, an arrangement according to Fig. 6 be chosen, which makes it possible to use two oppositely flowing currents Inductor coils iq. ' and i4 "a strong displacement of the heating zone against the To bring about bunches. The coils are so connected; that to one and the same time the current in the left coil enters the plane of the drawing, while it emerges from the plane of the drawing at the right coil. As a result of repression the magnetic line of force at the neighboring points of the two flows through in opposite directions Coils, the heating effect will be less in the middle, but at the ends, that is on the waistbands, bigger. A third spool can be added for even longer storage lengths Find application, with the two outer ones in the same direction and the middle ones against this are flowed through in opposite directions. The different warming and the current displacement can be supported in such an arrangement that for the different coils metals of different conductivity are used. The outer Coils are made, for example, of copper or copper with a silver coating, while the middle coil is made of aluminum or magnesium, for example. To achieve a sufficient mechanical strength and thus a feature of the invention, the Arrangement of spray holes in the inductor, also in the embodiment according to Fig. 6 can be used, an insulating piece is placed between the two turns of the Fig.6 placed and the insulating piece 15 attached over both turns.

Besondere Vorteile ergeben sich auch aus der Anwendung der Erfindung dann, wenn das Angußmetall in fester Form vor Beginn der Erwärmung zugestellt wird (beispielsweise in Form von vorgepreßten Spänen) und daß dieses Metall ebenfalls mit durch die Erwärmung geschmolzen wird. Bei der hochfrequenten Erwärmung liegt bei kaltem Zustand des zu erwärmenden Werkstückes eine ganz bestimmte Eindringtiefe des Hochfrequenzstromes vor. Vergrößert sich die Erwärmung, so wird infolge Abnahme der Leitfähigkeit und gegebenenfalls Abnahme der Permeabilität bei magnetischen Werkstoffen die Eindringtiefe des Erhitzungsstromes wesentlich größer. Dadurch wird bei konstant vorgegebener Leistung die Erwärmung der Außenschichten einem Endwert zustreben, während tiefer liegende Schichten, die bisher noch nicht an der Erwärmung durch den Strom unmittelbar beteiligt waren, nunmehr mit herangezogen werden. -Auf den hier vorliegenden Fall angewendet bedeutet das, daß zunächst der Stützkörper schnell erwärmt wird und daß dann das fest zugestellte Angußmetall ebenfalls erwärmt wird und eine gleichmäßige Wärmeerzeugung einsetzt. Durch Wahl der Frequenz und der zugeführten Leistung ist man daher beim vorliegenden Verfahren in der Lage, eine einwandfreie Lagerherstellung zu gewährleisten. Die Anwendung hat sich besonders bewährt bei der Herstellung von Bleibronzelagern mit Stahlstützschalen. Die Erfindung wurde an Hand von Lagern näher erläutert. Sie ist hierauf jedoch nicht beschränkt und kann Anwendung bei allen Verbundgußkörpern finden, die rotationssymmetrischen Querschnitt besitzen. Auch die Art des Anguß- und Stützmetalls ist frei wählbar.Particular advantages also result from the application of the invention when the sprue metal is delivered in solid form before the start of heating (for example in the form of pre-pressed chips) and that this metal as well with is melted by the heating. With the high-frequency heating lies a very specific penetration depth when the workpiece to be heated is cold of the high frequency current. If the warming increases, the result is a decrease the conductivity and possibly a decrease in the permeability in the case of magnetic Materials, the penetration depth of the heating current is much greater. This will with a constant given power, the heating of the outer layers reaches a final value Strive to while deeper layers that have not yet participated in the warming were directly involved by the current, can now be used. -On Applied to the present case, this means that first the support body is heated quickly and that then the firmly attached sprue metal is also heated and a uniform heat generation begins. By choosing the frequency and of the power supplied, one is therefore able with the present method to to guarantee a flawless production of bearings. The application has been special proven in the manufacture of lead bronze bearings with steel support shells. The invention was explained in more detail using bearings. However, it is not limited to this and can be used for all composite castings that are rotationally symmetrical Own cross-section. The type of sprue and support metal can also be freely selected.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the production of composite castings by centrifuging, in particular for centrifuging slide bearings which are heated by a high-frequency coil surrounding them and cooled by externally acting spray jets after pouring, characterized in that the high-frequency To delimit the subject of the application from the prior art are in The following publications have been considered for the granting procedure: German patents .. Nos. 625014, 62o 983, 698 534, 71o 686; French patents - 82o 858, 814 5 0 2, 791 41 1; British patents 485 651 469 383, 435 343; USA. Patent ...... - 2,213,241; Czech patent specification .. - 76 1o5. coil is designed as a single-turn to a maximum of three-turn inductor, the parts of which are advantageously unevenly coupled for uniform heating of the shell and the pouring metal and which contains the spray holes required for supplying the coolant.

2. Apparatus according to claim r, characterized in that the electrical inductor consists of parts through which current flows in opposite directions; the are connected by insulating parts.