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Gießform für aluminothermische Schweißungen Bei der chemischen Umsetzung
der aluminothermischen Schweißmasse, die unter der gesetzlich- geschützten Warenbezeichnung
Thermit bekannt ist, entstehen im Tiegel flüssiger Stahl und flüssige Schlacke.
Zur Ausführung einer aluminothermischen Schweißung sticht man den Tiegel unten ab,
so daß der spezifisch schwerere Stahl zuerst in die Gießform fließt, in der die
zu verbindenden Werkstücke unter Anordnung entsprechender Hohlräume eingebettet
sind. Man kann ferner aus dem aluminothermisch gewonnenen Stahl Stahlgußkörper gießen.
Zur Erzielung einwandfreier Schweißungen oder Gußkörper muß das Eindringen von aluminogenetischer
Schlacke in den Schweiß- oder Gießraum unter allen Umständen vermieden werden, da
sie sich infolge ihres hohen Erstarrungspunktes an den Schweißquerschnitten oder
auch in dem bereits in Abkühlung befindlichen Stahl im Gießraum als Film niederschlägt
und Trennflächen in der Schweißzone oder im Gußkörper hervorruft.
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Besonders groß ist die Gefahr des Schlackeneinschlages bei Durchführung
größerer Schweißengen, wo so viel Stahl gebraucht wird, daß zu seiner Erzeugung
zwei oder mehr Tiegel notwendig sind. Infolge verschieden schneller Reaktionen oder
infolge verschieden schneller Ausweitung der Ausflußdüsen kann trotz gleichzeitigen
Abstiches der Tiegel ihre Auslaufzeit verschieden sein. Bevor noch der Stahl des
einen Tiegels ganz in die Form gelaufen ist, kann bei dem anderen bereits die Schlacke
auslaufen und somit in den Gießraum gelangen. Man muß sogar damit rechnen, daß beispielsweise
bei Anwendung von zwei Tiegeln die eine Umsetzung infolge Versagens der Zündung
ausbleibt. Dann ist ein Eindringen der Schlacke aus dem ersten Tiegel in den Gießraum
ganz sicher und die Schweißung oder der Guß völlig entwertet.
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Man suchte bisher den Schlackeneinschlag zu vermeiden durch Anwendung
schlanker Eingußkanäle in der Form sowie durch eine so reichliche Bemessung der
Schweißmasse, daß der aluminogenetische Stahl die Form bis oben füllt und die nachfolgende
aluminogenetische Schlacke abfließt oder sich in einer Mulde im oberen Teil der
Form sammelt. Trotzdem kam es öfter vor, daß die Schlacke
infolge
ihrer Geschwindigkeitsenergie den im Einlaufkanal stehenden flüssigen Stahl durchschlug
und in den Gießhohlraum gelangte.
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Auch ist es bekanntgeworden, den Eingußkanal der Gießform mit einer
knieartigen Krümmung zu versehen und am höchsten Punkt des Knies zu einer Kammer
zu ertveitern, in der sich vom Eisenstrom mitgerissene Schlacke abscheiden und sammeln
soll. Diese bekannte Einrichtung vermeidet den Schlackeneinschlag nicht auf jeden
Fall mit Sicherheit, da sie nur den Fall berücksichtigt, daß Schlackenreste in dem
Eisenstrom untermischt sind. Dieser Schlackenabscheider nützt aber nichts, wenn
ausschließlich Schlacke aus dem Tiegel in den Einguß der Form läuft, bevor der Gießraum
schon mit Stahl. restlos gefüllt ist, was z. B. eintreten kann, wenn bei Verwendung
mehrerer Tiegel der eine zu langsam, der andere zu schnell leerläuft.
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In diesem Fall ist das Eindringen von Schlacke in den Giel3raum nur
dann mit Sicherheit zu vermeiden, wenn erfindungsgemäß knieartige Eingüsse vorgesehen
werden, deren Kniehöhe sich zur Gesamthöhe wie das spezifische Gewicht der Schlacke
zu dem des Stahls verhält.
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Da flüssige aluminogenetische Schlacke ein spezifisches Gewicht von
ungefähr 3,5, flÜssiger Stahl ein solches von ungefähr S hat, so ist erfindungsgemäß
das Verhältnis der Kniehöhe des Einlaufes zur gesamten Einlaufhöhe mindestens gleich
dem Verhältnis
zu wählen. Je nach der Gestalt der Gießform und der Anordnung der Einlaufabrweigungen
zum Gießraum kann es notwendig sein, den tiefsten Punkt des Knies weit unter den
tiefsten Punkt des Gießraumes zu legen.
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Abb. i zeigt als Beispiel eine Gießform für aluminothermische Schweißungen
in der bisher bekannten Bauart im Schnitt. a ist ein Schweißquerschnitt im Gießraum
r, h die Gießform mit den Einlaufkanälen c und d und deren Abflüssen e und
f sowie ,a und h.
1l sind zwei Tiegel. Bei kleinen Schweißungen genügt
die Anwendung eines einzigen Tiegels und eines einzigen Einlaufkanals d mit zwei
Abflüssen o- und h oder nur einem Abfluß g oder h. Die Abb, i macht die Möglichkeit
des Schlackeneinschlages in den Raum v verständlich.
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Abb. 2 zeigt als Beispiel den Schnitt einer Gießform gemäß Erfindung.
n ist wiederum der Schweißquerschnitt im Gießraum v der Form h. Die Einlaufkanäle
c, d sind als Knierohre ausgebildet mit dem Knie i bzw. k, an dessen Abflußschenkel
die Abflüsse e und/
bzw. g und h angeordnet sind. Das Knie i bzw. k wird von
dem aus dem Tiegel kommenden Stahl angefüllt und stellt infolge seiner erfindungsgemäßen
Anordnung eine Durchlaßsperrc: für jegliche nachfolgende Schlacke dar.
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Unterteilt man entsprechend Abb.3 den Eingußtopf in, des Einlaufkanals
d erfindungsgemäß durch ein feuerfestes Stück o in die ebenfalls kommunizierenden
Topfräume p und g. so ist man nicht nur in der Lage, unter Verwendung eines Tiegels
schlackenfreie Schweißungen oder Güsse zu erhalten, sondern sogar überhaupt ohne
Tiegel zu arbeiten. Man kann dann nämlich nach Abdeckung der Mündung des Einlaufes
d durch ein Blech n. in den Raum q so viel Schweißmasse einbringen und hier zur
Reaktion bringen, daß von dem dabei entstehenden flüssigen Stahl nach Durchschmelzen
des Bleches u. zumindest das Knie k des Einlaufes d bis zur Höhet- angefüllt wird.
Nun kann in den Raum q fortlaufend Schweißmasse zugegeben werden, die sich an der
in d oder auch in p und g stehenden flüssigen Schlacke entzündet. Die Schlacke fließt
fortgesetzt durch p nach außen ab, während der flüssige Stahl als der schwerere
Bestandteil durch den Einlauf d, das Knie k und die Abflüsse ä und
lt in den Gießraum t, gelangt.
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Abb. ¢ zeigt als Beispiel eine andere Gestaltung des Einlaufes d,
wobei von seinem tiefsten Punkt die Abflüsse l und tr in den Gießraum i, aufsteigen.