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Verfahren zur Herstellung von Schleudergußstücken Zur Herstellung
von z. B. gußeisernen Schleudergußrohren mit weicher, d. h. grau erstarrter Außenhaut
in vorzugsweise gekühlten metallischen Schleudergießkokillen hat man schon die verschiedensten
Vorschläge gemacht, die Schleudergießkokillen vor dem Guß mit verhältnismäßig dünnett
Auskleidungsstoffschichten zu versehen. So hat man zu diesem Zweck z. ß. als Auskleidungsstoff
Ferrosilicium oder Ferrophosphor in Pulverform benutzt und diese Stoffe unter Benutzung
besonderer Zuleitungsvorrichtungen mittel; Druckluft oder auch mittels mechanischer
Einrichtungen, wie Förderschnecken, der Kokilleninnenfläche vor dem Einschleudern
des eigentlichen Gießwerkstoffes zugeführt.
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Andere dem gleichen Zweck dienende Vorschläge beziehen sich auf die
vorherige Einbringung von Auskleidungsstoffen in die SchleudergieB'kokille, z. B.
in Form von bandartigen Kokillenausspinnungen, gewebe- oder geflechtartigen Einlagen
od. dgl. m.
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Um eine besondere Zuleitungsvorrichtung für die vorher aufzubringenden
Auskleidungsstoffe zu vermeiden, hat man die Auskleidungsstoffe auch schon als Puder
auf die einfließende Schmelze gestreut und diese derart in die Form entleert, daß
zunächst
der Puder und dann das Gießmetall auf die Innenwandung der umlaufenden Schleudergießform
gelangt.
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Das gleiche Ziel verfolgen andere bekannte Verfahren, gemäß welchen
die Zusatzstoffe in der Gießrinne einem abgezweigten Teilstrom des zu vergießenden
Metalls zugesetzt und mit diesem innig vermischt auf die Innenwand der Schleudergießkokille
derart geleitet werden, daß sie die Außenschicht des Schleudergußkörpers bilden
oder in seine Außenschicht eindringen, wobei z. B. Gießrinnen Verwendung finden
können, welche mit in der Richtung der Rinne verlaufenden Querwänden zum Zuleiten
verschiedenartiger Gußmassen versehen sind.
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Ein anderer bekannter Vorschlag zum Aufgeben fester pulverförmiger
Stoffe in einer Gießrinne in flüssiges Eisera oder Metall zum Zweck der Verbesserung
der Werkstoffeigenschaften von Gußstücken, wie insbesondere Schleudergußstücken;
richtet sich darauf, eine aus einer Förderschnecke bestehende Fördereinrichtung
zu benutzen, welche die Zusatzstoffe am Grunde .der Rinne zwangsläufig einführt.
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Neben der vorherigen Auskleidung von Schleudergießkokillen mit Auskleidungsstoffen
und der Zugabe von Stoffen zur Gießrinne ist es in der Schleudergießtechnik ferner
bereits bekannt, in das Innere der in der umlaufenden Schleudergießform befindlichen
gerade erzeugten Schleudergußhohlkörper bestimmte Stoffe einzubringen, um im Innern
der Schleudergußsbücke Schutzschichten zu erzeugen. So hat man schon vorgeschlagen,
beim Schleudern metallischer Hohlkörper diese dadurch mit einer inneren Schutzschicht
aus Zement zu versehen, daß nach dem Schleudern der metallischen Hohlkörper unter
weiterem Umlauf der Schleudergießform Zement oder Beton in plastischer oder flüssiger
Form in das Innere der erzeugten Metallhohlkörper eingebracht wird, wodurch nach
Verteilung und Erhärtung dieses Zementes oder Betons ein an der inneren Rohrwandung
haftender Zement-oder Betonüberzug entsteht.
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Weiterhin hat man auch schon innen emaillierte Metallhohlkörper dadurch
hergestellt, daß während der Schleudergußerzeugung der metallischen Hohlkörper in
noch glühendem Zustand derselben Emaillepulver eingebracht wird, wodurch eine völlig
glatte, aus Emaille bestehende Innenfläche in dem metallischen Schleudergußhohlkörper
gebildet wird.
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Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, bei der Schleudergußerzeugung
metallischer Hohlkörper in das Innere der Hohlkörper, und zwar vorzugsweise zusammen
mit dem Gießwerkstoff, Flußmittel einzuführen, um im Inneren der Hohlkörper eine
Schlackenschicht zu schaffen, welche sich nach dem Gießen leicht entfernen läßt
zu dem Zweck, nach Möglichkeit alle Schlackeneinschlüsse aus den Hohlkörpern zu
entfernen und später eine glatte metallische Innenfläche ohne Schlackeneinschlüsse
zu erhalten.
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Zur Herstellung von Schleudergußkörpern, deren Außenschichten anders
zusammengesetzt sind als deren Innenschichten, sind auch bereits Verfahren bekanntgeworden,
gemäß welchen dein aus dem Gießgefäß in die Schleudergießform frei ausfließenden
Metallstrom bei Beginn des Gießvorganges Zusatzstoffe, z. B. gepulverte härtende
Metalle, zugesetzt werden, um in der Schleudergießform eine harte Außenschicht des
Schleudergußkörpers zu erzeugen. Diese Zusatzstoffe verwendete man nur zur Ausfüllung
des Außenraumes der Schleudergießform in der gewünschten Stärke, während der Kern
des Schleudergußkörpers ohne Zusatzstoffe mit weichem Metall ausgefüllt wurde.
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Endlich ist es auch bekannt, Verbundkörper aus zwei verschiedenen
-Metallen unter Benutzung des Schleudergießverfahrens herzustellen. So werden beispielsweise
Bremstrommeln derart erzeugt, daß in die umlaufende Schleudergießform zunächst flüssiger
Stahl eingegossen und auf die Innenfläche des noch im plastischen Zustand befindlichen
Stahles alsdann gußeiserner Werkstoff aufgeschleudert wird. Zur Ausübung dieses
Verfahrens zur Herstellung von Rädern oder kurzen Trommeln kann z. B. eine mit zwei
Gießtrichtern versehene Gießrinne benutzt werden.
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Es ist zur Herstellung von Verbundbremstrommeln od. dgl. ein Verfahren
bekannt, nach dem in eine aus segmentartigen Teilen bestehende Schleudergießform
ein Stahlblechtnantel eingesetzt und dieser unter Vorwärmung auf eine das Verschweißen
begünstigende Temperatur mit dem in die umlaufende Schleudergießform eingeschleuderten
Gußeisen verbunden wird. Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß zunächst ein Stahlblechmantel
für sich angefertigt werden maß, daß der Mantel zwecks Einschleuderns des Gußeisens
besonders erhitzt werden maß und daß bei nicht genauer Einhaltung der Temperaturen
eine einwandfreie Verschweißung zwischen den beiden Werkstoffen nicht gewährleistet
ist, so daß dieses Verfahren verhältnismäßig umständlich und nicht absolut sicher
ist.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Herstellung von Schleudergußstiicken
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Schleudergußstücken
mit einer äußeren Stahl-und einer inneren Gußeisenschicht, welches erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß gegen Ende des Einschleuderns des Stahles in die
Schleudergießform bzw. nach demselben durch Zuführung von kohlenstoffabgebenden
Stoffen zu bzw. auf die Innenfläche der noch in flüssigem bzw. plastischem Zustand
befindlichen Stahlschicht eine Aufkohlung der inneren Stahlschicht auf Gußeisen
entsprechende Kohlenstoffgehalte hervorgerufen wird.
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Während man also bisher entweder die Schleudergießkokillen vor dein
Gießen auskleidete oder der Außenschicht des sich bildenden Schleudergußkörpers
Zusatzstoffe zuführte oder einverleibte oder Verbundschleudergußstücke aus zwei
nacheinander zugeführten verschiedenen flüssigen Metallen herstellte bzw. einen
in die Form eingesetzten erhitzten Stahlring mit Gußeisen ausschleuderte oder aber
endlich in das Innere von Schleuder"ußhohlkörpern
Schutzschichten
aus nichtmetallischen Stoffen, wie Zement, Emaille oder Flußmitteln, aufbrachte,
besteht der f?rtindungsgegenstand bei der Herstellung voll Schleudergußstücken mit
einer äußeren Stahl-und einer inneren Gußeisenschicht darin, daß die Innenfl1-iche
der eingeschleuderten Stahlschicht in noch flüssigem bzw. plastischem Zustand derselben
aufkohlenden N-litteln unterworfen wird, und zwar vorzugsweise in einem solchen
Maße, daß diese innerste Stalilscliiclit in der gewünschten Tiefe derart aufgekohlt
wird, daß unter allmählichem Übergang von der iitißeren Stahlschicht im Innern des
Schleuder,#ußstückes eine Gußeisenschicht entsteht.
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Vorzugsweise wird <las Verfahren gemäß der Erfindung derart durchgeführt,
claß auf die innerste Stahlschicht Kohlenstoff, insbesondere in gekörntem, gepulvertem
sowie vorzugsweise erhitztem Zustand, z. l@. in Form von Graphit, Graphitelektroden,
l'etrolkoks, Pechkoks, aufgebracht wird, wobei diesen Stoffen gleichzeitig noch
Silicium, beispielsweise in Form voll hochprozentigem Fe-Si, oder auch ein anderer
graphitierend wirkender Stoff, wie Aluminium, beigegeben werden kann, um z. B. eine
_lusschei<lung der Kohle in der Innenzone des Schleudergußstückes in Form von
Graphit zu bewirken. Durch den prozentualen Anteil der :\lischung Kohlenstoff und
z. B. Silicium, die beispielsweise ;tticit flüssig sein kann, hat man es in der
Rand, die Art der Kohlenausscheidung zu beeiltflusselt.
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Mine andere Möglichkeit der Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung besteht darin, daß die kolilealwebenden Stoffe und gegebenenfalls -,weitere
graphitierend wirkende oder auch andere Stoffe teilweise oder auch ganz dem die
Innenschicht des Schleudergußkörpers bildenden, in die Schleudergießform einfließenden
flüssigen Stahl selbst in festem oder auch in flüssigem Zustand zugegeben werden,
was z. 13. in an sich bekannter Weise in der Gießrinne, in einem abgezweigten
Teilstrom oder auch in der Gießpfanne selbst gegen Ende des Gießvorganges erfolgen
kann.
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Endlich bestellt noch die Möglichkeit, die gewünschte Aufkohlung der
innersten Stahlschicht auf dem `Fege über die Gasphase zu bewirken, z. B. durch
Ein- oder Hindurchleiten von aufkohlend wirkenden Gasen durch das Innere des noch
auf entsprechend hoher Diffusionstemperatur in der Schleudergießform befindlichen
geschleuderten Stahlkörpers.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist selbstverständlich nicht all
ein bestimmtes Schleuderverfahren, z. 13. um eine waagerechte oder um eine senkrechte
Aclise, ,gebunden sowie ferner auch nicht an die Verwendung von bestimmten Schleudergießforitleit.
wie aus getrocknetem Sand od. dgl. Forinstoffcii bestehende Formen oder blanke bzw.
ausgekleidete Metallkokillen und auch nicht an bestimmte Beeinflussung der Kokillen
beim Gießen durch Kühlung oder Nichtkühlung.
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Durch Wahl einer geeigneten Schleudergießform, z. B. einer wassergekühlten
Kokille aus Stahl oder Gußeisen oder anderem Metall oder durch Verwendung einer
erhitzten Kokille oder aber auch durch Benutzung von mit Formstoffen ausgekleideten
Kokillen, hat man es in der Hand, je nach der Abkühlungsgeschwindigkeit, z. B. bei
schneller Abkühlung, den äußeren Stahlmantel entsprechend stark zu gestalten und
eine dünnere aufgekohlte und aufsilicierte gußeiserne Innenschicht hervorzurufen
oder aber z. B. bei langsamer Abkühlung einen dünneren Stahlring und eine starke
innere Gußeisenschicht herzustellen.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Schleudergußst'ücke können Rohre
oder rohrartige Körper sein; besonders vorteilhaft ist das neue Verfahren zur Herstellung
von Bremstrommeln, Zylinderlaufbüchsen und ähnlichen Körpern, welche bei hoher Festigkeit
auf ihrer Innenfläche gute Brems-und Verschleißeigenschaften besitzen sollen, während
die Außenseite eine hohe Festigkeit aufweist, um Rißbildungen, wie diese beispielsweise
bei Bremstrommeln aus einheitlichem verschleißfesten Werkstoff leicht auftreten
können, zu vermeiden.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß die
Gußst'ücke aus einem völlig homogenen Werkstoff bestehen, bei welchem sich der Übergang
vom Stahl zum Gußeisen ganz allmählich und gleichmäßig vollzieht, im Gegensatz zu
mit Gußeisen ausgeschleuderten Stahlzylindern, welche aus zwei völlig voneinander
getrennten Sc'hic'hten bestehen, wobei infolge der Oxybil.dung an der Oberfläche
eine innige Verbindung beider Werkstoffe erschwert ist.
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Selbstverständlich können auch weitere Legierungselemente, wie z.
B. Mangan, lfolybdän, Chrom, Wolfram, Titan, Vanadin oder auch Phosphor oder Schwefel
allein oder zu mehreren, entweder im Ausgangsstahl enthalten sein oder in Form z.
B. von Pulver bzw. geschmolzen in der Mischung Kohle oder Kohle und Silicium gegen
Ende des Schleudervorganges zur Einbringung in die innerste Schicht der Gußstücke
in die Schleudergießform miteingebracht werden.
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Anschließend an. die Schleudergußerzeugung können fernerhin die Körper
Wärmebehandlungen der verschiedensten Art unterworfen werden.