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Dauergießform und Verfahren zum Herstellen von gußeisernen Zahnrädern
Es ist bekannt, eiserne Gegenstände in eisernen Dauerformen zu gießen. Dieses Verfahren
bedingt, daß alle Vorsprünge des Werkstückes nach der Teilungsebene der Kokille
hin stark konisch sind, weil sonst das Auswerfen der glühenden Gußstücke erschwert
oder unmöglich ist. Es ist bekannt, Zahnräder aus leichtschmelzenden Spritzlegierungen
in eisernen Dauerformen zu gießen.
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Dieses Verfahren versagt jedoch bei Gußeisen, weil letzteres die schwachwandigen
Zähneformstellen der Kokille beim mehrmaligen Gebrauch hintereinander zu stark angriff.
Zahnräder aus Gußeisen werden deshalb seither nicht mit gebrauchsfertigen Zähnen
in ganzen Kokillen gegossen, sondern man legte nur bei großen Zahnrädern an die
Zähne Einzelkokillen, um dieselben verschleißfester zu machen. Dieses Verfahren
war umständlich und ungenau. Es machte sehr viel Mühe, die vielen Einzelkokillen
teil- und maßgenau zu hobeln. Diese Einzelkokillenstücke verzogen sich in der Wärme
und wurden durch Wachsen, also Verzundern, dicker, wodurch Maßfehler der Zahnräder
entstanden.
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Deshalb wurden diese einzelnen Zähnekokillen bei Verwendung für Gußeisen
sehr bald unbrauchbar und konnten sich dafür nicht im Dauerbetrieb einführen.
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Man versuchte weiter, einfache Kegelräder aus Gußeisen in zweiteiligen
Kokillen zu gießen. Dabei erhielt das Kokillenunterteil das untere Kernlager mit
der Nabe, weiter den Boden und die Zähnezone. Das Kokillenoberteil umfaßte das obere
Kernlager mit dessen Nabe und die obere äußere Form des Zahnrades.
Die
Holzmodelle zu diesen Kegelzahnradkokillen waren sehr schwierig genau herzustellen,
und die Unterteilkokille verzog sich sehr bald durch Wachsen und Verzundern, so
daß die Zahnräder nicht sehr genau anfielen. Weiterkonnte das Zahnrad meist erst
nach völligem Erkalten aus der Form genommen werden.
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Erfindugsgemäß wird die Unterkokille nicht senkrecht,' sondern waagerecht
geteilt und nicht mehr aus einem Stück hergestellt, sondern die Zähnezone dieser
Kokille wird als getrenntes austauschbares Ringstück aufgesetzt bzw. eingelegt.
Das bringt folgende Vorteile: i. Diese von den übrigen Kokillenteilen getrennte
Zähneringkokille kann mit größter Genauigkeit gehobelt werden und ergibt deshalb
gegossene Zahnräder mit genauer Zähneform und mit weniger als o,2 mm Teilungsfehler,
so. daß keine Nachbearbeitung oder höchstens ein leichtes Nachschleifen der Zähne
nötig ist.
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z. Bei dieser Unterteilung der Kokille kann die höchstbeanspruchte
kleine Zähneringkokille aus hochwertigem hitzebeständigem Werkstoff, z. .B. Chromstahl
oder Chromguß, hergestellt und somit größte Lebensdauer der gesamten Kokille erreicht
werden. Das wirkt sich . in . niedrigen Kokillenankosten im Dauerbetrieb aus.
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Erst durch die Trennung der Zähneringkokille von der Unterkokille
wird die Reinigung und Oberflächenvorbearbeitung der ersteren durch Schwärzen, Rußen
u. dgl. ermöglicht. Dadurch ergeben sich saubere Zahnflanken, wie solche für den
ruhigen Lauf des Zahnrades unbedingt nötig sind.
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Die Abb. i und 2 zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. i bringt eine Ritzelkokille und Abb. 2 eine Kokille für ein größeres
Zahnrad.
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Hierbei bezeichnet a die Unterkokille, -b die Zähnezonenringko1cille,
c die Deckkokille und d den Bohrungskern. In diesen sind der Einguß e, Eingießkanal
f und die Läufe g -gelagert.
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Beim Zurichten der Form wird zunächst die Unterkokille a angerußt
oder sonstwie mit einem Schutzüberzug versehen. Darauf wird die außerhalt) der Form
.gereinigte und in gleicher Weise mit einem Schutzüberzug versehene Zähnezonenringkokille
b- in die Unterkokille a eingelegt. Zum Halten der Zähneringkokil.le dienen entweder
ein Paar Dübel oder, wie gezeichnet, eine büchsenförmige Ausdrehung der. Unterkokille
oder eine Ringnut od. dg1. Die büchsenförmige Lagerung für die Zähneringkokille
hat den Vorteil, daß. Verziehurrgen der Zährrekdkitle b durch die Gießwärme vermieden
werden. Diese- Büchsenlagerung hält Kökillenteil b rund und mäBgenau.
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Nach dem Einlegen der Zähneringkokille b wird der Kern d mit
Eingießmulde e, Eingießkanal f und Verteilungsläufen g eingesetzt und die
Form durch Aüflegew des;'Abschlußdeckels oder der Deckkokille c geschlossen zum
Abgießen.
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Die Form kann, - statt durch den Kern d, unmittelbar -von oben' durch
den Deckkern oder die Deckkokille gefüllt werden. Hierbei erhalten diese ein Eingießloch.
Bei Ritzeln kann man offen gießen. Bei letzteren Gießarten lenkt man den Eisenstrahl
zweckmäßig etwas einseitig auf den Formboden. Das hat den Vorteil, daß man bei jedem
Füllen der Form das Eisen auf eine andere Stelle der Bodenkokille leiten kann. Dadurch
erzielt man gleichmäßige Abnutzung und lange Lebensdauer der Kokille.
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Nach dem Abgießen und Erstarren wird das Gußstück samt Zähneringkokille
b aus der Form genommen und nach einer abgestimmten Zeit die Zähnekokille b vom
Gußstück abgestreift. Diese Zeit richtet sich nach dem gewünschten Gefüge. Inzwischen
wurde die Unterkokille gereinigt, eine Reservezähneringkokille b sowie ein
neuer Kern d
eingesetzt, die Decke c aufgelegt und die Form wieder abgegossen
usw. -.
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Mit einigen Reserveringkokillen b 'kann somit schnell eine Teenge
Zahnräder gegossen werden.
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Beim Auswerfen des Zahnrades aus der Kokille geht die ganze Zähneringkokille
mit dem glühenden Gußstück aus der Form und kann mit Hilfe einer Abdruckvorrichtung
ohne Beschädigung des Gußstückes von diesem warm abgestreift werden.
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Als Gießwerkstoff für diese Zahnräder wird erfindungsgemäß ein Gußeisen
mit starker Schwindung, also mit weniger als 3,2% Kohlenstoffgehalt, verwendet und
je nach der Art des gewünschten Zähnegefüges Silicium eingattiert. Neben dieser
Gattierung beeinflußt die Art des Zähnekokillenwerkstoffes, die Kokillenzähneringwandstärke
und die Kokillentemperatur das Gefüge dieses Graugußrades weitgehend. Bei Verwendung
von Kupfer als Kokillenwerkstoff entfallen z. B. die Zähne aus normalem Grauguß
weißhart; bei starkem Zähnekokillenring zeigen die Zähne -harte Flanken, aber grauen.,
zähen Kern, und bei dünnem und heißem Zähnekokillenring sind die Zähne dicht grau.
Für wärmevergütete stoßfeste Zahnräder wird z. B. ein Gußeisen gewählt, das in Sandform
gegossen, meliert erstarren würde und das in Kokillen mit weißem Bruch entfällt.
Die aus diesem Eisen hergestelltbn Zahnräder werden durch kurzes Glühen getempert
und können dann in bekannter Weise nachgehärtet und angelassen werden.
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Das Eisen zum Gießen wird zweckmäßig vor dem Vergießen mit i 5 %igem
Ferrosilicium nachgeimpft, um ein ausgeglichenes Gefüge zu erhalten. Dieses niedriggekohlte
Eisen verhütet ferner, daß die vorspringenden Kanten der Zähnekokille b vom fließenden
Eisen angefressen werden, weil es bereits bei viel höherer Temperatur als normales
hochgekohltes Gußeisen erstarrt.
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Dieses Verfahren gestattet also die maßgenaue Herstellung von Zahnrädern
in großer Menge hintereinander.