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Schmiedevorrichtung zum Isolieren von fehlerhaftem Metall in Gußblöcken
Die Erfindung behandelt eine Schmiedevorrichtung, insbesondere für hydraulische
oder mit Dampf betriebene Schmiedepressen zum Isolieren von fehlerhaftem Metall
in Gußblöcken. Die Vorrichtung soll das infolge Lunkerbildung ungesunde Metall mit
den darin enthaltenen ausgeseigerten Verunreinigungen aus den Gußblöcken absondern.
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Bekanntlich führt das Schrumpfen des Gußblockes während der Abkühlung
nach dem Guß zu einer zentralen Hohlraurnbildung am Ende des Gußblocks, dem sogenannten
Trichterlunker. Mit der Erstarrung des Gußblocks seigern auch die darin enthaltenen
Verunreinigungen in seinem Kopf am Grunde des Trichterlunkers aus.
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Bisher war es allgemein üblich, das lun.kerhaltige und unverwertbare
Metall mit den ausgeseigerten Verunreinigungen dadurch zu beseitigen, daß man das
ganze Gußblockende unmittelbar unterhalb der Ausseigerung abschnitt. Dabei gehen
aber auch große Mengen gesunden Metalls verloren. Das abgeschnittene Blockstück
kann man dann nur noch zum Wiedereinschmelzen brauchen. Man hat sich deshalb schon
wiederholt bemüht, das ungesunde Metall vom übrigen Gußblock so abzusondern, daß
nur lunkerhaltiges Metall verlorengeht. Die Absonderung erreichte man z. B. durch
wiederholtes Strangpressen, Stauchen und Rückverformen des Gußblocks. Der Gußblock
mußte dazu öfters zwischen verschiedenen Arbeitsstellen und Maschinen verholt «erden,
was Zeit und Mühe kostet.
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Die Erfindung faßt alle diese Arbeitsgänge in einer einzigen Vorrichtung
zusammen und erreicht dies dadurch, daß der Gußblock in einer Schmiedevorrichtung
bearbeitet
wird, die ein Untergesenk hat, das den Gußblock der Länge nach in einer Gesenkhöhle
aufnimmt, in Verbindung mit mehreren zum Zurückstauchen des Schopfes rund um die
fehlerhafte Stelle und anschließendem Ausschmieden des Blocks auf die -ursprüngliche
Außenform geformten Stempeln sowie einer Vorrichtung zum Ausstoßen aus der Gesenkhöhlung.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß das wiederholte Drehen und Wenden des Gußblocks
während des Ausschmiedens des ungesunden Metalls in ein undderselben Vorrichtung
mittels eines schwenkbaren Untergesenks erfolgen kann. Die Bearbeitungszeit wird
durch den Wegfall wiederholter Transporte zu anderen Arbeitsstellen erheblich verkürzt.
Während dieser kurzen Bearbeitungszeit ist der Gußblock auch noch verhältnismäßig
warm. Seine Bearbeitung wird dadurch erheblich erleichtert.
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Strangpressen und Stauchen erfolgen bei der Vorrichtung nach der Erfindung
durch Benutzung verschiedener Formstempel am Preßstößel, während der Gußblock seine
Lage im Untergesenk beibehält. Man gewinnt dadurch erheblich Zeit. Zum Auswerfen
des Gußblocks nach dieser Bearbeitung läßt sich das Untergesenk schwenken. Der Gußblock
fällt dann auf eine Transportvortichtung, die ihn auf die als Amboß geformte Fläche
des Untergesenks zum weiteren Ausschmi.eden des unverwertbaren Schopfes verholt.
Das Untergesenk hält also einmal den Gußblock während des Strangpressens und Stauchens
gewissermaßen als Fassung fest und dient beim Ausschmieden des Schopfes und der
Zurückverformung des Gußblocks zugleich als Amboß. Diese vielseitige Benutzung macht
die Vorrichtung besonders wirtschaftlich.
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Weitere Einzelheiten der Schmiedevorrichtung nach der Erfindung werden
nun an Hand der Zeichnungen erläutert.
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Fig. i ist eine Seitenansicht der Schmiedevorrichtung; Fig. 2 ist
ein von unten gesehener Grundriß des Preßstößels mit seinen verschiedenen Stempeln;
Fig.3 ist ein vergrößerter senkrechter Teilquerschnitt durch den unteren Teil der
Schmiedevorrichtung, der das Untergesenk zusammen mit einem gerade eingesetzten
Gußblock wiedergibt; Fig. q. ist ein Seitenriß der Schmiedevorrichtung (ihr unterer
Teil ist senkrecht geschnitten) ; Untergesenk und Gußblock sind um die Horizontalachse
gedreht; der Gußblock ist gerade durch den zuletzt einwirkenden Stauchstempel bearbeitet;
Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt durch das Untergesenk und den darin eingesetzten
Gußblock und zeigt .das Auswerfen des Gußblocks aus dem Untergesenk; Fig.6 ist ein
Seitenriß der Schmiedevorrichtung, der den Gußblock in richtiger Lage auf dem Amboß
des Untergesenks darstellt, wo die Bearbeitung durch die Schmiedestempel erfolgt;
Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch den Gußblock in seiner Form unmittelbar
nach Bearbeitung durch den Strangpreßstempel; Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt
durch den Gußblock in seiner Form unmittelbar nach Bearbeitung durch den zuerst
einwirkenden Stauchstempel; Fig. 9 ist ein senkrechter Schnitt durch den Gußblock
in seiner Form unmittelbar nach Bearbeitung durch den zuletzt einwirkenden Stauchstempel.
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Das Untergesenk gemäß Erfindung hat eine Aussparung oder Vertiefung
zur Aufnahme des Gußblocks. Der Gußblock -wird in horizontaler Lage in diese Aussparung
eingebracht, worauf das Untergesenk um eine horizontale Achse gedreht wird, um den
Gußblock in Senkrechtstellung zu bringen. Der Preßstößel, der nach abwärts geführt
und gegen das obere Ende des Gußblocks gepreßt werden kann, besitzt mehrere an ihm
befestigte Stempel, die nacheinander in Arbeitsstellung über den Gußblock gebracht
werden können. Der erste Bearbeitungsvorgang erfolgt durch den Strangpreßstempel;
durch seine Einwirkung erreicht man eine interkristalline Spaltung zwischen dem
ungesunden, lunkerhaltigen Teil des Gußblocks und dem umgebenden gesunden Metall.
Hierauf werden die anderen Stempel für das Stauchen des umgebenden Metalls in Arbeitsstellung
gebracht und gegen das obere Ende des Gußblocks gepreßt. Alsdann wird das Untergesenk
in seine Ausgangsstellung zurückgedreht und der Gußblock ausgeworfen. Eine Zubringereinrichtung
befördert dann den Gußblock auf den Amboß des Untergesenks, worauf der Schmiedestempel
den Gußblock im wesentlichen in sein Ausgangsprofil zurückverformt. Durch diese
Bearbeitungsstufen kommt schließlich der ungesunde Teil nach außen zu liegen und
steht vom Ende des Gußblocks ab. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, damit der Gußblock
auch um eine vertikale Achse drehbar ist, so daß ein zweiter Gußblock bereits eingesetzt
werden kann, wenn der erste noch durch den Schmiedestempel bearbeitet wird.
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Die Maschine wird vorzugsweise so aufgestellt, daß das Untergesenk
im wesentlichen in einer Ebene mit dem Hallenboden liegt, während der unterhalb
des Untergesenks angeordnete Mechanismus sich nach unten in eine Grube hinein erstreckt.
Das tragende Untergestell i der Maschine ist mit mehreren Tragböcken z versehen,
die auf Schultern 3 in der Grube ruhen. Die Oberseite des Untergestells i trägt
ein Drehscheibe ¢, die eine ringförmige Stütze 5 hat, die sich in halber Höhe zwischen
Ober- und Unterseite der Scheibe nach abwärts und auswärts erstreckt. An der Oberseite
des Untergestells i ist ein Flanschring 6 aufgesetzt, der einen horizontal nach
einwärts verlaufenden und von einer Ringnut in der ,Drehscheibe aufgenommenen Flansch
hat und als Führung bei der Drehung der Drehscheibe dient.
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Die Drehscheibe wird mittels einer Zahnstange 7 und eines Zahnrades
8 gedreht. Das Drehen kann z. B. hydraulisch erfolgen. Am Zahnrad 8 ist eine senkrecht
nach oben verlaufende Rohrwelle 9 angebracht, die einen aufgesetzten oder aus dem
Material herausgearbeiteten Bund io hat, mit dem sich die Rohrwelle 9 auf der Oberseite
des Untergestells
i abstützt. Die Rohrwelle 9 mit Bund io und die
Drehscheibe haben zusammen eine lotrecht durchlaufende Öffnung, deren Zweck erst
später ausführlicher besprochen wird. Der Bund io ist mit der Drehscheibe 4. fest
verbunden, so daß sich die Drehscheibe zusammen mit dem Zahnrad 8 dreht.
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Die obere Fläche der Drehscheibe q. ist im wesentlichen, wie bei i
i in Fig. 3, ¢ und 5 gezeigt, schalenförmig konkav, um das Untergesenk 12 aufzunehmen,
(las sich mit seinem kugelförmigen Teil 13 in der Fläche i i um seine horizontale
Achse dreht.
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Der Antriebsmechanismus für die Schwenkung des Untergesenks 12 um
seine horizontale Achse ist aus den F ig. i und 6 deutlicher zu sehen. Das Untergesenk
hat Schildzapfen 14, die an entgegengesetzten Seiten vorspringen und in Lagern 15
ruhen, wobei die Lager auf die Oberseite der Drehscheibe :I abgestützt sind. Einer
der Zapfen 1,4 hat an seinem äußeren Ende ein Zahnrad 16, das mit einer Zahnstange
17 gedreht wird. Die Zahnstange kann durch beliebige Antriebsmittel hin und her
bewegt werden. In Fig. i dient z. B. eine Kolbenstange 18 als Antrieb, die in einem
Zylinder i9 läuft und hydraulisch beaufschlagt wird.
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Das Untergesenk hat eine Aussparung, die mit einer Büchse 2o aus verschleißfestem
und hitzebeständigem Material gefüttert ist. Die Büchse hat konische Sitzflächen,
die im wesentlichen der Form des Gußblocks 21 entsprechen und den Gußblock mit gutem
Sitz aufnehmen. Die Aussparung erstreckt sich durch das ganze Untergesenk und läuft
am unteren Ende in eine Öffnung 22 mit teilweiser Verjüngung aus. Das Untergesenk
12 hat außerdem auf einer Seite einen Amboß 23, auf den der GußbloCk 21 zu liegen
kommt, wenn er, falls dies gewünscht wird, unter dem Schmiedestempel in sein Ausgangsprofil
zurückgeformt wird.
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Der Auswerfer 24. ist derart beschaffen, daß er durch die Öffnung
22 gegen den Gußblock 21 geführt werden kann, weiiii der Gußblock fertig bearbeitet
ist. Der Auswerfer stößt den Gußblock aus dem Untergesenk 12 und macht das Untergesenk
so für den nächsten Gußblock frei.
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Der Auswerfer 24. (Fig. i) wird in einem Lager 25 hin und her geführt.
Sein Ende ist mit einem hydraulischen Antrieb 26 verbunden. Selbstverständlich eignen
:ich auch mechanische oder elektrische Antriebe.
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Vom Untergestell i erheben sich mehrere Säulen 27 senkrecht nach oben
und tragen zusaninien finit der Säule 28 eine Bühne 29 an der Oberseite der Maschine.
Auf der Bühne ist ein Gehäuse 3o aufgebaut, in dem der Preßstößelantriel) untergebracht
ist. Der Antrieb kann hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Das Beispiel benutzt
einen hydraulischen Antrieb. Dabei erstrecken sich Zylinder 31 mit darin beweglichen
Kolben und Kolbenstangen 32 durch die Bühne 18 senkrecht nach unten. Die Kolbenstangen
32 führen den Preßstößel 33 längs der Säulen 27 senkrecht auf und ab. Fig. 2 zeigt
die Unterseite des Preßstößels. Da zuerst eine auf künstlichem Wege bewirkte interkristallinische
Spaltung zwischen dem ungesunden Metall mit den darin enthaltenen Ausseigerungen
und dem umgebenden gesunden Metall erwünscht ist, ist ein Strangpreß,stempel 34
vorgesehen. Außerdem sind zwei Stauchstempel 35 und 36 vorhanden, die in bereits
bekannter Reihenfolge am oberen Ende des Gußblocks diejenigen Verformungen bewerkstelligen,
wie sie in Fig. 8 und 9 gezeigt sind. Ein abschließendes Schmieden und Zurückverformen
des Gußblocks in sein Ausgangsprofil kann mit einem Schmiedestempel 37 erfolgen.
Die einzelnen Stempel sind an Platten mit T-förmigen Leisten montiert, die abwechselnd
in T-förmigen Führungsnuten des Preßstößels in die Arbeitsstellung verschoben werden.
Nach Fig. 2 können der StrangpreßstemPel 3,4. und der zuerst einwirkende Stauchstenipel
35 entlang der Führungsnut 38 geführt werden, während der zweite Stauchstempel 36
und der Schmiedestempel 37 entlang der Führungsnut 39 bewegbar ist. Die gegenseitige
Anordnung dieser verschiedenen Stempel ist nicht besonders wichtig, da z. B. der
Strangpreßstempel nach Abschluß seiner Arbeit längs der Führungsnut 3$ verschoben
wird und dann der Stauchstempe135 den Platz in der Mitte des Preßstößels einnimmt.
Ebenso bringt man die anderen Stempel in Arbeitsstellung, so daß sie jeweils beim
Niedergehen des Preßstößels gegen das obere Ende des Gußblocks 2i gepreßt werden.
Die Stempel kann man hydraulisch oder mechanisch verschieben.
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Die Schmiedevorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zuerst dreht man
das Untergesenk 12 so, daß seine Aussparung entsprechend Fig.3 horizontal liegt.
Dann führt ein Zubringer qo einen Gußblock 21 in die Aussparung ein. Als Zubringer
eignen sich die in Stahlwerken üblichen Kettenaufzüge, Zangen od. dgl.
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Nachdem der Gußblock 21 eingesetzt ist, dreht das Zahnstangengetriebe
16, 17 das Untergesenk 12 und schwenkt dadurch den Gußblock in eine senkrechte Stellung,
so daß der Trichter des Trichterlunkers mit den an seinem Grunde ausgeseigerten
Materialverunreinigungen im Kopf des Gußblocks nach oben gerichtet ist. Nunmehr
wird der Strangpreßstempel3.4 in die in Fig.2 gezeigte Stellung in der Mitte des
Preßstößels gebracht und der Preßstößel dann nach unten gedrückt, so daß sich der
Stempel in den trichterförmigen Kopf des Gußblocks preßt und das ungesunde Metall
absondert. Der Gußblock nimmt dabei eine Form nach Fig. 7 an.
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Der zuerst angreifende Stauchstempe135 wird nun entlang der Führungsnut
38 in die Mitte des Preßstößels 33 bewegt und der Strangpreßsternpel 3.I außer Arbeitsstellung
gebracht. Der Preßstößel geht nun M=ieder nach unten und preßt den Stauchstempel
gegen das obere Ende des Gußblocks, wodurch das gesunde Metall rund um das abgesonderte
ungesunde Metall zurückgestaucht wird und der Gußblock dann im wesentlichen das
Profil nach Fig. 8 annimmt.
Nachdem der Preßstößel wieder nach oben
gegangen und der Stauchstempel 35 in seine Ausgangsstellung zurückversetzt ist,
reicht der zweite Stauchstempel 36 in die Mitte des Preßstößels und wird gegen das
obere Ende des Gußblocks gepreßt. Dabei wird das gesunde Metall weitergestaucht,
so daß der Gußblock das Profil nach Fig.9 annimmt.
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Der abgesonderte Teil 41 kragt nun, vom Kern des Gußblocks aus gesehen
(Fig.4 und 9), nach oben aus und kann in diesem Stadium, sofern erwünscht, abgeschnitten
werden. Falls der Gußblock zu seinem Ausgangsprofil zurückgeschmiedet wird, um dann
zu einem nahtlosen Rohr gewalzt oder stangengepreßt zu werden, kann das abgesonderte
Metall am Gußblock bleiben, und es braucht erst nach der Walzbearbeitung darüber
verfügt werden. Soll jedoch der Gußblock in der Gestalt nach Fig.9 ummittelbar in
Fertigerzeugnisse verformt werden, dann empfiehlt sich die Entfernung des abgesonderten
Metalls, bevor man ihn weiter schmiedet.
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Nachdem der letzte Stauchstempel seinen Arbeitsgang beendet hat, wird
das Zahnradgetriebe 16, 17 erneut betätigt und das Untergesenk 12 mit dem Gußblock
21 in eine horizontale Lage nach Fig. 5 gedreht. Hierbei kommt der Amboß 23 im Untergesenk
ebenfalls in horizontale Lage, und zwar nach oben. Der Auswerfer 24 wird darauf
durch die Öffnung 22 bewegt und drückt den Gußblock 21 nach außen, wo ihn ein Tragarm
42 sofort auffängt. Dieser Tragarm kann bei 43 an einer Tragstütze 44 drehbar gelagert
sein und einen sich nach rückwärts erstreckenden Armteil 45 haben, der bei 46 durch
Drehzapfen mit der Kolbenstange 47 verbunden ist. Die Kolbenstange 47 gehört zu
einem Kolben, der im gegebenenfalls hydraulisch betriebenen Zylinder 48 läuft. Der
Zylinder 48 ist seinerseits wieder mittels Schildzapfen 49 zwischen nach rückwärts
verlaufenden Armen 5o auf der Tragstütze 44 drehbar gelagert. Wenn der Tragarm 42
den Gußblock 21 aufnimmt, entspricht seine Lage der Fig.5, wo der Tragarm nach unten
gedreht und die Kolbenstange 47 ausgezogen ist.
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Für den Transport des Gußblocks zur weiteren Schmiedebearbeitung,
falls eine solche gewünscht ist, wird der Kolben im Zylinder 4$ derart betätigt,
daß er den Tragarm 42 im Uhrzeigersinn dreht und damit den Gußblock nach aufwärts
in eine Lage befördert, wo ihn der Zubringer .lo leicht fassen kann. Der Zubringer
bringt den Gußblock dann auf den Amboß 23, wie Fig. 6 zeigt. In der Zwischenzeit
ist der Schmiedestempel 37 in die Mitte des Preßstempels gerückt und wird
dort gegen den ausgebuchteten Teil des Gußblocks angesetzt, so daß der Gußblock
im wesentlichen zu seinem Ausgangsprofil zurückverformt wird.
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Um die Leistungsfähigkeit der Schmiedevorrichtung weiter zu erhöhen,
kann ein ähnlicher Zubringer mit Trag- und Beschickungseinrichtung auf einer anderen
Seite der Schmiedevorrichtung, die gegenüber der in den bisherigen Figuren gezeigten
etwa um 9o` versetzt ist, vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung wird dann auch
-das Zahnradgetriebe 7, 8 tätig und dreht die Drehscheibe 4 und das Untergesenk
12 um eine vertikale Achse, nachdem der Gußblock ausgeworfen ist. Während jetzt
der Zubringer 42 den Gußhlock vom Untergesenk zum Amboß befördert, kann man bei
der Stellung der Schmiedevorrichtung nach Fig, 6 bereits einen neuen Gußblock in
die Aussparung einsetzen. Wenn dann der zuletzt stattfindende Schmiedehearbeitungsvorgang
am ersten Gußblock zu Ende geführt und der Gußblock vom Amhoß genommen ist, dreht
man das Untergesenk um seine horizontale Achse und bringt den nächsten Gußblock
in die richtige Bearbeitungsstellung. Man braucht also das Fertigschmieden des ersten
Gußblocks nicht erst abzuwarten, ehe man den nächsten Gußblock in das Untergesenk
einsetzt.
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Es ist noch hervorzuheben, daß bei Senkrechtstellung des Gußblocks
nach Fig. 4 die Öffnung 22 im Untergesenk 12 axial zur verlängerten Öffnung durch
das Untergestell und innerhalb der Rohrwelle 9 liegt. Im Zuge der verschiedenen
Pr°ß- und Staucharbeiten blättert jedoch eine gewisse Menge Grat und Hammerschlag
davon ab. Dieser Abfall fällt durch die Öffnung 22 nach unten in die Grube.