DEP0043054DA - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Körpern, insbesondere Walzen, aus Verbundmaterial - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von metallischen Körpern aus Verbundmaterial, insbesondere auf die Herstellung von Walzen und ähnlichen länglichen Körpern, die einen Mantel und einen Kern aus verschiedenem Material besitzen, wobei z.B. das Mantelmaterial aus einem harten, gegen Abnutzung widerstandsfähigen Material und der Kern aus einem weicheren und zäheren Material besteht.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung solcher Körper besteht darin, dass der Mantel durch eine Schleuderguss-Operation in einer Kaltform und der Kern durch gewöhnliche Giess-Operationen in der gleichen Form erfolgt, nachdem diese innen mit der Mantelschicht ausgekleidet ist.

Die Erfindung bezweckt eine Ausbildung des vorerwähnten Verfahrens in der Weise, dass in dem Endprodukt die Mantelschicht und der Kern so innig miteinander verbunden sind, dass beide Teile unter allen Arbeitsbedingungen als einheitliche Körper wirken.

Unter anderem besteht die Erfindung darin, dass auf der Innenseite der in der Form gebildeten Mantelschicht eine Zwischenschicht gebildet wird aus einem Material, welches geeignet ist, zwischen der Mantel- schicht und dem Kernmaterial als Bindemittel zu dienen. Dieses bindende Material wird ebenfalls durch Schleuderguss aufgebracht, nachdem die Mantelschicht in der Form bis zu einem gewissen Grade erstarrt ist, aber während sie noch so heiss ist, dass das Bindematerial mit dem Material der Mantelschicht sich innig verbindet. Ist auch die Bindeschicht genügend erstarrt, dann wird der Kern in üblicher Weise gegossen und zwar in der Kühlform, die mit der Mantel- und Bindeschicht ausgekleidet ist. Der Kern wird vorzugsweise in stehender Gussoperation hergestellt. Der Schleuderguss kann bei horizontaler, vertikaler oder geneigter Achslage der Form in bekannter Weise erfolge.

Zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung können verschiedene Vorrichtungen Anwendung finden. Beispiele hierfür sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Hier zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer waagerecht liegenden Schleudergussform;

Fig.2 die Seitenansicht einer senkrechten Kühlform für Schleuderguss;

Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine vollständige Giessanlage mit darin liegender gegossener Walze;

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines unteren Formkastens nach Fig. 3 von rechts gesehen;

Fig. 6 und 7 Teilschnitte zur Darstellung von Sperrvorrichtungen, welche die im Schleuderguss hergestellte

Ummantelung in der Form während ihrer Überführung zur Kerngiessvorrichtung sichert.

Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zum Giessen der Walze in Serien gemäss der Erfindung;

Fig. 9 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung mit einem Teilschnitt nach Linie IX-IX der Fig. 8.

Eine beiderseits offene Kühlform 1 für den zu giessenden Körper, z.B. einer Walze, ist in der Horizontalanordnung nach Fig. 1 und der Vertikalanordnung nach Fig. 2 mit einem Ende an einen drehenden Maschinenteil 2 angeschlossen, der um eine waagerechte oder senkrechte Achse umläuft. Die Form 1 ist entweder durch eine Bodenplatte 3 oder auch direkt an der Drehplatte 2 angeschlossen, wobei die letztere den Boden der Form bildet. Das äussere Ende der Form 1 ist mit einem Deckel 4 verschlossen. In diesem ist eine zentrale Öffnung 5 vorgesehen, durch welche eine Giessleitung 6 frei eingeführt werden kann. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann die horizontal liegende Giessleitung 6 auf einem Schwingarm 8 befestigt sein, der um eine Achse 7 so schwingen kann, dass die Giessleitung 6 durch die Öffnung 5 in den Innenraum der Form 1 ein- und herausgeschwungen werden kann, wie dies durch den Kreisbogen 9 in Fig. 1 angedeutet ist. Das äussere Ende der Giessleitung 6 ist mit einem senkrechten Trichter 10 versehen, in den das Giessgut eingegossen wird.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 trägt die Giessleitung 6 am oberen Stirnende den Giesstrichter 10 und ist mit Hilfe eines seitlichen Armes 11 nach Bedarf mit Bezug auf die Giessform 1 auf- und niederbeweglich angeordnet.

Selbstverständlich kann auch bei horizontaler Anordnung gemäss Fig. 1 die Giessleitung 6 längsgleitend angeordnet sein.

Nachdem auf der Innenseite der Giessform durch Schleuderguss ein Mantel in gewünschter Stärke geformt ist, wie dies z.B. in Fig. 3 durch das Bezugszeichen 13 angedeutet ist, wird durch den Giesstrichter geschmolzenes Giessgut in die mit der Mantelschicht 13 innen bekleidete Form eingegossen. Unter dem Einfluss der Schleuderwirkung wird dieses Material nun unter hohem Druck gegen die Innenseite der Mantelschicht angepresst, sodass sie sich mit der Mantelschicht innig verbindet. Als Material für die Bindeschicht 14 kann sowohl dasselbe Material wie zur Herstellung der Aussenmantelschicht, als auch ein anderes Material Verwendung finden.

Nachdem die beiden Schichten 13 und 14 hergestellt worden und erstarrt sind, wird die Form, bevor die erstarrten Schichten abkühlen, zur Kerngiessvorrichtung überführt, wie sie z.B. in Fig. 3 dargestellt ist.

Hier wird die Form 1 zwischen einem unteren Formkasten 15 und einem oberen Formkasten 16, welche die Formen für die Walzenzapfen 17 und 18 bilden, eingesetzt so, dass die Form 1 mit den darin durch Schleuderguss gebildeten Mantel 13 und 14 die Form für den eigentlichen Kern 19 des Walzenkörpers bildet. Um zu verhüten, dass die Mantelkörper 13, 14 während der Überführung der Kühlform 1 zur Kerngiessvorrichtung herausfallen, können besondere Sperr- und Sicherungsvorrichtungen angeordnet sein, für welche die Fig. 6 und 7 Ausführungsbeispiele darstellen.

Nach Fig. 6 besteht die Sperrvorrichtung aus einem oder mehreren mit Gewinde versehenen Sperrbolzen 20, die durch in der Wandung der Form 1 vorgesehene radiale Bohrungen so eingeschraubt sind, dass sie mit ihren inneren Enden in die äussere Mantelschicht 13 eintreten.

Nach Fig. 7 besteht die Sicherung aus einem Flachring 21, der in eine entsprechende Ausnehmung der Stirnseite der Form 1 mit Hilfe von Schrauben befestigt ist und mit seinem inneren Umfange bis zu einem gewissen Betrag in das Material des Aussenmantels 13 eintritt.

Das Giessen des Kerns 19 der Walze erfolgt mit Hilfe des Giesstrichters 22, der - wie die Fig. 3 und 4 zeigen - tangential in den unteren Formkasten 15 einmündet. Die Verbindung zwischen dem Giesstrichter 22 und dem Flanscheinlass 23 des Formkastens 15 wird leicht lösbar ausgeführt, um ein Arbeiten in Serie zu ermöglichen. Zur Durchführung dieser Arbeit ist der Einlassstutzen 23 des unteren Formkastens mit einem Abschlussschieber 24 (vgl. auch Fig. 5) versehen, durch den der Giesseinlass zum Formkasten verschlossen werden kann, sobald der Guss beendet ist. Der Giesstrichter 22 kann dann abgenommen werden, während sich das darin befindliche Material noch im flüssigen Zustande befindet und infolgedessen aus dem Trichter abfliessen kann, sobald dieser von dem Einlassstutzen 23 entfernt wird.

Um eine innige Verbindung zwischen den äusseren Mantelschichten und dem Kern herbeizuführen, können die Mantelschichten stirnseitig konisch ausgebildet werden, um beiderseits scharfe Kanten zu bilden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die stirnseitigen

Abschlussplatten 3 und 4 der Form mit konischen Versenkungen 25, 26 ausgestattet werden. Zu dem gleichen Zweck werden die Formen für die Walzenzapfen 17, 18 mit konischen Flächen versehen, die mit den Stirnflächen der äusseren Mantelschichten einen Winkel Alpha bilden (wie dies in den Fig. 3, 6 und 7 gezeigt ist). In diese Winkelrinne fliesst das Material des Walzenkerns beim Giessen ein.

In den Fig. 8 und 9 ist eine Vorrichtung zum Giessen der Walzenkerne in Serie erläutert. Die Form mit dem unteren Formkasten 15, den oberen Formkasten 16 und der dazwischen liegenden Kaltform 1, in denen die Mantelschichten 13 und 14 durch Schleuderguss als Innenbekleidung ruhen, wird mit Hilfe eines Wagens 27 an den Giesstrichter 22 herangefahren. Dieser Giesstrichter 22 ist zur Fahrtrichtung des Wagens hin- und herbeweglich ausgebildet, beispielsweise dadurch, dass der Giesstrichter 22 mit Hilfe eines Armes 30 um eine senkrechte Achse 29 schwingt. Nachdem der Wagen in die richtige Stellung eingefahren ist, wird der Giesstrichter an den Einlass 23 der Form heranbewegt und befestigt. Sobald der Guss des Kerns beendet ist, wird der Zufluss von Schmelzgut zur Form durch Schliessen des Absperrschiebers 24 unterbrochen, worauf der Giesstrichter 22 abgeschwenkt wird (siehe die strichpunktierte Darstellung nach Fig. 8), so dass das noch im Giesstrichter etwa vorhandene Schmelzgut auslaufen kann. Der Wagen mit der fertig gegossenen Walze wird weggefahren und ein weiterer Wagen mit einer neuen Form herangerollt, worauf der Giesstrichter wieder heranbewegt wird und in der beschriebenen Weise zum Giessen des folgenden Kerns bereit ist.

In dem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, dass das Giessen des Kerns von unten erfolgt. Man kann jedoch auch von oben giessen. In Ausführungsbeispielen ist gezeigt, dass der Schleuderguss um horizontale oder vertikale Achsen erfolgt. Diese können aber auch in geneigter Lage angeordnet sein.

Die Erfindung ist an die dargestellten Ausführungsformen nicht gebunden, sondern kann, ohne dass vom Erfindungsprinzip abgewichen wird, in verschiedenen anderen Ausführungsformen verwirklicht werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von metallischen Körpern, insbesondere Walzen aus Verbundmaterial, die aus einer Mantelschicht und einem Kern bestehen, bei welchem die Mantelschicht durch Schleuderguss in einer Kaltform so hergestellt wird, dass die Mantelschicht eine Auskleidung der Form bildet, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite der Mantelschicht, während diese sich noch in der Form befindet, durch Schleuderguss eine weitere Schicht aufgebracht wird, die eine Bindeschicht zwischen dem Aussenmantel und dem Kern bildet, worauf zum Schluss der Kern in bekannter Weise, z.B. durch Eingiessen von oben oder vom Boden her, in der mit Aussenmantel und Bindeschichtmantel ausgekleideten Form gegossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Bindeschicht aus dem gleichen Material besteht wie der Kern.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelschicht und die Bindeschicht stirnseitig mit scharfen Kanten versehen sind, um eine zuverlässige Verbindung zwischen diesen Mantelschichten und dem Kernmaterial herzustellen.

4. Vorrichtung zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, die aus einer Mantelschicht und einem Kern aus verschiedenem Material und einer dazwischen eingeschalteten Bindeschicht gebildet werden, bestehend aus einem unteren Formkasten (15), einem oberen Formkasten (16) und einer zwischen beiden Formkästen eingeschalteten Kaltform (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltform ein zum Anschluss an ein umlaufendes Maschinenelement geeignetes Bodenstück (3), eine Seitenwandung (1) und einen Deckel (4) enthält, der eine zentrale Öffnung (5) aufweist, durch welche in das Innere der Form eine Giessleitung (6) eingeführt werden kann, durch welche das zur Bildung des Aussenmantels und der Bindeschicht im Schleudergussverfahren dienende Material eingeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) und der Deckel (4) der Form mit konischen Einsenkungen (25, 26) versehen sind, um an der Stirnseite der Mantelschichten am inneren Umfange scharfe Kanten zu erzeugen, welche die Verschweissung der Mantelschichten mit dem Kernmaterial begünstigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltform (1) mit den darin liegenden Mantel- (13) und Binde- (14) schichten zwischen einem unteren und einem oberen Formkasten (15, 16) angeordnet ist und mit Einrichtungen zum Eingiessen des Kernmaterials von oben versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die die äussere Mantelschicht (13) und die Bindeschicht (14) enthaltende Form (1) zwischen einem unteren mit Giesstrichter (22) versehenen Formkasten (15) und einem oberen Formkasten (16) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Giesstrichter (22) mit dem unteren Formkasten (15) lösbar verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Formkasten (15) mit einem Einlass (23) und einem darin angeordneten Abschlussschieber (24) ausgerüstet ist, um den Zufluss von geschmolzenem Material zur Form absperren und das Abfliessen von Material aus dem Einlass verhindern zu können.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Herstellung von Walzen aus Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltform (1) mit Sperrmitteln (20 oder 21) versehen ist, um die in der Kaltform gegossenen Aussenmantelschichten (13 und 14) in der Form zu halten.