DD224782B1 - Verfahren zur herstellung von verbundgusskoerpern - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sandkern zur Herstellung von Verbundguß nach dem Schleudergießverfahren in metallische Kokillen oder Sandformen aus flüssigem Zustand für Gußstücke mit unterschiedlichen Geometrien, vorweigend rotationssymmetrische, teilweise profilierte Teile, für die auf Grund ihrer Beanspruchung und ihres Verwendungszwecks ein oder zwei verschiedene Werkstoffe mit speziellen oder unterschiedlichen Eigenschaften in einem Bauteil erforderlich sind.
Das bekannte Schleudergießverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in eine metallische Form (Kokille), die horizontal oder vertikal in einer stufenlos regelbaren Schleudergußmaschine mit Umdrehungsgeschwindigkeiten von 200-2000U/min angeordnet ist, flüssiges Gießgut in eine eigens entsprechend der Länge des zylindrischen Körpers ausgebildete Gießrinne eingegossen wird. Üblicherweise werden Gußeisenwerkstoffe geschleudert, z. B. duktile Rohre, Zylinderlaufbuchsen. Für die Herstellung von Verbundgußkörpern sind unterschiedliche Lösungen bekannt. Im allgemeinen beziehen sie sich auf die Anwendung des Gießens in einer metallischen Form (Kokille) unter Nutzung des Schleudergießverfahrens als Einkomponentenwerkstoff mit pulverformigen Zusätzen, die durch Nutzung der Zentrifugalkraft in der äußeren Schicht angereichert werden, DE-AS 1758008, oder durch Einbringen von endlosen Metallfasern auf die Trommelinnenwand (Kokilleninnenwand) mit nachfolgendem Umgießen, DE-OS 2352789 und DE-OS 204957, oder durch das Gießen von Walzen und zylindrischen Hohlkörpern aus einer Hartgußarbeitsschicht und einem weichen Stahlkern sowie dem erforderlichen Aufbringen einer sogenannten „Pufferschicht" aus Gußeisen bzw. einer Legierung, die im C-Gehalt zwischen dem Grundwerkstoff (Hartguß) und dem Verbundwerkstoff Stahl, in.Kokillen vergossen, liegt. Diese Schicht soll den Mantel des Aufschmelzens der äußeren Verschleißschicht verhindern, DE-OS 2356422.
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Metallen nach dem Schleudergießverfahren. Unterschiedliche Werkstoffe werden nacheinander in die Kokille vergossen. Nach der Erstarrung werden durch Ringbandwalzen im warmen oder kalten Zustand die beiden Lagen getrennt. DE-OS 2365108. Für die Herstellung von Verbundgußkörpern sind auch Verfahren im Sandguß bekannt. Dabei kann ein rotationssymmetrischer Stahlkern unter Vakuum bis zum Aufschmelzen erwärmt und nachfolgend mit einem ungleichen anderen Metall in einer vorgewärmten Form umgössen werden, DE-OS 2335588. Üblich sind im Sandguß auch Überguß- und weitere Umgießverfahren, teilweise bis zum Rückgießen des Übergußeisens in das Schmelzaggregat, DE-OS 2233148, JP-PS 21 650058. Bekannt sind auch Verfahren des Auftragens von Pasten auf den Formstoffen, die metallsiche verschleißfeste Bestandteile enthalten (WC, SIC), die mit dem Eingießen des flüssigen Metalls in die Oberfläche diffundieren und dort eine verschleißfeste Schicht geringer Dichte bilden, DE-OS 2016312. Oxidation bei beschichteten Stoffen wird beim Kontakt der beiden Gußwerkstoffe durch Zusätze von organsichen flüchtigen Bestandteilen aus den Grundwerkstoffen Polyvenyl unter erheblichen Umweltbelastungen vermieden, DD-WP 70969, weil sich diese Oxidation als echter verfahrenstechnischer Mangel herausgestellt hat.
Die Erfindung hat das Ziel, Gußstücke mit unterschiedlichen Geometrien, entsprechend ihrer Beanspruchung und ihrem Verwendungszweck, kostengünstig, unter Verringerung des mechanischen und Materialaufwandes, herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Anwendung des bekannten Schleudergießverfahrens mit metallischen und nichtmetallischen Grundkörpern für unterschiedliche Geometrien, vorwiegend zylindrische Bauteile, auch mit Profilen das Vergießen von ein oder mehreren Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften, auch durch Verbund, unter Vermeiden von Oxydation zwischen den Werkstoffsch'ichten, herzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gußstückgeometrie, ein profilierter Gußkörper, in einer Sandform aus 2 Formstoffschichten in definierter Wanddicke und abgestimmter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, nachfolgen din eine metallische Form eingesetzt wird und mit einem Eisenwerkstoff bei definierter Gießtemperatur ausgeschleudert und nach Verweilzeit mit einem 2. Eisenwerkstoff bis zum vorgegebenen Überlauf vollgegossen wird, wobei während des gesamten Gießprozesses ein inertes Gas in bekannter Weise in die Form eingeleitet wird und während der Verweilzeit auf den gegossenen Grundeisenwerkstoff flüssige Magnetitschlacke aufgebracht wird.
Weiterhin ist das Verfahren so ausgebildet, daß in bekannter inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 1553 K ein Verschleißwerkstoff, vorzugsweise Chromgußeisen GX 280 Cr 20 von 5-8mm Dicke aufgeschleudert, mit flüssiger Magnetitschlacke beschichtet und nach 10-15sec mit einem duktilen Werkstoff, vorzugsweise Stahlguß oder Gußeisen mit Kugelgraphit, ausgegossen wird.
Zur Realisierung des Verfahrens wird ein Sandkern eingesetzt, der aus den bekannten wasserglasgebundenen Formstoffen Chromit—oder Korundsand von 5-15 mm Dicke und Quarzsand als Füllsand von 5-10 mm Dicke und Quarzsand als Füllsand von 5-30mm Dicke besteht und in eine als Kokille ausgeführte metallische Form von 3-20mm eingebracht wird. Durch die verwendeten Formstoffe und Schichtdicken der Formteile wird eine Wärmeleitfähigkeit des Systems von
λ 0,35 erreicht.
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Anhand von 2 Beispielen soll die Erfindung näher erläutert werden:
1. Ausführungsbeispiel:
Ein profiliertes rotationssymmetrisches Bauteil der Abmessung 200mm Durchmesser χ 180mm Länge mit einem gewindeähnlichen Profil am Außendurchmesser für Schnecken in Schneckenpressen der Öl- und Plastindustrie (Extruder) wird in einem Kernblock, bestehend aus zwei unterschiedlichen Formstoffen, in einer Formstoffwanddicke von ca. 30mm hergestellt und in eine Metallbuchse eingebracht, die die für die Schleudergießmaschine erforderliche Außenabmessung einerseits hat und andererseits zu einer dem Verfahren eigenen Wärmeleitfähigkeit zur Erstarrung des Gußeisens in angemessener Zeit führt. Als Formstoff eignet sich wasserglasgebundener Quarzsand für Gußeisen und Zirkon, Korund oder Chromitformstoff wasserglasgebunden als Modellsand in einer Schichtdicke von max. 10-15mm und Quarzsand wasserglasgebunden in einer Schichtdicke von 15-20 mm. Danach erfolgt das Einsatzen in eine metallische Dauerform (Kokille) mit einer Wanddicke von 15-20mm. Die Voraussetzung ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit
Avon0,3 .
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Je nach Verwendungszweck werden die geforderten Eisenwerkstoffe oder Stähle im Schleuderguß bei Geschwindigkeiten zwischen 800-1800U/min (werkstoff- und geometrieabhängig) hergestellt
Im Ausführungsbeispiel ist es ein GX 280 Cr 20 mit 1400 U/min.
2. Ausführungsbeispiel
Ein profilierter zylindrischer Hohlkörper 200mm Druckmesser 180mm Länge als Schnecke für Ölpressen oder Extruder wird als Verbundkörper auf der Grundlage 10-15 mm Formstoffdicke als Modellsand in Form von Olivinsand, Korund oderChromitsand wasserglasgebunden und auf 30 mm Gesamtformstoffdicke mit Quarzsand wasserglasgebunden aufgefüllt. Der Kernblock wird entsprechend der Geometrie geteilt in eine Metallbuchse (Kokille) mit 20mm Dicke in die Schleudergießmaschine eingebracht. Bei Schleudergießgeschwindigkeiten von 1400-1600 U/min wird zunächst eine Verschleißschicht aus hochfestem Gußeisen in 5-8 mm Wanddicke gegossen, nachfolgend zur Vermeidung der Oxydation МдСОз aufgegeben. Bei einer Wärmeleitfähigkeit des Systems von
λ 0,35 bis 0,45 wird ein zäher Stahl, z. B. GS 45, nach ca. 10 see bis zur Formfüllung derart eingegossen, daß eine
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Verbundschicht zwischen Verschleiß- und Grundwerkstoff entsteht.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbundgußkörpern, bestehend aus Eisenwerkstoffen, überwiegend einem höherfesten Außenwerkstoff und einem zähen Innenwerkstoff nach dem Schleudergießverfahren in inerter Atmosphäre in einer Metallform mit Sandkern und einer Beschichtung des Grundeisenwerkstoffes mit einem nichtmetallischen Werkstoff, gekennzeichnet dadurch, daß die Gußstückgeometrie ein profilierter Gußkörper, in einer Sandform aus 2 Formstoffschichten in definierter Wanddicke und abgestimmter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, nachfolgend in eine metallische Form eingesetzt wird und mit einem Eisenwerkstoff bei definierter Gießtemperatur ausgeschleudert und nach Verweilzeit mit einem 2. Eisenwerkstoff bis zum vorgegebenen Überlauf vollgegossen wird, wobei während des gesamten Gießprozesses ein inertes Gas in bekannter Weise in die Form eingegliedert wird und während der Verweilzeit auf den gegossenen Grundeisenwerkstoff flüssige Magnetitschlacke aufgebracht wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Verbundgußkörpern nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in bekannter inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 1 553 K ein Verschleißwerkstoff, vorzugsweise Chromgußeisen GX 280 Cr 20 von 5-8 mm Dicke abgeschleudert, mit flüssiger Magnetitschlacke beschichtet und nach 10-15sec mit einem duktilen Werkstoff, vorzugsweise Stahlguß oder Gußeisen mit Kugelgraphit, ausgegossen wird.
3. Sandkern zur Herstellung von Verbundgußkörpern, gekennzeichnet dadurch, daß er aus den bekannten wasserglasgebundenen Formstoffen Chromit — oder Korundsand von 5-15mm Dicke und Quarzsand als Füllsand von 5-30 mm Dicke besteht und in eine als Kokille ausgeführte metallische Form von 3-20 mm Dicke eingebracht und durch die verwendeten Formstoffe und Schichtdicken der Formteile eine Wärmeleitfähigkeit des Systems von
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