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Dauergießform zum Herstellen von plattierten Gußstücken Die Erfindung
bezieht sich auf die besondere Ausbildung einer Dauergießform zum Herstellen von
plattierten Gußstücken.
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Es ist bekannt, Schweißplattierungen in der Weise herzustellen, daß
das geschmolzene Kernmetall in eine Form, die mit Blechen aus dem Auflagemetall
ausgelegt ist, eingegossen wird. So werden z. B. Lagerschalen, deren Stützschale
aus Eisen oder Stahl und deren Gleitwerkstoff aus einer Blei- oder Zinnbronze bestehen,
in dieser Weise hergestellt. Die Eisen- oder Stahlbleche werden zunächst vorgewärmt.
Alsdann wird -das Kernmetall aufgegossen und das Ganze plötzlich stark abgekühlt.
Ein derartiges Schweißverfahren läßt sich natürlich nur anwenden, wenn es sich darum
handelt, verhältnismäßig dünne Auflagen auf das Kernmetall aufzubringen.
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Es ist weiterhin auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, nach welchem
das feste Auflagemetall selbst als Hohlform ausgebildet ist, in die das flüssige
Kernmetall eingegossen ist.
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Schließlich ist es auch nicht mehr neu, das im festen Zustand befindliche
Kernmetall in einer Form mit dem flüssigen Auflagemetall zu umgießen.
Bei
den zur Durchführung eines solchen Verfahrens benutzten Einrichtungen besitzt der
feste Kern einen wesentlich höheren Schmelzpunkt als der Auflagewerkstoff. Der Kern
wird dabei zunächst vorgewärmt. Die Wärmeübertragung erfolgt nur durch Strak= Jung,
da sich zwischen der Wärmequelle und dem Kern ein Hohlraum befindet. Die Durchführung
dieser Maßnahme erfordert jedoch eine für den Betrieb verhältnismäßig lange Zeit
und die Aufbringung einer unerwünscht großen Energiemenge. Außerdem fällt die Beheizung
des festen Kernes nach dem Eingießen des flüssigen Auflagemetalls fort. Die Heizwirkung
erstrecht sich nur noch auf die Gußbildung. Die Heizeinrichtung ist ferner so ausgebildet,
daß sie stets einen Restteil der Gußform erhitzt und den übrigen Teil unbeeinflußt
läßt. Mit Hilfe einer :derartigen Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, eitle
einwandfreie Plattierung durch Gießen des einen Werkstoffes auf den anderen herzustellen,
insbesondere nicht, wenn es sich darum handelt, verhältnismäßig starke Plattierauflagen
mit dem Guß zu verschweißen.
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Es ist ferner bisher auch noch nicht einwandfrei gelungen, Metalle
vom gleichen Schmelzpunkt oder ein Metall hohen Schmelzpunktes mit einem im festen
Zustand befindlichen Metall niedrigen Schmelzpunktes zu vereinigen. In beiden Fällen
tritt nämlich in cler Regel eine so starke Erweichung ,des festen :Metalls durch
das eingegossene flüssige Metall ein, daß die Metalle sich ganz o:ler zum Teil ineinander
lösen. Wird andererseits versucht, in an sich bekannter Weise von außen zu kühlen,
so ergeben sich Gußstücke, die teilweise überhaupt keine Schweißung aufweisen, teils
verschweißt, zum anderen Teil aber auch die Plattierungsauflage aufgelöst enthalten.
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Die vorgenannten Mängel werden durch die Erfindung beseitigt. Bei
der Durchbildung der zur Erlangung eines einwandfreien Plattiergusses benutzten
Vorrichtung ist von der Erkenntnis ausgegangen, daß die Verschweißungsteniperatur
auf der ganzen Trennfläche zwischen den beiden Metallen unbedingt gleichmäßig verteilt
sein muß. Um diese Forderung zu erfüllen, ist daher die Dauergießform erfin;lungsgemäß
mit einer besonderen Heiz- und Kühlvorrichttmg ausgerüstet, von denen jede für sich
wahlweise verschieden stark eingestellt wer--rlen kann. Durch eine zonenweise Regulierung
der abzuführenden bzw. zuzufiihrenden Wärmemenge wird dabei erreicht, daß die Oberfläche
des Auflagemetalls auf der dein flüssigen Kernmetall zugekehrten Seite nur so weit
in Lösung gellt, als es zur Erzielung einer einwandfreien Plattierung unbedingt
erforderlich ist. Indem beide Vorrichtungen zum Heizen bzw. Kühlen oder je nach
Beflarf auch nur die eine zu verschiedenen Zeiic.n je nach der Art der verwendeten
Gußformen und der auftretenden Temperaturen eingeschaltet wird, ist dafür gesorgt,
@laß über die ganze Höhe des Gußstückes ein gleichmäßiger Wärmeaustausch durch das,
Auflagemetall von dem eingegossenen Kernmetall aus stattfindet. Auf diese ZVeise
wird clie Gleichmäßigkeit der Verschweißungstemperatur längs -der ganzen Trennfläche
gewährleistet.
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Die Dauergießform ist ferner so ausgebilclet. claß das feste vorgewärmte
und vorzugsweise aus Leichtmetall bestelienle Auflagemetall an der Wand der Gießform
anliegt und mit einem flüssigen Kernmetall von höherem oder gleichem Schmelzpunkt.
insbesondere Leichtmetall, verschweißt wird.
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Beim Plattieren von Aluminitimle-ierttngeti mit Aluminium ist bekanntlich
der Temperaturanstieg in den unteren Zonen der Gießform besonders stark, während
er im Kopfteil geringer ist. Diese Erscheinung führt dazu, daß sich -das Auflagemetall
in dein flüssigen eingegossenen Kernmetall nomalerweise auflöst, während es oben
zti keiner Verschweißung kommt. Durch die zonenweise beeinflußbare Kühl- bzw. Heizvorrichtung
gelingt es nun aber, dieser Erscheinung entgegenzuwirken und zti erreiclien, claß
über die ganze Höhe Ales GnJI-stückes der Wärmeattstauscli gleichmäßig und durch
das Auflagemetall hindurch erfolgt. Am vorteilhaftesten ist es, eine eie"-trisclie
Belieizung zu benutzen. Es bestellt natürlich auch die Möglichkeit, die Dauergießforin
mit anderen Heizduellen auszurüsten.
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Unterstützt wird die angestrebte Wirkung noch durch die Formgebung
der Dauergießform, wenn die letztere eine von oben nach unten zunehmende Wanddicke
aufweist oder die Wandung zonenweise aus Baustoffen verschiedener hoher Wärmeleitfähigkeit
besteht. Bei einer derartigen Gestaltung kann der notwendige Wä rrneaustauscli nach
(lein Eingießen cles Kernmetalls claclurcli herbeigeführt werden, daß beispielsweise
clie Zonen, in denen mit einem stärkeren Temperaturanstieg zu rechnen ist, eine
entsprechend stärkere Wandausbildung erbalten. während die Wand in den Zonen schwächeren
Temperaturanstieges entsprechend schwächer ausgebildet wird. Bei der Verwendung
von Werkstoffen, die verschieden hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wird im entsprechenden
Sinn vorgegangen. So kann die Wand der Gießform beispielsweise je nach dem Erfordernis
aus
Eisen, Kupfer oder einem anderen Metall oder auch aus nichtmetallischem Werkstoff
aufgebaut sein.
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Zweckmäßig ist es ferner, die Gießform mit einem auswechselbaren Boden
verschiedener Stärke auszurüsten, so daß hierdurch auch ein besonders wirksamer
Wärmeaustausch herbeigeführt werden kann. Um dem im oberen Teil der Gießform häufig
beobachteten Nachhinken der Temperatur entgegenzutreten, wird es vorteilhaft sein,
die Wandstärke daselbst zu verjüngen und das Metall reichlicher einfließen zu lassen,
weil hierdurch das Gießmetall eine zusätzliche Erwärmung herbeiführt.
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Die neue Dauergießform gestattet die Herstellung von plattierten Rundbarren
und anderen Gußstücken, wie beispielsweise von Walzbarren und Formstücken in der
dem jeweiligen Zweck entsprechend zu wählenden Gestalt. Mit Hilfe der Dauergießform
nach Art der Erfindung gelingt ferner nicht 'nur die Herstellung von Außenplattierungen,
sondern auch die von Innen- sowie von Innen- und Außenplattierungen.
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Die Abbildung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Sie zeigt eine Form
i, deren Wandung beispielsweise aus Eisen bestehen kann. Die Wandung ist nach unten
zu verdickt ausgebildet. Außerdem sind in der Wandung ein Heizsystem a und ein Kühlsystem
3 angeordnet. Das Heizsystem besteht im Beispielsfalle aus einer elektrischen Widerstandswicklung,
deren einzelne Windungen für sich beeinflußt werden können, während das Kühlsystem
von Kanälen gebildet wird, die in die Wandung der Form i gebohrt sind und ebenfalls
einzeln nach Belieben stark mit einem Kühlmittel, z. B. Wasser, beschickt werden
können. Die Form i steht auf einem Boden 4, der gleichfalls ein Heizsystem 5 und
ein Kühlsystem 6 aufweist. Die Arbeitsweise mit der beispielsweise dargestellten
Vorrichtung gestaltet sich wie folgt: Zunächst wird die Form mit Hilfe des Heizsystems
in der Wandung auf etwa 53o° C und im Boden auf etwa i40° C aufgeheizt. Sodann wird
in den Hohlraum der Form ein Aluminiumrohr 7 eingesetzt, das augenblicklich die
Temperatur der Form annimmt. Ist dies geschehen, so wird eine Aluminiumlegierung,
beispielsweise Aluminium-Kupfer - Magnesium, deren Gießtemperatur etwa bei 7oo°
C liegt, eingegossen und zugleich die Heizung abgestellt. Nunmehr tritt ein Wärmeaustausch
zwischen der eingegossenen Legierung und der Wandung der Form ein, der einmal durch
die verschieden starke Wandung der Form und, falls diese nicht ausreicht, durch
zusätzliche Kühlung der Wandung mit Hilfe des Kühlsystems 3 derart geleitet wird,
daß in der Wandung der Form ein Temperaturanstieg von etwa io bis 2o° C eintritt,
was zur Folge hat, daß sich gleichmäßig über die Trennfläche verteilt die erforderliche
Schweißtemperatur einstellt, die etwa bei'6oö° C liegt. Ist die Abkühlung an einzelnen
Stellen zu stark, so kann hier durch zusätzliche Beheizung mit Hilfe des Heizsystems
2 der Ausgleich geschaffen werden. Wesentlich und entscheidend ist jedenfalls, daß
die in den verschiedenen Höhenlagen entsprechend dem Gießvorgang frei werdenden
Wärmemengen sinngemäß abgeleitet und reguliert werden.
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Eine gleiche Form kann man auch ohne Heiz- und Kühlsystem verwenden.
Nur ist es dann erforderlich, die Wandstärke über die Höhe der Form zonenweise so
stark zu bemessen, wie es erfahrungsgemäß für den betreffenden Fall notwendig ist,
um die Temperaturverhältnisse zu schaffen, die zur Erzielung einer gleichmäßig verteilten
Schweißtemperatur erforderlich ist.
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In gleicher Weise wie oben beschrieben können auch plattierte Bleche,
Walz- und Preßbarren, Formteile o. dgl. hergestellt werden. Beispielsweise wird
bei Herstellung plattierter Barren jedoch an Stelle der dargestellten Form eine
Form verwendet, deren Innenraum rechteckig ausgebildet ist und deren Innenwandung
einseitig oder zweiseitig mit einem Blech aus dem Plattierungsmetall ausgelegt wird.
Wesentlich ist auch hier, daß die an dem Plattierungsblech anliegende Wandung durch
geeignete Bemessung der Wandstärke oder durch Anordnung eines Heiz- und Kühlsystems
oder in anderer geeigneter Weise so ausgebildet ist,. daß der erfindungsgemäß notwendige
Temperaturaustausch herbeigeführt werden kann.