DE846775C - Schleudergiessverfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallteilen - Google Patents

Description

• Schleudergießverfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallteilen

  Die vorli@ge#tt@le Erfindung betrifft ein Sclileuder-

  gießverfaliren für ringf@irtttigt Mütallteilu in einer

  rotieren@i@n (@iei.if@>rm.

  Die nach diesem @@t#rf@iliren hergestellten ifetallteile

  zeigten ;tuf ilirvur ;:vlndrischcn Umfläche kleine Risse

  oder ;Indern F @#liler, (1i- dein ltoli-n Wärnteiibergang an

  der Wand Ihr zvlinrIrischcn Forin und auch :ehr oft

  einer ni;ing(-lii(h,ii Homogenität zugeschrieben «erden

  müssen, die itn @@esctitli@ lten auf Ungleichfi)rntigkeiten

  des I>islt@r In :\ntt@,nclunt; k@@mmendcn Gießvcrfahi-ens

  und der Küldun- ziii-iie I<ztifiilircn ist.

  Die vorlicgendu Erfindung hat den Zweck, nach <lein

  Schleudcrgieß@crfahrun ringfi;rinige Metallteile von

  homogener `trtiktur herzustellen, die frei sind von

  festen und i>ti@r gast@irmigen Einschlüssen.

  Creinäß der Erfindung wird das Schleudergießen des ringförmigen Teiles unter thermischen Bedingungen durchgeführt. die eine wesentliche Anhäufung von Wä rine in den Wänden der Gußforin derart verhindern, <laß die Erstarrung durch Abkühlung auf den genannten Wänden von außen nach innen her variiert werden kann. Die Regelung kann einerseits im Verhältnis ztir@hisse des behandelten Metalls und andererseits im Verhältnis zur Umdrehungsgeschwindigkeit vorgenimnnen werden. Diese Geschwindigkeit und die genannte Abkühlung kann jederzeit auch im Verhältnis zum Zuwachs der geschleuderten Masse während des Gießverfahrens ebenfalls variiert werden.
• Das Schleudergießen nach der Erfindung kann sich um ein<. horizontale Achse vollziehen, und es können die genannten thermischen Bedingungen durch Mittel bestimmt werden, die eine innere oder axiale Heizung und eine äußere Kühlung der geschleuderten -lasse umfassen. Die Kühlung ist eine Funktion der die Fliehkraft der behandelten Masse bestimmenden Drehgeschwindigkeit und eines regelbaren kühlenden Luftstromes, der an der äußeren Umfläche der zYlindrischen Form zur Wirkung kommt, deren Wände nur eine derartig geringe kalorische Trägheit besitzen, daß man nach Wunsch den Wärmeabgang der Gießform verhindern und,'oder regeln kann.
• Die Erfindung verwirklicht vor allein auch die Bedingungen, die den thermischen Ablauf an der äußeren Umfläche des Blockes in Kontakt mit den Wänden der Gießform zu regeln gestatten, und zw;ir durch ein Verlangsamen des Abströmen., von Wärme, was die Bildung von Rissen an der genannten Umfläche des Gußkörpers verhindert. Sie ermöglicht fernerhin in jedem Augenblick eine gleichmäßige Verteilung des Gießgutes in der rotierenden Gießform wie auch ein regelmäßiges Verdichten und Erstarren der behandelten Masse dadurch, daß unter dem Einfloß der regelbaren Rotationsgeschwindigkeit die Schleuderkraft auf so hohen Wert gehalten wird, wobei durch die Regulierung der von außen nach innen fortschreitenden Kühlung des sich bildenden zylindrischen Blockes Einschlüsse ausgestoßen und eine Entgasung durchgeführt wird.
• Einzelheiten der Erfindung sind aus der na@_ltfolgenden Beschreibung der Zeichnung zu ersehen, die eine Einrichtung zur Erzeugung von ringförmigen Blöcken mit einer zylindrischen Unifläche darstellt.
• In den Zeichnungen zeigt Fig. i die Einrichtung, teilweise geschnitten, im Aufriß und Fig.2 einen vertikalen ebenen Schnitt nach der Linie II-11 der Fig. i, wobei in der Fig. 2 weiterhin die -'litte- zum Abkühlen und zum Antrieb der rotierenden Gießform, wie auch zur Durchführung des Gießverfahrens, veranschaulicht sind.
• Die dargestellte Einrichtung weist eine zylindrische Gießform 2 auf, die um eine horizontale Achse 1-1 rotiert. Diese Gießform besitzt an ihren beiden Außenseiten Flansche 3 und 4, die die Breite der Blöcke begrenzen und an der Trommel oder zylindrischen Wand 5 angeschlossen sind, die nur eine geringe Dicke aufweist. Die zylindrische Wand 5 trägt außen herum Rippen in gleichen Abständen und parallel ztt den Flanschen 3 und 4, die zur Rotationsachse 1-I senkrecht stehen. Die Flansche stützen sich auf vier Rollen 7 und 8, die auf den zugehörigen Wellen 9 und io sitzen, ab. Die Welle ist von einem durch den Motor 12 über ein Regelgetriebe i i angetrieben. Wenn man annimmt, daß sich die Welle in der Richtung des Pfeiles 1 dreht, so dreht sich die Gießform im Sinne des Pfeiles I'. Ein Ventilator 13, dessen Rotor beispielsweise durch einen Riemen 14 über eine Scheibe 15 an der -'Felle 9 angetrieben wird, bläst Luft durch eine Leitung 16 in Richtung des Pfeiles Z auf die Rippen 6. Diese Leitung 16 ist also derart angeordnet, daß der sie verlassende Luftstrom gegen den Drehsinn der Gießform 2 gerichtet ist.
• In der Leitung 16 ist eine Klappe 17 zur Regelung des auf die Rippen 6 geblasenen Luftstromes ange-

  ordnet, selbst dann, wenn die Rotationsgeschwindig-

  keit der Rollen unverändert bleibt.

  Fernerhin ist die Gießform mit einer Wärmequelle

  in ihrer mittleren Zone ausgestattet. Diese Wärme-

  quelle ist in Form zweier Kohleelektroden 18 und 18'

  vorgesehen, zwischen denen ein elektrischer Licht-

  bogen zum Erhitzen des Innern der Form brennen

  kapn.

  Mit der beschriebenen Einrichtung wird z. B. beim

  Gießen eines Weichstahlblockes "cie folgt vorgegangen:

  Um einen direkten Kontakt des ztt gießenden Metalls

  mit der dünnen zylindrischen Wand 5 der Gießform

  zu verhindern, kann man zunächst das Innere der-

  selben mit einem wäßrigen Teig aus Kieselsäure und

  Bentonit bestreichen oder durch Zentriftigierung und

  steigende Erwärmung die feuerfeste Schutzschicht i9

  ausbilden. Gleichzeitig werden damit auch die beim

  Stoß der zylindrischen Wand j5 und der Flansche 3 und

  gebildeten Fugen ausgefüllt, was (las nachherige

  Herausnehmen aus der Form erleichtert.

  Nach' dem Erhitzen des Innern der Gießform auf

  etwa 4oo@ C beginnt man, z. 13. rasch in diese Form aus

  einem Tiegel 2o eine genügende Menge Stahl ein-

  zugießen, so claß er nicht erstarren kann und schleudert

  ihn. Der Stahl wird vortcill@after@@-cise lx i einer Tempe-

  ratur zwischen i5oo und iooo` C gegossen. Der Stahl

  wird so langsam wie möglich gegossen, damit die

  flüssigen Stahlschichten, die während des Gieß-

  vorgangs gebildet werden, die geringstmögliche Dicke

  haben. Dies erleichtert auch in hohem Nfaße die

  Gleichmäßigkeit des Absetzen., und das Entweichen

  von Gas und Verunreinigungen. Es ist bei der Er-

  starrung des Blockes wichtig,dieRotationsgeschwindig-

  keit der Gießform ztt kontrollieren, um eine gute

  Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Abkühlung zu er-

  halten. Diese Abkühlung kann nicht nur mit der Rota-

  tionsgeschwindigkeit der Form sch@@anken, sie hängt

  auch von der Stellung der Klappe 17 ab. DieAus-

  richtung der Leitung r6 für den Luftstrom entgegen

  dem Drehsinn der Rippen 6 beschleunigt die Kühlung

  entsprechend der Summe der linearen Geschwindig-

  keiten des Luftstromes und der genannten Rippen,

  was in vorteilhafter Weise die Temperatur der Form

  auf einen Höchstwert von ungefähr 55o bis 6oo` C

  zu halten gestattet. Auf diese @@'eise kann man zufolge

  der geringen kalorischen Trägheit der Gießform und

  der regelbaren Veränderlichkeit der Wärmeabgabe es

  so einrichten, daß diese letztere während des Gießens

  und einige Zeit nach demselben auf einem geringen

  Wert verbleibt. Man kann aber auch diese Wärme-

  abgabe in der Folgezeit derart erhöhen, claß die Tem-

  peratur der Gießform nicht weit über ungefähr 55o° C

  steigt.

  Insbesondere sei darauf verwiesen, daß bei dieser

  Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung

  die Größe der nach Wunsch variierbaren Wärme-

  abgabe der Form durch die Formel ausgedrückt

  werden kann

  (t=2+101 1'.

  worin z, die relative Umfangsgesch« itidigkeit der Luft

  finit Bezug auf die sich drehende (.icl3forni bedeutet.

  Das (:icl3cn eines ringfiirtnigen Blickes von ungefähr

  5o kg aus weichem Mahl in einer entsprechend climen-

  sionierteii Form kann z.13. wie folgt durchgeführt

  «-erden

  Im Verlauf einer ersten Phase, clie mit dem Beginn

  des Gießens :uis dem Tiegel zci zusammenfällt, läßt

  man clic erhitzte Gie13forin mit einer derartigen

  Winkelgeschwindigkeit umlaufen, daß die Umfangs-

  geschwindigkeit innerhalb der zylindrischen Wand der

  Form nicht unter ; in pro Sekunde liegt. Bei dieser

  Geschwindigkeit betragt die cnt@@-ickcltc Zetttrifitg;tl-

  kraft mindestens <;1s Doppelte jene: Werte:, der 1iot-

  wendig ist, damit Glas flii;sige 'Metall clie Gestalt eines

  ini Kontakt mit der Gießform gebildeten Ringes ;an-

  nimmt. Diese erste Phase dauert etwa ro Minuten.

  Dias Eingicl3en ist lUtch et@@;a 2 Minuten beendet.

  Im Verlauf einer zweiten Phase unterbindet man

  die Wärmezufuhr und senkt die genannte Umfangs-

  geschwindigkeit ungef:ihr auf 3 m pro Sekunde

  herab. Die Zentrifugalkraft, die dieser Geschwindigkeit

  entspricht, ist annäherungsweise notwendig, damit das

  flüssige Mctcill die Gestalt eines in Kontakt mit der

  Gießfortrt befindlichen Ringes annimmt. Diese zweite

  Phase karrt schließlich nach etwa 1j Minuten beendet

  «,erde n.

  In einer dritten I'hasu erhi>Iit nian die Umfangs-

  geschwindigkeit stuf "# oder (i in pro Sekunde,

  während deren sich <las Metall abzukühlen beginnt.

  Am Anfing dieser Phase, und z«var je nach Mali der

  Abkühlung gegen (111c1 ltis »c, C, beginnt das end-

  giiltigc Erstarren des (@iel@gutes unter Ausstoßung der

  letzten Spuren von Gas. 1>1e während dieser dritten

  und letzten Phase. die r' ., Stwiden dauern kann,

  ,wirkende Fliehkraft i@t um, ef:ihr (-'rtini;tl sei groß als

  die Fliehkraft. die nett«-cndig wäre. tun clas fliis<ige

  Metall ctic (festalt eine: in Kontakt mit der Forin

  ausgebildeten Ringes a 111ic111llen zii ktssen.

  'Nach dein Abstellen des Schleuderns hebt 111,t11 nur.

  einen der beiden Seitenflansche ab. Dann zieht man

  leicht zufolge des Zu>annnenzichens des Metalls den

  ringfiirinigen Block ah, den inan dann mit warinerAsche

  bedeckt, etw .h Stunden hindurch auskühlen läßt.

  Beim mikroskopischen Untersuchen wurde hier nun

  eine vollkommen andere Struktur festgestellt als hei

  Stählen, die nach der gewiihnlichen Art gegossen

  wurden. 1)1c normale Struktur gut gegossenen Stahles,

  der gut gereinigt ist, stellt sich in der Gestalt von

  feinen Ferritkörn (11e11 d;tr, die deutlich sichtbar von

  Perlitkiirtic:lic-n umgeben sind. Der nach deni Verfahren

  gemäß cler Erfindung zciltriftigicrte Stahl zeigt ;,in

  Gegensatz dazu i111 Mikroskop ciiie Struktur, die @alic-

  zti geschnnirtletein Stahl iihnlich ist, ohne Setherungen

  bzw. :lusscheiclnncn von @"crunreinigungetl 1111<l ohne

  Blasen.

  Die rfindung ist nicht heschr@iul;t auf die Her-

  Stellung- v(111 ringficrmigen @liirken nlit eiricr Zvlin-

  drischeu L-mfl@icltc, sccucleru kann in gleicher \@-cise

  auch stuf Maschitlentcdc wie Z.tlitlr:idcr 11. ;1g1. an-

  gewendet «'erclrn, deren :iu13ere Vinfläche von der

  Gestalt eitle: Zvliuclers ali@@riclit. In diesem Fall kann

  111.n eine rotierende (@iel@fctrm oder Trctnimel bew:tzen,

  die ein Innenprofil entsprechend denn herzustellenden

  Stück b(-:itzt, eilila( den Rahmen cler in doll folgenden

Claims (1)

1. PATE\TANSPrll 1;11E: i. Sdileuclergiel3verfahren für Metallteile von zvlindrischer oder ringförmiger Gestalt in einer rotierenden Gießform, dadurch gekennzeichnet, d;;I3 der Guß eines ringförmigen Teiles unter Bc- clingungen durchgeführt «wird, die eine wesentliche Anhäufung von Wärme in den Wänden der Gieß- farm verhindern, und ciaß die Erstarrung durch Abkühlung an den genannten «ün<len von außen nach innen hür gelenkt werden kann, und zwar yinersc,its im Verli;iltnis zur Masse des behandelten Metalls und ;andererseits im Verhältnis zur Uni- drehungsgesc@i,ii@digkeit der Schleuderform, wobei d.e (ie:cli«-itidigkeit und die Abkühlung jederzeit auch im Verh;iltnis zum Zuwachs der zu schleudern- den Jl;lsse im Verlauf des (,ief3prozesscs verändert @@rr<len kann. 2. @"crf;ihrcn nach Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Schleudergießen in einander fol- genclen Phasen durchgeführt wird, -wobei in der ersten 1'h;ise die erhitzte Form mit einer derartigen Geschwindigkeit umläuft, daß die Zentrifugalkraft `venigstens gleich ist einem Wert, der not«-endig ist. uin cLis flüssige Metall die Geaalt eines Ringes in Kosttakt mit der Gießform annehmest zti lassen, diese Geschwindigkeit in einer zweiten Phase ohne Zufuhr von Wärme zur Gießform dann vermindert «erden kann und in einer dritten Abkühlungs- phase wieder erhöht wird, um wenigstens auf einen gleichen oder einen höheren Wert zu kommen, der ausreicht, das flüssige Metall die Gestalt eines Ringes 1P Kontakt nilt der Form annehmen 7.1i lassen. 3. Verfahren nach Ansprüchen i 1111(l 2 zur Her- stellung eines Blockes hz@c. Gußstückes aus wei- chL,rii stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der verschiedenen Phasen des Gießablaufes eine Funktion der Masse des behandelten Metalls ist und daß das in mehreren Phasen fortschreitende Schleudergießverfahren bei einer Temperatur der Gießfarin von 4oo` C an durchgeführt wird, wäh- rend die äußeren Abkühlungsbedingungen der Form derart geregelt sind, claß ein geringer Wärme- abzug von der Gießform während des Gießens und auch nachher aufrechterhalten wird oder erhöht wird, s() clal1 die Temperatur der Form »o his 6ic,o C nicht übersteigt. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens n;;ch Ansprüchen i 1>1s 3 mit einer vorzugs- «-eise uni eitle horizontale Achse rotierenden Form, gckennzc icllnet durch eine innere oder axiale Hei- zung find eine :iußere Kühlung der geschleuderten Jfassc, wohc; die Kühlung eine Funktion der Dreh- gfisclti\ incligkeit und eines regelbaren kühlenden 1_uftstronles ist. der an der äußeren Umfliche der zvlilldri<chen Form zur Wirkung kommt, deren Winde mir eine derartig geringe kalorische Träg- heit besitzen, daß man nach Wunsch den Wärme- a1>g;cng cler Giel3fornn verhindern und oder regeln kann. ' :lnsprüclten unter Schutz gestellten 1-rfitldtlllg zu verlassen. j. Vorrichtung zur Durchführung des Schleudergießens eines metallischen, ringförmigen Blockes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch eine Gießform mit zylindrischen, verhältnismäßig dünnen Wänden, die um eine horizontale Achse rotiert und an jeder Außenseite einen Flansch zur Begrenzung der Breite des Blockes aufweist, und durch einen während des Gießens regelbaren Antrieb der Gießform unter gleichzeitiger Kühlung des Blockes, ferner gekennzeichnet durch eine Wärmequelle in der zentralen Zone der Gießform und durch äußere Kühlrippen an der äußeren Umfläche dieser Form. 6. Vorrichtung nach Anspruch j, gekennzeichnet durch ein Regelgetriebe und einen Ventilator, der regelbar entgegen dem Drehsinn der Gußform kalte Luft auf diese Form bläst.