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Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke in metallischen, gegossenen Giessformen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke in metallischen, gegossenen Giessformen in einer laufenden Reihe aufeinanderfolgender Abgüsse, wobei das Gussstück eines beliebigen Abgusses dieser Reihe dem Gussstück jedes beliebigen andern Abgusses derselben Reihe gleicht.
Niedrigschmelzende Metalle, wie Aluminium, Magnesium und Zink, werden durch Druckguss in metallische Dauerformen gespritzt, und neuerdings ist auch Messing mit einem gewissen Erfolg in dieser Weise gegossen worden. Die zum Druckguss von niedrigschmelzenden Metallen bestimmten Formen bestehen gewöhnlich aus Stahl oder Gusseisen, und ihren Innenflächen wird durch maschinelle Bearbeitung die gewünschte Form erteilt ; mitunter bestehen die Gussformen auch aus Aluminium. Das Giessen von niedrigschmelzenden Metallen erfolgt, indem die Metalle entweder unter der Wirkung der Schwerkraft oder unter Druck in die Metallformen eingeführt werden ; die erstere Methode wird gewöhnlich als Standguss, die letztere als Spritzguss oder Druckguss bezeichnet.
Wenn Gusskerne erforderlich sind, werden sie gewöhnlich aus Metall hergestellt, und sie sind entweder permanent und zur Wiederverwendung bestimmt oder verbrauchbar. Verbrauchbar müssen die Kerne natürlich dann sein, wenn der von dem Kern erzeugte Hohlraum eine solche Gestalt hat, dass der Kern sich nicht unversehrt aus dem fertigen Gussstück herausziehen lässt. Was die Gussform anbelangt, wurde es bisher für die technische Erzeugung für wesentlich gehalten, dass die Metallform selbst in dem Sinne permanent ist, dass sie eine längere Lebensdauer hat.
Die Lebensdauer einer permanenten Metallform endet in dem Augenblick, in dem sie nicht mehr imstande ist, die Gussstücke, für die sie gebaut ist, mit Genauigkeit zu erzeugen. Da die Form jedesmal, wenn sie verwendet wird, der Einwirkung des in ihr gegossenen Metalls ausgesetzt ist und nicht nur die Warme des gegossenen Metalls ableiten, sondern auch das unversehrte Entfernen des Gussstückes aus der Form ermöglichen muss, sind Faktoren, wie Oxydation, Wärmeübergang, Masshaltigkeit, Unterschiede in der Wärmeausdehnung während der Wärmediffusion und das anschliessende Herausnehmen des Gussstückes, wesentlich für die Bauart einer permanenten Metallform.
Beim Giessen von niedrigschmelzenden Metallen stellen solche Faktoren bei den niedrigen Temperaturen, bei welchen diese Metalle gegossen werden, keine besonderen Schwierigkeiten dar, und permanente Metallformen werden zu diesem Zwecke allgemein verwendet, mitunter mit keramischen oder ähnlichen Auskleidungen zum Schutz ihres Inneren. Jedoch haben bei den viel höheren Temperaturen, bei denen hochschmelzende Metalle gegossen werden, die gleichen Faktoren bisher eine ausserordendime Schwierigkeit bedeutet, und sie stellen für das Giessen solcher Metalle in permanente Formen ein fast unüberwindliches Hindernis dar.
Wegen des Vorteils, welchen die Herstellung von Präzisionsmetallgüssen ohne kostspieliges Bearbeiten mit der Maschine bedeuten würde, hat man in der Giessereitechnik schon lange danach gestrebt, auch die höherschmelzenden Metalle, wie Messing, Bronze und die Eisenmetalle. durch Druckguss verarbeiten zu können. Wie bereits erwähnt, wurde in neuerer Zeit mit Messing ein gewisser Erfolg erzielt, indem als Metall für die permanente Form eine Molybdän-Speziallegierung verwendet
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wurde ; aber die Investitionskosten sind sehr hoch, und die Lebensdauer der Form ist recht kurz.
Mit dieser einen Ausnahme zeigt das gesamte, auf diesem Fachgebiet zur Verfügung stehende Schrifttum, dass man es trotz des bestehenden Bedürfnisses und intensiver Forschung bisher sowohl in den
Vereinigten Staaten von Amerika als auch in andern Ländern in Anbetracht der kurzen Lebensdauer der in Betracht kommenden Metallformen für unmöglich gehalten hat, hochschmelzende Metalle und besonders Eisenmetalle in technischem Massstabe durch Druckguss zu verarbeiten. Dies ist nicht überraschend, da sich dem Bau der permanenten Metallformen in Anbetracht der hohen Temperaturen, denen sie standhalten müssen, Schwierigkeiten entgegenstellen.
Die USA-Patentschrift Nr. 2, 759, 231 offenbart angeblich ein Verfahren zum technischen Giessen von Eisenmetallen in Aluminiumformen. Als Giessverfahren wird im Sinne dieser Patentschrift der
Standguss angewendet, und in Übereinstimmung mit dem oben Gesagten sind die Formen permanent.
Nachdem nach der Lehre der Patentschrift alle Oberflächen der Form eloxiert werden, das Forminnere mit einer keramischen Auskleidung ausgestattet wird und die hohe Wärmeleitfähigkeit des Metalls ausgenutzt wird, behauptet die Patentschrift, dass sich hochschmelzende Eisenmetalle unter diesen Umständen "überraschenderweise" in permanenten Formen aus dem verhältnismässig niedrig- schmelzenden Aluminium giessen lassen. Anscheinend lässt die Patentschrift aber diejenigen Faktoren bei der Konstruktion von Metallgussformen ausser acht, die, wie oben erwähnt, dem Giessen von hochschmelzenden Metallen in permanente Formen nahezu unüberwindliche Hindernisse entgegenstellen.
Um den Bedarf der Raumfahrtechnik zu decken, sind in den Vereinigten Staaten von Amerika in neuerer Zeit Eisenmetall-Präzisionsgiisse in keramischen Formen nach dem Präzisions-Formguss- verfahren und einer Abänderung desselben, nämlich dem"Shaw-Verfahren", hergestellt worden. Diese
Verfahren liefern zwar Erzeugnisse mit genauen Abmessungen ; der Präzisionsformguss liefert aber nur sehr kleine Gussstücke, und die Kosten von 1, 65 bis 2, 20 U. S. Dollar/kg sind so hoch, dass die so erzeugten Gussstücke nur beschränkte Anwendungsgebiete finden, bei welchen die Kosten keine Rolle spielen.
Die Erfindung zeigt ein Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke aus Metallen in
Metallformen, bei dem im Gegensatz zu der bisherigen tatsächlichen Übung und zu den bisherigen
Vorschlägen das Metall in verbrauchbare Metallformen gegossen wird, die bei einem einzigen
Giessvorgang verbraucht werden, deren Metall danach aber zurückgewonnen wird, wodurch die
Hindernisse, welche dem Bau von permanenten Metallformen zum Giessen von hochschmelzenden Metallen bisher im Wege standen, beseitigt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussstücken aus Eisenmetallen und andern hochschmelzenden Metallen in verbrauchbare Metallformen, bei dem es durch den Verbrauch der Metallform bei einem einzigen Giessvorgang und die Rückgewinnung des Formmetalls ermöglicht wird, das Formmetall auf Grund der Eigenschaften auszuwählen, die für das Erstarren des Metallgussstückes zu seiner endgültigen Gestalt erforderlich sind, und andere begrenzende Faktoren, wie die Anschaffungskosten des Formmetalls und die Beziehung seines Schmelzpunktes zu demjenigen des zu giessenden Metalls, zu vernachlässigen.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke aus Eisenmetallen und andern hochschmelzenden Metallen in Metallformen dar, bei dem für jeden Abguss eine für ihn jeweils neu angefertigte Giessform verwendet wird, die durch ihre spezifischen Stoffwerte und ihre Masse ein solches Wärmeschluckvermögen aufweist, dass sie mindestens so lange unversehrt bleibt, bis das Gussstück durch Wärmeabgabe und Erstarrung eine hinreichende Gestaltfestigkeit angenommen hat.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das hochschmelzende Metall unter Druck in eine Metallform gespritzt, die selbst durch Druckguss eines verhältnismässig niedrigschmelzenden, leicht durch Druckguss in eine permanente Metallform spritzbaren Metalls hergestellt wird, bei einmaliger Verwendung verbraucht wird, und deren Metall zum Druckgiessen neuer Druckgussformen wiederverwendet wird, wodurch die Kosten so stark herabgesetzt werden, dass das Druckgussverfahren mindestens für Eisenmetalle nunmehr für die allgemeine technische Anwendung praktisch wird.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Vergiessen von Eisenmetallen und andern hochschmelzenden Metallen in Metallformen, die bei einmaliger Verwendung verbraucht werden, werden die Formen aus einem Metall von hohem Wärmeschluckvermögen hergestellt, das sich nicht mit dem zu giessenden Metall legiert, so dass ein hochschmelzendes Metall in eine Form aus verhältnismässig niedrigschmelzendem Metall gegossen werden kann, ohne dass das Forminnere einer schützenden Behandlung unterzogen zu werden braucht, wodurch das Wärmeschluckvermögen der Form im höchsten Ausmasse ausgenutzt werden kann und das Formmetall praktisch vollkommen zurückgewonnen und zur
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Herstellung neuer Formen verwendet werden kann.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Druckgiessen von
Metall nach dem erfindungsgemässen Verfahren, bei welcher der Beschickungszylinder im Gegensatz zu der verbrauchbaren Form permanent und thermisch gegen die Form isoliert ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke in metallischen, gegossenen Giessformen in einer laufenden Reihe aufeinanderfolgender Abgüsse, wobei das
Gussstück eines beliebigen Abgusses dieser Reihe dem Gussstück jedes beliebigen andern Abgusses derselben Reihe gleicht. Dabei wird für jeden Giessvorgang eine Metallform hergestellt, ein Metall wird in die Form gespritzt, und die Form wird bei einem einzigen Giessvorgang verbraucht. Um die Kosten des Verfahrens herabzusetzen, soll das Formmetall der verbrauchten Form zurückgewonnen werden, und es kann zur Herstellung weiterer Formen verwendet werden. Bei der Durchführung des Verfahrens wird das flüssige Metall durch Druckguss oder Spritzguss gegossen, indem es unter Druck in die
Metallform eingespritzt wird.
Das Verfahren lässt sich in gleicher Weise auf hoch-und niedrigschmelzende Metalle anwenden, bietet aber bei der Anwendung auf niedrigschmelzende Metalle, wie Aluminium, Magnesium und Zink, gewöhnlich keine besonderen Vorteile gegenüber den bisher üblichen Verfahren des Druckgiessens solcher Metalle in permanente Formen aus Stahl, Eisen oder sogar
Aluminium. Das Verfahren dürfte daher in erster Linie, wenn nicht gar ausschliesslich, für das
Druckgiessen von hochschmelzenden Metallen, wie den Eisenmetallen, Bronze und Messing, in Betracht kommen, von denen nur für eines, nämlich Messing, der Druckguss in permanente Metallformen bisher mit beschränktem technischem Erfolg durchgeführt werden konnte.
Obwohl die als Beispiele genannten hochschmelzenden Metalle in Gegenwart der normalen Umgebungsatmosphäre gegossen werden können und auch gewöhnlich gegossen werden, kann das Verfahren für besondere, hochschmelzende Metalle, wie Titan oder Zirkonium, auch unter Anwendung von Sonderbedingungen, wie eines Teilvakuums oder einer inerten Atmosphäre, durchgeführt werden.
Die verbrauchbare, nur einmal verwendbare Form, in welche das Metall gegossen wird, kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, um das Herausnehmen des fertigen Gussstückes zu erleichtern ; wenn aber der Schmelzpunkt des Formmetalls tief genug unter demjenigen des zu giessenden Metalls liegt, kann die Form auch aus einem Stück gefertigt und nach dem Giessvorgang abgeschmolzen werden, um das fertige Gussstück zu gewinnen.
Wenn die Gestalt des herzustellenden Gussstückes dies gestattet, kann man die Vorteile der Präzision und der schnellen Wärmeableitung der Metallform voll ausnutzen, indem man die verbrauchbare Form nur für denjenigen Teil oder Formteil verwendet, der hauptsächlich den Hohlraum der Form bildet, und indem man zur Vervollständigung des Hohlraumes diesen Teil oder
Formteil gegen einen benachbarten Teil oder Formteil absperrt, der, da er für die Wärmeableitung nicht benötigt wird, aus einem gegenüber dem gegossenen Metall indifferenten keramischen Stoff von niedriger Wärmeleitfähigkeit gefertigt oder mit einem solchen ausgekleidet sein kann.
Die Dauerhaftigkeit der Metallform ist weder erforderlich, noch erwünscht. Im Gegenteil : Die erfindungsgemäss verwendete, verbrauchbare Metallform braucht nur so lange unversehrt zu bleiben, bis das Metallgussstück zu der ihm durch das Forminnere gegebenen Gestalt erstarrt ist, worauf die Metallform zerfallen oder anderweitig verbraucht werden kann, selbst wenn das Innere des Gussstückes noch flüssig ist. Da ausserdem das Formmetall zurückgewonnen und wiederverwendet wird, steht für das jeweils zu giessende Metall ein viel weiterer Bereich von Metallen als Formwerkstoffe zur Auswahl zur Verfügung, als es bisher der Fall war.
Die Metallform muss natürlich ein ausreichendes Wärmeschluckvermögen aufweisen, um die an der Berührungsfläche von dem gegossenen Metall auf sie übergehende Wärme schnell durch ihre ganze Masse zu absorbieren, so dass zu jedem gegebenen Zeitpunkt die Temperatur des Formmetalls durch die ganze Form hindurch die gleiche ist. Die andere Anforderung, die an die nur einmal zu verwendende Metallform gestellt wird, bezieht sich auf deren Masse. Wenn die Giessform von einem Wassermantel umgeben ist oder in anderer Weise für die schnelle Absorption der Wärme von der Form während des Druckgiessvorganges gesorgt wird, kommt es nicht auf die Masse der Form an.
Wenn aber kein umlaufendes Kühlmittel vorhanden ist, ist der in dem kurzen, für den Giessvorgang erforderlichen Zeitraum auftretende Wärmeverlust aus der Form an die umgebende Atmosphäre gewöhnlich so gering im Vergleich zu der gesamten Wärmemenge, dass er vernachlässigt werden kann und man der Giessform eine ausreichende Masse geben kann, damit sie die Wärmemenge absorbieren kann, welche das gegossene Metall vom Zeitpunkt des Einspritzens bis zum Erstarren zu seiner endgültigen Form verliert, ohne dass dabei ihre eigene Temperatur bis auf den Schmelzpunkt oder, falls dieser niedriger liegt, bis auf den Erweichungspunkt des Formmetalls steigt.
Sofern nur den oben genannten Anforderungen bezüglich des Metalls und der Masse Genüge getan wird, kann für jeden gegebenen Giessvorgang im Rahmen der Erfindung eine Metallform verwendet
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werden, und da das Formmetall zurückgewonnen und unbegrenzt wiederverwendet wird, kann man sogar Silber als Werkstoff für die Form verwenden, falls der Vorteil, der sich aus seinem sehr hohen
Wärmeschluckvermögen ergibt, seine hohen Anschaffungskosten überwiegt. Wenn bei dem jeweils zu giessenden Metall und bei dem jeweiligen Formmetall die Wahrscheinlichkeit des Schmelzens der Form oder der Bildung von intermetallischen Verbindungen an der Grenzfläche besteht, so lässt sich dies dadurch verhindern, dass man das Forminnere vorbehandelt, z.
B. durch Anbringen einer gegenüber dem zu giessenden Metall indifferenten Auskleidung, wenn dies auch zu einer gewissen Verminderung der
Geschwindigkeit des Wärmeüberganges von dem gegossenen Metall zu dem Formmetall führt.
Gegebenenfalls kann man das Forminnere auch zuvor mit einem Formtrennmittel beschichten, wie es beim Druckguss üblich ist, um das Herausnehmen des fertigen Gussstückes aus der Form zu erleichtern.
Die Auswahl des Formmetalls aus vielen möglichen Formwerkstoffen erfolgt im allgemeinen unter dem Gesichtspunkt der praktischen Durchführbarkeit auf Grund mindestens zweier Faktoren und gegebenenfalls auch noch eines dritten Faktors. Die beiden ersten Faktoren sind das
Wärmeschluckvermögen, bestimmt durch die spezifische Wärme und die Wärmeleitfähigkeit, und die
Giessbarkeit, vorzugsweise durch Druckguss.
Da das Wärmeschluckvermögen der Form ein Mass für ihre
Fähigkeit ist, die Wärme des gegossenen Metalls bei der Abkühlung desselben vom flüssigen Zustand bis zum Erstarrungspunkt, bei welchem das Metall zu seiner endgültigen Form erstarrt, zu absorbieren und zu verteilen oder abzuführen, ist das günstigste Formmetall ein solches, das ein hohes
Wärmeschluckvermögen aufweist, so dass vom Zeitpunkt des Giessens bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem das gegossene Metall zu seiner endgültigen Form erstarrt, die Giessform unversehrt bleibt. Der zweite
Faktor, nämlich die Giessbarkeit, z. B. durch Druckguss, ist dann von erstrangiger Bedeutung, wenn die nur einmal zu verwendende Form mit einer Geschwindigkeit beschafft werden muss, die für den hohen
Ausstoss an Präzisionsgussstücken ausreicht, der beim Druckguss erreicht werden kann.
Gegenüber einem hochschmelzenden Metall wird daher als Formwerkstoff ein niedrigschmelzendes Metall zu bevorzugen sein, das sich leicht durch Druckguss in eine permanente Metallform giessen lässt. Der dritte Faktor ist die Reaktionsfähigkeit oder die Reaktionsträgheit des Formmetalls gegenüber dem zu giessenden Metall.
Ein Mangel an Reaktionsträgheit kann ausgeglichen werden, indem man das Forminnere vor dem
Giessen mit einer inerten Auskleidung versieht oder einer sonstigen schützenden Behandlung unterzieht, was jedoch nur auf Kosten der Wärmeleitfähigkeit der Metallform möglich ist. Von mehreren Formmetallen, die sich auf Grund der andern beiden Faktoren als günstig erweisen, wird man daher gewöhnlich dasjenige bevorzugen, das sich gegenüber dem zu giessenden Metall stärker indifferent verhält oder sich mit diesem weniger leicht legiert, so dass eine schützende Vorbehandlung des Forminneren auf ein Minimum beschränkt bleiben oder ganz fortfallen kann.
Während die Auswahl eines Formmetalls zum Giessen eines hochschmelzenden Metalls gemäss der Erfindung dazu führen kann, dass für verschiedene zu giessende Metalle verschiedene Formmetalle zu verwenden sind, führt diese Auswahl im Falle des Giessens von Eisenmetallen zu Aluminium und seinen Legierungen, die nachstehend unter dem Sammelbegriff "Aluminium" zusammengefasst werden, als bevorzugten Formwerkstoff. Aluminium ist nämlich nicht nur ein niedrigschmelzendes Metall, das sich leicht nach dem üblichen Giessverfahren in permanente Formen aus Stahl, Eisen oder sogar aus Aluminium giessen lässt, sondern es besitzt auch ein Wärmeschluckvermögen, das nur von Silber, Kupfer und Gold übertroffen wird, und es ist preiswert und praktisch indifferent gegenüber Eisenmetallen.
Da seine Reaktionsträgheit gegenüber Eisenmetallen es gestattet, die Oberfläche dieses Metalls beim Giessvorgang unmittelbar der Einwirkung von Eisenmetallen auszusetzen, bietet Aluminium als Formwerkstoff zum Giessen von Eisenmetallen den weiteren Vorteil, dass das Forminnere nicht mit einer inerten Auskleidung versehen zu werden oder einer sonstigen schützenden Vorbehandlung unterworfen zu werden braucht, so dass das Formmetall nach einem einzigen Giessvorgang vollständig zurückgewonnen und zur Herstellung neuer Formen, vorzugsweise durch Druckguss, verwendet werden kann. Von allen möglichen Metallen ist daher Aluminium das praktischste für den technischen Guss von Eisenmetallen nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Aluminium ist aber nicht nur das praktischste Metall, sondern durch die Verwendung dieses Metalls als Formwerkstoff wird es, wie die Kostenanalyse zeigt, möglich, Stahl durch das erfindungsgemässe Verfahren zu einem Kostenpreis von etwa 0, 33 U. S. Dollar/kg zu verarbeiten, einem Preis, der so niedrig ist, dass dadurch zum ersten Mal die Herstellung von Stahlgussstücken in den Bereich der allgemeinen technischen Durchführbarkeit rückt, wohingegen für die nach dem Präzisions-Formgussverfahren erzeugten Stahlgussstücke nur ein beschränkter Sondermarkt besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise auf das Druckgiessen von Eisenmetallen in verbrauchbare, nur einmal zu verwendende Aluminiumformen angewendet. Entsprechend dem
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hergestellt werden, die während des Giessens mittels einer Haltevorrichtung gegeneinandergehalten werden. Ebenfalls in bekannter Weise sind die Formteile einer jeden Aluminiumform auf ihrer
Innenseite als entsprechende Teile des Formhohlraumes ausgebildet und mit etwaigen Kernaufdrucken, dem Giesshohlraum-3-und andern notwendigen Hohlräumen einschliesslich der Abzugsleitungen und Abzugslöcher für die aus dem oberen Teil und etwaigen toten Räumen des Forminneren entweichende Luft ausgestattet.
Wie beim Giessen von Nichteisenmetallen ist auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, das flüssige Eisenmetall unter Druck in das Forminnere in der für die Herstellung des jeweiligen Gussstückes erforderlichen Menge einzuspritzen und das Metall unter Druck zu halten, bis es erstarrt ist. Dies geschieht mit Hilfe eines Beschickungszylinders--4-, der mit einem Kolben - ausgestattet ist und in axialer Richtung auf Abstand stehende Einlass-und Auslassöffnungen - 6 bzw. 7-aufweist, wobei der Zylinder ein solches Fassungsvermögen hat, dass nach dem
Verschliessen der Einlassöffnung beim Vorschub des Kolbens die erforderliche abgemessene
Beschickungsmenge an flüssigem Metall aus der Auslassöffnung durch den Verbindungskanal-8-- in das Forminnere ausgetrieben wird.
Wenn die Form permanent wäre, sollte der Beschickungszylinder aus einem Stück mit ihr gefertigt sein. Im Falle der zeitweiligen oder verbrauchbaren Form gemäss der
Erfindung kann jedoch der Zylinder je nach Wunsch mit der Form aus einem Stück bestehen oder ein gesonderter Arbeitsteil sein und im letzteren Falle so gebaut sein, dass er sich entweder an einer Seite der Form befestigen oder in einen entsprechenden Hohlraum der Form einpassen lässt. Obwohl daher die Form selbst nur eine zeitweilige Form ist, kann der zu ihr gehörige Beschickungszylinder dauerhaft sein und kann, besonders wenn er so gebaut ist, dass der Kolben am Ende eines jeden Giessvorganges etwaige Metallreste ausstossen kann, ohne weiteres in Verbindung mit verschiedenen Giessformen für eine lange Reihe von Giessvorgängen verwendet werden.
Wenn dies auch beim Druckgiessen von niedrigschmelzenden Nichteisenmetallen nicht so wichtig ist, ist es im Falle der hochschmelzenden Eisenmetalle sehr wesentlich, dass der Beschickungszylinder von dem Forminneren auf Abstand steht oder anderweitig gegen das Forminnere wärmeisoliert ist, z. B. durch den keramischen Abstandhalter--9--, damit von dem hohen Wärmeschluckvermögen des
Formmetalls, auf welchem das gewünschte rasche Erstarren des Gussstückes beruht, nichts verlorengeht, und ferner, dass das flüssige Eisenmetall von der Seite oder von unten her in das Forminnere eingeführt wird, damit das Entweichen der Luft durch die Abzugsöffnungen nicht gestört wird.
Wichtig ist ferner, dass das flüssige Metall am vorzeitigen Eintreten in das Forminnere gehindert wird und dass Vorkehrungen gegen kalte Einschüsse beim Füllen des Forminneren getroffen werden. Da die Formen nur zeitweilig sind, lässt sich das Eintreten von flüssigem Metall in das Forminnere, ausgenommen während des Presshubes des Kolbens, leicht dadurch vermeiden, dass man beim Zusammenbau der Formteile für den Giessvorgang in den Kanal zwischen dem Beschickungszylinder und dem Forminneren eine bei bestimmtem Druck berstende Bruchscheibe-10-einsetzt. Wenn in Anbetracht der besonderen Form des Eisenmetallgussstückes die Gefahr besteht, dass es zu kalten Einschüssen kommt, so lassen sich diese in wirksamer Weise durch begrenztes Vorerhitzen der Form vermeiden,
wobei im Bedarfsfalle der dadurch bedingte Verlust im Wärmeabsorptionsvermögen der Form durch eine entsprechende Vergrösserung ihrer Masse ausgeglichen wird.
Wie bereits erwähnt, sind alle etwa erforderlichen Kemaufdrucke bereits in den Hohlräumen bzw.
Aussparungen enthalten, mit welchen die Formhälften, vorzugsweise durch Druckguss, gegossen werden.
Das Kernmaterial, das für das jeweilige Eisenmetallgussstück erforderlich ist und sich in diese Aufdrucke beim Zusammensetzen der Formhälften als Teil der Form einfügen lässt, wird ebenfalls vorzugsweise durch Druckguss aus Metall hergestellt und besteht gewöhnlich aus dem gleichen Metall wie die Formen. Allerdings können und sollen sogar unter gewissen Umständen die Kerne aus einem andern Metall bestehen als die Formen selbst. Wenn z. B. darauf abgezielt wird, dass sich die Kerne aus den Gussstücken leichter herausschmelzen lassen, als wenn sie aus dem gleichen Metall wie die Form beständen, und wenn eine sich daraus etwa ergebende Verminderung in dem relativen Wärmeschluckvermögen der Kerne in Kauf genommen werden kann, dann können die Kerne aus einem niedriger schmelzenden Metall hergestellt werden als die Formhälften.
Wenn man die bevorzugten, durch Druckguss hergestellten, verbrauchbaren Aluminiumformen und - kerne verwendet, besteht das erfindungsgemässe Verfahren in dieser Ausführungsform nur aus wenigen Stufen. Nach der ersten Stufe, in welcher die Formhälften und die Kerne durch Druckguss aus
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Aluminium in permanenten Formen aus Aluminium oder einem andern Metall hergestellt werden, werden die Formhälften und die Kerne zusammengefügt. Wenn sich die auf einen bestimmten Druck entsprechende Bruchscheibe und der Beschickungszylinder in der Arbeitsstellung befinden und die
Form von einer Haltevorrichtung zusammengehalten wird, wird der Beschickungszylinder mit flüssigem
Eisenmetall gefüllt. Durch Betätigung des Kolbens wird der Giessvorgang vervollständigt.
Dann werden die Formhälften auseinandergenommen, damit das Eisenmetallgussstück herausgenommen werden kann, und alle etwaigen sonst unzugänglichen Kerne werden aus dem Gussstück ausgeschmolzen. Hierauf werden das Formmetall und das Kernmetall für den Druckguss neuer Formhälften und Kerne wieder eingeschmolzen.
Im Gegensatz zu der einzigen bekannten technischen Herstellungsmethode für Eisenmetall- Präzisionsgüsse, nämlich dem Präzisions-Formgussverfahren unter Verwendung von keramischen Formen, bietet die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf Eisenmetalle, abgesehen von den viel niedrigeren Kosten, den Vorteil, dass auf diese Weise Gussstücke in einem viel weiteren Bereich von Grössen hergestellt werden können.
Ausserdem liefert das Verfahren Gussstücke mit ebenso enger oder noch engerer Toleranz und, infolge des hohen Wärmeschluckvermögens der Aluminiumformen, von besseren physikalischen Eigenschaften, als sie in nichtmetallischen Formen hergestellt werden können, Sowohl in der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform als auch allgemein beseitigt das erfindungsgemässe Verfahren dadurch, dass es die Verwendung der bisher üblichen permanenten Metallformen zugunsten verbrauchbarer, nur einmal zu verwendender Metallformen aufgibt, die Schwierigkeiten, die beim Bau permanenter Metallformen auftreten und auf Faktoren, wie Oxydation, Wärmeübertragung, Masshaltigkeit, Unterschieden in der Wärmeausdehnung und dem Herausnehmen der Gussstücke, beruhen, und die, ausser im Falle von Messing,
das Giessen von hochschmelzenden Metallen durch Druckguss im grosstechnischen Massstab bisher unmöglich gemacht haben.
Die Erfindung besteht also in einem Verfahren zum Spritzen von Metallen in Metallformen, das dadurch, dass die Metallform bei einem einzigen Giessvorgang verbraucht und das Formmetall zurückgewonnen wird, erstmalig einen technisch durchführbaren Weg zum Giessen von hochschmelzenden Metallen eröffnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke in metallischen, gegossenen Giessformen in einer laufenden Reihe aufeinanderfolgender Abgüsse, wobei das Gussstück eines beliebigen Abgusses dieser Reihe dem Gussstück jedes beliebigen andern Abgusses derselben Reihe gleicht,
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Giessform verwendet wird, die durch ihre spezifischen Stoffwerte und ihre Masse ein solches Wärmeschluckvermögen aufweist, dass sie mindestens so lange unversehrt bleibt, bis das Gussstück durch Wärmeabgabe und Erstarrung eine hinreichende Gestaltfestigkeit angenommen hat.
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