DE1508612B1

DE1508612B1 - Giessform zum Giessen eines Metallgussteiles

Info

Publication number: DE1508612B1
Application number: DE19661508612
Authority: DE
Inventors: Robert H Beetle; John B Dabney
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1965-11-12
Filing date: 1966-11-11
Publication date: 1970-06-04
Also published as: US3302919A; SE300285B; NL6615931A; CH465148A; AT281321B; LU52336A1; GB1161769A; BE689613A; ES333227A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Gießen Es wurde bereits eingangs herausgestellt, daß die

eines Metallgußteiles, welches einen von einem dicken Anordnung von Flächenteilen mit unterschiedlichen Außenteil umgebenden dünnen, plattenförmigen Mit- Wärmeleiteigenschaften bei Formen der in Rede telteil hat, mit einem in der Mitte angeordneten, für stehenden Gattung bekannt ist. Die genannte beden Schwerkraftguß geeigneten Steigereinguß und bei 5 kannte Form verwendet am Laufkranzabschnitt einen der verschiedene Flächenteile mit unterschiedlichen Abschreckring. Bei der vorliegenden Erfindung er-Wärmeleiteigenschaften vorgesehen sind, um das folgt demgegenüber die schnellere Abkühlung des Gußstück gerichtet erstarren zu lassen. Laufkranzabschnittes dadurch, daß hier die gut

Eine derartige Gießform ist aus dem USA.-Patent kühlende Graphitoberfläche des Grundkörpers der 1 943 434 aus dem Jahre 1931 bekanntgeworden. Diese io Form frei liegt, während die plattenförmigen Teile mit bekannte Gießform befaßt sich inbesondere mit dem der wärmeisolierenden Auskleidung versehen sind. Gießen eines Rades für Eisenbahnfahrzeuge. Es Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Form als vielhandelt sich um eine Sandform, in welcher an dem fach verwendbare Dauerform auszugestalten, dabei Laufkranzabschnitt des Gießhohlraumes ein Ab- aber im Gegensatz zu den bekannten Gießformen für schreckring von gegenüber den Sandoberflächen des 15 Gußstücke der in Rede stehenden Formgebung auch Gießhohlraumes verbesserter Wärmeleitfähigkeit vor- im Schwerkraftgieß verfahren zu füllen und dabei mit gesehen ist. Das ermöglicht eine gerichtete Erstarrung einem einzigen kombinierten Steigereinguß auszudes Gußstückes von dem an sich dickeren Außenteil kommen, ohne daß man eine große Anzahl von gedurch den dünnen plattenförmigen Teil zum Mit- trennten Steigern mit den damit verbundenen Nachtelteil. 20 teilen in Kauf nehmen müßte.

Im Gegensatz zu Formen, deren Grundbestandteil Die Anordnung einer wärmeisolierenden AusSand ist, gibt es nun auch bereits seit langem so- kleidung in dem plattenförmigen Teil des Gießhohl- ^ genannte Dauerformen aus Metall und auch aus raumes gestattet es auch einerseits, die Vorteile einer ^ festem Graphit. Eine solche Graphitform zum Gießen Dauergießform aus festem Graphit zu nutzen, die von Rädern für Eisenbahnfahrzeuge ist aus der Zeit- 25 Form aber andererseits trotzdem für Gußstücke verschrift »Foundry«, 1957. Oktober, S. 110 bis 115, schiedener Abmessungen einsetzen zu können. Man bekanntgeworden. Die dort gezeigte Form hat jedoch braucht dazu nur der Auskleidung eine unterschiedkeinen kombinierten Steigereinguß, der für Schwer- liehe Gestalt zu geben.

kraftguß geeignet ist, sondern es handelt sich um eine Ein weiterer Vorteil der Auskleidung besteht darin,

Druckgießform, in welche das flüssige Metall von 30 daß sie den graphischen Grundkörper der Gießform einem unten angeordneten Sammelbehälter her nach vor Beschädigungen durch das sich bei der Erstarrung oben hineingedrückt wird. Ein solcher Sammel- zusammenziehende Gußstück schützt. Die Auskleibehälter und die erforderliche Druckerzeugungsein- dung kann an den besonders beanspruchten Kanten richtung bedingen einen besonderen konstruktiven nachgeben und wird dann für einen erneuten Guß-Aufwand, und überdies müssen in einer solchen 35 Vorgang auf einfache Weise wieder hergestellt. Dazu Druckgießform aus Graphit auf der Oberseite des sei erwähnt, daß es in der Gießtechnik an sich bekannt Gießhohlraumes auch eine ganze Reihe von ver- ist. empfindliche Kanten und Ecken durch besondere hältnismäßig großen Steigern vorgesehen sein, die Hilfsvorrichtungen zu sichern, die in die Form einsich beim Gießen mit flüssigem Metall füllen und gestampft werden. Dazu wird auf die Zeitschrift dann wieder zu entfernende Ansätze an dem Gußstück 40 »Gießereipraxis«, 1942. Januar, S. 13, verwiesen, bilden. Das bedingt einen erhöhten Materialaufwand Als ein ganz besonderer Vorteil der,Erfindung hat

und erhebliche Kosten für Nacharbeit. Das Vor- es sich erwiesen, daß sie es ermöglicht, an den Überhandensein der verhältnismäßig großen Steiger kann gangsstellen zwischen dem dicken Außenteil und dem auch zu Schwierigkeiten beim Abkühlen des Guß- plattenförmigen Teil des Gußstückes mit verhältnis- ä Stückes durch Rißbildung u. dgl. führen. Verringert 45 mäßig scharfen Ecken, ohne große Abrundungsradien, man andererseits die Anzahl der Steiger, dann ist zu arbeiten. Der Fortfall großer Abrundungsradien kein ausreichend dichter Guß gewährleistet. bedeutet eine wesentliche Materialersparnis. Die in

Während ein Teil dieser Nachteile bereits durch die dem plattenförmigen Teil des Gießhohlraumes angeeingangs erläuterte Sandform mit Abschreckring und ordnete, wärmeisolierende Auskleidung verhindert für den Schwerkraft geeignetem, kombiniertem Steiger- 50 auch zuverlässig eine unerwünschte Tröpfchenereinguß vermieden werden konnte, handelt es sich bei starrung, wenn das im Schwerkraftguß eingegossene der eingangs als bekannt vorausgesetzten Form aber Metall etwas spritzt; trotzdem ist aber die Kühlnun wiederum nicht um eine Dauerform. Offensicht- wirkung an dem dicken Außenteil des Gußstückes lieh ist es aber erwünscht, auch für Gußstücke der hier ganz besonders gut, weil nämlich für die Abschreckung in Rede stehenden Formgebung im Schwerkraftgieß- 55 nicht nur die Wärmekapazität eines Abschreckringes verfahren zu füllende Dauerformen verwenden zu beschränkter Abmessung, sondern eben die Wärmekönnen, kapazität des gesamten Grundmaterials der Form zur

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe Verfügung steht. Letzteres war zwar auch bereits bei gestellt, die Vorteile des Schwerkraftgusses zur Her- der genannten, bekannten Graphitform der Fall, bei stellung von Gtißkörpern der genannten Formgebung 60 der jedoch das Druckgußverfahren und eine große zu nutzen, und zwar in einer Graphitform. Anzahl von Steigern angewendet werden mußte, um

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird, aus- einen einwandfreien, dichten Guß zu erzielen. Die gehend von einer Gießform der eingangs als bekannt wärmeisolierende Auskleidung des plattenförmigen vorausgesetzten Gattung, erfindungsgemäß die An- Teiles des Gießhohlraumes verhindert auch eine Ordnung so getroffen, daß das Material des Form- 65 Erosion des graphitischen Grundkörpers der Form körpers fester Graphit ist, welcher im Bereich des durch den Metallstrom.

plattenförmigen Teiles des Hohlraumes mit einer Obwohl die erfindungsgemäße Gießform sich also

wärmeisolierenden Auskleidung versehen ist. als sehr vorteilhaft erweist, konnte zunächst eigentlich

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gar nicht erwartet werden, daß eine solche Ausge- folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen staltung sich als arbeitsfähig erweisen würde. In dieser der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Die Zeich-Hinsicht ist zunächst auf das erforderliche Entweichen nungen zeigen in

des in dem flüssigen Metall enthaltenen Gases zu ver- F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Gießform,

weisen. Bei einer Sandform, deren Grundkörper eine 5 F i g. 2 die Draufsicht auf die in F i g. 1 dargegroße Porosität besitzt, stellt dieses Entweichen des stellte Gießform längs der Linie 2-2 in Pfeilrichtung, Gases kein Problem dar, und auch dann, wenn man F i g. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht durch

eine Form mit einem graphitischen Grundkörper ein- die Gießform,

setzt, die eine Anzahl von verhältnismäßig großen F i g. 4 die Verwendung einer Drehvorrichtung, mit

Querschnitt aufweisenden Steigern hat, bietet das io der ein isolierender Belag auf das Gießformunterteil Entweichen des Gases keine Schwierigkeit. Wenn hin- aufgebracht werden kann,

gegen in einer wenig porösen Graphitform nur ein F i g. 5 die Ausrichtung des Gießformoberteils mit

mittlerer Steigereinguß vorgesehen ist, während die einer Matrize,

übrigen Teile des Formhohlraumes nicht durch große F i g. 6 das Einblasen eines isolierenden Materials

Steigercffnungen unterbrochen sein und allenfalls mit 15 in den Hohlraum zwischen dem Gießformoberteil und kleinen Lüftungscffnungen ausgestattet sein sollen der Matrize,

dann scheint die Gefahr, daß in dem Gußstück ein F i g. 7 das Aufformen einer Sandauskleidung auf

geschlossenes Gas zurückbleibt, sehr groß. Dabei ist dem Gießformunterteil einer in F i g. 8 dargestellten noch zu bemerken, daß die Menge des beim Gieß- Erfindung und

Vorgang aus dem Metall zu entfernenden Gases ganz 20 F i g. 8 eine andere Ausführungsform einer Gießerheblich ist. Es hat sich aber wider Erwarten gezeigt, form nach der Erfindung.

daß auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Gießeine ausreichende Entgasung stattfindet. form, deren Formkörper sich aus einem Oberteil 10

Es bestanden auch Bedenken gegen eine aus- und einem Unterteil 14 zusammensetzt. Das Oberteil reichende Haftung der verhältnismäßig dünnen und 25 und das Unterteil bestehen aus jeweils aus einem ausgedehnten Auskleidung aus harzgebundenem Sand ringförmigen Graphitblock 11 bzw. 12. Die festen oder keramischem Material an der graphitischen Graphitblöcke 11 und 12 sind im Handel erhält-Oberfläche des Grundkörpers der Gießform. lieh.

Weiterhin war zu befürchten, daß die verhältnis- Oberteil 10 und Unterteil 14 werden durch geeignet

mäßig dünne Auskleidung nicht einwandfrei zu- 30 räumlich verteilte Klammern 16 zusammengehalten, sammenhängen, sondern reißen würde. Die Möglich- Die Klammern 16 sorgen für einen fluiddichten Konkeit derartiger Mängel mußte für den Fachmann um takt zwischen äußeren, ringförmigen Dichtungsflächen so schwerer wiegen, weil ja gegebenenfalls sowohl die 23 und 24 der Graphitblöcke 11 und 12 wenn das geForm als auch ein Gußstück unbrauchbar sein würden. schmolzene Metall durch einen Steigereinguß 25 in Es ist das Verdienst der vorliegenden Erfindung, ent- 35 den den Gießraum bildenden Hohlraum gelangt,
gegen derartigen Befürchtungen die vorteilhafte Brauch- Im Oberteil und/oder Unterteil der Gießform ist

barkeit der beanspruchten Ausgestaltung erkannt zu eine aus einem isolierenden Material bestehende Aushaben, kleidung versehen, um den Erstarrungsprozeß des Zum Stande der Technik sei noch erwähnt, daß aus Metalls bei Berührung mit dem isolierenden Material der deutschen Patentschrift 911064 bereits eine 40 zu verzögern.

Dauerform bekanntgeworden ist, deren graphitischer In der dargestellten Ausführungsform dieser Er-

Grundkörper eine Auskleidung aus feuerfesten Quarzit- findung sind die isolierenden Auskleidungen 30 und stoffen hat. Diese Form soll sich besonders für Stahl- 31, einander zugekehrt, auf in die Graphitblöcke 11 abgüsse im Druckgießverfahren eignen und für klei- und 12 eingearbeiteten Vertiefungen angebracht. Der nere Teile in der Größenordnung unter 25 cm³ ein- 45 sich nach dem Anbringen der Auskleidungen 30 und gesetzt werden. Die Auskleidung bedeckt die gesamte 31 in den Graphitblöcken 11 und 12 ergebende Gieß-Abgußoberfläche der Form. Somit konnte auch diese hohlraum besitzt die Gestalt eines Rades für ein Eisenbekannte Dauerform kein Vorbild für die vorliegende fahrzeug mit tellerförmigen Flächen 32 und 33, einer Erfindung sein. vorderen Übergangsfläche 36 zum Radkranz, einer

Die vorliegende Erfindung ist verschiedener Ausge- 50 hinteren Übergangsfiäche 37 zum Radkranz, konistaltungen fähig. sehen, ringförmigen Flächen 38 und 39, einer vorderen

So läßt sich vorteilhafterweise die Anordnung so Radkranzfläche 40, einer Lauffläche 41, einer Spurtreffen, daß die schützende Auskleidung im Bereich kranzfläche 42, einer hinteren Spurkranzfläche 43, gekrümmter Übergangsflächen zwischen einem äußeren einer vorderen Nabenübergangsfiäche 48, einer hin-Laufkranzabschnitt und dem dünnen plattenförmigen 55 teren Nabenübergangsfläche 49 und mit einer hinteren Mittelteil eines Rades in die Graphitoberfläche der Radnabenfläche 49 A besitzt.

Gießform übergeht. In den in den F i g. 1 und 3 dargestellten Aus-

Hinsichtlich des Schutzes des graphitischen Grund- führungsformen dieser Erfindung bestehen die isokörpers der Form ist es noch vorteilhafter, wenn die lierenden Auskleidungen 30 und 31 aus einem keraschützende Auskleidung den gesamten Bereich zwi- 60 mischen Material, welches sich aus kollodialem SiIischen einem Nabenabschnitt und dem Laufkranz- ziumoxyd, Zitronensäure, Magnesiumsulfat und Kyabschnitt einschließlich der gekrümmten Übergangs- anit zusammensetzt. Die Dicke der Auskleidungen 30 flächen bedeckt. Dann kann sich das erstarrende und 31 ist unterschiedlich, um in den verschiedenen Gußstück in erheblichem Maße gegen die Ausklei- Abschnitten des Gußstücks eine geeignete Erstardung zusammenziehen, ohne den graphitischen Grund- 65 rungsgeschwindigkeit zu bewirken. Die genaue Stärke körper der Form zu beschädigen. der Auskleidung ändert sich in Abhängigkeit von den

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Abmessungen des Rades und der Zusammensetzung Patentansprüchen im Zusammenhang mit der nach- der keramischen Auskleidung. Es sei hier noch er-

wähnt, daß die Stärke der Auskleidung in Richtung kann. Vorzugsweise wird die Nabe beim Gießen ausvon der Lauffläche der Radnabe zunimmt. gespart. Zu diesem Zweck wird ein massiver Naben-Die Auskleidungen 30 und 31 sind längs der teller- kern 60 (vgl. F i g. 1) in eine Aussparung 63 der Unterförmigen Bereiche 30 und 31 etwa 8 mm stark. Die form eingesetzt. Dieser Nabenkern steht senkrecht und Auskleidungen 30 und 31 verjüngen sich von 8 mm 5 ragt etwas über die vordere Nabenfläche 62 in der auf etwa 0,8 mm an der vorderen Übergangsfläche 36 Höhe hinaus. Die F i g. 3 zeigt, daß die Aussparung des Gießformoberteils 11 und an der hinteren Über- 63 für den Nabenkern aus einer unteren, ringförmigen gangsfläche 37 des Gießformunterteils 12. In dem den Fläche 64 und einer schrägstehenden Fläche 65 beRadkranz bildenden Gießraumabschnitt 50 erhält die steht.

Graphitwandung an den konischen Flächen 38 und io Zur Befestigung des Nabenkerns 60 in der Aus-

39 vorzugsweise keine isolierende Auskleidung. Sie sparung 63 und zur Sicherung des Nabenkerns 60

wird hier vielmehr mit einem üblichen Belag für Gieß- gegen Wegspulung aus der Unterform 14, wenn das

formen versehen, der an der vorderen Radkranzfläche flüssige Metall den Kern umgibt, wird ein Klebemittel

40, der Lauffläche 41, der Spurkranzfiäche 42 und der benutzt. Der Nabenkern kann beispielsweise aus mit hinteren Spurkranzfläche 43 haftet. An den Naben- 15 Öl gebundenem Sand bestehen. Andere geeignete

Übergangsflächen 48 und 49 ist die isolierende Aus- Kernmaterialien können auch verwendet werden und

kleidung etwa 10 mm stark. fallen in den Bereich der vorliegenden Erfindung.

Die relative Dicke der Auskleidungen 30 und 31 Obgleich die isolierende Auskleidung und die an den Nabenübergangsflächen kann sich an der Graphitblöcke sich als ausreichend durchlässig ervorderen Nabenübergangsfläche 48 für bestimmte 20 wiesen haben und Gase, die während des Eingießens Radformen und bestimmte keramische Auskleidungs- entstehen können, hindurehireten lassen, ist es vormaterialien auf etwa 10 bis 12 mm belaufen. Die Dicke teilhaft, das Entweichen der Gase zusätzlich noch zu einer aus »gebundenem« Sand bestehenden Ausklei- erleichtern, indem man in dem Oberteil Lüftungsdung kann sogar erheblich größer sein, was weiter öffnungen 70 vorsieht. Diesa werden zweckmäßigerunten erläutert wird. 25 weise an der erhöhten Seite des Oberteils 10 ange-Die isolierenden Auskleidungen 30 und 31 müssen bracht, d. h. auf der rechten Seite der in F i g. 1 nach jedem mit der Gießform ausgeführten Guß er- dargestellten Gießform. Wenn nämlich der tiefer setzt werden. liegende, linke Abschnitt des Gießraumes (vgl. Ein entscheidender Vorteil bei der Verwendung der F i g. 1) gefüllt wird, können die entstehenden Gase isolierenden Aliskleidungen 30 und 31 besteht darin, 30 noch immer über die höherliegenden Lüftungslöcher daß der Erstarrungsprozeß des flüssigen Metalls sowohl 70, die auf einem Winkel von 180^c auf der rechten hinsichtlich Zeit als auch Richtung gesteuert werden Seite des Oberteiles 10 (vgl. F i g. 1) an der Stirnseite kann. Die Erstarrung des flüssigen Metalls beginnt 40 des Radkranzes verteilt sind, entweichen, dabei im Hohlraum 50 für den Radkranz, der eine Die Lüftungslöcher 70 werden so hergestellt, daß ziemlich große Querschnittsfläche aufweist, und setzt 35 man Löcher in den Graphitblock bohrt, sie mit ölsich über den kleinere Querschnittsfläche aufweisenden gebundenem Sand füllt und dann einen etwa 3 mm plattenförmigen Metallteil 51 fort bis zur Nabe 45, die starken Draht durch den ölgetränkten Sand schiebt, wieder eine größere Querschnittsfläche aufweist, und so daß eine etwa 3 mm weite, mit Sand ausgefütterte endet in dem kombinierten Steigereinguß 25. Das Öffnung entsteht. Etwa drei bis vier Minuten nach heißt, das flüssige Metall wird in der Gießform an der 40 Beendigung des Eingießvorganges werden die Klam-Lauffläche entsprechenden Wandung abgeschreckt, mern 16 gelockert, so daß sich das Gußstück nach während der Erstarrungsprozeß im plattenförmigen der Erstarrung des flüssigen Metalls vor allem an den Mittelteil 51 durch die Auskleidungen 30 und 31 ver- konischen, hinteren Flächen 38 und 39 des Radkranzes zögert wird, so daß sichergestellt ist, daß das flüssige ungehindert zusammenziehen kann. Metall ohne frühzeitige Blockierung durch den platten- 45 Nachdem sich eine äußere Haut oder Hülle aus förmigen Mittelteil 51 strömen kann und keine Be- erstarrtem Metall gebildet hat, welche das im Inneren einträchtigung der Zuführung flüssigen Metalls zum des Gußstücks noch nicht erstarrte Metall zurückhält, Radkranz über die Eingieß- und Steigeröffnung her- brauchen die ringförmigen Dichtungsflächen 23 und 24 vorgerufen wird. der Oberform und der Unterform nicht mehr länger Der kombinierte Steigereinguß 25 im Graphitblock 50 in dichtem Zustand aneinanderliegen. Es wurde festbesteht aus einer zylindrischen Buchse 56 mit einer gestellt, daß beim Zusammenziehen des Radkranzes zentrischen, durchgehenden Bohrung 57. Die Buchse die Oberform 10 nach dem Entfernen der Klammern ist in eine zylindrische Öffnung 59, die zentrisch in 16 ein kleines Stück nach oben gezwängt wird. Das den Graphitblock 11 des Oberteils 10 eingearbeitet heißt, die konischen Flächen 38 und 39 des Gußstücks ist, eingepaßt. Die Buchse 56 besteht vorzugsweise 55 ziehen sich nach innen auf die zentralliegende Nabe aus einem einzigen Stück, in das eine glockenförmige hin zusammen, während der Erstarrungsprozeß abAussparung 57 A auf der Unterseite, und zwar innen, läuft, wobei das Rad und die Oberform 10 angehoben eingearbeitet ist (vgl. F i g. 1). In F i g. 3 besteht die werden. Die Lösung der Oberform 10 von der UnterBuchse 56 aus zwei getrennten Stücken 58 A und form 14 während des Zusammenziehens des Rad- B, die an der Fläche 58 C aneinanderstoßen. Die 60 kranzes verhindert das Zerreißen oder Brechen an Unterseite dieser Buchse bestimmt die vordere Naben- den Übergangsabschnitten 36 und 37. fläche 62 des gegossenen Rades. Die Buchse 56 isoliert Etwa 8 bis 10 Minuten nach dem Eingießen wird das in der enthaltene flüssige Metall vom umgebenden bei dem betrachteten Beispiel die Oberform 10 an-Graphitmaterial in der Bohrung 57 der Oberform, so gehoben und das gegossene Rad davon losgelöst. Die daß das flüssige Metall in der Buchse 56 als Steiger 65 Gußstücke können dann zu einem Tauchbecken zum wirkt, nachdem es eingegossen worden ist. Abkühlen befördert und danach einer Wärmebehand-

Das Eisenbahnrad besitzt eine hohle, zentrische lung unterzogen werden.

Nabe, damit es auf einer Achse befestigt werden Nachdem die Gießform für eine große Anzahl von

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Gießvorgängen benutzt worden ist, wird die Ober- Kolloidales Siliziumoxyd

fläche des Gießraumes aufpoliert, indem eine gleich- (30% SiO₂) 2160 ecm

mäßige Schicht von etwa 6 mm Stärke längs der im _ ·.,·,-, ■.

wesentlichen waagerechten Gießraumabschnitte ein- Zitronensaure (einmolare Losung) 34 ecm

schließlich der ringförmigen Dichtungsflächen 23 und 5 Kyanit (Siebfeinheit kleiner

24, abgenommen wird. Die Graphitblöcke sind so 25 Maschen/cm) 7,5 kg

dick, daß sie sehr viele derartige Bearbeitungen zur

Erneuerung des Gießraumes zulassen. Magnesiumsulfatlösung

Die aus einem keramischen Stoff bestehenden iso- (600 g/1000 ecm H20) 35 ecm

lierenden Auskleidungen 30 und 31 haften auf der io

Graphitoberfläche ohne zusätzliche Anwendung von Die oben angegebenen Mengen stellen Näherungs-

Klebe- oder Bindemittel oder von mechanischen Be- werte dar, die sich in Abhängigkeit von der Temperafestigungselementen. Es kann angenommen werden, tür, der Feuchtigkeit und anderen Umgebungsbedindaß die Graphitoberfläche porös genug ist, um das gungen, welche den Verfestigungsprozeß zeitlich bekeramische Auskleidungsmaterial anzunehmen, wel- 15 einflussen, ändern.

ches sich beim Aushärten selbst mit dem Graphit Das kolloidale Siliziumoxyd, Zitronensäure und

mechanisch verbindet. Für andere isolierende Ma- Kyanit werden sorgfältig gemischt, wobei das Kyanit terialien können mechanische Mittel, Befestigungs- zugesetzt wird, wenn die Viskosität etwa einen Wert elemente oder Klebstoffe zu ihrer Befestigung ver- von 82° Be erreicht hat. Die Sulfatlösung wird zuwendet werden. 20 gegeben und gut darunter gemischt. Dann ist die Ein geeignetes Verfahren zum Anbringen der iso- breiige Masse gebrauchsfertig. Die Menge der zugelierenden Auskleidung 30 auf der Unterform 12 wird setzten Sulfatlösung bestimmt die Verfestigungszeit, nachstehend im Zusammenhang mit den F i g. 5 Je größer die Menge des zugesetzten Sulfates ist, um und 6 beschrieben. Das Unterteil 12 der Form wird so kürzer die Verfestigungszeit. Wird die breiige mittels Bohrungen 121 in einer Matrizenplatte 122, 25 Masse auf eine warme Gießform aufgetragen, wird die zu einer Matrizenvorrichtung 124 gehört, aus- der Abbindeprozeß beschleunigt. Eine Abbindezeit gerichtet. Die Matrizenvorrichtung 124 enthält eine von etwa 15 Minuten bei Raumtemperatur verkürzt zentrierte Matrize 125, deren Oberfläche 126 dem sich auf eine Abbindezeit von einer Minute, wenn die Abguß eines Rades entspricht. Das isolierende Ma- Gießform eine Temperatur von etwa 70° C besitzt, terial wird auf die Matrize 125 aufgebracht und die 30 was für das Auftragen durch einen schwenkbaren Unterform 12 so auf die Matrize 125 gelegt, daß Arm ausreicht.

längs der ringförmigen Fläche 43 (vgl. F i g. 6) eine Das erste Abbinden der keramischen Auskleidungen

Berührung zustande kommt, wobei eine genügend 30 und 31, welche in Form einer breiigen Masse vorgroße Kraft zum Pressen und Verteilen des kera- liegen, wenn sie mit einem Schwenkarm oder durch mischen Materials ausgeübt wird. Überflüssiges kera- 35 die Injektionsmethode angebracht werden, wird durch misches Material wird dabei nach außen gepreßt und die Wärme der Oberform 10 und der Unterform 14 entfernt. Die Matrize 125 könnte aber auch mit beschleunigt. Bei einer laufenden Produktion befinden inneren Leitungen versehen werden, durch welche das sich die Oberform 10 und die Unterform 14 auf er-Auskleidungsmaterial in den Raum zwischen der teller- höhter Temperatur, die von der Restwärme voranförmigen Fläche 106 der Unterform 12 und der Fläche 40 gegangener Gießvorgänge herrührt. Wenn die Ober- 126 der Matrize 125 einzuführen wäre. Man läßt die form 10 und die Unterform 14 zum erstenmal benutzt keramische Auskleidung 30 abbinden und hebt dann werden, wärmt man sie auf etwa 65 bis 80°C vor, die Unterform 12 mit der angebrachten isolierenden um den Verfestigungsprozeß der widerstandsfähigen Auskleidung 30 von der Oberfläche 126 der Matrize keramischen Auskleidungen 30 und 31 zu erleichtern. 125 ab. Die Oberfläche 126 der Matrize 125 kann mit 45 Nachdem die Auskleidungen 30 und 31 sich vereinem das Ablösen erleichternden Mittel versehen festigt haben, werden sie ausgehärtet. Zu diesem werden, falls dies gewünscht wird. Zweck werden die Oberform 10 und die Unterform 14

Ein anderes Verfahren zum Auftragen der isolieren- beispielsweise zu einer vollständigen Gießform zuden Auskleidungen 30 und 31 besteht darin, eine sammengebaut und genügend lange Zeit in einem Drehvorrichtung 135 (vgl. Fig. 4) zu benutzen, 50 Ofen auf einer Temperatur von etwa 200°C gehalten, welche einen schwenkbaren Arm 136 besitzt, der mit Bei dieser Wärmebehandlung wird auch die meiste einer Hülse 137 verbunden ist, so daß er um einen Feuchtigkeit aus der Gießform herausgetrieben. Kurz Zapfen 138 herumgedreht werden kann. Der Zapfen bevor das flüssige Metall in die Gießform gefüllt 138 ist mit einem Stöpsel 140 verbunden, welcher in wird, nimmt man diese aus dem Ofen, füttert die einer Aussparung 63 der Unterform 14 sitzt. Wenn 55 Entlüftungsbohrungen (falls solche verwendet werden) eine bestimmte Menge des isolierenden Materials in mit Sand, bringt eine zentrische Öffnung darin an, breiiger Form auf der zu belegenden Fläche ange- befestigt den Nabenkern 60 in der richtigen Position bracht worden ist, wird der Schwenkarm 136 in eine und besprüht die nicht ausgekleideten Oberflächendrehende Bewegung versetzt, so daß eine mit ihm bereiche des Gießraumes mit einer Mischung aus verbundene Platte 142 mitbewegt wird und zwischen 60 Zirkonmehl, Betonit und Wasser. Dieses Gemisch ihren Endpunkten 145 und 146 das keramische wird in einer sehr feinen Schicht von etwa 0,4 mm oder Material aufformt. weniger Dicke aufgetragen. Der Zweck dieser Mi-

Es wird weiter unten noch näher erläutert, daß schung ist es, die Graphitoberfläche zu schützen. Sand als Auskleidungsmaterial verwendet werden Nach Gebrauch werden die Gießräume des Oberkann. Es können aber außerdem auch viele andere 65 teils und Unterteils der Form gereinigt, um besonders keramische Stoffe benutzt werden. Ein keramisches irgendwelche Rückstände der Auskleidungen 30 und Auskleidungsmaterial besitzt für die Auskleidungen 31 und der Buchse 56 zu entfernen. Dann sind die und 31 etwa folgende Zusammensetzung: Formteile wieder bereit, mit einer neuen Auskleidung

30 und 31 und einer neuen Buchse 56 für den nächsten zugsweise ein einfacher Buchsenkern 56 und ein

Gießvorgang versehen zu werden. Nabenkern 60, so wie oben im Zusammenhang mit

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungs- F i g. 1 erläutert.

form dieser Erfindung mit aus Sand bestehenden Aus- F i g. 8 zeigt deutlich, daß der Steigereinguß 25

kleidungen 200 und 201. 5 eine Buchse 213 enthält, welche der obenbeschrie-

Bei den hier dargestellten Ausführungsformen benen Buchse 56 ähnlich ist. Unter dieser Buchse 213

dieser Erfindung sind die keramischen Auskleidungen befindet sich ein kreisförmiger Filterkern 214, der aus

30 und 31 längs der tellerförmigen Flächen 32 und 33 einem ringförmigen Flansch 214 F besteht, der mit

etwa 8 mm dick, während die Sandauskleidungen 200 einem Klebemittel mit der Buchse 213 und dem ring-

und 201 längs der tellerförmigen Flächen 32 und 33 io förmigen Teil 212 der Auskleidung 200 verbunden ist.

der entsprechenden Graphitblöcke 11 und 12 etwa Ferner ist der Filterkern 214 mit mehreren bogen-

17 mm stark sind. Die Dicke der Sandauskleidungen förmigen Schlitzen 214 S versehen, durch welche das 200 und 201 nimmt bis auf etwa 21 mm an der hinteren flüssige Metall ungehindert in den Nabengießraum Übergangsfläche 36 zu. Die Sandauskleidung an der um den Nabenkern strömen kann. Übergangsfläche 37 ist etwa 27 mm stark. Diese 15 Wenn der Radkranzgießraum 50, der tellerförmige relativ dicken Auskleidungen an den Übergangsflächen Gießraum 51 und der Nabengießraum 45 mit flüssigem 36 und 37 sind sehr wichtig, weil sie bei der Kontrak- Metall gefüllt sind, strömt das Metall durch Öffnungen tion des Gußstücks dieses vor Brüchen oder Rissen zwischen den oberen räumlich getrennten Stützbeinen im heißen Zustand bewahren und auch die Graphit- 217 des Nabenkerns 216 in eine zentral gelegene form vor Brüchen oder Rissen schützen. Das heißt, 20 Öffnung 214 G im Filterkern 214, wo es einen auf dem die Sandauskleidungen 200 und 201 sind dick und Filterkern 214 liegenden Abdeckkern 219 anhebt und nicht hart oder starr, sondern, im Gegensatz etwa wegspült. Die zentrale Öffnung im Filterkern 214 zum Graphit, nachgiebig, so daß sie sich unter dem stellt eine große zentrale Öffnung zum Einfüllen Druck der konischen Flächen 38 und 39 während der flüssigen Metalls über die Buchse 213 in den Naben-Kontraktionsphase des erstarrten Metalls verschieben 25 gießraum 45 dar, wobei eine gerichtete Erstarrung, lassen. Um die Auskleidungen 200 und 201 mit den ausgehend von Radkranzgießraum 50, wo das flüssige entsprechenden Graphitblöcken 11 und 12 verbinden Metall durch den Graphit an der Stirnfläche 40, der zu können, wird jeder Graphitblock mit einer Reihe Lauffläche 41 und der Spurkranzfläche 43 abgeschreckt räumlich getrennter Bohrungen 202, 204 und 205 wird, stattfindet.

versehen, welche durch die Graphitblöcke 11 und 12 30 Die Öffnungen 214 S im Filterkern 214 sind so

gebohrt sind und von der entsprechenden Auskleidung dimensioniert, daß das flüssige Metall aus dem Vorrats-

200 und201 bis zur äußeren Oberfläche des entsprechen- bad in der Buchse 213 mit konstanter und gesteuerter

den Graphitblockes 11 oder 12 führen. In der Praxis Geschwindigkeit hindurchströmen kann und den

sind die Bohrungen 203, 204 und 205 jeweils etwa Gießraum in turbulenzfreier Strömung füllt. Wenn der

18 mm weit, und es wurden etwa neunzehn solcher 35 Pegel des flüssigen Metalls die Unterseite des Abdeck-Bohrungen in jedem Graphitblock 11 und 12 ange- kerns 219 erreicht, wirkt der Kern 219 nicht mehr bracht. Kleine Gitter 203 A, 204 A und 205 A sind länger als Abdeckung für die zentrale 214 G, so daß in den entsprechenden Öffnungen etwa 18 mm von durch diese heißes flüssiges Metall von oberhalb des der Graphitoberfläche entfernt angebracht, um zu Filterkerns 214 in die Nabenzone strömen kann und verhindern, daß der Sand mit dem durch die Gitter 40 ein Schrumpfen des erstarrenden Metalls in den 203 A, 204 A und 205 A entweichenden Gas nach Gießräumen verhindert. Der Filterkern 214 sorgt auch außen befördert wird. dafür, daß der Steiger nur schwach an der Nabe sitzt

Wenn der Sand sich infolge der Resthitze der Gieß- und von der vorderen Nabenfläche 62 (vgl. F i g. 8) form oder durch Erwärmung in einem Ofen ver- leicht abgebrochen werden kann. festigt hat, sitzen in den gleichzeitig zur Lüftung 45 Die Sandmischungen für die Auskleidungen 200 dienenden Öffnungen 203, 204 und 205 harte Sand- und 201 können mit Öl, Harz und anderen Stoffen zapfen von etwa 18 mm Länge und befestigen die gebunden werden.

Auskleidungen 200 und 201 an den entsprechenden Ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen der

Graphitblöcken 11 und 12. Auskleidungen 200 und 201 veranschaulicht F i g. 7.

Die Sandauskleidungen 200 und 201 werden außer- 50 Dabei wird eine Matrize 223 mit dem Unterteil 14 dem durch in ringförmigen Rillen liegende Abschnitte der Form ausgerichtet. Die Matrize 223 besitzt einen 208 und 209, die sich in den Graphitblöcken 11 und 12 Rand, welcher mit der Randfläche 43 des Graphitin der Nähe des Radkranzes befinden, mechanisch blocks 12 dicht abschließt, so daß kein Sand aus der befestigt. Die Auskleidung 201 wird ferner im Gra- Matrize 223 entweichen kann. Die Bohrungen 228 phitblock 12 durch einen ringförmigen Abschnitt 210 55 führen bis zur Oberfläche 230 der Matrize, die von in der Nähe der Nabe, wo der Graphit mit dem der Oberfläche 106 des Graphitblocks 12 räumlich Metall direkt in Berührung kommt, zusätzlich ver- getrennt ist. Der Sand wird vorzugsweise mit Luft ankert. über einen Kanal 235 durch Bohrungen 229 und die

An der vorderen Nabenübergangsfläche 48 nimmt Bohrungen 228 in der Matrize 223 geblasen, die Stärke der Sandauskleidung 200 auf etwa 27 mm 60 Der hereingeblasene Sand, aus dem die Auskleidung zu und geht in eine obere ringförmige Buchse 212 201 geformt werden soll, wird in den Raum zwischen über, die beträchtlich über die vordere Nabenfläche der Oberfläche 230 der Matrize und dem Graphitoder die Ebene 62 hinausragt. Diese zusätzlich ring- block 12 verdichtet. Der den Sand transportierende förmige Buchse 212, die aus Sand besteht, verhindert Luftstrom tritt durch Öffnungen 239 in der Matrize eine rasche Wärmeableitung von dem in der Steiger- 65 223 wieder aus. Die Luft tritt auch durch die OfF- und Eingießöffnung 25 oberhalb der Nabenfläche 62 nungen 203, 204 und 205 aus, während sich diese befindlichen Metall zum Graphit. Die in dem Steiger- Öffnungen mit Sand füllen, einguß 25 (vgl. F i g. 8) verwendeten Kerne sind vor- Vorzugsweise werden die Sandauskleidungen 200

und 201 aus bekannten, mit Öl oder Natriumsilikat gebundenen Sandmischungen hergestellt. Es können aber auch Harz-Bindemittel oder andere Bindematerialien verwendet werden.

Typische Stähle für Fahrzeugräder haben etwa folgende Zusammensetzung: Kohlenstoff bis zu 1,20 %; Mangan zwischen 0,60 und 0,85 %; Phosphor bis 0,05%; Schwefel bis 0,05%; mindestens 0,15% Silizium; und ansonsten im wesentlichen reines Eisen bis auf spezielle Zusätze. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Eisenbahnfahrzeugräder beschränkt oder auf irgendwelche Kohlenstoffstähle, sondern auch zum Gießen anderer Metalle geeignet, von denen, ohne eine Abgrenzung damit andeuten zu wollen, etwa folgende erwähnt seien: hochlegierte Stähle, hitzebeständige Stähle, rostfreie Stähle, schmiedbares Eisen, Manganstähle, abriebfestes Gußeisen, Nickel- und Kupferlegierungen, Stähle mit geringerem Kohlenstoffgehalt und anderen Zusätzen und Kohlenstoffstähle.

Auch die Auskleidung kann sich bei verschieden gestalteten Rädern nicht nur in der Dicke, sondern auch in ihrer Gestalt ändern.

Es ist manchmal wünschenswert, den Graphit an der hinteren Nabenfläche 49,4, so wie in F i g. 3 dargestellt, auszukleiden, und manchmal ist es nicht wünschenswert, so wie in F i g. 8 dargestellt, den Graphit an der hinteren Nabenfläche auszukleiden. Ist der Graphit an der hinteren Nabenfläche 49,4 nicht ausgekleidet, so erstarrt das Metall in der Nabe schneller und gestattet es, daß die Räder früher aus der Gießform genommen werden können, als dies der Fall wäre, wenn die hintere Nabenfläche 49^4 mit einer isolierenden Auskleidung versehen ist. In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform dieser Erfindung kann das gegossene Rad nach etwa 20 bis 25 Minuten aus der Form genommen werden, weil die hintere Nabenfläche 49Λ nicht ausgekleidet ist, sondern nur einen dünnen Belag trägt.

Während die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung aus einem Stück bestehende Graphitblöcke aufweisen, sei darauf hingewiesen, daß viele einzelne Graphitteile ebenso verwendet werden können.

Bleibt z. B. die Nabenfiäche 49 ohne Auskleidung, so kann die Nabenfläche 49 von einem einzelnen, nicht zusammenhängenden Graphitteil gebildet werden, das von dem übrigen Graphitblock der Unterform getrennt ist. Der Nabenabschnitt könnte daher nach Erosionserscheinungen am Graphit an der Nabenfläche 49 leicht ersetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Gießform zum Gießen eines Metallgußteiles, welches einen von einem dicken Außenteil umgebenden dünnen, plattenförmigen Mittelteil hat, mit einem in der Mitte angeordneten, für den Schwerkraftguß geeigneten Steigereinguß und bei der verschiedene Flächenteile mit unterschiedlichen Wärmcleiteigenschaften vorgesehen sind, um das Gußstück gerichtet erstarren zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Formkörpers fester Graphit ist, welcher im Bereich des plattenförmigen Teiles (51) des Hohlraumes mit einer wärmeisolierenden Auskleidung (30, 31 bzw. 200, 201) versehen ist.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lüftungsöffnungen (70 bzw. 203, 204 und 205) vorgesehen sind.

3. Gießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gießraum die Form eines Rades, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge hat.

4. Gießform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schützende Auskleidung (30, 31) im Bereich gekrümmter Übergangsflächen (36, 37) zwischen einem äußeren Laufkranzabschnitt (50) und dem dünnen plattenförmigen Mittelteil (51) des Rades in die Graphitoberfläche der Gießform übergeht.

5. Gießform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schützende Auskleidung (200, 201) den gesamten Bereich zwischen dem Nabenabschnitt (45) und dem Laufkranzabschnitt (50) einschließlich der gekrümmten Übergangsflächen bedeckt.

6. Gießform nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus mit Harz gebundenem Sand besteht.

7. Gießform nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (200, 201) Zapfen aufweist, die in Öffnungen (203, 204, 205) der Graphitform eingreifen.

8. Gießform nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Eingieß- und Steigeröffnung mit einem Filterkern (214) und einem nach dem Vollgießen der Form hochschwimmenden Abdeckkern (219) ausgerüstet ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Gießformauskleidung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein loses Auskleidungsmaterial durch Blaswirkung auf die auszukleidende Oberfläche aufgebracht wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer Gießformauskleidung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein loses Auskleidungsmaterial auf der auszukleidenden Oberfläche abgelegt und dann durch mechanischen Drehvorgang geformt und verfestigt wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Gießform nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus keramischem Material bestehende Auskleidung in breiigem Zustand durch Preßwirkung geformt und dann gehärtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen