DE4430890A1 - Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen Außenkontur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Gußeisen, insbesondere Rotoren für Schrauben­ verdichter, mit einem Abschnitt, der eine zu einer Symme­ trieachse schraubensymmetrische Außenkontur aufweist.

Die Herstellung von Teilen mit einer abschnittsweisen schraubensymmetrischen Außenkontur erfolgt beispielsweise entweder ausgehend von einem Randmaterial oder von einer geschmiedeten oder einer gegossenen Walze, in welche durch spanabhebende Verfahren, beispielsweise Fräsen, Hochge­ schwindigkeitsfräsen oder Schleifen die schraubensymme­ trische Außenkontur eingearbeitet wird.

Bei diesem bekannten Verfahren ist eine aufwendige spanab­ hebende Bearbeitung erforderlich, die einerseits einen hohen Materialaufwand und andererseits auch einen hohen Bearbeitungsaufwand aufweist, wobei insbesondere das hohe Zerspanvolumen mehrere spanabhebende Arbeitsgänge erfor­ derlich macht, um letztlich die erforderliche Genauigkeit zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß derartige Teile mit weniger Aufwand und somit kosten­ günstiger hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Abformen eines den Abschnitt mit schraubensymmetrischer Außenkontur aufweisenden Modells ein diesen Abschnitt azimutal zur Symmetrieachse geschlossen umgebender Gieß­ formkörper hergestellt wird und daß mit diesem Gießform­ körper in einer Gießform unter zur Schalenerstarrung der Gußeisenschmelze führender Abschreckung ein dem herzu­ stellenden Teil entsprechender Abguß hergestellt wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß durch den den Abschnitt azimutal umgebenden Gießformkörper und das Ausgießen desselben unter zur Schalenerstarrung der Gußeisenschmelze führender Ab­ schreckung ein bereits eine schraubensymmetrische Außen­ kontur aufweisender Abguß herstellbar ist, der außerdem eine hohe Qualität des Oberflächenmaterials aufweist, vor­ zugsweise in diesem Bereich aufgrund der Schalenerstarrung im wesentlichen homogen und insbesondere im wesentlichen frei von Poren und Lunkern ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Gießform unter Dichtspeisung der Gußeisenschmelze ausgegossen wird, so daß insbesondere bei sich ausscheidendem Graphit der Graphitisierungsdruck dazu ausgenützt wird, um Lunker und Poren in dem Abguß zu verhindern.

Um ein möglichst über den Querschnitt homogenes Gefüge zu erhalten, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Abguß mit vertikal ausgerichteter Symmetrieachse des Gießform­ körpers hergestellt wird.

Hinsichtlich des Gußeisens, welches zur Herstellung des erfindungsgemäßen Teils verwendet wird, wurden bislang noch keine näheren Angaben gemacht. Um ein homogenes Ge­ füge zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gußeisen in der Gießform im wesentlichen eutektisch er­ starrt.

Für die Homogenität des zu erhaltenen Gefüges ist es be­ sonders günstig, wenn das Gußeisen in der Gießform als Einstoffsystem erstarrt.

Dies läßt sich insbesondere dadurch erreichen, daß die Gießform mit einer Gußeisenschmelze nahe dem Eutektikum gespeist wird.

Hinsichtlich der Herstellung der Gießform selbst wurden keine näheren Angaben gemacht. So wäre es im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, daß die Gießform allein den Gießformkörper umfaßt. Noch vorteilhafter ist es je­ doch, wenn zur Herstellung der Gießform der Gießformkörper als Einsatz zwischen zwei Formhälften eingelegt wird, so daß über die zwei Formhälften weitere Formelemente des herzustellenden Abgusses vorgebbar und definierbar sind, andererseits aber der Abschnitt der schraubensymmetrischen Außenkontur ebenfalls mit einer Gießform herstellbar ist, obwohl eine schraubensymmetrische Außenkontur nicht für Gießformen mit Formhälften geeignet ist, da Formhälften für schraubensymmetrische Außenkonturen vielfach aufgrund der mangelnden Entformbarkeit zwischen Formhälfte und Modell nicht herstellbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn die Formhälften im Formmaskenverfahren oder Maskenformverfahren hergestellt werden, da dieses Verfahren die Herstellung dünnwandiger und gut wärme­ leitender Formhälften ermöglicht, die erforderlich sind, um die zur Strahlenerstarrung der Gußeisenschmelze erfor­ derliche Abschreckung zu ermöglichen. Ferner hat das Form­ maskenverfahren den Vorteil, daß keine Ausformschrägen er­ forderlich sind und somit der Abguß mit geringerem Aufmaß hergestellt werden kann als bei konventionellen Gußver­ fahren.

Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der erfindungsge­ mäßen Lösung, wenn die Formhälften eine Form für mindes­ tens einen sich an den Abschnitt mit der schraubensymme­ trischen Außenkontur anschließenden Abschnitt des herzu­ stellenden Teils bilden.

Hinsichtlich der Herstellung des Gießformkörpers wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So wäre beispielsweise der Gießformkörper durch eine Vielzahl denkbarer Oberflächenbearbeitungsverfahren herstellbar.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Gießform­ körper durch Abformen des Modells mit Formmaterial und anschließendes Herausschrauben des Modells aus dem Gießformkörper hergestellt wird. Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Gießformkörper durch Abformen in einem äußeren Formbehälter mit einer definierten Außenkontur hergestellt wird, insbesondere dann, wenn der Gießformkörper als Ein­ satz in eine Formhälfte eingelegt werden soll, wobei in diesem Fall die Formhälfte eine der Außenkontur des Gieß­ formkörpers entsprechende Ausnehmung aufweist.

Für eine derartige Herstellung des Gießformkörpers eignet sich insbesondere ein Sandform-Verfahren, bei welchem mit dem Formsand ein Abformen des Modells zur Herstellung der Innenkontur und beispielsweise auch des Formbehälters zur Herstellung der Außenkontur des Gießformkörpers erfolgt.

Hinsichtlich der Art der Herstellung der endgültigen Form des Teils mit abschnittsweiser schraubensymmetrischer Außenkontur wurden im vorhergehenden keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, insbesondere bei geringeren Anforderungen an die Genauigkeit der Teile, diese direkt endkonturfertig im Urformverfahren herzu­ stellen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, insbesondere um eine hohe Präzision zu erreichen, wenn der Abschnitt mit der schraubensymmetrischen Außenkontur als Abguß mit Aufmaß hergestellt und anschließend spanabhebend auf die übliche Form bearbeitet wird, so daß insbesondere die für Schraubenverdichter hohe Genauigkeit der Außenkontur erreichbar ist, jedoch mit geringem Bearbeitungsaufwand, da die schraubensymmetrische Außenkontur bereits end­ konturnah herstellbar ist.

Dasselbe gilt für den sich an den Abschnitt mit der schraubensymmetrischen Außenkontur anschließenden Ab­ schnitt, beispielsweise Wellenstummel des Teils, da im Bereich dieser Wellenstummelansätze eine Lagerung erfolgt und somit die Aufnahmefläche für die Lager ebenfalls mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden müssen.

Vorzugsweise werden an den Abguß nach dem Entformen Zentrierflächen durch spanabhebende Bearbeitung ge­ schaffen, der Abguß dann an den Zentrierflächen aufge­ nommen und spanabhebend fertigbearbeitet.

Die Fertigbearbeitung erfolgt beispielsweise durch Fräsen in einer Aufspanung und nachfolgendes Schleifen in einer weiteren Aufspanung.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Abguß nach Herstellung der Zentrierflächen in einer Aufspanung span­ abhebend fertigbearbeitet wird. Diese Fertigbearbeitung ist ein Schleifen, vorzugsweise Hochgeschwindigkeits­ schleifen.

Für die Genauigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fertigbearbeitung auf einer Maschine erfolgt.

Noch vorteilhafter ist es, wenn das Herstellen der Zentrierflächen auf derselben Maschine erfolgt wie die Fertigbearbeitung.

Hinsichtlich des verwendeten Gußeisens wurden bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren keine näheren Angaben gemacht.

Prinzipiell wären alle möglichen Varianten von Gußeisen­ schmelzen verwendbar, beispielsweise auch eine Gußeisen­ schmelze, welche im Gußeisen mit Lamellengraphit entsteht. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, insbesondere um gute Oberflächeneigenschaften und gute Wechsellast-Festigkeit und insbesondere auch gute Duktilität zu erreichen, wenn eine Gußeisenschmelze verwendet wird, bei welcher im Abguß Gußeisen mit Kugelgraphit entsteht. Vorzugsweise ist das Gefüge überwiegend perlitisch und geringfügig ferritisch.

Die Erfindung betrifft ferner eine Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen aus Gußeisen mit einem eine zur Symmetrieachse schraubensymmetrische Außenkontur aufwei­ senden Abschnitt, wobei diese Gießvorrichtung insbesondere zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens dient.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer derartigen Gießvorrichtung dadurch gelöst, daß eine Gießform einen den Abschnitt mit der schraubensymmetrischen Außenkontur azimutal zur Symmetrieachse geschlossen umgebenden und durch ein Modell mit der schraubensymmetrischen Außen­ kontur geformten Gießformkörper aufweist und daß die Gießform von einem beim Abgießen zur Schalenerstarrung einer in die Gießform eingebrachten Gußeisenschmelze führenden Kühlkörper umgeben ist.

Mit einer derartigen Gießform lassen sich bei den eingangs beschriebenen Verfahren die genannten Vorteile erreichen, insbesondere ein Abguß mit einer hohen Homogenität, der außerdem im Abschnitt mit der schraubensymmetrischen Außenkontur endkonturnah oder sogar endkonturgetreu ge­ formt ist, so daß zumindest aufwendige Bearbeitungsvor­ gänge entfallen.

Hinsichtlich der Ausbildung des Kühlkörpers wurden keine näheren Angaben gemacht. So ist vorteilhafterweise vorge­ sehen, daß der Kühlkörper aus Stahlkies ist, welcher eine hohe Wärmekapazität aufweist, um eine abschreckende Wir­ kung zur Ausbildung der Schalenerstarrung im Abguß zu er­ reichen.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Gewicht des Kühlkörpers mindestens das 8- bis 10fache Gießgewicht beträgt.

Um einen guten Wärmeübergang zu erreichen, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Wanddicke der Gießform maximal 10 mm beträgt, vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Wanddicke maximal 5 bis 10 mm beträgt.

Die Gießform könnte prinzipiell allein durch den Gießform­ körper gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, insbesondere, um an dem die schraubensymmetrische Außen­ kontur aufweisenden Abschnitt zusätzliche Abschnitte anzu­ formen, wenn die Gießform zwei Formhälften umfaßt, in welche der Gießformkörper eingelegt ist.

Vorzugsweise sind die Formhälften dabei so ausgebildet, daß sie eine Form für mindestens einen sich an den Ab­ schnitt mit der schraubenförmigen Außenkontur anschließen­ den Abschnitt des herzustellenden Teils bilden.

Ein besonders genaues Gießen läßt sich dann erreichen, wenn die Formhälften nach dem Formmasken- oder dem Masken­ formverfahren hergestellt sind, da damit sehr präzise Formen herstellbar sind.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung noch einen Rotor für einen Schraubenverdichter mit einem eine schraubensymme­ trische Außenkontur aufweisenden Abschnitt, insbesondere einem Verdichtungsabschnitt, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß dieser gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfah­ ren oder unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gießvorrichtung hergestellt ist.

Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor für Schrauben­ verdichter mit einem eine schraubensymmetrische Außen­ kontur aufweisenden Verdichtungsabschnitt, welcher erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rotor im Querschnitt außenkonturseitig, zumindest bereichsweise, ein schalenerstarrtes Gefüge aus Gußeisen mit Graphit­ ausscheidungen aufweist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Rotor im Bereich seiner schraubensymmetrischen Außenkontur ein schalenerstarrtes Gefüge aus Gußeisen mit Graphit­ ausscheidungen aufweist.

Ferner betrifft die Erfindung noch ein Teil aus Gußeisen mit einer zu einer Symmetrieachse schraubensymmetrischen Außenkontur, insbesondere einen Rotor für einen Schrauben­ verdichter mit einem die schraubsymmetrische Außenkontur aufweisendem Verdichtungsabschnitt, welcher erfindungs­ gemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß dieses ein über einen Querschnitt des Abschnitts mit schrauben­ symmetrischer Außenkontur homogenes Gefüge aufweist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Gefüge im Querschnitt vollständig poren- und lunkerfrei ist, wobei unter Poren und Lunker Hohlräume zu verstehen sind, welche sichtbar und größer als ungefähr 1/10 mm Durchmesser sind.

Ein derartiges Teil ist vorzugsweise dadurch erreichbar, daß dieses nach einer Ausführungsform des vorstehend be­ schriebenen Verfahrens hergestellt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne­ rischen Darstellung der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schraubenver­ dichter, bei welchem als Rotoren Teile mit schraubensymmetrischer Außenkontur Verwendung finden;

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1 und insbesondere durch die Rotoren mit schrauben­ symmetrischer Außenkontur;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Abgusses für einen derartigen Rotor;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Her­ stellung eines Gießformkörpers für eine Gießform gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Darstellung einer ersten Aufspannung eines erfindungsgemäßen Abgusses für einen Rotor zur mechanischen spanabhebenden Bearbeitung; und

Fig. 6 eine Darstellung einer zweiten Aufspannung des Abgusses zur Fertigbearbeitung.

Die erfindungsgemäß hergestellten Teile sind beispiels­ weise Rotoren 10, 12 von in Fig. 1 und Fig. 2 darge­ stellten Schraubenverdichtern 14, wobei jeder der Rotoren 10 und 12 als einstückiges Teil mit einem Abschnitt 16 bzw. 18 mit schraubensymmetrischer Außenkontur, im fol­ genden vereinfacht als schraubensymmetrischer Abschnitt bezeichnet, ausgebildet ist, in welchem eine Außenkontur der Rotoren 10, 12 mehrere schraubenförmig zu einer Symmetrieachse oder Schraubenachse 20 bzw. 22 verlaufende Schraubenkämme 24 bzw. 26 aufweist, die unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, wobei die Querschnittsformen so ausgebildet sind, daß die Schraubenkämme 24 bzw. 26 der beiden Rotoren 10 und 12 dichtend ineinander greifen. Die Querschnittsform der Schraubenkämme 24 und 26 ist dabei unterschiedlich, jedoch wechselseitig so angepaßt, daß bei sich gegeneinander drehenden Rotoren 10 und 12 von diesen ein Medium verdichtet wird.

Hierzu sind die Rotoren 10 und 12 in einem als Ganzes mit 30 bezeichneten Gehäuse angeordnet, welches die schrauben­ symmetrischen Abschnitte 16 und 18 im wesentlichen dich­ tend umschließt.

Jeder der Rotoren 10 und 12 ist ferner noch mit beider­ seits der schraubensymmetrischen Abschnitte 16 und 18 und koaxial zur Symmetrieachse 20 bzw. 22 einstückig ange­ formten Wellenstummeln 32 bzw. 34 und 36 bzw. 38 versehen, mit welchen die Rotoren 10 und 12 in dem Gehäuse 30 dreh­ bar gelagert sind. Einer der Wellenstummel, bzw. der Wellenstummel 36 ist dabei zu einem in Fig. 1 nicht ge­ zeichneten Antriebsmotor geführt und von diesem angetrie­ ben.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der Rotoren 10 oder 12, beispielsweise des Rotors 10 in einer in Fig. 3 als Ganzes mit 40 bezeichneten Gießvorrichtung, welche einen Kübel 42 umfaßt, in welchem eine als Ganzes mit 44 bezeichnete Gießform angeordnet ist, in welcher ein Abguß 10′ des Rotors 10 herstellbar ist, wobei der gesamte Abguß 10′ ein einstückig gegossenes Teil darstellt, welches sowohl den schraubensymmetrischen Abschnitt 16′ als auch die beiden Wellenstummel 32′ und 36′ umfaßt, wobei durch die Bezeichnung der einzelnen Elemente mit einem Strich zum Ausdruck gebracht wird, daß diese nicht das endgültige Maß sondern ein Aufmaß aufweisen.

Die Gießform 44 umfaßt ihrerseits zwei Formmaskenhälften 46 und 48, welche nach dem bekannten Formmaskenverfahren, beispielsweise beschrieben in dem Buch "Gießereiform­ stoffe", VEB-Verlag Technik Berlin, Ausgabe 1955, Autor: Dr. R. Grochalski hergestellt sind. Diese Formmasken­ hälften 46 und 48 bilden eine Form für die Wellenstummel­ ansätze 32′ und 36′, die sich beiderseits des schrauben­ symmetrischen Abschnitts 16′ erstrecken.

Die Form für das Gießen des schraubensymmetrischen Ab­ schnitts 16′ wird gebildet durch einen Gießformkörper, welcher den schraubensymmetrischen Abschnitt 16′ in Azimu­ talrichtung zur Symmetrieachse 20 geschlossen umschließt und in eine entsprechende Ausnehmung 52 der beiden Form­ maskenhälften 46 und 48 eingelegt ist. Beispielsweise weist hierzu der Gießformkörper 50 eine zur Symmetrieachse 20 zylindrische Außenmantelfläche 54 sowie Stirnflächen 56 und 58 auf und die Ausnehmung 52 weist eine Innenzylinder­ mantelfläche 60 sowie diese begrenzende Ringflächen 62 und 64 auf und bildet mit diesen eine paßgenaue Aufnahme für den Gießformkörper 50.

Eine Teilungsebene 70 der beiden Formmaskenhälften 46 und 48 ist so gelegt, daß in dieser auch die Symmetrieachse 20 des rotationssymmetrischen Abschnitts 16 liegt, die gleichzeitig die Symmetrieachse für die beiden Wellen­ stummel 32′ und 36′ bildet.

Die Gießform umfaßt die beiden Formmaskenhälften 46 und 48 sowie den in diese eingelegten Gießformkörper 50. Dieser wird so in dem Kübel 42 angeordnet, daß die Symmetrieachse 20 in vertikaler Richtung verläuft. Ferner ist die Gießform in dem Kübel 42 noch von einem Kühlkörper 72 um­ geben, welcher aus einer die Gießform 44 Schüttung aus Stahlkies gebildet ist. Die Schüttung aus Stahlkies umgibt dabei die gesamte Gießform 44 und weist eine Masse auf, welche ungefähr dem 8- bis 10fachen der Masse des Ab­ gusses 10′ des Rotors entspricht.

Um eine effektive Kühlwirkung durch den Kühlkörper 72 zu erreichen, ist die Gießform 44 so ausgebildet, daß sie vorzugsweise eine zwischen dem Abguß 10′ und dem Kühl­ körper 72 liegende Wanddicke von 5 bis 8 mm aufweist, so daß eine geeignete thermische Ankoppelung zwischen der in die Gießform eingefüllten Gußeisenschmelze und dem Kühl­ körper 72 möglich ist.

Die Herstellung des Gießformkörpers 50 erfolgt, wie in Fig. 4 dargestellt, mittels einer als Ganzes mit 80 be­ zeichneten Formvorrichtung, welche einen Formbehälter 82 aufweist, in welchen ein Modell 84 für den schraubensymme­ trischen Abschnitt 16′ einsetzbar ist. Der Formbehälter 82 umfaßt einen Boden 86 und ist durch einen Deckel 88 ver­ schließbar, wobei eine Innenwand 90 des Formbehälters 82 die zylindrische Außenmantelfläche 54, der Boden 86, die Stirnfläche 58 und der Deckel 88 die Stirnfläche 56 defi­ nieren. Der Deckel 88 ist dabei so ausgebildet, daß er einen einer Außenkontur des Modells 84 entsprechenden Durchbruch 92 aufweist, so daß sich das Modell 84 mit seiner schraubensymmetrischen Außenkontur durch diesen Durchbruch hindurcherstreckt und somit auch durch den Deckel 88 hindurchschraubbar ist.

Das Modell 88 ist ferner drehfest mit einer Welle 94 ver­ bunden, welche in Richtung ihrer Drehachse 96 verschieb­ lich ein Antriebsrad 98 durchsetzt, aber drehfest mit dem Antriebsrad 98 verbunden ist, so daß durch Drehen des An­ triebsrads 98 das gesamte Modell 94 durch den Deckel 88 herausschraubbar ist.

Vorzugsweise erfolgt die exakte Führung des Modells 84 durch den entsprechend der Außenkontur geformten Durch­ bruch 92 im Deckel, welcher in Richtung der Symmetrieachse 20, welche koaxial zur Achse 96 verläuft, eine Länge auf­ weist, die mindestens ungefähr der Erstreckung des Modells 84 in dem Formbehälter 82 entspricht.

Zur Herstellung des Gießformkörpers 50 wird das Modell 84 soweit in den Formbehälter 82 eingeschraubt, bis es mit seiner Stirnseite 100 auf dem Boden 86 des Formbehälters 82 aufsitzt. Anschließend wird über Öffnungen 102 mittels einer Kernschießmaschine Sand unter Druck in den Zwischen­ raum zwischen dem Modell 84 und dem Formbehälter 82 mit dem Boden 86 und dem Deckel 88 eingeschossen und in kon­ ventioneller Weise verfestigt, so daß der verfestigte Sand den Gießformkörper 50 bildet. Nach der Verfestigung wird durch Drehen des Antriebsrads 98 das Modell 88 aus dem Gießformkörper 50 herausgeschraubt, anschließend der Deckel 88 abgehoben und der Gießformkörper 50 aus dem Formbehälter 82 entnommen.

Dieser Gießformkörper 50 ist dann in die beiden nach einem konventionellen Formmaskenverfahren hergestellten Form­ maskenhälften 46 und 48 einsetzbar, um die Gießform 44 zu bilden.

Die Formmaskenhälften 46 und 48 sind aus einem für das Formmaskenverfahren üblichen Sand-Harzgemisch hergestellt und gehärtet.

Besonders vorteilhaft ist es, insbesondere wenn eine gute Kühlung des schraubensymmetrischen Abschnitts 16′ erfor­ derlich ist, den Gießformkörper 50 aus einem Gemisch von Quarzsand, Chromerz und Zirkonsand herzustellen.

Die in den Kühlkörper 72 eingebettete Gießform 44 wird bei vertikaler Ausrichtung der Symmetrieachse 20 über einen Speiser 104 mit einer im wesentlichen eutektischen Guß­ eisenschmelze ausgegossen, wobei die Gußeisenschmelze in der Gießform 44 im wesentlichen eutektisch und aufgrund der Abschreckung durch den Kühlkörper im Wege einer Schalenerstarrung erstarrt. Ferner erfolgt die Speisung im Wege der Dichtspeisung analog zur aus dem Kokillenguß be­ kannten Dichtspeisung (wie z. B. in dem Fachaufsatz von Dipl. Ing. K. Näser mit dem Titel HD Sonderguß in "Der Konstrukteur" 3/83 beschrieben), so daß durch den sich in der Gießform 44 ausbildenden Graphitisierungsdruck die Ausbildung von Lunkern verhindert wird. Vorzugsweise wird als Gußeisenschmelze eine derartige Schmelze verwendet, daß der Abguß 10′ ein Gefüge aus Gußeisen mit Kugelgraphit aufweist, so daß vorzugsweise ein GGG-Werkstoff, insbe­ sondere GGG70 entsteht.

Das Gefüge ist dabei günstigerweise im wesentlichen perlitisch und geringfügig ferritisch, vorzugsweise ungefähr 95% perlitisch und ungefähr 5% ferritisch.

Nach dem Entformen des Abgusses 10′ erfolgt noch die mechanische spanabhebende Bearbeitung, beispielsweise durch nur durch Fräsen oder nur durch Schleifen im Bereich des schraubensymmetrischen Abschnitts 16′, so daß nach Abtragen des Aufmaßes der schraubensymmetrische Abschnitt 16 des Rotors 10 entsteht und ferner erfolgt ein ent­ sprechendes Bearbeiten der Wellenstummelansätze 32′ und 36′, um die Wellenstummel 32 und 36 zu erhalten.

Vorzugsweise wird der Abguß 10′ nach dem Entformen ge­ spannt und in dieser Aufspannung werden zentrierflächen bearbeitet, die entweder Aufnahmen für Spitzen sind oder mindestens eine Aufnahme zum Einspannen des Werkstücks oder drehfesten Halten und eine weitere derartige Aufnahme oder eine Aufnahme für eine Spitze umfassen.

Insbesondere wird hierzu, wie in Fig. 5 dargestellt, der Abguß 10′ im schraubensymmetrischen Abschnitt 16′, vorzugs­ weise in den Endbereichen 16a′ und 16b′ jeweils mit einem Spannbackensatz 110a und 110b gespannt, wobei ein derartiges Spannen des schraubensymmetrischen Abschnitts 16′ deshalb einfach möglich ist, weil dieser nach dem Formmaskenverfahren hergestellt ist und somit bereits aufgrund dieses Gießverfahrens eine hohe Genauigkeit im Bereich der Umfangsfläche, in welcher ein Spannen mit den Spannbackensätzen 110a und 110b erfolgt, aufweist.

In dieser in Fig. 5 dargestellten ersten Aufspannung mit­ tels der Spannbackensätze 110a und 110b erfolgt eine Bear­ beitung von Stirnseiten 112a und 112b des schrauben­ symmetrischen Abschnitts 16′ und der Wellenstummelansätze 32′ und 36′.

Beispielsweise erfolgt beim Wellenstummelansatz 32′ im Anschluß an die Stirnseite 112a die Bearbeitung einer Zylinderfläche 114 und im Anschluß an diese die Bear­ beitung einer gegenüber der Zylinderfläche 114 zurück­ gesetzten Zylinderfläche 116, welche vorzugsweise zur Aufnahme der Lager dient.

An die Zylinderfläche 116 schließt sich die Bearbeitung eines endseitigen Gewindeabschnitts 118 an.

Eine Stirnseite 120 des Wellenstummelansatzes 32′ wird zumindest dahingehend bearbeitet, daß in diese eine konische Zentrierbohrung 122 koaxial zur Achse 20 eingebracht wird.

Darüber hinaus wird beispielsweise im Anschluß an die Stirnseite 112b der Wellenstummelansatz 36′ ebenfalls so bearbeitet, daß zunächst die Bearbeitung einer Zylinder­ fläche 124, welche sich an die Stirnseite 112b anschließt, dann die Bearbeitung einer gegenüber der Zylinderfläche 124 zurückgesetzten Zylinderfläche 126, welche vorzugsweise einen Wellenstumpf bildet, und im Anschluß daran die Bear­ beitung einer endseitigen Mitnahmefläche 128, welche eben­ falls gegenüber der Zylinderfläche 126 radial zurück­ gesetzt ist, erfolgt. Anschließend erfolgt noch eine Bearbeitung einer Stirnseite 130 des Wellenstummels 36′ dahingehend, daß ebenfalls eine konische Zentrierbohrung 132 koaxial zur Achse 20 eingebracht wird.

Vorzugsweise erfolgen in der ersten Aufspannung alle Bear­ beitungen an den Stirnseiten 112a und 112b und den Zylinderflächen 114, 116, 124, 126 und 128 in Form eines Vordrehens dieser Flächen.

Nach dem Bearbeiten der Zentrierflächen wird der Abguß 10′ mit diesen aufgenommen und entweder mit einer Fräs­ bearbeitung und eine nachfolgenden Schleifbearbeitung fertigbearbeitet oder in einer Maschine in einer Aufspan­ nung, insbesondere durch Hochgeschwindigkeitsschleifen, fertigbearbeitet.

Beispielsweise wird in der zweiten Aufspannung, wie in Fig. 6 dargestellt, der Abguß 10′ in den Zentrierbohrungen 122 und 132 zwischen Spitzen 134 und 136 aufgenommen und zusätzlich im Bereich der Spannfläche 128 mittels Backen 138 zur Drehmomenteinleitung gespannt.

In dieser zweiten, in Fig. 6 dargestellten Aufspannung zwischen den Spitzen 134 und 136 erfolgt ein Fertig­ schleifen der Zylinderflächen 114, 116, 124 und 126 sowie der Stirnseiten 112a und 112b und außerdem ein Fertig­ schleifen des schraubensymmetrischen Abschnitts 16′ zum Erreichen der endgültigen Außenkontur dieses schrauben­ symmetrischen Abschnitts.

Nach Bearbeiten des Abgusses 10′ in der Aufspannung gemäß Fig. 6 ist der erfindungsgemäße Rotor 10′ fertigbearbeitet.

Die Spannfläche 128 bleibt dabei am fertigbearbeiteten Teil erhalten und stört bei Einsatz desselben nicht.

Der Vorteil der Erfindung ist, daß eine hohe Genauigkeit des fertigbearbeiteten Werkstücks erreichbar ist, die beispielsweise das Auswählen passender fertigbearbeiteter Rotorenpaare erübrigt, da alle Rotoren mit ausreichend großer Präzision bei geringer zerspanender Bearbeitung herstellbar sind.

Claims (26)

1. Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Gußeisen mit einem Abschnitt, der eine zu einer Symmetrieachse schraubensymmetrische Außenkontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abformen eines den Abschnitt mit schrauben­ symmetrischer Außenkontur aufweisenden Modells ein diesen Abschnitt azimutal zur Symmetrieachse ge­ schlossen umgebender Gießformkörper hergestellt wird, und daß mit diesem Gießformkörper in einer Gießform unter zur Schalenerstarrung der Gußeisenschmelze führender Abschreckung ein dem herzustellenden Teil entsprechender Abguß hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform unter Dichtspeisung der Gußeisen­ schmelze ausgegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gießen bei vertikal stehender Symmetrieachse des Gießformkörpers erfolgt.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisen in der Gieß­ form im wesentlichen eutektisch erstarrt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform mit einer Gußeisenschmelze nahe dem Eutektikum gespeist wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Gieß­ form der Gießformkörper als Einsatz zwischen zwei Formhälften eingelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften im Formmaskenverfahren oder Maskenformverfahren hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formhälften eine Form für mindes­ tens einen sich an den Abschnitt anschließenden Ab­ schnitt des herzustellenden Teils bilden.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießformkörper durch Abformen des Modells mit Formmaterial und an­ schließendes Herausschrauben des Modells aus dem Gießformkörper hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießformkörper durch Abformen in einem äußeren Formbehälter mit defi­ nierter Außenkontur hergestellt wird.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit der schraubensymmetrischen Außenkontur als Abguß mit Aufmaß hergestellt und anschließend spanabhebend auf die endgültige Form bearbeitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abguß mit Zentrierflächen versehen und dann spanabhebend fertigbearbeitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abguß zum Versehen mit den Zentrierflächen im Bereich der schraubensymmetrischen Außenkontur aufgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fertigbearbeitung mit einer ein­ zigen Aufspannung an den Zentrierflächen durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die spanabhebende Bearbeitung auf die endgültige Form auf einer Maschine durchgeführt wird.

16. Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen aus Guß­ eisen mit einem eine zu einer Symmetrieachse schrau­ bensymmetrische Außenkontur aufweisenden Abschnitt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Gießform (44) einen den Abschnitt (16) mit der schraubensymmetrischen Außenkontur azi­ mutal zur Symmetrieachse (20) geschlossen umgebenden und durch ein Modell (84) mit der schraubensymme­ trischen Außenkontur geformten Gießformkörper (50) aufweist,
und daß die Gießform (44) von einem beim Abgießen zur Schalenerstarrung einer in die Gießform (44) einge­ brachten Gußeisenschmelze führenden Kühlkörper (72) umgeben ist.

17. Gießvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (72) aus Stahlkies ist.

18. Gießvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gewicht des Kühlkörpers (72) das acht- bis zehnfache Gießgewicht beträgt.

19. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Gieß­ form (44) maximal 10 mm beträgt.

20. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (44) zwei Formhälften (46, 48) umfaßt, in welche der Gießform­ körper (50) eingelegt ist.

21. Gießvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formhälften (46, 48) eine Form für mindestens einen sich an den Abschnitt (16) mit der schraubensymmetrischen Außenkontur anschließenden Abschnitt (32′, 36′) des herzustellenden Teils bilden.

22. Gießvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (46, 48) nach dem Formmaskenverfahren oder Maskenformverfahren herge­ stellt sind.

23. Rotor für Schraubenverdichter mit einem eine schraubensymmetrische Außenkontur aufweisenden Abschnitt, insbesondere einem Verdichtungsabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10, 12) nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 oder mit einer Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18 hergestellt wird.

24. Rotor für Schraubenverdichter mit einem eine schraubensymmetrische Außenkontur aufweisenden Abschnitt, insbesondere einem Verdichtungsabschnitt, dadurch gekennzeichnet daß der Rotor (10, 12) im Querschnitt außenkonturseitig ein schalenerstarrtes Gefüge aus Gußeisen mit Graphitausscheidungen aufweist.

25. Teil aus Gußeisen mit einem eine schraubensymme­ trische Außenkontur aufweisenden Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (10) ein über seinen Querschnitt homogenes Gefüge aufweist.

26. Teil aus Gußeisen nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses im Querschnitt ein poren- und lunkerfreies Gefüge aufweist.