DE4430890A1 - Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen Außenkontur - Google Patents
Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen AußenkonturInfo
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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.
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.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4430890A DE4430890A1 (de) | 1994-07-27 | 1994-08-31 | Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen Außenkontur |
PCT/EP1995/002762 WO1996003237A1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Verfahren und giessvorrichtung zum herstellen von teilen mit einer schraubensymmetrischen aussenkontur |
DE59507385T DE59507385D1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Verfahren und giessvorrichtung zum herstellen von teilen mit einer schraubensymmetrischen aussenkontur |
DK95926880T DK0721387T3 (da) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Fremgangsmåde og støbeanordning til fremstilling af dele med en skruesymmetrisk udvendig kontur |
EP95926880A EP0721387B1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Verfahren und giessvorrichtung zum herstellen von teilen mit einer schraubensymmetrischen aussenkontur |
CN95190688A CN1046442C (zh) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | 生产带有对称螺旋外形零件的方法和铸造装置 |
US08/622,742 US5743321A (en) | 1994-07-27 | 1996-03-27 | Process for the production of parts with a spirally symmetrical outer contour |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4426567 | 1994-07-27 | ||
DE4430890A DE4430890A1 (de) | 1994-07-27 | 1994-08-31 | Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen Außenkontur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4430890A1 true DE4430890A1 (de) | 1996-02-01 |
Family
ID=6524250
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4430890A Ceased DE4430890A1 (de) | 1994-07-27 | 1994-08-31 | Verfahren und Gießvorrichtung zum Herstellen von Teilen mit einer schraubensymmetrischen Außenkontur |
DE59507385T Expired - Lifetime DE59507385D1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Verfahren und giessvorrichtung zum herstellen von teilen mit einer schraubensymmetrischen aussenkontur |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59507385T Expired - Lifetime DE59507385D1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-14 | Verfahren und giessvorrichtung zum herstellen von teilen mit einer schraubensymmetrischen aussenkontur |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE4430890A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7224272U (de) * | 1973-01-11 | Verschleiss Technik Wahl H | ||
DE2607684B1 (de) * | 1976-02-25 | 1976-10-28 | Werner & Pfleiderer | Verfahren zur herstellung von verbundwerkstuecken |
-
1994
- 1994-08-31 DE DE4430890A patent/DE4430890A1/de not_active Ceased
-
1995
- 1995-07-14 DE DE59507385T patent/DE59507385D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7224272U (de) * | 1973-01-11 | Verschleiss Technik Wahl H | ||
DE2607684B1 (de) * | 1976-02-25 | 1976-10-28 | Werner & Pfleiderer | Verfahren zur herstellung von verbundwerkstuecken |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-B.: "GIESSEREI LEXIKON", Ausgabe 1988, 14. Auflage, S. 888, 1069, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59507385D1 (de) | 2000-01-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BITZER KUEHLMASCHINENBAU GMBH, 71065 SINDELFINGEN, |
|
8131 | Rejection |