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Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern in Dauerformen unter Verwendung
ausschmelzbarer Metallkerne Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Hohlgüssen in Dauerformen unter Verwendung nusschmelzbarer Metallkerne.
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Die Herstellung von Abgüssen in Dauerformen ist an sich bekannt. Hierbei
wurden - falls es sich um einfachen Kernguß handelte und ein glattes Ausziehen der
Kerne unmittelbar nach dem Abgießen möglich war - permanente Metallkerne verwendet,
kompliziertere Hohlgüsse konnten jedoch nur unter Anwendung von Sandkernen hergestellt
«-erden, die nach dem Erkalten des Gußstückes auf mechanischem Wege entfernt wurden.
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Auch ist vorgeschlagen worden, zur Bildung eines Hohlraumes einen
Kern aus einer leicht schmelzbaren Metallegierung zu verwenden. Auf den Kern, dessen
Form dem Hohlraum des herzustellenden Hohlkörpers entspricht, wurde eine Schichf
von leicht angefeuchteter-Porzellanerde o.dgl. aufgetragen, welche' unter hohem
Drucke fest an den Kern ängepreßt wurde, worauf nach vollständigem Austrocknen der
Porzellanmasse durch Erhitzen der leicht schmelzbare Kern ausgeschmolzen und aus
dem Hohlraum entfernt wurde. Die bisherigen Bemühungen, brauchbare Hohlgüsse bei
Verwendung von nusschmelzbaren Metallkernen herzustellen, mußten in-. solange scheitern,
als die Voraussetzungen, unter welchen die Herstellung solcher Abgüsse möglich ist,
ungeklärt waren.
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Die vorliegende Erfindung trägt nun diesen Umständen Rechnung und
besteht im wesentlichen darin, daß der in eine Dauerform (Kokille) eingelegte Kern
aus einem Metall oder einer Legierung in seiner Masse gegenüber der Masse des -Gußmateriäls
derart abgeglichen ist daß infolge des höheren Wärmeinhaltes und der höheren Temperatur
des Guß-Stückes das Ausschmelzen des Kernmetalls ohne Beeinträchtigung der Formgebung
und der Eigenschaften des Gußstückes erfolgt. " Wie das Verhältnis der Masse des
Kernes zur Masse des Gußstückes beschaffen i'st, hängt vornehmlich von den technischen
Eigenschaften beider Metalle ab. Bei Einhaltung der -geschilderten Vorbedingungen
verläuft der Gießprozeß, wie an einem Beispiel, nämlich Bildung eines Rohres au`s
Gußeisen unter Verwendung eines Aluminiumkernes, erläutert sein möge, folgendermaßen.
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Vor dem Beginn des Gießens wird in eine entsprechende Dauerform ein
'stabförmiger
Aluminiumkern eingelegt, der so dimensioniert ist;
daß seine Masse in einem bestimmten Verhältnis zu der Mässe des in den Hohlraum
zwischen Kern und Kokille zu vergießenden Gußeisens steht.
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Das mit einer Temperatur von etwa 130o° C in die Dauerform eintretende
Gußeisen gibt seinen Wärmeüberschuß, das ist jene Wärmemenge, welche das Gießmetall
infolge Überhitzung über seinen Schmelzpunkt besitzen muß, um gießfähig zu bleiben,
einerseits an die Kokillenwandungen, andererseits an den Aluminiumkern ab. Unmittelbar
nach Abgabe dieses Wärmeüberschusses setzt beim Abguß die Erstarrung ein, und zwar
schreitet diese von den Berührungsflächen des Abgusses mit der Kokille und dem Metallkerne
gegen die Mitte der Rohrwand fort und ist in dem Moment beendet, als der gesamte
Wärmeüberschuß von der Kokille und dem Kern aufgenommen ist.
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Die bislang an den Aluminiumkern abgegebene Wärmemenge verteilt sich
infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit sehr rasch auf den ganzen Kern, so daß bei
dessen richtiger Dimensionierung gemäß Vorschreibung ein vorzeitiges Schmelzen des
Kernes und ein damit verbundenes Vermengen mit dem Gießmetall nicht eintreten kann.
Der Kern hat inzwischen jene Temperatur erreicht, bei welcher Aluminium in den bekannten
breiartigen plastischenZ.ustand übergeht, also weich wird, ohne zu fließen.
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Nun wird die Dauerform geöffnet, und das noch mit dem Aluminiumkern
vereinigte Gußstück zur Verhinderung einer weiteren Wärmeabgabe an die Dauerform
aus dieser gebracht. Die nun einsetzende Sehwindung des Abgusses geht ohne Gefährdung
des Gußstückes vor sich, da der weich gewordene Aluminiumkern nur geringen Widerstand
dein Schwinden entgegensetzt.
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Ein Teil der im Abguß noch vorhandenen Wärmemenge wird im weiteren
Verlauf der Abkühlung an den Kern abgegeben, wodurch dieser an seinen Schmelzpunkt
und schließlich zum Schmelzen gebracht wird. Das flüssige Kernmetall (Aluminium)
tritt bei den Kernmarken aus dem Abguß und gibt damit den Hohlraum des Rohres frei.
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Bei Anwendung desVerfahrens fürMassenerzeugung wird vorgeschlagen,
den Abguß samt Kern unmittelbar nach -Öffnung der Dauerform in einen entsprechend
vorgewärmten Raum zu bringen, in welchem das ausfließende Kernmetall gesammelt wird.
Dadurch wird auch einer zu schroffen Abkühlung der Abgüsse an der Luft vorgebeugt
werden können.
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Das ausgeschmolzene flüssige Kernmetall stellt sofort für die Neuanfertigung
von' Kernen zur Verfügung, die am vorteilhaftesten ebenfalls in Dauerformen hergestellt
werden.
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Zum Gelingen des Verfahrens muß, wie früher ausgeführt wurde, die
Menge des aufgewendeten Gießmetalls im richtigen Verhältnisse zu der Menge des Kernmetalls
stehen. Nun trifft dies bei Hohlgüssen, deren Außen- und Innenmaße vorgeschrieben
sind, so z. B. für genormte Rohre, nicht immer zu. Der den Hohlraum auszufüllende
Kern würde das errechnete Gew ichtsverhäl tnis übersteigen: die Folge wäre, daß
das Metall des Kernes vom umgossenen Eisen nicht auf jene Temperatur gebracht wird,
in der das Kernmetall einen Aggregatzustand annimmt, bei dem es verdrängbar ist.
Zur Ermöglichung der Anfertigung von Hohlgüssen, bei welchen aus konstruktiven Rücksichten
die Einhaltung des richtigen Gewichtsverhältnisses zwischen Abguß und massivem Metallkern
nicht möglich ist, wird in weiterer Ausbildung ein kombinierter Kern angewendet.
Der Kern besteht diesfalls aus dem eigentlichen Metallkern, der in der richtigen
Wandstärke als Umhüllung auf den Kernträger (die Armierung) aufgegossen wird. Der
Kernträger kann aus verschiedenen Materialien (Ton, Chamotte, Asbest, Asbestzement,
Pappe, Blechen u. dgl. mehr) bestehen und hat lediglich die Aufgabe, die richtige
Formgebung des Kernes zu ermöglichen bzw. den Kern zu stützen. Für langgestreckte
zylindrische Metallkerne, so insbesondere solche zum Abgießen von gußeisernen Muffen-
oder Flanschenrohren,werden gemäß vorliegender Erfindung aus Blech oder anderen
plattenförmigen Stoffen eingerollte Rohrmäntel, deren Längsr iinder sich überlappen
und daher elastisch nachgeben, verwendet. Ein solcher Rohrmantel wird als Kern zur
Herstellung des Metallkernes in die Kerndauerform eingesetzt und mit dem Kernmetall
umgossen. Das erstarrende Metall drückt den Rohrmantel etwas zusammen. Der so hergestellte
Metallkern wird nun zur Herstellung des Hohlgußstückes in die Dauerform des Abgusses
eingelegt, worauf der Abguß erfolgen kann. Nach dem Ausschmelzen des Kernmetalls
kann auch der Rohrmantel, falls sein Herstfllungsmatcrial für permanente Zwecke
gewählt wurde, aus dem Hohlguß entfernt werden.
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Nach obigem bietet das Verfahren eine wesentliche Neuerung auf dem
Gebiete des Gießereiwesens, zumal es sich durch die Kernherstellung im steten Kreislaufe
für die Massenanfertigung von Hohlgüssen im Fließverfahren besonders eignet.