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Verfahren zur Regelung der Abkühlung von Eisen- oder Metallgußstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Abkühlung von Eisen- oder
Metallgußstückcll in Abhängigkeit der Gestaltung des zu gießenden Gegenstandes sowie
der Art des zu vergießenden Werkstoffes.
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Es -ist bekannt. daß die Korngröße des Gefüges eines Guß.stückes in
hohem Maße von der Abkühlungsgeschwindigkeit und damit von der Wärmeableitung in
der Form abhängig ist. Bei langsamer Wärmeableitung und der dadurch bedingten langsamen
Abkühlung des Gußstückes entsteht ein Gußtefüge mit grobem Korn, während bei rascher
Abkühlung oder Wärmeableitung durch das Formmaterial ein Gußgefüge mit feinemKorn
entsteht.
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Die zur Verbesserung der Materialqualität heim Gießen bekannte Verwendung
von aus metallischen Stoffen bestehenden Kokillen, durch welche die Wärmeableitung
all bestimmten Stellen der Form gegenüber andern verändert werden soll, hat den
Nachteil, daß infolge des sl:rutlgllaftc#n Unterschiedes der Wä rmelcitfähigkeit
des verwendeten Materials in der Wärmeableitung aus dem (=ttßstück große Unterschiede
entstehen. Diese führen durch allzu scltrollc Abschreckung ztl tingcwollter I-lürte
des Materials. Dies crfordcrt nicht nur eile Nachglühen zum Ausgleich des Geffges,
sondern bildet dazu noch die Ursache voll Schwierigkeiten in der Bearbeitung. Die
all sich bekannte Verwendltng des Graphitüberzuges kann diese schiidliche Wirkung
nicht aufheben, da sie einzig und allein das Verbrennen der Form verhindern soll,
dagegen in der Art und Weise der Verwendung keinen nennenswerten Einfluß auf die
Wärmeleitfähigkeit des Formmaterials ausübt.
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Es ist schon vorgeschlagen «-orden, zur Herstellung von gußcisernen
Gegenständen, die aus Teilen mit beträchtlich verschiedenem Querschnitt bestehen,
die Abkühlung der den verschiedenen Querschnitten entsprechenden Teile so zu regeln,
da(:, eine möglichst gleichmäßige Gefügebildung in den dicken und dünnen Querschnitten
entsteht. Durch Anordnung von größeren Hohlräumen um das Gußstück herum. die leer
bleiben sollen oder zum Ulllgiel:)en .eines dünneren Teiles mit tüissigeln Eisen
dienen, um dadurch die Warllleabgabe a11 den dünneren Teilen zu verzögern, ergibt
sich der Nachteil, daß die Herstellung eierartiger l=lolllr<iume. die beim Gießen
cles Stückes nicht einstürzen dürfen, sich sehr schwieri- -estaltet und die Entl#
1-1 stehungskosten der (;tii.')stiicke nicht unbe-Z, t n *ichtlich erhöht. Auch
wird init verbältnismä liig viel Ausschu(i gerechnet werden müssen. 13citti UmgieP,en
der dünneren 'feile mit llüssi-ein Eisen kommt noch als weiterer Nachteil hinzu,
dals ein wesentlicher Mehraufwand an Gußcisen erforderlich ist. Diese Nachteile
machen das \'e Mahren für die Praxis ungecisnet.
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Die Erfindung bezweckt, die Abkühlungsgcscll;vin(lig1:eit des Gußstückes
und damit
dessen Gefügebildung durch Abstufung der Wärmeleitfähigkeit
bzw. der Wärmeaufnahmefähigkeit der Formmasse derart zu beherrschen, daß eine Erhöhung
der Qualitätseigenschaften des Gusses erreicht wird. Die Erfindung besteht darin,
daß der gebräuchlichen Formmasse ein -Material von großer Hitzebeständigkeit und
mit einer Wärineleitfähigkeit, die im unerhitzten Zustand kleiner als
die
des Eisens, aber größer als die von Sand ist, z. B. Graphit, nach -Menge und Verteilung
derart zugefügt wird, daß die Wärmeleitfähigkeit und W:irmeaufnahmefähigkeit der
Formmasse unter Vermeidung schroffer llbergänge abgestuft wird.
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Das gemäß der Erfindung vorgeschlagene Verfahren beruht auf der Verwendung
eines Formmaterials, welches gegenüber den bisher gebräuchlichen Formmaterialien
eine weitgehende Veränderlichkeit der Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Wärmeleitfähigkeit
\i für ein bestimmtes Gußeisen ist beispielsweise
die Wärmeleitfähigkeit eines gebräuchlichen Gießereisandes o,oooG. Die Wärmeleitfähigkeit
des neuen Formstoffes kann nun je nach Bedarf die zwischen der Leitfähigkeit des
gewöhnlichen -Materials und der Leitfähigkeit des Eisens bestehenden Intervalle
nicht nur stufenweise ausfüllen, sondern auch über die Leitfähigkeit des Eisens
hinausgehen.
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Vorteilhaft wird gemäß der Erfindung Graphit als Formmaterial oder
Bestandteil der Mischung des Formmaterials vorgesehen. Die Wärmeleitfähigkeit von
Graphit beträgt in festem Zustand o,ro5 und 0,28 bei einer Temperatur von
555°
C (Werte nach Landolt-Börnstein, Physikalischchemische Tabellen, 5. Aufl. und Ergänzungsband
1927).
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Wird nun die Z\-ärmeleitfähigkeit des gebräuchlichen Gießereisandes
mit i angenommen, so ergibt sich für das Gußeisen eine Wärmeleitfähigkeit von etwa
25o, für den neuen Formstoff bei Verwendung von festem Graphit etwa i So im uncrwärmten
Zustand und ungefähr 4"7o bei einer Temperatur von 555° C.
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Während also die Leitfähigkeit des Gußeisens, welches meistens für
Kokillen Verwendung findet, 25omal größer ist als die des gebräuchlichen GiefJereisandes
und somit auch bei. gleichzeitiger Verwendung der beiden Stoffe nebeneinander die
Ableitung der W-irme an einer bestimmten Stelle 25omal größer ist als an einer nebenanliegenden
Stelle, sich also sprungweise verändert, ist die Wärmeleitfähigkeit des neuen Formmaterials
allmählich oder stufenweise veränderlich bis auf einen 45omal größeren Betrag der
Wärmeleitfähigkeit des üblichen Formsandes, je nachdem es ungemischt in Pulverform,
in fester Form oder bei hoher Temperatur oder als Beimischung Verwendung findet,
so daß die Wärmeleitfähigkeit in beliebigen, praktisch in Betracht kommenden Grenzen
verändert werden kann.
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Durch Veränderung des Zusatzes kann somit die Wärmeleitfähigkeit bzw.
Wärmeaufnahmefähigkeit der Formmasse allmählich, nicht nur sprungweise verändert
und damit eine Erhöhung der Qualitätseigenschaften des Gusses erhalten werden, ohne
daß man Nachteile für die Bearbeitung oder für etwaige Ergänzungsprozesse in Kauf
nehmen muß.