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Verfahren zur innigen Befestigung eines Körpers aus niedrigschmelzendem
Metall mit einem Körper aus einem schwerer schmelzenden Metall Verfahren zur innigen
Befestigung einer aus :einer Kupferlegierung bestehenden Lagerschale mit einem sie
versteifenden Eisen-oder Stahlmantel sind bekannt. Man hat zunächst versucht, die
beiden Körper durch Lötung zu verbinden; es ergab sich jedoch, daß eine vollkommene
Lötschicht über die gesamte zu verbindende Oberfläche nicht erzielt werden konnte,
so daß man zu dem Hilfsmittel einer siebartigen Ausbildung des versteifenden Eisen-
oder Stahlmantels griff. Dessen Festigkeit wurde hierbei so herabgesetzt, daß zu
seinem Aufbau legierte Stähle verwandt werden mußten; hierdurch wurde das Befestigungsverfahren
kostspielig und unwirtschaftlich. Ebenso unwirtschaftlich war das Verfahren, den
Rotguß oder die Bronze zu überhitzen, um hierauf das überhitzte Metall in den Stahlmantel
einzugießen; um :eine einigermaßen haltbare Verbindung zu erzielen, mußte etwa die
vierfache Menge des Metalls überhitzt werden, das im erstrebten Zustand die Rotguß-oder
Bronzeschale bildete. Man hat weiter Stahllamellen ähnlich Kernstützen in das Rotguß-
oder Bronzefutter eingebettet; die Verbindung war jedoch äußerst minderwertig, weil
jede Maßnahme fehlte, um eine innige Verbindung sicherzustellen. Man hat schließlich
die fertig vorgebildete Rotgut- :oder Bronzeschale mit Stahlguß umgossen; es trat
zwar die erstrebte innige Verbindung, aber gleichzeitig auch eine Verschweiß-ung
der beiden Körper ein, welche der Trennung Schwierigkeiten machte, wenn diese nach
Verbrauch der Lagerschale zur Verwertung des Altmetalls durchgeführt werden sollte.
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Endlich ist ein Verfahren zur Herstellung von Lagerschalen bekanntgeworden,
die aus einer äußeren Stahlschicht und einer inneren Schicht aus Rotgu3 :oder einer
anderen Legierung durch Gießen zusammengesetzt sind, bei welchem das Trennungsbestreben
der beiden Schichten durch Angleichung der Wärmeausdehnungszahlen unterdrückt oder
vermindert wird bzw. die Angleichung der Wärm:eausdehnungszahlen bis auf einen Betrag
von solcher Größe erfolgt, daß der Einfluß der Schwindung der angegossenen Schicht
aufgehoben wird, und zwar wird die Angleichung durch Legierungszusätze bewirkt.
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Alle Schwierigkeiten der bekannten Verfahren beseitigt das _ erfindungsgemäß
vo-rgeschlagene, nachdem der Stahlmantel, also der Körper aus dem schwerer schmelzenden
Metall, vor dem Einguß des Rotgusses oder einer anderen Kupferlegierung, also vor
dem Einguß des geschmolzenen Körpers leichterer Schmelzbarkeit, so hoch aufgeheizt
wird, daß die Ausdehnung einer Längeneinheit desselben gleich dem Maß ist, um das
die Längeneinheit des geschmolzenen Körpers aus dem
Metall leichterer
Schmelzbarkeit beim Erstarren schwindet, wobei eine obere, Grenze der Aufheizung
des schwerer schmelzbaren Körpers naturgemäß dadurch gegeben ist, daß die sich nach
dem Temperaturausgleich einstellende Temperatur des schwerer schmelzbaren Körpers
unter der Temperatur liegt, bei der eine Unstetigkeit in der Zu- bzw. Abnahme seiner
Ausdehnung in Abhängigkeit von der Temperatur auftritt. Man hat nämlich schon vorgeschlagen,
einen eisernen Lagerkörper vorher auf Weißglut zu überhitzen und dann die Rotgußlegierung
in überhitztem Zustande einzugießen. In diesem Falle liegt die Temperatur des aufgeheizten
Eisen- oder Stahlmantels über der Temperatur, bei der in der Ausdehnung eine Unstetigkeit
auftritt; hierdurch entsteht die Möglichkeit, daß, sich der durch das Herstellungsverfahren
zu gewährleistende innige Zusammenhang zwischen Stahlmantel und Rotgußfutter wieder
aufhebt. Das Rotgußfutter selbst wird überhitzt und dadurch seine Gleiteigenschaft
geschädigt, während gemäß der Erfindung diese Gleit-" eigenschaft unverändert aufrechterhaltenwird.
Eine besonders vorteilhafte Durchführungsform des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch,
daß stehende, hochaufgeheizte Stahlmäntel mit einem Kern blockartig vereinigt werden,
worauf die Kupferlegierung durch einen im Kern angeordneten Eingußtrichter derart
eingegossen wird, daß der für das Lagerschalenfutter vorgesehene Hohlraum zwischen
Stahlmantel und Kern von der Kupferlegierung steigend ausgefüllt wird.
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Die Temperatur, auf die der Körper schwerer Schmelzbarkeit aufgeheizt
werden muß, errechnet sich dabei aus der Beziehung
wobei a ein von der Temperatur linear abhängiger, b ein vom Quadrat der Temperatur
abhängiger Beiwert und d das Schwindmaß des Metalls leichterer Schmelzbarkeit ist.
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Für Bronze beträgt beispielsweise der Wert d etwa 1/s3, während für
Stahlguß der Wert a= o,ooo oi 1 7, der Wert b = o,ooo ooo 007 ist.
Mit diesen Werten muß etwa :eine Temperaturerhöhung auf etwa goo° vorgenommen ,werden,
damit sich bei Einguß der Kupferlegierung oder der Bronze eine innige Verbindung
zwischen verfestigendem Mantel einerseits und Lagerschale andererseits einstellt,
die auch erhöhten Temperaturen gegenüber, wie sie beispielsweise beim Heißlauf auftreten,
standhält. Die errechnete Temperatur von etwa goo° stellt dabei gerade die Grenze
der Temperatur dar, bei der eine Unstetigkeit in der Zu- bzw. Abnahme der Ausdehnung
in Abhängigkeit von der Temperatur eintritt. Mit wachsendem Kohlenstoffgehalt sinkt
diese Temperatur; für die handelsüblichen Stähle liegt die Grenze der Aufheizungstemperatur
.etwa zwischen 700 und goo°.
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Die Zeichnung zeigt die Ausbildung der Einrichtung, um nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren zwei Stahlmäntel gleichzeitig mit dem Bronzeeinguß versehen zu können.
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Abb. i stellt einen Längsschnitt, Abb. 2 einen waagerechten Querschnitt
nach Linie II-II durch die Gießeinrichtung dar.
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In beiden Abbildungen sind mit i und 2 zwei Stahlmäntel bezeichnet,
die nach Erhitzung auf etwa goo° mit einem Kern 3 zu einer Einrichtung vereinigt
werden, wie sie die Abbildungen zeigen. Durch geeignete Mittel werden die Teile
i, 2, 3 während des Gußvorganges zusammengehalten. ber Kern 3 weist in der Mitte
Beinen Eingußtrichter q. auf, der an seinem unteren Ende über Gußkanäle 5 mit dem
Hohlraum zwischen Kern 3 und den Stahlmänteln i und 2 in Verbindung steht. Über
Eingußtrichter q. wird unmittelbar nach Herausnahme der Stahlmäntel i und 2 aus
der Aufheizvorrichtung und unmittelbar nach Zusammenstellung zur Einrichtung nach
den Abbildungen die gießfertige Bronze eingegossen. Diese bildet das Bronzefutter
6, das beim Erstarren denselben Raum einnimmt, wie @er zwischen den erkalteten Stahlmänteln
und dem Kern frei gelassen wird. Durch Anordnung von Haftflächen aller Art kann
die Verklammerung, die unter dem Einfluß der Schwind- und Schrumpfdrücke zwischen
den Stahlmänteln i und 2 einerseits, dem Bronzefutter 6 andererseits eintritt, noch
vergrößert werden. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur innigen Befestigung eines Körpers
aus niedrigschmelzendem Metall, beispielsweise einer Lagerschale aus einer Kupferlegierung,
mit einem Körper aus einem schwerer schmelzenden Metall, beispielsweise einem die
Lagerschale versteifenden Eisen- oder Stahlkörper, bei welchem der Körper aus niedriger
schmelzendem Metall an den vorgewärmten, festen Körper aus schwerer schmelzendem
Metall angegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus dem schwerer
schmelzenden Metall vor dem Einguß des geschmolzenen Körpers leichterer Schmelzbarkeit
so hoch aufgeheizt wird, daß die Ausdehnung seiner Längeneinheit desselben gleich
dem Maße ist, um das die Längeneinheit des geschmolzenen Körpers. aus dem Metall
leichterer Schmelzbarkeit beim Erstarren schwindet.
2. Verfahren
nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß stehende, hochaufgeheizte Stahlmäntel
mit einem Kern blockartig vereinigt werden, worauf die Kupferlegierung durch einen
im Kern angeordneten Eingußtrichter derart eingegossen wird, daß der für das Lagerschalenfutter
vorgesehene Hohlraum zwischen Stahlmantel und Kern von der Kupferlegierung steigend
ausgefüllt wird.