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Mehrteiliger nachgiebiger Metallkern Hohle Gußstücke aus Metall werden
häufig unter Verwendung von Kernen hergestellt, welche. da sich das um den Kern
gegossene Metall beim Abkühlen zusammenzieht, nachgiebig sein müssen, um das Entstehen
von Spannungen in dem Gußstück tunlichst zu verhindern.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen solchen nachgiebigen Kern, der
aus mehreren Teilen besteht und zum Herstellen von Metallgußstücken unter Verwendung
niedrig schmelzender Stoffe, z. B. Blei, geeignet ist.
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Gemäß der Erfindung werden die niedrig schmelzenden Stoffe in festem
Zustand derart zwischen den Kernteilen angeordnet, daß sie erst nach dem Erstarren
der Oberfläche des Gußstückes verflüssigt werden und wegfließen, so daß der Kern
erst dann unter dem Schrumpfdruck des Gußstückes zusammenfallen kann. Die Erfindung
ist besonders nützlich beim Herstellen von zylindrischen oder prismatischen rohrförmigen
Gußstücken aus Stahl, beschränkt sich jedoch nicht auf diesen Verwendungszweck.
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Es ist eine kernlose Foren zur Herstellung von Röhren nach dem Schleudergußv
erfahren bekannt, welche aus einem die eigentliche Form bildenden. dünnwandigen
Innenzylinder und einem als 11lantel dienenden starkwandigen Außenzylinder gebildet
wird. Zwischen diesen beiden Zylindern ist ein Füllmasse, "°ie Blei, vorgesehen,
die vor Beginn des Gießvorganges verflüssigt wird, um, wenn das zu gießender Metall
in die Form gebracht ist, zu ermöglichen, daß sich der innere und der äußere Zylinder
unabhängig voneinander ausdehnen bzw. zusammenziehen können.
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Der Innenzvlinder und der Außenmantel sind im Abstand voneinander
vermittels einer Anzahl von Stellschrauben gehalten, welche die Beanspruchung der
inneren Foren zum Teil auf den Mantel übertragen. Die zwischen Innenzylinder und
Manteh vorgesehene flüssige Füllmasse hat den Zweck, einen raschen und gleichförmigen
Wärmeaustausch zwischen Innenzvlinder und Mantel bzw. einem diesen umgebenden Kühlmittel
zu bewirken. Außerdem dient die Füllmasse als nachgiebiger ringförmiger Puffer.
Ein Ausfließen der Füllmasse muß sorgfältig verhindert werden. Zweckmäßig wird auf
sie durch besondere Mittel ein,gewisser Drucke ausgeübt, um eine gleichförmige Leitfähigkeit
zu gewährleisten.
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Der Kern gemäß der Erfindung kann aus Stahl- oder Gußeisenteilen zusammengesetzt
sein, die durch Teile aus Blei oder einem anderen leicht schmelzbaren Stoff verbunden
sind.
Die Abnicssungen und die Anordnung der Teile= sind derart, daß zu einem geeigneten
.Zeitpunkt nach der Erstarrung der Oberfläche des Gußstückes die Bleiteile des Kerns
bis zu einer gegcliencri Spiegelhöhe schmelzen und aus dein I-,eril# lieratis(licßtn,
so claß dann die übrigen "heile des Kerns dem Schrumpfdruck des Gußstückes nachgeben
können. .
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Es ist zweckmäßig, die Gießform, in welcher der kern gemäß der Erfindung
ange= wendet wird, so auszubilden, daß - die geschmolzenen-Teile des Kerns unter
dein GußstÜck hinweg in den Kaum fließen könilen, welcher zwischen der Innenfläche
der Gießform und der äußeren Oberfläche des Gußstückes durch die Schrumpfung des
Gttßstückes und die Ausdehnung der Form entstellt.
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In der Zeichnung sind einige Ausfiibrungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Abb. i zeigt im Längsschnitt eine Förrn zum Gießen eines hohlen oder
rohrförmigen Gußblockes mit zylindrischer oder prismatischer äußerer Form.
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Abb.2 zeigt im Querschnitt einen Teil einer Ausführungsform des zusammengesetzteil
1Zetallkerns einer Form nach Abb. i.
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Die Abb. 3, d., 5, i und S zeigen verschie-. dene Möglichkeiten für
die Abstützung der Teile des Formkerns.
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Abb.6 zeigt im Längsschnitt eine Form, zum Gießen hohlzvlindrischer
Gußblöcke oder Ingots, die au ihrem oberen Ende geschlossen sind.
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Die Abb. 9 und io zeigen in Schnittansicht bzw. in Draufsicht eine
Ausführungsform der Haube für das obere Ende eines Formkerns, wie er bei der Anordnung
nach Abb. 6 benutzt wird.
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In Abb. i ist eine Gießform wiedergegeben, deren Boden aus Stahl oder
Gußeisen im mittleren Teil mit einer Vertiefung 2 versehen ist. Die Außen-wände
3 der Form ruhen auf dem Boden i und tragen am oberen Ende eineu feuerfesten Kopf
d. üblicher Bauart. Die Form besitzt einen Kern, der aus einer vollen (Abb. r) oder
hohlen (Abb. 2) Stahlsäule 5 bestellt, die in einer Aussparung der Vertiefung 2
ruht und voll ringförmigen Metallstüc1ccn 6 umgeben ist, die aus Stahl oder Gußeisen
bestehen. Die Metallstücke 6 werden von der Säule 5 durch ein Füll- oder Abstandstück
j ferngehalten, das aus Blei oder aus einem anderen Metall oder einer I egie= rung
mit niedrigem Schmelzpunkt bestellt. Der zusammengesetzte Kern wird auf dem Formboden
i durch sein eigenes Gewicht festgehalten, doch kann im Bedarfsfalle eine Bolzenverbindung
oder eine andere Befestigung zwischen der Säule 5 und dein Bodenteil 1 vorgesehen
sein. Die Metallstücke 6 sind so im Abstand voneinander gehalten, daß die entstehenden
Spalten 8 zwischen ihnen nicht breit genug sind, um während des Gießvorgangs Metall
von dein Gußblock durchzulassen, aber die Metallstücke <> sich tun die mittlere
Säule 5 schließen lassen, wenn das Metall oder die Legierung mit dem niedrigen Schmelzpunkt
«-egschmilzt. ' Die Zahl der Metallstücke 6 ist dabei groß genug, uni die erforderliche
Verringerung der Querschnittsabmessungen zu ermöglichen.
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In einigen Fällen kann man das Blei oder das Metall oder die Legierung
mit niedrigem Schmelzpunkt nach dem Schmelzen in an sich bekannter Weise in der
Form lassen und durch Zugabe weiteren Werkstoffs noch vermehren, den man in die
Form einführt oder den man vor dem Gießvorgang bereits in die Form gebracht hat.
Andererseits kann man das Metall oder die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt nach
dem Schmelzen auch durch einen geeigneten Auslaß aus der Form herausfließen lassen
oder in Hohlräume fließen lassen, die in der Form oder in dem Kern vorgesehen sind
und in welche das zu vergießende Metall nicht gelangt. Besitzt das Metall oder die
Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt ein größeres spezifisches Gewicht als die Metallstücke
6, so wird es versuchen, die Metallstücke schwimmen zu lassen, wenn dies nicht auf
andere Weise verhindert. wird. _ Bei der in Abb. i gezeigten Anordnung kann die
mittlere Säule 5 mit einer Einrichtung versehen werden, um die ringförmigen Metallstücke
in ihrer Lage festzuhalten. So kann z. B. ein über das obere Ende der Säule 5 greifender
kragenförmiger Teil vorgesehen sein, der mit Hilfe eines durch die Säule hindurchgehenden
Keils an dem oberen Ende des Kerns festgehalten wird.
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Die Spalte 8 zwischen den einzelnen Metallstücken 6 können auch breiter
als oben angegeben gewählt werden, wenn sie selbst mit einem Metall oder einer Legierung
mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt werden. Bei einer solchen Ausführungsform muß
jedoch die Oberfläche des Metalls mit dein niedrigen Schmelzpunkt mit einem geeigneten
Stoff verkleidet werden, um es vor unmittelbarer Erhitzung und Schmelzung durch
das zu vergießende Metall bei der ersten Berührung zu schützen. Beim Gießen von
Stahl genügt beispielsweise ein Spalt 8 von etwa 1,5 nun Breite, um während des
Gusses keinen merklichen Eintritt von Metall zuzulassen. Wie aus Abb. 2 hervorgeht,
sind die Flanken der Metallstücke 6 mit Nuten von- ungefähr halbkreisförmigem Querschnitt
versehen, die beim
Zusammenfügen der Metallstücke 6 im wesentlichen
zvIiiidrisclie Aussparungen bilden, die mit dein Metall oder der Legierung mit niedrigem
Schmelzpunkt angefüllt werden (Teile 9 in Abb. 2).
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Bei der Herstellung des Kerns wird das Metall oder die Legierung von
niedrigem Schmelzpunkt in jeden einzelnen Kranz "aus den Metallstücken 6 -gegossen,
so daß gleichförmige, ringähnliche Bauteile entstehen. Die zvlindrisclien Teile
9 aus dem niedrig schmelzenden Stoff dienen auf diese Weise dazu, die ifIetallstücke
6 in richtige Stellung zu bringen und sie in ihrer Lage festzuhalten. Werden die
zvlindrischen Aussparungen zwischen den Metallstücjcen 6 so ausgebildet, daß sich
ihr Durchmesser über ihre ganze Länge ändert, beispielsweise derart, daß sich der
Durchmesser nach der !litte der Metallstücke hin vergrößert (siehe die Abb. 7 und
8), oder derart, claß die Aussparungen eine oder mehrere örtliche Erweiterungen
aufweisen, so ergibt sich eine feste Verankerung der Metallstücke, so daß jeder
Ring während des Transports und während des Zusammenbaus des Kerns als ein einheitliches
Ganzes gehandhabt werden kann. weil dann für die Metallstücke keine Neigung besteht,
sich gegenseitig zu verschieben. Der Formkern kann dann dadurch aufgebaut «erden,
daß eine Anzahl solcher Ringe um eine mittlere Säule herum übereinander gelegt werden,
während der Zwischenraum zwischen den Ringen und der Säule mit einem. Metall oder
einer Legierung von niedrigem Schmelzpunkt ausgefüllt wird. Am obersten Ende des
Kerns wird ein feuerfester Kopfteil io angeordnet (Abb. i). Beil der Herstellung
des Kerns aus solchen Ringen können außerdem Zwischenlagen aus dem Stoff mit niedrigem
Schmelzpunkt zwischen die benachbarten Ringe gelegt lverdep.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 werden zum Halten der ringförmigen
Metallstücke 6 besonders geformte Verbindungsstücke aus einem Metall oder einer
Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt benutzt. Bei dieser Ausführungsform hat die
Säule! 5 eine Anzahl von Längsschlitzen oder Ausnehmungen 1 2 mit dem dargestellten
Querschnitt, und die Verbindungsstücke haben die Gestalt von Streifen oder Stangen
mit einem verstärkten Ende i i, das zwischen den Metallstücken 6 liegt, einem Mittelteil
13, das zwischen den Metallstücken 6 und der Säule 5 liegt, und einem verstärkten
Ende i-., das in den Aussparungen 12 der Säule 5 liegt. Gegebenenfalls kann auch
der ganze Raum 15 zwischen den Metallstücken 6 und der Säule 5 mit dein Metall oder
der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt angefüllt sein. Bei der Ausführungsform
des Kerns nach Abb..l haben die äußeren Metallstücke 6 im wesentlichen T-förmigen
Querschnitt mit einer Verdickung 18 am Ende des mittleren Teiles 16. Die Teile 16
und 18 greifen in einen entsprechend geformten Schlitz 17 der Säule 5 ein. Die außenliegenden
Teile der Metallstücke 6 werden durch Streifen 15 aus einem Metall oder einer Legierung
mit niedrigem Schmelzpunkt im geeigneten Abstand von der Säule 5 gehalten.
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Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die ringförmigen
Metallstücke 6 durch besondere aus Streifen eines Metalls oder einer Legierung mit
niedrigem Schmelzpunkt geformte Verbindungsteile i9 @ in der gewünschten Lage in
bezug auf die Säule 5 gehalten werden. Die Verbindungsteile 19 passen in die am
Ende erweiterten Schlitze 12 in der Säule 5, in, welchen sie durch Stangen 14: festgehalten
werden, die aus einem Metall oder einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt oder
aus einem anderen Metall, beispielsweise aus Gußeisen oder Stahl, bestehen. Zu einem
ähnlichen Zweck dienen die Stangen 2o zwischen den Metallstücken 6, die außerdem
durch die Teile 15 aus einem Metall oder einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt
in richtigem Abstand von der Säule 5 gehalten werden.
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Abb. 6 zeigt eine Gießform für hohlzylindrische Gußstücke oder Ingots,
die an ihrem oberen Ende geschlossen sind. Die Säule 5 des Kerns besitzt an ihrem
unteren Ende einen Flansch, mit dem sie an dem Unterteil i der Form. mittels Bolzen
21 befestigt ist. Die Bolzenköpfe sind mit einer Platte 22 abgedeckt, auf welcher
die Ringe aus den ringförmigen Metallstücken 6 ruhen, die den zusammendrückbarenKern
bilden. Am oberen Ende des Kerns ist ein halbkugelförmiges Abschlußstück angebracht,
das eine Grundplatte 23 aus dünnem Metallblech, beispielsweise Stahlblech, und einen
halbkugelförmigen Blechteil 24 aufweist, der in geeigneter Weise an der Grundplatte
befestigt ist. Der Raum zwischen den Teilen 23- und 24 ist mit: einem Metall oder
einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt angefüllt, die vor Herstellung der Verbindung
zwischen der Grundplatte und dem halbkugelförmigen Teil in diesen hineingegossen
werden können. Es können ferner geeignete Ausflußeinrichtungen vorgesehen sein.
Bei der in Abb. 6 dargestellten Ausführungsform führt ein Ausflußrohr 25 vom Innern
des halbkugelförmigen Behälters 23, 2¢ nach außen und mündet in den Zwischenraum
zwischen den Metallstücken 6 des obersten Kernrings und der Säule 5. Das Ausflußrohr25
verhindert das Auftreten eines übermäßig hohen Drucks im Innern des Behälters
23,-24.,
indem es den Ausfluß von im Innern des halbkugelförmigen Abschlußstücks geschmolzenem
Aletall gestattet. Die Abbilclungen g und io zeigen' eine abgeänderte Ausführungsform
der Teile des lialbkugelförinigen Abschlußstückes, bei welchem diese Teile gewellt
sind, uni eine gewisse Biegsam-]zeit zu erzielen und um die Beanspruchung infolge
der Ausdehnung des Behälters zu verringern.