Verfahren und Einrichtung zum Giessen hohler Metallkörper. - Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren und eine Einrichtung zum Giessen hohler Metallkörper in drehend bewegten Formen, und zwar besonders zylindrischer Gusskörper, wie Eisenrohre und dergleichen.
Wie bekannt, sind bisher eine AnzahYvon Verfahren zum Rotationsgiessen hohler Me- tallkörper vorgeschlagen worden, bei welchen entweder eine heisse oder gekühlte Metall- form oder eine feuerfeste Sand- oder Ton form um eine horizontale, eine vertikale oder eine geneigte Achse gedreht wird, in weiche das geschmolzene Metall eingelassen und durch die Zentrifugalkraft über die innere Wandung .der Form verteilt wird,
so dass der hohle Gusskörper, z. B. die Röhre, entsteht. Diese bisherigen Verfahren sind jedoch mit Nachteilen verbunden, die zu beseitigen der Zweck der vorliegenden Erfindung ist.
Gemäss dem Verfahren wird eine rotie rende Form mit geschmolzenem Metall be schickt und von einer zur Horizontalen ge neigten Lage in eine ungefähr horizontale Lage bewegt,' solange sich :das Metall noch in flüssigem Zustand befindet. In der anliegenden Zeichnung ist ein Aus führungsbeispiel der Einrichtung zur. Aus führung des Verfahrens, und zwar zur Her stellung von Röhren, veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Einrich- tru ng; Fig. 2 ist ein Grundriss, davon; Fig. 3 ist eine Schnittänsicht nach der Linie 3-3 von Fig. 1;@ Fig. 4 ist ein Schnitt nasch der Linie 4-4 von Fig. 1 und bei anderer Stellung einzel ner Teile;
Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 von Fig. 1; Fig. 6 ist ein. Längsschnitt durch die Form in' grösserem Massstab;
Fig. 7 -ist ebenfalls in grösserem Mass stab ein I7ängss.chnitt durch die Form mit einer in derselben .liegenden Gu.ssröhre; Fig. 8 ist eine Einzelheit der Einrichtung im Längsschnitt und in grösserem Massstab; Fig. 9 ist ein Schnitt nasch der Linie 9-9 von Fig. 8; . Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie 10-10 von Fig: 7.
Die dargestellte Ausführungsform der Einrichtung besitzt eine drehbare Form, die durch einen röhrenförmigen Formkasten 10 gebildet wird, der eine Anzahl von Lochun gen 11 aufweist, die über den Formkörper verteilt; sind und Auslassöffnungen für die beim Giessvorgang erzeugten Gase und Dämpfe bilden. Die Form ist -dabei mit einer feuerfesten .Schicht, z. B. einer Sandschicht 12, ausgekleidet, welche einen Überzug 13 aufweist.
Die Form ist so gelagert und an geordnet, dass, sie sich zwischen einer horizon- talen und einer zu dieser ,geneigten Lage be wegen kann. Letztere ist in Fg. 1 gezeich net. Zum genannten Zweck ist die Form auf einem Trägergestelf 14 angeordnet, welches die entsprechenden Bewegungen zwischen einer horizontalen und einer geneigten Lage aufzuführen vermag. Das Gestell 14 ist hierzu um horizontale Zapfen schwingbar, welche in Lagerstützen 15,, 15 ruhen.
Zur Bewegung der Form und ihres Gestelles zwi schen der horizontalen und schrägen Lage ist eine Querachse 16 'vorgesehen, welche in Ständern 17 gelagert ist und welcher die Be wegung durch eine längslaufend angeordnete Antriebswelle-18 vermittelst eines Schnecken getriebes 19, 20 (Fig. 4) erteilt wird. Die Querachse 16 ist mit den Exzenterscheiben 20' versehen, welche von den Exzenterringen 21 umschlossen werden, die ihrerseits an das Ge stell 14 angelenkt sind, wozu dieselben .ge gabelt und schwingbar in nach unten gelich teten Lageraugen 23 des Gestelles 14 gelagert sind.
Durch Drehung der Querachse 16 kann also dem Gestell 14 und der von demselben getragenen Form die gewünschte Bewegung erteilt werden. Der Antrieb der Welle 16 erfolgt über eine Kupplung 24, welche mit- telst eines Kupplungshebels 25 (Fig. 1) be tätigt wird.
Zur Begrenzung der Bewegung des Ge stelles 14 sind einstellbare Bölzen 26 vorge sehen, die an den Ständern 17 sitzen und in deren Bereich sich Anschlagaugen 27 des Ge stelles 14 befinden. Ein Vergleich der Fig. 1 und 4 zeigt die Lage,der einzelnen Teile der Einrichtung, wenn die Form, die geneigte bezw. die horizontale Stellung einnimmt.
Fig. 1 zeigt das Gestell in einer Stellung, die annähernd der Höchstlage der Exzenter scheiben 20' entspricht. Fig. 4 zeigt dasselbe in seiner horizontalen Lage, wobei die An schlagaugen 27 auf den Bolzen 26 aufliegen.
Das in Fig. 1 höher als das andere lie gende Ende der Form ist das E.ingussende derselben. Wie die Fig. 7 u:ud 8 der Zeich nung zeigen, ist dasselbe offen und mit einem Ringflansch 28 versehen, welcher auf dem Formkasten 10 aufgeschraubt ist.
Auf dem Ringflansch 28 ist mittelst :zweier Versenk bolzen 29a (Fig. 6) eine Abstreifplatte 29 befestigt und auf dieser mittelst zweier ver senkter Bolzen 31 (Fig. 7) eine Abschluss- .platte 30 angebracht. Letztere ist nach bei den Seiten mit röhrenförmigen Ansätzen ver sehen; so dass der mit 31' bezeichnete röhren förmige Teil entsteht, der, um seine Haltbar keit zu erhöhen, von Zeit zu Zeit umgekehrt werden kann.
Der Innendurchmesser dieses röhrenförmigen Teils ist so bemessen, @dass derselbe etwas kleiner ist .als der Innen- . durchmesser der zu giessenden Röhre. Das andere Ende des Formkastens 10 ist mit dem glückenförmigen Endteil 32 versehen, auf welchem mittelst Bolzen die Endplatte 33 be festigt ist, welche ein zum Abschliessen dieses Endes der Form dienendes Kernstück 34 trägt, welches in manchen Fällen mit einer Auslassöffnung versehen sein kann,
wie in Fig. 7 punktiert angedeutet. Das Kernstück 34 wird .in der Endplatte 33 mittelst der Keile 34' festgehalten und besitzt das zur Bil dung der innern Fläche der Rohrmuffe er forderliche Profil. Die Aussenfläche der Rohrmuffe wird durch die Form der Sand schicht im geschlossenen Ende der Form be stimmt.
Infolge der beschriebenen Anord nung können einerseits die Endplatte 33 mit dem Kernstück 34 und anderseits die Ab- streifplatte 29 und die Abschlussplatte 30 rasch entfernt werden, um, nachdem ein Guss- vorgang ausgeführt wurde, den Sand und das Gussstüök entfernen zu können.
Durch das Schliessen des einen Formendes kann das Me tall in die geneigte Form eingegossen wer- den, ohne "dass ein Ausfliessen des Metalles zu befürchten ist, wobei das geschlossene Ende auch noch die Druckverhältnisse-in der Form günstig beeinflusst.
Da bei der praktischen Verwendung der Einrichtung die Form jeweils nach Herstel lung eines Gussstückes entfernt und durch eine neue Form ersetzt wird, so ist der Form kasten 10 auf dem Trägergestell 14 abnehm- bar angebracht. Wie aus den Fig. 1 bis 4 er sichtlich, ist der Formkasten drehbar in Sätzen von Rollen angeordnet.
Der eine Satz von Rollen für das in Fig. 1 tiefer liegende Ende der Form besteht aus den Rollen 35, 35, die in einem fest im Gestell 14 sitzenden Lager 36 gelagert sind, sowie einer Rolle 37, die von einem Bügel 38 gehalten wird, dm an seinem einen Ende 39' an das Gestell 14 angelenkt und an seinem andern Ende 40 mittelst des Feststellbolzens 41 und der Fe der 42 beweglich befestigt ist, wobei letztere dazu dient, die Vibrationen aufzunehmen und Umfangsausdehnungen des Formkastens nach zugeben, wenn dieser durch das eingegossene Metall erhitzt wird.
Der andere Satz von Rollen besteht gleichfalls aus zwei Rollen 43, 43, die in einem Lager 44 gelagert sind, das vom Gestell 14 getragen wird, sowie .einer Rolle 45, die an einem Bügel .46 gelagert ist, der gleichfalls bei 47 angelenkt und bei 48 durch die gleichen Feststellorgane, wie vorher beschrieben, beweglich festgehalten wird. Der Formkasten ist mit Ringen 49 und 50 ver sehen, wobei der Ring 49 eine Umfangsnut zur Aufnahme der am Umfang entsprechend konvex gestalteten Rollen 85 und 37 auf weist. Der Ring 50 zeigt eine gerade Um fangsfläche, gegen die sich die entsprechend gestalteten Rollen 43 und 45 anlegen.
Letz tere Anordnung ermöglicht die Führung des Formkastens zwischen den Rollen 43, 45 auch dann, wenn derselbe sich durch Erhitzen der Längsrichtung ausdehnt.
Wenn eine Form nach dem Gussvorgang entfernt und durch eine neu vorbereitete Form ersetzt werden soll, werden die Bügel 38 und 46 gelöst und in die Offenstellung bewegt und dann -die gefüllte Form abge nommen.
Zur Entfernung der Form gelangt eine Hebevorrichtung zur. Anwendung, wel- ehe die in den-Fig. 1, 2 und 5 ersichtlichen Hebeschienen <B>51,51</B> .besitzt, die ;am einen Ende in .den Stützen 52, 52 gelagert .sind, welche neben Schienen 53 angeordnet sind, über die Förderwagen 54 laufen. Am andern Ende sind die Hebeschienen 51 mit einer Krüm mung 55 (Fig. 5) versehen, in die sich der Formkasten 10 einlegt.
Zum Anheben und Senken der Schienen 51 dient eine senkrecht bewegliche Spindel 56, welche mit einer Schiene 57 verbunden ist, die die beiden Schienen 51 miteinander verbindet. Die genannte Spindel wird mit telst eines Schneckenrades 58 gehaben oder gesenkt, welches in einem Gehäuse 59 dreh bar gelagert ist und in das Gewinde 60 der Spindel eingreift. Das Schneckenrad 58 wird in beiden Drehrichtungen durch eine Schnecke 61 angetrieben, welche auf der Antriebs welle 18 sitzt, wobei der Antrieb des Schnek- kengetriebes 58, 61 über eine aus- und ein rückbare Kupplung 62 erfolgt.
Wird die Spindel 56 gehoben, so gehen die Schienen 51 aus der in Fig. 5 ausgezogenen dargestell ten Normallage in die strichpunktierte Stel lung über und heben dabei die Form von den Rollen 35 und 43 ab, -so d.ass. sie ühne weiteres auf einen Wagen 54 gerollt werden kann, der auf dem Geleise 53 läuft.
Zum Drehen der Form dient ein Motor 63, dessen Achse ,mit der Achse des Form kastens zusammenfällt, wobei dieser Motor durch -eine rasch lösbare Kupplung mit dem Formkasten in Verbindung steht. Diese Kupplung besitzt eine Kupplungsscheibe 64 und -Kupplungsnasen 65,@ die in Ausschnitte 66 der Endplatte 33 eingreifen.
Der Motor ist in Führungen 67 achsial verschiebbar an geordnet, nm die Kupplungsnasen in und ausser Eingriff mit dem Formkasten bringen zu können,' wobei die Verschiebung des Mo tors durch eine mittelst Handrad 69 zu be- tätigende Spindel 68 erfolgt.
Die Antriebs verbindung zwischen der 'Kupplungsscheibe 64 und der Endplatte 33 ist elastisch oder nachgiebig ausgestaltet, und zwar dadurch, dass die Nasen 65 an einer metallverstärkten Scheibe 64a aus Faserstoff sitzen, welche durch Schrauben oder dergleichen mit der Kupplungsscheibe 64 verbunden ist.
Bei die ser Konstruktion wird der Formkasten unter geringstmögliehen Vibrationen angetrieben und kann rasch mit den Antriebsmitteln ge kuppelt werden bezw. von denselben losge kuppelt werden, so dass eine rasche Auswech selbarkeit der Formkästen erreicht wird. Ausserdem wird dadurch, d:ass der Schwer punkt des Motors und der des Formkastens auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Gestelles 14 liegen, eine gut ausbalau- eierte Konstruktion erhalten.
Zum Beschicken der Form mit geschmol zenem Metall ist ein Einlaufbehälter 70 vor gesehen, welcher von einem Laufwagen 71 getragen wird, der seinerseits auf dem Rah men 14 ruht. Der Einlaufbehälter ist mit einer Eingussrinne 72 versehen, welche eine kurze Strecke in das offene Ende des Form kastens 10 hineinragt.
Die Eingussrinne 72 ist so konstruiert, dass -dieselbe nur einen Teil der Eingussöffnung, und zwar vorteilhaft die untere Hälfte derselben, einnimmt und die obere Hälfte freilässt, um ein freies Entwei chen der Gase aus der Form und damit ein ungestörtes Einfliessen des Metalles in die Form zu gestatten.
Wie dargestellt, ist die Ei ggussrinne, welche vorteilhaft aus einer Graphit enthaltenden Masse hergestellt ist, ähnlich jener, wie sie zu den Ofenelektro den verwendet wird, im Querschnitt halb kreisförmig gestaltet und schliesst sich so dicht als möglich an die Innenwandung des Teils 31' der Abschlussplatte 30 an, um jeden Austritt der Gase in der untern Hälfte der Eingussöffnung zu verhindern. Am Einguss- behälter ist ein Metallschild 73 befestigt, um den Arbeiter vor den aus der Form kom menden heissen Gasen zu schützen.
Der Ein laufbehälter kann auch unabhängig von dem Gestell 14 angeordnet sein, um das von letz terem zu tragende Gewicht zu verringern und eine besser ausbalancierte Konstruktion zu schaffen. Bei der Ausführung des Verfahrens mit- telst. der beschriebenen Einrichtung ist es von Wichtigkeit, dass bei der Betätigung der Ein richtung die gleichmässige Verteilung des flüssigen Metalles am einen Ende der Form erreicht wird, ohne Verwendung der zum Giessen hohler Metallkörper in langen For men bisher notwendigen komplizierten Me- ohanismen, wie Trögen und Eingussrinnen, welche in der Längsrichtung der Form fort bewegt werden mussten.
Beim Betriebe der beschriebenen Einrichtung bilden der Zeit aufwand, die Neigung der Form und die Art der Handhabung derselben wichtige Momente. Es wurde durch Versuch festgestellt, dass die besten Ergebnisse dadurch erreicht wer den, dass man die gesamte Menge geschmol zenen Metalles innerhalb eines möglichst ge ringen Zeitabschnittes in die Form eingiesst, und zwar bei Röhren von etwa sechs Zoll Durchmesser innerhalb ungefähr 3 Sekunden.
Um die gleichmässige Verteilung des Metalles von einem Ende zum andern, einschliesslich der Muffe und des Eingussteils zu erreichen, wurde gefunden, da.ss eine Neigung der Form von 1= Zoll auf 1 Fuss ein sehr zufrieden stellendes Resultat ergibt, doch hängt das Mass der Neigung von dem Durchmesser und der Länge der zu giessenden Röhren ab.
Das Metall kann von dem Eingussende aus derart eingegossen werden, dass die ganze Ladung auf einmal in die geneigt liegende Form gelangt. Man kann aber auch in man chen Fällen, bevor die gesamte Metallmenge in die Form eingelaufen ist, beginnen, die selbe von der geneigten in die horizontale Lage zu senken. Dieses Senken soll dabei allmählich und ruhig und in kurzer Zeit er folgen, nämlich je nach Ausmassen der zu gie ssenden Röhre in drei oder mehr Sekunden. Die rasche Ausführung ist wichtig und für den ganzen Vorgang von wesentlicher Be deutung. Wenn das Senken der Form nicht rasch erfolgt und solange das Metall sich in leicht flüssigem Zustand befindet, so ist die Metallverteilung am Ende keine gleich mässige.
Dies ist vollkommen klar, wenn man in Betracht zieht, dass die eingeführte Metall masse zunächst zum untern, glockenförmig erweiterten Ende fliesst und dann, wenn die Form in horizontale Lage gesenkt wird, zum Eingussende zurückfliesst, wobei es gleich mässig auf der Formfläche verteilt werden soll.
Es ist nun leicht verständlich, dass bei einer gegebenen Umdrehungszahl per Minute die Form nur eine bestimmte Menge von Ei sen an die Formfläche bringt., so dass die übrige, in flüssigem Zustand befindliohe Ei senmenge weiterfliesst, bis sie eine Stelle er reicht, an der noch nicht die erforderliche Menge von Metall angesammelt ist und dass, wenn dieses Metall in einen teilweise erhär teten oder teigigen Zustand übergegangen ist, die Anhaftfähigkeit der Form für das hinzu kommende Metall sieh wesentlich erhöht hat.
Dieses Metall wird demnach, statt an das hingussende zurückzufliessen, festgehalten, mit dem Ergebnis, dass letzterdings eine un ebene Röhreninnenfläclie entsteht. Diese Auf nahmefähigkeit der Formfläche ändert sich entsprechend dem Flüssigkeitszustande des Metalles, so dass es auss-er-ordentlich wün schenswert ist, den ganzen Vorgang auszu führen und die horizontale Lage der Form röhre zu erreichen, solange das Metall sich noch Zn vollkommen flüssigem .Zustande be findet,
so dass sich dasselbe gleichförmig über die Formfläche lagern. kann.
Zwecks Erzielung der besten Gussergeb- ni:cse soll ferner die Drehgeschwindigkeit der Farm zweckmässig sa geregelt werden, dass in den verschiedenen Abschnitten des Giess vorganges vorher bestimmte .Geschwindigkei- ten und Geschwindigkeitsäaderungen erzielt werden. Zweckmässig wird die Form zu nächst mit einer verhältnismässig geringen Geschwindigkeit .gedreht, z.
B. mit hundert Umdrehungen per Minute für sechszöllige Röhren, solange die Form sich in geneigter Stellung befindet. Die Geschwindigkeit wird dann beim Senken der Form so weit gestei- gert, dass sie, wenn die Form in der horizon- i:alen Lage anlangt, zum Beispiel 900 Um drehungen. in der Minute beträgt.
Dies wird durch entsprechende Regelung der Umdre hungsgeschwindigkeit des Motors 63 erzielt.
Der Vorgang des EingielSens des flüssi gen Metalles kann zweckmässig so ausgeführt werden, dass 75 % eingegossen werden so lange die Ponm .geneigt .liegt und mit gerin ger Geschwindigkeit rotiert;
der Rest wird eingegossen während des Senkens der Form und während der Erhöhung där Rotations- ges.chwindigkeit auf die hohe Eandrehungs- zahl. Wenn die Höchstges-cliwindigk-eit er reicht ist, wird dieselbe zweckmässig allmäh- lich auf eine mittlere Geschwindigkeit ver ringert und diese aufrecht erhalten, bis das Material :
einen teigigen Zustand angenommen hat, worauf die Drehung der Form einge stellt wird.
Wenn das Metall unterhalb einer be stimmten Temperatur eingegossen wird, wer den die Teile, welche beim Fliessen des Me- talles zum tiefer. liegenden Ende der Form an der Innenfläche derselben haften bleiben, zu schnell abbinden und teigig werden, .bevor das übrige noch flüssige Metall zum<B>Ei</B> inguss- endezurückkehrt. Dadurch wird eine gute Vermischung des Metalles verhindert und Falten .gebildet. Wenn anderseits das Nietall eine zu hohe Temperatur besitzt, z.
B. bei Eisen mehr als 1315 C bezw. annähernd <B>1355'</B> C, ,so ist dasselbe in 'zu leicht flüssi gem Zustande und hat das Bestreben, Wel len zu bilden oder zu spritzen, was nicht .auf hört, bevor der Abbindevorgang beginnt. -Es wurde herausgefunden, dass die Temperatur .des geschmolzenen Eisens unter<B>1315'</B> C, aber nicht tiefer als<B>1260'</B> C sein sollte.
Mittelst der beschriebenc;n Einrichtung wird das Verfahren beispielsweise wie folgt ausgeführt: ' Zur Auskleidung des Formkastens wird zunächst aus 50 % Kieselsand, 35 % schar fem Kiessand und 15 % Formsand ein Sand gemisch hergestellt, welches einen Feuchtig- keitsgeh.alt von 7 bis 11 % de.- Gewichtes des trockenen Sandes besitzt.
Dieses Sandgemisch wird 'mittelst einer Stossramme, welche zum Beispiel durch Druckluft oder elektrisch betätigt wird, in die Form eingestampft, welche zu diesem Zweck in senkrechter Stellung auf der Stossramme angebracht wird, nachdem man vorher in die Form zwei Kernstücke 74 und 75 (Fig. 6) eingesetzt hat.
Um .eine saubere Trennung der Gussstücke vom Sand zu erreichen und Gussstücke von der gewünschten Färbung zu erhalten, wird dann ,auf der Innenfläche der Sandausklei dung ein Überzug angebracht.
Zu diesem Zweck wird pulverförmiger natürlicher Ze ment auf .die Sandauskleidung mittelst ge eigneter Vorrichtungen aufgetragen. .Sobald der Zement aufgetragen ist, beginnt .derselbe aus dem Sande Feuchtigkeit zu absorbieren und erzeugt durch chemisclhe Reaktion rasch eine Schicht, welche einen haut- oder scha ienartigen Überzug bildet, welcher grosse Wi derstandsfähigkeit gegen die einreissende Wirkung des Eisens besitzt.
Ausserordentlich vorteilhafte Eigenschaften des Zementüber zuges sind die rasche Haut- oder Schalenbil dung, welche ohne Anwendung von Hitze vor sich geht und die Tatsache, dass der natür liche Zement gegenüber andern Überzugs materialien und sogar gegenüber andern Ze mentarten, welche sich bei der Schalenbil dung zusammenziehen und von der Sand fläche losspringen, sich bei der Überzugsbil- dung :
ausdehnt, mit dem Ergebnis, dass die Überzugssohicht das Bestreben hat, sich zu verdichten und in die eigentliche Sandfoiin und zwischen die an der Oberfläche befind lichen Sandkörner einzudringen, so dass die selbe praktisch ein Bestandteil der. Sand schicht wird. Die Wirkung hiervon ist, dass die .Sandschicht hohe Widerstandsfähigkeit gegen Zerstörung durch da,9 über dasselbe fliessende Metall erhält.
Ein anderer Vorteil des Zementiiberzuges ist dessen neutraler bu- sis:cher Charakter, so dass bei Eisenguss zwi schen dem Eisenoxyd an :der Oberfläche und den Stoffen, aus welchen sich der Überzug zusammensetzt, keine chemische Reaktion eintritt. Bei dem angewendeten natürlichen Zementüberzug ist der Sand vor dem Eisen oxyd geschützt, und wenn das Gussstück her- gestellt ist, kann dasselbe mühelos vom Sande getrennt werden.
Man kann aber auch den Naturzement in manchen Fällen mit einem geringen Prozent satz, z. B. 5 bis 10 % eines fettigen Stoffes, wie Graphit oder Tallz, vermischen, welcher als ein Schmiermittel bei dei Verteilung des flüssigen Metalles auf die Formfläche wirkt.
In manchen Fällen, und zwar wenn eine ver hältnismässig dicke tberzugsschicht wün schenswert ist, kann die freie Fläche der Ze- mentschieht mittelst eines Sprüh- oder'Zer- stäubungsapparates mit Feuchtigkeit imprä gniert werden, se da.ss die Zementschicht rasch durch und durch abbindlet:
Es hat sich gezeigt, dass infolge des Überziehens der Formfläche mit dem natürlichen Zementüber zug, ausser der Erzielung einer Fo.i-nschicht der oben erwähnten Eigenschaften, Gusspro- .dukte gewonnen werden, welche einen Über zug besitzen, der sie vor zerfressenden -oder sonstigen schädlichen Einwirkungen schützt. Der auf der Sandschicht erzeugte hautartige Überzug ist schmelzbar und wird durch die Berührung mit dem einfliessenden geschmol zenen Eisen geschmolzen.
Dadurch bleibt an der Röhre ein grosser Teil des Zementes haf ten und bildet an ihrer Aussenfläche oder Gusshaut einen Überzug, wie bei 76 in Fig. 7 der Zeichnung angegeben. Es ist wohl be kannt, dass Zement bei allen Eisenprodukten .das Zerfressen hemmt, und die Eisen- und Zementschicht bildet daher einen höchst voll kommen schützenden Überzug.
Es mass auch bemerkt werden, dass infolge der nicht leiten den Eigenschaften des Zementüberzuges der Sandschicht verhindert wird, däss der Sand beim Giessvorgange eine genügend hohe Tem peratur annimmt, um mit dem Zement zu ver schmelzen und das zementüberzogene Guss- stück in glatter und reiner Beschaffenheit erzeugt wird.
Das geschmolzene Metall wird zunächst der Einrichtung von einem Schmelzofen aus zugeführt, und zwar mittelst eines Lauf kranes oder eines auf einem 1-Träger lau fenden Wagens. Zum Einziehen wird ein (xiesslöffel vei- wendet, welcher in der jedem Fachmann be kannten Weise als 1VLesslöffel ausgebildet ist. Dieser Löffel wird zum Ofen geführt und mit einer bestimmten, zur Herstellung. zum Beispiel einer Röhre genügenden<B>Ei</B> isenmerige. gefüllt.
Der Löffel wird dann zum Einlauf- behälter 70 geführt, wobei die Zuführungs zeit nicht mehr als 30 bis 60 Sekunden be tragen soll. Nachdem die Form vorher in die geneigte Schräglage zur Horizontalen ,ange hoben wurde,. wird sie i.u Drehung gesetzt, so dass sie mit der angegebenen niedrigen Ge schwindigkeit rotiert, wobei die Eingussrinne 72 des Einlaufbehälters sich in solcher Lage befindet, dass sie etwas in das Eingussende des Formkastens hineinragt.
_ Der vom Schmelzofen kommende Löffel wird sofort in den Eingussbehälter 70 entleert. Dieser Vor gang sollte nur etwa 3 bis 5 Sekunden in An spruch nehmen. Unmittelbar oder damit zu sammenfallend wird zweckmässig mit der Er höhung der Drehungsgeschwindigkeit der Form und mit ihrer Bewegung von der ge neigten Lage in die horizontale Lage begon nen. Dieser Vorgang wird in 2 bis 5 Sekun den ausgeführt, so dass der ganze Giessvor gang von dem Augenblicke, in welchem das Metall dem Ofen entnommen wird, bis zu dem Augenblicke, in dem die Form die horr zontale Lage einnimmt, einen Zeitaufwand von 1 Minute 10 Sekunden oder sogar weni ger nicht überschreitet.
Wenn der Einguss- vorgang beendet. und die Form in die Hori- zontallage gebracht ist, ist es vorteilhaft, die Drehung derselben in oder nahezu in der vollen Geschwindigkeit annähernd eine Mi nute lang fortzusetzen, innerhalb welcher Zeit das Metall seine Abbindung vollendet. Die Rotationsgeschwindigkeit der Form kann dann auf. ungefähr die Hälfte der Anfangs geschwindigkei± verringert und die Drehung 2 bis 3 Minuten lang in dieser Geschwindig keit fortgesetzt werden, worauf die Drehung unterbrochen und die Form vom Gestell 14 abgehoben wird, um dieselbe durch eine neu vorbereitete Form zu ersetzen.
Durch die Berührung mit d'er Luft ver- brennt das geschmolzene Metall von dem Augenblicke, in dem es aus dem Schmelz ofen rinnt, und diese Oxydation dauert so lange, als dasselbe der Luft ausgesetzt ist. Das erzeugte Oxyd verbindet sich mit den erreichbaren siliziumhaltigen Bestandteilen und bildet einen dünnen Schlackenbelag, der an der Oberfläche schwimmt.
Wenn das Me tall in -den Eingussbehälter und in die Form eingegossen wird, wird ein kleiner Teil dieses Belages unvermeidbar vom Eisen mitgerissen, und dieses nimmt solche lose Teile, die im Eingussbehälter und in der Formoberfläche vorhanden sein können, mit, die sich dann vorzugsweise im tiefer liegenden Ende der Form ansammeln und absetzen. Von der Muffe des fertigen Rohres können dann diese Teile leicht durch Abschleifen oder Hinweg ätzen entfernt werden. Es ist vorteilhaft, diesen Schlackenbelag noch weiter zu lokali sieren.
Zu diesem Zwecke kann der Form vor Beginn der Senkbewegung aus der schrä gen Lage eine plötzliche kurze Aufwärts bewegung erteilt<B>,</B> werden, um zu bewirken, dass die Verunreinigungen sich am tiefer lie genden Ende der Form absetzen, von wo sie leicht entfernt werden können. - Zu diesem Zwecke wird das Gestell 14, wenn es bei einem Gussvorgang angehoben wird, so einge stellt, dass die höchsten Punkte der Exzen ter 20' der Schräglage der Form etwas vor gerückt sind, derart, dass, wenn die Emzen- ter nach oder beim Eingussvorgang gedreht werden, sie die Form noch über ihre Schräg lage hinaus anheben, so dass vor der Senkung ein kurzes Anheben (Hochstossen)
der Form eintritt.
Bei den bisher bekannten Verfahren zum Drehguss von- röhrenf örmigen Gebilden unter Anwendung von Metall- oder.. sogenannten permanenten Formen, wird das geschmolzene Metall in die entweder in heissem oder kal tem Zustande befindliche Form eingeführt. Bei Anwendung heisser Formen wurde ge funden, dass, abgesehen von den Nachteilen, die dabei mit der Erhitzung und Hand habung der Form verbunden sind, die Her ausnahme des Gussstückes aus der Form sehr schwer durchzuführen ist, und dass der er zeugte Guss für Handelszwecke zu spröde ist. Bei.
Anwendung kalter oder gekühlter For- ment müssen die erzeugten Gussstücke einem kostspieligen Ausglühverfahren bei hohen Temperaturen unterworfen werden, und das nach dem Kühlen und- Ausglühen erhaltene Uussprodukt ist, obgleich in seiner Struktur anscheinend zufriedenst.ellend, nicht wider standsfähig, namentlich gegen Korrosion.
Es ist zum Beispiel wohl bekannt, dass das Aus blühen bei hohen Temperaturen im Metall bestimmte Veränderungen hervorruft und dass die kristallinische Struktur des Metalles, von welcher die Widerstandsfähigkeit gegen Kor rosion weitgehend abhängt, und die aus einer Gussmutter von Stahlkörnern vermischt mit grossen Mengen von Graphitschuppen be steht, leicht zerfällt, und zwar als eine Folge der durch das Ausglühen bewirkten Erzeu gung von Eisenkörnern und Schuppen amor pher Kohle in der Struktur des Gusses.
Ausserdem erfordert der Gebrauch der kalten Form einen hohen Siliziumgehalt des Metal- ies und infolgedessen eine teure Metall mischung. Das Rotationsgussverfahren mit Metallformen ist daher verhältnismässig un wirtschaftlich, und die Erzeugnisse sind nicht derart, dass sie der Korrosion in dem Grade widerstehen können, wie es ihre industrielle Verwendung verlangt.
Bei den bekannten Verfahren zum Rota tionsgiessen von hohlen Metallkörpern unter Gebrauch von Sandformen wird das ge schmolzene Metall in Formkästen eingegos sen, welche - mit Sand ausgekleidet und an der Innenfläche dieser Sandschicht mit einem Überzug versehen sind. Nach einem Verfah ren wird dabei eine Schicht aus Grün- oder unausgelohtem Sand und nach einem andern Verfahren :
aus ausgelobtem oder trockenem Sand angewendet. Von diesen beiden Ver fahren wurde das Grünsand-Formverfahren als das wirtschaftlichere festgestellt, und zwar deswegen, weil bei demselben der Zeit aufwand wesentlich geringer ist, die Kosten für das Ausloben (Brennen) der Sandform in Wegfall kommen und aus verschiedenen Gründen bessere Giessergebnisse erzielt wer den.
Die beim Rotationsguss mit Grünsand- f ormen erhaltenen Gussstücke vereinigen die vorteilhaften Eigenschaften gewöhnlichen, in Sandformen gegossenen Metallgusses, wie zum Beispiel die grosse Widerstandsfähigkeit der Gussstücke gegen Zerfressen und anderer Einflüsse, welche den Zerfall des Metalles und die Abkürzung der Gebrauchsfühigkeit der Gussstücke, wie Röhren usw.,
bewirken mit den hochwertigen Eigenschaften von durch Rotationsguss hergestellten Gusskör- pern, wie der grösseren Dichte und Festigkeit bezw. Widerstandsfähigkeit.
Obgleich das Grünsand-Formverfahren hiernach hochwertigere Rohre und sonstige röhrenförmige Gussprodukte liefert, so haben doch die bisher vorgeschlagenen Verfahren dieser Art in der Industrie keine Annahme gefunden, und zwar infolge der Schwierig keiten, welche sich dem Rotationsgiessen in Sandformen entgegensetzten und welche bis her als unüberwindlich galten. Eine der wichtigsten Aufgaben ist zum Beispiel, zu erreichen, da.ss das geschmolzene Metall in der Sandform glatt und gleichmässig fliesst und sich gleichmässig verteilt, so dass ein gleich mässiger und homogener Guss entsteht.
Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, das Ein reissen (Einschneiden) der Sandschicht durch das geschmolzene Metall zu verhindern, das in die Form hinein- und durch dieselbe hin durchfliesst. Ferner besteht eine grosse Schwierigkeit bei Grünsandformen - darin, einen reinen Guss ohne narbige und blasige Defekte zu erhalten.
Ferner ist es schwierig, zu vermeiden, dass Oberflächenteile der Sand form nicht genügend mit der übrigen Sand schicht verbunden sind und daher vom flie ssenden Metall aufgenommen und mitgerissen werden, wodurch nicht nur Fehler in der Oberfläche des Gussstückes entsteb.en, sondern auch unzulässige Mengen von Gussschu.ppen gebildet werden. Ein weiterer mechanischer Nachteil ist noch die Unbeständigkeit der Sandschicht, wenn die Form mit grosser Ge schwindigkeit gedreht wird.
Gemäss dem beschriebenen Verfahren-kön- nen Rotationsgusskörper und insbesondere Eisenrohre mit grosser Wirtschaftlichkeit hergestellt werden;
.es werden damit insbeson- dere Rohre erzeugt, die nicht nur :die grössere Zugfestigkeit, grösseres Elastizitätsmodul.und grössere Bruchsicherheit als die bisher durch Rotationsguss erzeugten Gussprodukte auf- weisen, sondern der erhaltene Eisenguss be sitzt auch hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion.
Ferner ist die- beschriebene Giessvorrich tung billig und dauerhaft und kann leicht betätigt werden. Das Beschicken und die Betätigung der Form geht in einfachster Weise vor sich und erfordert keine Fach leute.
Ausserdem kann bei dem Verfahren eine billige Metallmischung angewendet 'wer den, wie zum Beispiel eine Metallmischung, welche die Elemente Phosphor, Kohle, Sili zium, Magnesium und Schwefel auf 5'% re duziert, enthält, wobei der Siliziumgehalt auf 1,5 bis 0,7 % reduziert sein kann, was wesentlich weniger ist, als der kostspielige Siliziumgehalt, der in den Gemischen bei an- dern Verfahren zur Anwendung gelangt.
Method and device for casting hollow metal bodies. - The invention relates to a Ver drive and a device for casting hollow metal bodies in rotating molds, especially cylindrical cast bodies, such as iron pipes and the like.
As is known, a number of methods have hitherto been proposed for rotational casting of hollow metal bodies, in which either a hot or cooled metal mold or a refractory sand or clay mold is rotated about a horizontal, a vertical or an inclined axis into soft the molten metal is let in and distributed over the inner wall of the mold by centrifugal force,
so that the hollow cast body, e.g. B. the tube arises. These previous methods, however, have disadvantages which the aim of the present invention is to overcome.
According to the method, a rotating mold is sent with molten metal and moved from a position inclined to the horizontal to an approximately horizontal position, 'as long as: the metal is still in the liquid state. In the accompanying drawing is an exemplary embodiment from the device for. From the execution of the process, namely for the manufacture of tubes, illustrated.
Fig. 1 is a side view of the device; Fig. 2 is a plan view thereof; Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of Fig. 1. @ Fig. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of Fig. 1 and with individual parts in a different position;
Figure 5 is a section on line 5-5 of Figure 1; Fig. 6 is a. Longitudinal section through the shape on a larger scale;
7 is a longitudinal section through the form with a cast tube lying in the same, likewise on a larger scale; Fig. 8 is a detail of the device in longitudinal section and on a larger scale; Figure 9 is a section taken on line 9-9 of Figure 8; . FIG. 10 is a section on line 10-10 of FIG. 7.
The illustrated embodiment of the device has a rotatable shape which is formed by a tubular molding box 10 having a number of Lochun gene 11 which is distributed over the molding; and form outlet openings for the gases and vapors generated during the casting process. The shape is -this with a refractory .Schicht, z. B. a layer of sand 12, which has a coating 13.
The form is mounted and arranged in such a way that it can move between a horizontal and an inclined position. The latter is shown in Fig. 1. For the purpose mentioned, the mold is arranged on a support frame 14, which is able to perform the corresponding movements between a horizontal and an inclined position. For this purpose, the frame 14 can swing about horizontal pins which rest in bearing supports 15, 15.
To move the mold and its frame between the horizontal and inclined position, a transverse axis 16 'is provided, which is mounted in uprights 17 and which the movement through a longitudinally arranged drive shaft 18 by means of a worm gear 19, 20 (Fig. 4 ) is granted. The transverse axis 16 is provided with the eccentric disks 20 ', which are enclosed by the eccentric rings 21, which in turn are articulated to the Ge alternate 14, for which the same .ge forks and swingable in downwardly gelich ended bearing eyes 23 of the frame 14 are mounted.
By rotating the transverse axis 16, the frame 14 and the mold carried by the same can be given the desired movement. The shaft 16 is driven via a clutch 24 which is actuated by means of a clutch lever 25 (FIG. 1).
To limit the movement of the Ge stand 14 adjustable bolts 26 are easily seen that sit on the stands 17 and in the area of which there are stop eyes 27 of the Ge stand 14. A comparison of FIGS. 1 and 4 shows the position of the individual parts of the device when the shape, the inclined BEZW. assumes the horizontal position.
Fig. 1 shows the frame in a position which corresponds approximately to the maximum position of the eccentric discs 20 '. Fig. 4 shows the same in its horizontal position, the impact on the 27 on the bolt 26 rest.
The one in Fig. 1 higher than the other end of the mold is the E.ingussende the same. As shown in FIGS. 7 and 8 of the drawing, it is open and provided with an annular flange 28 which is screwed onto the molding box 10.
A stripping plate 29 is attached to the annular flange 28 by means of two countersunk bolts 29a (FIG. 6) and a closing plate 30 is attached to this by means of two countersunk bolts 31 (FIG. 7). The latter is ver see on the sides with tubular approaches; so that the tubular part denoted by 31 'is created which, in order to increase its durability, can be reversed from time to time.
The inside diameter of this tubular part is dimensioned so that it is slightly smaller than the inside. diameter of the pipe to be cast. The other end of the molding box 10 is provided with the gap-shaped end part 32, on which the end plate 33 is fastened by means of bolts, which carries a core piece 34 serving to close this end of the mold, which in some cases can be provided with an outlet opening,
as indicated by dotted lines in FIG. The core piece 34 is held in the end plate 33 by means of the wedges 34 'and has the profile required to form the inner surface of the pipe socket. The outer surface of the pipe socket is determined by the shape of the sand layer in the closed end of the mold.
As a result of the described arrangement, on the one hand the end plate 33 with the core piece 34 and on the other hand the stripping plate 29 and the end plate 30 can be removed quickly in order to be able to remove the sand and the casting after a casting process has been carried out.
By closing one end of the mold, the metal can be poured into the inclined mold without fear of the metal flowing out, the closed end also having a favorable effect on the pressure conditions in the mold.
Since, in the practical use of the device, the mold is removed and replaced by a new mold after a casting has been produced, the mold box 10 is removably attached to the support frame 14. As can be seen from FIGS. 1 to 4, the molding box is rotatably arranged in sets of rollers.
One set of rollers for the lower end of the mold in FIG. 1 consists of rollers 35, 35, which are mounted in a bearing 36 fixedly seated in frame 14, and a roller 37 which is held by a bracket 38, dm is articulated at its one end 39 'to the frame 14 and at its other end 40 by means of the locking bolt 41 and the Fe of 42 is movably attached, the latter serving to absorb the vibrations and to admit circumferential expansion of the molding box when it is affected by the poured metal is heated.
The other set of rollers also consists of two rollers 43, 43, which are mounted in a bearing 44 which is carried by the frame 14, and a roller 45 which is mounted on a bracket 46, which is also hinged at 47 and at 48 by the same locking members as previously described, is movably held. The molding box is seen with rings 49 and 50 ver, the ring 49 having a circumferential groove for receiving the correspondingly convex rollers 85 and 37 on the circumference. The ring 50 shows a straight circumferential surface against which the correspondingly shaped rollers 43 and 45 apply.
The latter arrangement enables the molding box to be guided between the rollers 43, 45 even when the same expands by heating in the longitudinal direction.
If a mold is to be removed after the casting process and replaced by a newly prepared mold, the brackets 38 and 46 are released and moved into the open position and then -the filled mold is removed.
A lifting device is used to remove the mold. Application, which before the in-Fig. 1, 2 and 5 lifting rails <B> 51, 51 </B>, which are supported at one end in supports 52, 52, which are arranged next to rails 53 and run over trolleys 54. At the other end, the lifting rails 51 are provided with a curvature 55 (Fig. 5) into which the molding box 10 is inserted.
A vertically movable spindle 56, which is connected to a rail 57 which connects the two rails 51 to one another, is used to raise and lower the rails 51. Said spindle is raised or lowered with a worm wheel 58, which is rotatably mounted in a housing 59 and engages in the thread 60 of the spindle. The worm wheel 58 is driven in both directions of rotation by a worm 61 which is seated on the drive shaft 18, the worm gear 58, 61 being driven via a disengageable and releasable coupling 62.
If the spindle 56 is lifted, the rails 51 go from the normal position drawn out in Fig. 5 dargestell th in the dash-dotted Stel ment and thereby lift the shape of the rollers 35 and 43, -so d.ass. it can easily be rolled onto a carriage 54 running on track 53.
To rotate the mold, a motor 63 is used, the axis of which coincides with the axis of the mold box, this motor being connected to the molding box by a quick-release coupling. This coupling has a coupling disc 64 and coupling lugs 65 which engage in cutouts 66 in the end plate 33.
The motor is arranged to be axially displaceable in guides 67, so that the coupling lugs can be brought into and out of engagement with the molding box, the movement of the motor being carried out by a spindle 68 that can be operated by means of a handwheel 69.
The drive connection between the clutch disk 64 and the end plate 33 is designed to be elastic or resilient, namely in that the lugs 65 sit on a metal-reinforced disk 64a made of fiber material, which is connected to the clutch disk 64 by screws or the like.
In this construction, the molding box is driven under the lowest possible vibrations and can be quickly coupled with the drive means respectively. can be detached from the same so that the molding boxes can be exchanged quickly. In addition, because the center of gravity of the motor and that of the molding box are on opposite sides of the axis of rotation of the frame 14, a well-balanced construction is obtained.
To load the form with molten metal, an inlet container 70 is seen, which is carried by a carriage 71, which in turn rests on the frame 14 men. The inlet container is provided with a pouring channel 72 which protrudes a short distance into the open end of the mold box 10.
The pouring channel 72 is constructed in such a way that it occupies only part of the pouring opening, namely advantageously the lower half of the same, and leaves the upper half free in order to allow the gases to escape freely from the mold and thus allow the metal to flow into the Allow form.
As shown, the egg casting channel, which is advantageously made of a graphite-containing mass, is similar to that used for the furnace electrodes, semi-circular in cross section and closes as close as possible to the inner wall of part 31 'of the End plate 30 to prevent any escape of gases in the lower half of the gate. A metal shield 73 is attached to the pouring container to protect the worker from the hot gases coming out of the mold.
A running container can also be arranged independently of the frame 14 in order to reduce the weight to be borne by the latter and to create a more balanced construction. When carrying out the procedure, mean. of the device described, it is important that when the device is operated, the uniform distribution of the liquid metal at one end of the mold is achieved without the use of the complicated mechanisms such as troughs and troughs that were previously necessary for casting hollow metal bodies in long shapes Sprues that had to be moved in the longitudinal direction of the mold.
In the operation of the device described, the time expended, the inclination of the shape and the manner of handling the same constitute important moments. It has been experimentally determined that best results are obtained by pouring the entire amount of molten metal into the mold in as little time as possible, and for tubes about six inches in diameter within about 3 seconds.
In order to achieve an even distribution of the metal from one end to the other, including the socket and the sprue, it has been found that an inclination of the shape of 1 = inch by 1 foot gives a very satisfactory result, but the size depends on the Inclination depends on the diameter and length of the pipes to be cast.
The metal can be poured in from the sprue end in such a way that the entire charge is placed in the inclined mold at once. But you can also in some cases, before the entire amount of metal has run into the mold, begin to lower the same from the inclined to the horizontal position. This lowering should be done gradually and calmly and in a short time, namely in three or more seconds, depending on the dimensions of the pipe to be poured. It is important to do it quickly and it is essential to the whole process. If the lowering of the mold does not take place quickly and as long as the metal is in a slightly liquid state, the metal distribution in the end is not even.
This is perfectly clear when one takes into account that the introduced metal mass first flows to the lower, bell-shaped widened end and then, when the mold is lowered into a horizontal position, flows back to the sprue end, whereby it should be evenly distributed over the mold surface .
It is now easy to understand that at a given number of revolutions per minute the mold only brings a certain amount of iron to the mold surface, so that the remaining amount of iron in the liquid state continues to flow until it reaches a point where the required amount of metal has not yet accumulated and that when this metal has changed to a partially hardened or doughy state, the adhesiveness of the mold for the added metal has increased significantly.
Instead of flowing back to the pouring end, this metal is held in place, with the result that an uneven inner surface of the tube is created. This absorption capacity of the mold surface changes according to the liquid state of the metal, so that it is extremely desirable to carry out the entire process and to achieve the horizontal position of the mold tube as long as the metal is still completely liquid be found
so that they are stored uniformly over the mold surface. can.
In order to achieve the best casting results, the speed of rotation of the farm should also be regulated appropriately so that predetermined speeds and speeds are achieved in the various sections of the casting process. Appropriately, the form is first rotated at a relatively low speed, e.g.
B. at a hundred revolutions per minute for six-inch tubes, as long as the mold is in the inclined position. When the mold is lowered, the speed is increased to such an extent that when the mold arrives in the horizontal position, it rotates, for example, 900 revolutions. in the minute.
This is achieved by appropriate regulation of the speed of rotation of the motor 63.
The process of pouring in the liquid metal can expediently be carried out in such a way that 75% is poured in as long as the ponm is inclined and rotates at a low speed;
the rest is poured in while the mold is being lowered and while the rotational speed is being increased to the high number of revolutions. When the maximum speed is reached, it is advisable to gradually reduce the speed to an average speed and maintain this until the material:
has assumed a doughy state, whereupon the rotation of the mold is set.
If the metal is poured in below a certain temperature, the parts that become deeper when the metal flows. The lying end of the mold stick to the inner surface of the same, set too quickly and become doughy, before the remaining still liquid metal returns to the <B> egg </B> casting end. This prevents good mixing of the metal and forms wrinkles. On the other hand, if the rivet has too high a temperature, e.g.
B. with iron more than 1315 C respectively. approximately <B> 1355 '</B> C, it is in a too slightly liquid state and tends to form waves or splash, which does not stop before the setting process begins. -It has been found that the temperature of the molten iron should be below <B> 1315 '</B> C but not lower than <B> 1260' </B> C.
Using the device described, the method is carried out, for example, as follows: To line the molding box, a sand mixture is first produced from 50% silica sand, 35% sharp gravel sand and 15% molding sand, which has a moisture content of 7 to 11% of the weight of the dry sand.
This sand mixture is tamped into the mold by means of a ram, which is operated for example by compressed air or electrically, which for this purpose is attached in a vertical position on the ram, after two core pieces 74 and 75 (Fig. 6) has started.
In order to achieve a clean separation of the castings from the sand and to obtain castings of the desired color, a coating is then applied to the inner surface of the sand lining.
For this purpose, natural cement in powder form is applied to the sand lining using suitable devices. As soon as the cement has been applied, it begins to absorb moisture from the sand and, through chemical reaction, quickly creates a layer which forms a skin-like or shawl-like coating, which is highly resistant to the tearing action of iron.
Extraordinarily advantageous properties of the cement are the rapid skin or shell formation, which takes place without the application of heat, and the fact that the natural cement compared to other coating materials and even other types of cement, which contract during the shell formation and jump off the sand surface, at the formation of the coating:
expands, with the result that the coating layer has the tendency to compact and penetrate into the actual Sandfoiin and between the grains of sand located on the surface, so that the same practically a part of the. Sand layer becomes. The effect of this is that the .sandschicht is highly resistant to destruction by the same flowing metal.
Another advantage of the cement coating is its neutral, buccal character, so that no chemical reaction occurs between the iron oxide on the surface and the materials from which the coating is made. With the natural cement coating used, the sand is protected from the iron oxide, and when the casting is made it can be separated from the sand with ease.
But you can also use the natural cement in some cases with a low percentage, z. B. 5 to 10% of a fatty substance such as graphite or tallz, mix, which acts as a lubricant in the distribution of the liquid metal on the mold surface.
In some cases, and if a relatively thick coating layer is desirable, the free surface of the cement layer can be impregnated with moisture by means of a spray or atomizer, so that the cement layer quickly sets through and through :
It has been shown that as a result of covering the mold surface with the natural cement coating, in addition to achieving a fo.i-n layer of the above-mentioned properties, casting products are obtained which have a coating that prevents them from being corroded or other harmful effects. The skin-like coating produced on the sand layer is fusible and is melted by contact with the inflowing molten iron.
As a result, a large part of the cement remains on the tube and forms a coating on its outer surface or cast skin, as indicated at 76 in FIG. 7 of the drawing. It is well known that cement inhibits the erosion of all iron products, and the iron and cement layer therefore forms a highly protective coating.
It should also be noted that due to the non-conductive properties of the cement coating of the sand layer, the sand is prevented from attaining a sufficiently high temperature during the pouring process to melt with the cement and the cement-coated casting is smooth and pure is produced.
The molten metal is first fed to the device from a melting furnace using an overhead crane or a carriage running on a 1-carrier. A spoon is used for drawing in, which is designed as a 1/2-way spoon in the manner known to every person skilled in the art. This spoon is led to the oven and with a certain egg, which is sufficient for the production of, for example, a tube is not enough. filled.
The spoon is then guided to the inlet container 70, whereby the feeding time should not be more than 30 to 60 seconds. After the form has previously been lifted into the inclined position to the horizontal. it is set in rotation so that it rotates at the specified low speed, with the sprue 72 of the inlet container being in such a position that it protrudes slightly into the sprue end of the molding box.
_ The spoon coming from the melting furnace is immediately emptied into the pouring container 70. This process should only take about 3 to 5 seconds. Immediately or coinciding with it, it is expedient to increase the speed of rotation of the mold and to move it from the inclined position to the horizontal position. This process is carried out in 2 to 5 seconds, so that the entire casting process from the moment the metal is removed from the furnace to the moment the mold adopts the horizontal position takes 1 minute Does not exceed 10 seconds or even less.
When the pouring process is finished. and the mold is in the horizontal position, it is advantageous to continue rotating the same at or near full speed for approximately a minute, within which time the metal completes its setting. The speed of rotation of the mold can then increase. approximately half the initial speed and rotation continued for 2 to 3 minutes at this speed, after which the rotation is interrupted and the mold is lifted from the frame 14 to replace it with a newly prepared mold.
On contact with the air, the molten metal burns from the moment it flows out of the furnace, and this oxidation lasts as long as it is exposed to the air. The generated oxide combines with the silicon-containing components that can be reached and forms a thin layer of slag that floats on the surface.
When the metal is poured into the sprue container and into the mold, a small part of this coating is inevitably carried away by the iron, and this takes away those loose parts that may be present in the sprue container and in the mold surface, which are then preferably collect and settle in the lower end of the mold. These parts can then easily be removed from the socket of the finished pipe by grinding or etching away. It is advantageous to localize this slag deposit even further.
For this purpose, the mold can be given a sudden short upward movement before the start of the lowering movement from the inclined position, in order to cause the impurities to settle at the lower end of the mold from where they can be easily removed. - For this purpose, the frame 14, when it is raised during a casting process, is set so that the highest points of the eccentrics 20 'of the inclined position of the mold are slightly advanced, so that when the Emzen- ter after or be rotated during the pouring process, they lift the mold beyond its inclined position so that a short lifting (pushing up) before the lowering
the shape occurs.
In the previously known method for rotary casting of tubular structures using metal or so-called permanent molds, the molten metal is introduced into the mold, which is either in a hot or cold state. When using hot molds, it has been found that, apart from the disadvantages associated with the heating and handling of the mold, the removal of the casting from the mold is very difficult to carry out, and that the casting produced can be used for commercial purposes is brittle. At.
Using cold or cooled mold, the castings produced must be subjected to an expensive annealing process at high temperatures, and the cast product obtained after cooling and annealing is, although apparently satisfactory in its structure, not resistant, namely to corrosion.
It is well known, for example, that blooming causes certain changes in the metal at high temperatures and that the crystalline structure of the metal, on which the resistance to corrosion largely depends, and that from a cast nut of steel grains mixed with large amounts of graphite flakes Exists, easily disintegrates, as a result of the annealing generation of iron grains and flakes of amorphous carbon in the structure of the cast.
In addition, the use of the cold form requires a high silicon content of the metal and as a result an expensive metal mixture. The rotational molding process with metal molds is therefore relatively inefficient and the products are not such that they can withstand corrosion to the extent required for their industrial use.
In the known method for Rota tion casting of hollow metal bodies using sand molds, the ge molten metal is poured into molding boxes, which - are lined with sand and provided on the inner surface of this layer of sand with a coating. According to one method, a layer of green or unbored sand is created, and according to another method:
applied from praised or dry sand. Of these two processes, the green sand molding process was found to be the more economical, because the time expenditure is much lower with the same, the cost of praising (firing) the sand mold is eliminated and better casting results are achieved for various reasons the.
The castings obtained by rotational molding with green sand molds combine the advantageous properties of common metal castings cast in sand molds, such as the great resistance of the castings to corroding and other influences, which reduces the breakdown of the metal and the shortening of the usability of the castings, such as pipes etc.,
effect with the high-quality properties of cast bodies made by rotational molding, such as the greater density and strength or. Resilience.
Although the green sand molding process provides higher quality pipes and other tubular cast products, the previously proposed processes of this type have not found acceptance in the industry, due to the difficulties which opposed the rotational molding in sand molds and which so far as insurmountable were valid. One of the most important tasks, for example, is to ensure that the molten metal in the sand mold flows smoothly and evenly and is evenly distributed, so that an even and homogeneous cast is created.
Another difficulty is to prevent tearing (cutting) of the sand layer by the molten metal flowing into and through the mold. Furthermore, there is a great difficulty with green sand molds - in obtaining a clean casting without pitted and blistered defects.
Furthermore, it is difficult to avoid that surface parts of the sand mold are not sufficiently connected to the rest of the sand layer and are therefore taken up and carried away by the flowing metal, which not only results in defects in the surface of the casting, but also inadmissible quantities are formed by Gussschu.ppen. Another mechanical disadvantage is the unstability of the sand layer when the mold is rotated at high speed.
According to the method described, rotationally cast bodies and in particular iron pipes can be manufactured with great economic efficiency;
In particular, it creates pipes that not only have greater tensile strength, greater modulus of elasticity and greater resistance to breakage than the cast products previously made by rotational molding, but the cast iron obtained is also highly resistant to corrosion.
Furthermore, the Giessvorrich device described is cheap and durable and can be easily operated. The loading and actuation of the form is done in the simplest way and does not require specialists.
In addition, a cheap metal mixture can be used in the process, such as a metal mixture which reduces the elements phosphorus, coal, silicon, magnesium and sulfur to 5%, the silicon content being 1.5 to 0 .7% can be reduced, which is significantly less than the costly silicon content that is used in the mixtures in other processes.