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Mehrteiliger metallener Form- oder Kernteil zum Herstellen von Fertiggußstücken
aus Nichteisenschwermetallen Beim Gießen von Eisenröhren mittels metallener Dauerformen
ist es bekannt, mehrteilige Kerne zu verwenden, .deren Einzelteile zum Ausgleich
der beim Abkühlen der Gußstücke auftretenden Kräfte gegeneinander beweglich sind,
um während des Schrumpfens schädliche Spannungen in den Gußstücken zu vermeiden.
Zwischen den einzelnen Kernteilen sind hierbei vielfach Einlagen aus Sand oder Kernmasse
vorgesehen, die beim Abkühlen des Gußstüaks unter dem Einflub der hierbei auftretenden
Spannungen ihre Form verlieren und dabei den gewünschten Spannungsausgleich herbeiführen.
Auf das Luftabführen hat diese Unterteilung der Metallkerne keinen Einfluß, da hierdurch
keine zusät:zlichenLuftkanäle gebildet werden. Außerdem handelt es sich hierbei
um das Gießen von eisernen Röhren mit Querschnitt, so daß das Luftabführeh keine
nennenswerten Schwierigkeiten bereitet. Beim Gießen von Motorkolben aus Leichtmetallegierungen
mittels Dauerformen ist es bekannt, gewellte oder geriefte Blechstreifen in den
Kernen vorzusehen, um während des Gießens sie Luft aus dein Formhohlraum abzuführen.
Die von diesen Blecheinlagen gebildeten Luftkanäle sind dauernd offen und können
leicht durch das Gießmetall verstopft werden, so d,aß dann die Luft nicht mehr in
ausreichendem Maße abgeführt werden kann. Ferner zeichnen sich -diese gewellten
Einlagen auf dem Gußstück ab, das dadurch keine glatte Oberfläche erhält. Bei :den
einer weiteren Bearbeitung 'unterworfenen Gußstücken kann dies in Kauf genommen
werden, da diese rauhen Stellen bei der späteren Bearbeitung entfernt werden. Dagegen
ist die mit diesen gewellten Einlagen verbundene Verschlechterung der Oberfläche
bei Fertiggußstücken, die nicht weiterbearbeitet werden, sehr nachteilig und macht
deren Verwendbar-
].zeit in vielen Fällen überhaupt unmöglich. Im
übrigen bereitet die Luftabführung beim Gießen t=or. Leichtmetallen in Metallformen
keine großen Schwierigkeiten, da diese zu Beginn des Gießvorgangs annähernd auf
die Gießtemperatur erwärmt sind, so daß-sich die in dem Formhohlraum befindliche
Luft beim Eingießen des Metalls nicht mehr nennenswert ausdehnt und infolgedessen
leicht abgeführt werden kann. Im Gegensatz hierzu. haben die Dauerformen beim Gießen
von iNichteisenmetallen, insbesondere Kupferlegierungen, zu Beginn des Gießvorgangs
vielfach eine wesentlich tiefere Temperatur als das Gießmetall, denn sie werden,
z.13. durch Eintauchen in ein Wasserbad, auf eine Temperatur von etwa iooo° C abgekühlt.
Die Dauerform ist daher beim Einfließen des Metalls, das meistens eine Temperatur
von etwa 1000' C und mehr hat, einer plötzlichen starken Temperaturerhöhung
ausgesetzt, unter deren Einfluß die in dem Formhohlraum enthaltene Luft sich auf
das Vielfache ausdehnt. Die Luft setzt sich dabei vor den Gießstrom und stört den
Gießvorgang. Das Abführen der Luft aus der Form wird weiter dadurch erschwert, daß
die Gußstücke stark veränderliche Querschnitte aufweisen und die Forin während des
Gießvorgangs vielfach aus der waagerechten in die senkrechte Lage geschwenkt wird,
um das Einfließen des Metalls zu verbessern. Trotzdem die bisher bekannten Ausbildungen
der metallenen Dauerformen besondere Rücksicht auf die Luftabführung nehmen, gelang
es bisher noch nicht, die Luft in allen Fällen restlos aus dein Formhohlraum zu
entfernen. Die Erzielung eines fehlerfreien Gußstücks erfordert aber eine vollkommene
Entfernung der Luft, denn selbst kleinste Luftmengen stören den Strom des fließenden
Metalls und bleiben in Kehlen und hinter scharfen Ecken des Formhohlraumes hängen.
Werden beim Gießen von Hohlkörpern Sandkerne verwendet, so kann das fließende Metall
die störenden kleinen Luftmengen in die durchlässige Kernwand drücken. Im Gegensatz
hierzu bilden sich bei Verwendung von für Luft undurchlässigen Stahl- oder Eisenkernen
an diesen Stellen leicht Luftpolster, die das gleichmäßige Erstarren der Gußteile
verhindern und Saugstellen hervorrufen. Derartige Gußstiicke sind daher vielfach
fehlerhaft und ergeben Ausüchuß, besonders wenn es sich um Teile handelt, die höhere
Drücke auszuhalten haben.
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Gemäß der Erfindung kann auch bei Verwendung von Metallformen mit
Metallkernen eine vollkommene Abführung der Luft aus dem Formhohlraum dadurch gesichert
werden, daß die vorzugsweise aus Metallen verschiedener Wärmedehnung bestehenden
Teile der For n oder des Kerns derart miteinander verbunden werden, daß sich bei
ihrer Erwärmring durch das einfließende Gießmetall zwischen ihren Berührungsflächen
zum Luftabführen dienende Kanäle bilden, .die sieh beim Abkühlen auf gewöhnliche
Temperatur wieder schließen. Der aus einem Metall hoher @@'ärmcdehnung .bestehende
Teil der Form oder des Kerns erhält zweckmäßig bei großer Oberfläche einen kleinen
Ouersclinitt, damit sich dieser Teil unter dem Einfluß der Hohen Temperatur des
in den Formhohlraum strömenden Gießmetalls kurzzeitig erhitzt und durch die hiermit
verbundene Ausdehnung die Luftkanäle freigibt. Dadurch werden die Luftkanäle gerade
in dem Augenblick freigegeben, wo das Abfuhren der Luft am notwendigsten ist, nämlich
beim Einströmen des Gießmetalls. Die große Masse des übrigen aus einem Metall geringer
Wärmedehnurig - bestehenden Kernteiles erwärmt sich nicht so schnell, so daß sich
die verhältnismäßig kleine Masse des Metalls hoher Wärmedehnung auf die Temperatur
des größeren Kernteiles abkühlt, wodurch die Kanäle wieder verschlossen werden.
Dies hat noch den weiteren Vorteil, daß die Innenwand er Dauerform sowohl zu Beginn
als auch am Schluß des Gießvorgangs glatt ist. Das Gußstück erhält daher auch bei
Verwendung von Kupferlegierungen oder anderen scharf auslaufenden Nichteisenmetallen
eine völlig glatte Oberfläche und ist ohne weitere Bearbeitung als Fertiggußstück
brauchbar. Die Erfindung ermöglicht auch bei Gußütücken mit stark wechselndem Querschnitt
ein vollkommenes Abführen der Luft, so daß Lufteinschlüsse oder Lunkerungen in den
Gußstücken nicht auftreten können.
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Es empfiehlt sich, die einzelnen Teile des Kerns bzw. der Form z.
B. durch Niete oder Schrauben so miteinander zu verbinden, daß sich die Teile mit
hoher Wärmedehnungszahl unter dem Einfluß der Gießtemperatur ausdehnen und zur Schaffung
der Luftkanäle gegen die übrigen Teile der Form bzw. des Kerns verschieben können.
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Während die wegen ihrer tiefen Anfangstemperatur beim Gießvorgang
erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzte Kokille aus einem Werkstoff von geringer
Wärmeausdehnung, z. B. aus Grauguß, hergestellt wird, tun mit Rücksicht auf die
Genauigkeit des Gußstücks stärkere Formänderungen der Kokille zu vermeiden, empfiehlt
es sich, diejenigen Teile der Kokille, bei denen absichtlich durch den Einfluß der
Wärmeausdehnung eine vorübergehende Formänderung zur Bildung der Luftkanäle herbeigeführt
werden soll, aus verschiedenen Baustoffen lierzustellen.
So kann
man die Kerne vorteilhaft aus Eisen-, ,Stahl- oder Gußteilen herstellen, die so
miteinander verbunden werden, daß eine Beweglichkeit der einzelnen Teile gegeneinander
gesichert bleibt. Ein derartiger aus verschiedenen Werkstoffen hergestellter Kern
kann sich beim Einfließen des heißen Gießmetalls infolge des hierbei auftretenden
plötzlichen Erhitzens ausdehnen, wodurch die Einzelteile das Bestreben haben, sich
voneinander abzuheben. Hierbei entstehen zwischen den wie zu eineflt Stück zusammengefügten
Einzelteilen feine Spalten, die genügen, um im selben Augenblick kleine, den Gußvorgang
behindernde Luftmengen in sich aufzunehmen und abzuleiten. - Beim Erstarren des
:Gußtei@les werden die Kernteile wieder zusammengedrückt, ahne :daß dadurch auf
die Dauer eine Lockerung entsteht.
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Es empfiehlt sich, die Kernteile in gleicher Weise wie die Innenwand
der Kakillb vor jedem Guß mit einer Isoliermasse zu beziehen, damit sich diese Teile
besser von den Gußteilen lösen. Diese Isolierschicht kann beispielsweise durch Eintauchen
der Kokille bzw. der Kernteile in ein fein verteilte Isolierstoffe enthaltendes
Wasserbad gebildet werden. Als isolierende Stoffe können z. B. Graphit, Kreide Ton,
Aluminiumoxyd, Zinkoxyd, Bleioxyd, Talkum, Sand oder andere nicht gasbildende Erden
verwendet werden. Diese isolierenden Stoffe werden in fein verteiltem Zustanel in
das Wasserbad gegeben, in das die von dem vorhergehenden Gießvorgang erhitzte Kokille
bzw. deren Kernteile so lange eingetaucht werden, bis diese auf etwa ioo° C abgekühlt
sind. Hierbei kommt das Bad in der Nähe der Kokille zum Kochen, wodurch die von
dem Gießvorgang zurückgebliebene Isolierschicht mit etwaigen Oxydniederschlägen
abgewaschen und nach -dem Herausziehen der Kokille oder Kernteile aus dem Bad durch
Verdampfen des Wassers eine gleichmäßige dünne Isolierschicht gebildet wird. Diese
Isolierschicht bildet ein Poliermittel, das die Kernteile schwarzglänzend macht
und als ungeteiltes Stück erscheinen läßt. Sie beeinträchtigt aber die Luftabführung
,nicht, da sich die Kernteile bei jedem Guß zwangsmäßig infolge ihrer Wärmedehnung
bewegen und dadurch die zur Abführung der Luft erforderlichen Kanäle freigeben.
Diese von dem tiefgekühlten Kern beim Erhitzen während des Eingießens des Gießmetalls
hervorgebrachte Bewegung seiner Einzelteile gegeneinander wird durch die Verwendung
verschiedener Baustoffe für de Herstellung der Kernteile noch gesteiäert.
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Durch die Erfindung wird das Gießen von Kupferlegierungen und anderen
Nichteisenschwermetallen erheblich vervollkommnet. Es ist hierdurch möglich, -daß
für viele Gußteile, bei denen bisher zur Behebung der- Luftschwierigkeiten Sandkerne
verwendet werden mußten, jetzt Datierkerne benutzt werden können, so @daß durch
Ersparnis teurer einmaliger Sandkerne die Wirtschaftlichkeit des Kokillengießverfahrens
beträchtlich verbessert wird; zumal infolge des guten Luftabführens das Entstehen
von Saugstellen oder anderen undichten Stellen in dem Gußstück mit Sicherheit vermieden
wird, so @daß trotz Verwendung von Metallkernen kaum ein Aus-: schuß auftritt.