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Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung vergasbarer
Modelle Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von durch die
Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehenden Modellen
sind bereits bekannt. Unter den zur Herstellung der Modelle in Betracht kommenden
Werkstoffen zeichnet sich aufgeschäumtes Polystyrol durch vollständige Vergasungsfähigkeit
ohne Bildung von Rückständen wie Asche oder Schlacke, weiter ohne Verbrennung, Sinterung,
explosionsartigen Zerfall, stürmisches Aufschäumen, Aufblähen, Zusammenfallen und
sonstige körperliche und stoffliche Veränderungen, die den Guß stören würden, aus.
Im Zusammenhang mit diesem Verfahren ist es weiter bekanntgeworden, das Modell in
kalt- oder CO2-härtende Formmassen einzubetten.
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Es ist ferner in Verbindung mit aus Wachs bestehenden Modellen bekanntgeworden,
ein Wachsmodell mit mehreren Überzügen aus feuerfestem Stoff im Tauchverfahren so
herzustellen, daß das Modell eine solche Anzahl von Überzügen und eine solche Dicke
aufweist, daß eine selbsttragende Formschale gebildet wird, wobei zur Entfernung
des Wachsmodelles aus der Schale heiße Lösungsmitteldämpfe verwendet werden, welche
durch die Schalenwände hindurchgeführt werden. Zur Hinterfüllung des Wachsmodelles
werden hitzebeständige Werkstoffe mit einem Bindemittel benutzt.
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Ein eigener, früherer Vorschlag besteht darin, ausgehend von dem Verfahren
zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung
der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, als Formstoff,
mit dem das vergasbare Modell umgeben wird, bindemittelfreie, schütt- und rieselfähige,
feuerfeste Werkstoffe zu verwenden, unter denen sich tonfreier, trockner Quarzsand
durch besonders niedrige Gestehungskosten und sofortige Verwendbarkeit ohne Aufbereitung
auszeichnet. Dabei wurde gefunden, daß sich dieses Verfahren besonders zur Herstellung
von Gußstücken aus Buntmetallen eignet, die bekanntlich zu einem starken Aufschäumen
der Schmelze führen. Dieses Aufschäumen fällt weg, wenn das vorgeschlagene Verfahren
benutzt wird. Die Gründe hierfür ergeben sich aus der Überlegung, daß die Schmelze
nicht in einen mit Luft erfüllten Hohlraum eindringt, sondern daß die Vergasung
des Modellei, dem Fortschreiten des Schmelzflusses entsprechend, abläuft; dadurch
kommt es zu keiner Einführung von Luft bzw. Sauerstoff in die Schmelze unter deren
hydrostatischem Druck, sondern zu einem langsam vor sich gehenden Eindringen der
Schmelze in das aus dem Schaumwerkstoff bestehende Modell, das somit einen gewissen
Widerstand bildet und dadurch das stürmische Eindringen der Schmelze mit dem sich
hieraus ergebenden Eindringen von Luft bzw. Sauerstoff verhindert.
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Vorliegende Erfindung beschreitet, wiederum ausgehend von Verfahren
zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von durch die Einwirkung der eingegossenen
Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehenden Modellen, wobei zwischen dem Modell
und der Hinterfüllung aus bindemittelfreien, rieselfähigen und feuerfesten Werkstoffen
eine das Modell umgebende, aushärtende Formstoffschicht angeordnet ist, einen anderen
Weg, um zu Gießformen zu gelangen, die unter Verwendungsmöglichkeit des genannten,
billigen Quarzsandes eine Reihe von Abgüssen zulassen. Um das zu erreichen, wird
erfindungsgemäß das vergasbare Modell mit einer im trockenen und rieselfähigen Zustand
befindlichen Formstoffschicht umgeben, die aus einem feuerfesten Material und einem
unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze aushärtenden oder wenigstens bindig
werdenden Bindemittelanteil besteht und die mit dem bereits genannten, bindemittelfreien,
rieselfähigen und feuerfesten Material hinterfüllt wird.
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Es besteht zunächst die Möglichkeit, eine vorzugsweise schalenförmig
zusammenhängende Zwischenschicht auf dem Modell selbsthaftend durch Tauchen, Anstreichen,
Aufspritzen, Niederschlagen od. dgl. zu erzeugen. Man kann weiter die vorzugsweise
schalenförmig zusammenhängende Zwischenschicht in dem bei Einlegen des Modellei
noch losen, schütt- und rieselfähigen Gefüge durch Einführung von unter dem Einfluß
der Schmelze aufhärtbaren und das Gefüge mindestens versteifenden Bindemitteln erzeugen.
Ein derartiges Bindemittel besteht beispielsweise aus nicht härtbaren, dauernd schmelzbaren,
sprit-bzw.
toluollöslichen Phenolharzen, die entstehen, wenn Phenol
und Formaldehyd im Verhältnis 2: 1 bis 1,6 bei Gegenwart von Säuren erwärmt werden.
Dabei ist es zweckmäßig, im Bereich der schalenförmig zusammenhängenden Zwischenschicht
oder -schichten Verstärkungseinlagen aus Draht, Blechen, Formstücken od. dgl. in
das zunächst noch lockere Gefüge einzuführen. Die Schalen erhalten dadurch den erforderlichen
Zusammenhang, und sie nehmen eine gewisse Festigkeit an, so daß sie sich zum Schalenguß
bekannter Art eignen. Die Schale kann dann wieder in ein loses, rieselfähiges Gefüge
eingebettet und in ihm genauso kernlos vergossen werden wie die Schmelze unter Vergasung
des ersten Positivmodelles vergossen wird, mit der Einschränkung, daß die die Kerne
überflüssig machenden Teile der Schale so angeordnet sind, daß Schmelze zwischen
kernersetzenden Teilen der Schale und der übrigen Schale eindringen kann.
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Es ist zwar an sich bekannt, bei der Herstellung von Formen die aus
Wachs, Kunstharz und anderen aufschmelz- oder aufdampfbaren Stoffen bestehenden
Modelle mit einem Überzug aus feinkörnigen, feuerfesten Formstoffen und Bindemitteln
zu versehen. Da Stahlhülsen, welche der Form während der Herstellung die notwendige
Festigkeit geben, nach dem Einrütteln der Hinterfüllung entfernt werden müssen und
die Gefahr entsteht, daß die Form beim Trocknen und beim Ausschmelzen von Wachs
aufreißt, wurde vorgeschlagen, die mit Wasserglas oder einem ähnlich wirkenden Bindemittel
durchsetzte Hinterfüllmasse in eine die vorbereiteten Modelle enthaltende, geteilt
aufgeführte Stahlhülse einzurütteln, welche der Form während der Herstellung die
notwendige Festigkeit gibt, und in welche ein aus einem weitmaschigen Drahtnetz
aus dünnem Draht bestehender Drahtkorb oder eine Drahtröhre derart eingesetzt wird,
daß dieser Einsatz wenige Millimeter unter der Oberfläche der fertigen Form liegt.
Demgegenüber liegt nach dem Vorschlag vorliegender Erfindung die Verstärkungseinlage
in möglichst großer Nähe des Modelles, so daß es sich um abweichende Maßnahmen zur
Erfüllung einer andersliegenden Aufgabe handelt.
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Das neue Verfahren gibt insbesondere die Möglichkeit, die- Zwischenschicht
aus Stoffen zu bilden oder das lockere Gefüge mit ihnen anzureichern, die das Vergießen
der Schmelze begünstigen, beispielsweise ihr Aufschäumen herabsetzen oder beseitigen
oder die den Guß schwer vergießbarer Metalle wie Titan oder Titanlegierungen dadurch
ermöglichen, daß sie durch ihr gegen die Schmelze inertes Verhalten Reaktionen zwischen
Schmelze und Umgebung ausschließen. Selbst wenn diese Stoffe sehr kostspielig sind,
ist das belanglos, weil es nicht erforderlich ist, sie durch Bindemittel einzubinden.
Es reicht aus, daß sie in der zusammenhängenden Zwischenschicht durch Anreicherung
oder Ersatz des losen, schütt-und rieselfähigen Gefüges vorhanden sind, so daß Reaktionen
von Metallen, die beispielsweise mit Quarzsand reagieren, ausgeschlossen sind. Derartige,
gegen beispielsweise Titan inerte Stoffe sind an sich bekannt, so daß sie hier nicht
im einzelnen aufgeführt zu werden brauchen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel wird so vorgegangen, daß zunächst auf
dem Boden einer aus Blech bestehenden, kastenförmigen, oben offenen Form Quarzsand
ausgebreitet wird. Auf den Quarzsand wird eine Mischung aus Quarzsand und dem oben
näher bezeichneten Phenolharz aufgebracht. Auf diese Schicht wird das etwa aus aufgeschäumtem
Polystyrol bestehende Modell aufgelegt und es wird dieses Modell wieder mit der
obenerwähnten Mischung umhüllt. Durch leichtes Andrücken der Mischung an das Modell
kann erreicht werden, daß etwa eine gleich dicke Schicht aus der Mischung um das
Modell herum gebildet wird, deren Begrenzungsflächen annähernd äquidistant zu den
Begrenzungsflächen des Positivmodelles verlaufen. Der verbleibende Hohlraum des
Formkastens wird dann mit losem, schütt- und rieselfähigem Gefüge, beispielsweise
mit Quarzsand, ausgefüllt und hierauf ist die Form, da Eingüsse und Steiger nach
den Vorschlägen des Hauptpatentes mit eingeformt waren, gießfertig. Bei dünnerer
Ausbildung der Zwischenschicht kann der Werkstoff oder die Werkstoffmischung, aus
denen die Schale bestehen soll, auch auf dem Modell selbst angeordnet werden, so
daß es bereits mit dem die Zwischenschicht bildenden Werkstoff oder mit den die
Zwischenschicht bildenden Werkstoffen gemeinsam in den Hohlraum der Form eingelegt
wird, wobei naturgemäß der Boden der Form nur mit losem, rieselfähigem Gefüge, beispielsweise
wieder aus Quarzsand, bedeckt zu sein braucht. Nach dem Einlegen wird der noch freie
Hohlraum der Form wieder mit losem, schütt- und rieselfähigem Gefüge ausgefüllt,
worauf die Form wieder gießbereit ist.
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Als Schmelzen, die stark zum Schäumen neigen, sind vor allem Bronze-,
Zinn- und Bleilegierungen zu nennen; auch bei bestimmten Graugußzusammensetzungen
sind Schäumungserscheinungen zu beobachten. In diesen und in anderen Fällen hat
es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Modelle nicht unmittelbar nach den zu
ihrer Herstellung dienenden Verschäumungsprozessen zu verarbeiten, sondern sie einer
Zwischenbehandlung zu unterziehen, die beispielsweise in einem Trocknen besteht,
so daß Feuchtigkeit, die zu Schwierigkeiten führen könnte, entfernt wird.
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Es ist nicht durch das Wesen der Erfindung bedingt, daß das lockere,
schütt- bzw. rieselfähige Gefüge gerade aus Quarzsand besteht. Es kommen auch andere,
billige und leicht verarbeitbare Werkstoffe wie Schamotte, Lehm, Ton od. dgl. in
Betracht, wobei jedoch der trockene Zustand dieser Werkstoffe zu bevorzugen ist,
da sie in diesem Zustand besonders locker, schütt- und rieselfähig sind. Das schließt
nicht aus, daß in Sonderfällen diese in dem üblichen, pastenförmigen Aggregatzustand
Anwendung finden können, da es grundsäztlich bedeutungslos ist, ob pulverige bzw.
körnige Stoffe durch Einrieseln oder Einschütten in den Hohlraum der Form gebracht
oder dadurch, daß sie im halbflüssigen Zustand eingegossen werden.
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Hinzuweisen ist schließlich darauf, daß man erfindungsgemäß in der
Lage ist, die Angüsse und die Anschlüsse der Steiger in einer anderen Ausbildung
durchzuführen, wie sie bisher bei Einformung einsprechender Hohlräume erforderlich
waren. Hinderliche Knicke und Kantenbildungen können völlig in Fortfall gebracht
werden. Man kann die Angüsse bzw. Steiger nunmehr nach strömungstechnischen Gesichtspunkten
aus den unter der Einwirkung der Schmelze vergasungsfähigen Werkstoffen ausbilden,
so daß sich auch hierdurch Begünstigungen des Gießverfahrens ergeben.