DE1132295B - Giessverfahren fuer die Herstellung genau gegossener Hohlraeume in Gussstuecken - Google Patents

Description

• Gießverfahren für die Herstellung genau gegossener Hohlräume in Gußstücken Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren für die Herstellung genau gegossener Hohlräume in Gußstücken aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen.
• Gemäß der Erfindung werden Hohlkerne aus Borosilikatglas verwendet. Erfindungsgemäß wird der Kern aus Borosilikatglas durch Durchleiten einer Säure., beispielsweise aus der Gruppe der Fluorwasserstoffe oder wäßrigen Fluorphosphorsäuren, aus dem Gußstück entfernt.
• Man hat bereits vorgeschlagen, einen Quarzfaden als Kernmaterial zu verwenden, wobei das Kernmaterial durch chemische Mittel und insbesondere durch eine Säure aufgelöst und entfernt wird. Ein Quarzfaden ist aber in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften in keiner Weise mit Borosilikatglas vergleichbar. Insbesondere kann weder mit einem Quarzfaden noch mit einem Nickeldraht die Genauigkeit bezüglich des Kerns, dessen Ausrichtung und dessen Ausmaße und demzufolge der entstehenden Durchgänge erzielt werden, wie dies erstmalig durch die Verwendung von Borosilikatglas erreicht worden ist. Zur Herstellung von gegossenen Artikeln mit glatter Oberfläche und dünnen, stabförmigen Abmessungen aus spröden Legierungen hat man bereits Glasformen verwendet, welche eine glatte Oberfläche erzeugen. Dabei hat man die Glasform auch schon mit Sand umhüllt, um ein Springen zu verhüten. In diesem Fall ist auch Boratglas benutzt worden, und zwar wegen seines hohen Schmelzpunktes. Das Boratglas diente aber nicht als Kernmaterial. Auf Grund des bisherigen Standes der Technik war es also nicht möglich, zu dem Verfahren nach der Erfindung zu gelangen, da man die gläserne Form nur dann benutzen kann, wenn man sie in Sand oder in metallische Form einschließt. Man konnte daher nicht den Schluß ziehen, Kerne aus Borosilikatglas benutzen zu können, welche nur deshalb verwendbar sind, weil sie beim Gießverfahren plastisch werden. Im übrigen hat man Borosilikatglas, bisher nur für chemische Geräte benutzt, welche aber keinesfalls so hohen Temperaturen ausgesetzt werden konnten, wie sie beim Gießen einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung auftreten.
• Der Hauptvorteil von Borosilikatglas, welcher gemäß der Erfindung erzielt wird, besteht also darin, daß Borosilikatglas bei dem in Frage kommenden Temperaturbereich plastisch wird und daß es während der Erstarrung des Gußteils im plastischen Zustand bleibt. Hieraus ergibt sich der besondere technische Fortschritt, daß die Glaskerne beim Erstarren des Gußteils nicht brechen. Wesentlich ist auch der weitere Vorteil, daß die Schwundzugaben sowohl für das Gußstück als auch für den Kern aus den in der Zeichnung angegebenen Maßen berechnet werden können. Das bedeutet, daß die Maße nur entsprechend dem natürlichen Schwund des Gußstückes korrigiert werden müssen.
• Bei der Verwendung von Sandkernen treten gewisse Schwierigkeiten auf, welche ihre Anwendung bei der Herstellung von Durchgängen geringeren Durchmessers in Gußstücken aus Leichtmetallegierungen, wie z. B. Aluminium oder Magnesium, einschränken. Wird nämlich das flüchtige Metall in die Form gegossen, so daß es mit den Sandkernen in Berührung kommt, so bilden sich Gase. Diese Gase dürfen nicht durch das flüssige Metall perlen. Sie müssen vielmehr durch das Innere des Kernes nach außen entweichen können. Nun haben Sandkerne zwar eine natürliche Durchlässigkeit. In dünnen und verwickelt geformten, Kernen, jedoch muß in ihrem Innern eine Höhlung, der sogenannte Luftkanal, für das Entweichen dieser Gase gebildet werden. Diese Höhlung im Innern des Kernes verringert natürlich dessen Formfestigkeit. Es ist deshalb üblich, bei dünnen, verwickelt geformten Kernen, die auf Strecken von mehreren Zentimetern nicht gelagert sind, als tragende Teile Stahldrähte einzulegen. Diese Drähte führen jedoch zu Ungenauigkeiten der Kerne beim Vergießen, welche auf die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Sand und Stahldrähten zurückzuführen sind. Hierdurch kann ein Verlust der Maßhaltigkeit des Kernes besonders bei verwickelten Formen auftreten.
• Das Borosilikatglas ist im Handel als feuerfestes Glas bekannt und weist mehrere Merkmale auf, welche es als Kermnaterial bei der Herstellung von Durchgängen in-Gußstücken aus Leichtmetallegierungen besonders geeignet machen. In erster Linie ist Borosilikatglas verhältnismäßig billig und in den verschiedensten Formen und Größen erhältlich. Zweitens lassen sich die Kernmaße bei Verwendung von Borosilikatglas genau einhalten, und zwar wegen seiner hohen Unempfindlichkeit gegenüber plötzlichen Temperaturschwankungen. und seiner geringen Wärmeleitfähigkeit. Dazu kommt noch, daß das Glas durch sofortige Erstarrung und Schrumpfung der in Berührung mit der äußeren Glaswand sich bildenden Metallschicht einer Kompression unterliegt, zusammen mit der Spannung, welche sich infolge des Temperaturabfalls in der Wand des Rohres bildet und auch eine Kompression zu verursachen trachtet.
• Während des Zeitraumes vom Vergießen bis zum Erstarren des Metalls um das Rohr erweicht das Gla§ und erreicht durch die Hitze einen plastischen Zustand, der zeitweise Spannungen ausgleicht und eine Ausrichtung in bezug auf die heiße, erstarrende Metallmasse gestattet, so, daß bei vollkommener Erstarrung derselben der Glaskern noch fest und nicht zerbrochen ist und seine Funktion der Bildung eines Durchgangs und die genaue Lage beibehält.
• Weiterhin behält dieses Glas als Kernmaterial seine Lage und Maßgenauigkeit beim Vergießen trotz des Weichwerdens, und seiner Bewegungen während des Abkühlens und Sehwindens des Gußstücks bei.
• Gemäß der Erfindung lassen sich also verwickelt gestaltete Durchgänge in Aluminium- und Magnesiumgußstücken unter Verwendung von Borosilikatglas als Kernmaterial herstellen, wobei es entsprechend möglich ist, die Kerne unter direkter Übertragung der dafür in den Zeichnungen des zu gießenden Artikels angeführten Maße zu bemessen, und wobei dazu noch dasselbe Schwindungsmaß sowohl für den Kern als auch für das Modell verwendet werden kann.
• Auf Grund der günstigen Abstimmung der Eigenschaften der Kerne aus Borosilikatglas und des zu vergießenden Metalls, nämlich entweder Aluminium-oder Magnesiumlegierung, können die Maße sowohl für das Modell als auch für den Kern direkt den Zeichnungen dies zu gießenden Teils, entnommen werden. Die Maße des Modells wie auch die der Kerne müssen jedoch um einen gewissen Faktor vergrößert werden, um der Schrumpfung Rechnung tragen zu können, welche beim Abkühlen des Gießmaterials von der Erstarrungs- auf die Raumtemperatur auftritt. Es ist jedoch nicht erforderlich, die Wärmeausdehnung des Kernes infolge seiner Erhitzung vor dem Gießen selbst zu berücksichtigen noch infolge derjenigen, welche auf die Temperatur des zu vergießenden Metalls beim Gießen selbst auftritt. Denn die; durch Borosilikatglas erzeugten Durchgänge weichen von den vorgeschriebenen Maßen nicht mehr ab als die üblichen Gießtoleranzen. Ein Kern wurde unter Verwendung der in den Zeichnungen des Gußstücks angegebenen Maße direkt hergestellt. Natürlich wurden diese Maße um das bei dem Entwurf des Modells vorgesehene Schwindungsmaß vergrößert. Alsdann wurde der Kern vor dem Vergießen nochmals auf Maßhaltigkeit geprüft und das entstehende Gußstück später zerschnitten, uni die Durchgänge freizulegen. Ein Vergleich der beiden Reihen von Maßen zeigte, daß die vorgegossenen Durchgänge eine Genauigkeit von einem Dreißigtausendstel gegenüber den Kernmaßen aufwiesen: Zur Entfernung des Kernmaterials kann das Gußstück in ein chemisch wirkendes Mittel getaucht werden, welches wohl das Glas, aber nicht das Metall des Gußstücks angreift. Fluorwasserstoff oder wäßrige Lösung von Fluorphosphorsäure mit oder ohne Hemmungsmittel, wie z. B. Arsenoxyd, können zur Anwendung gelangen. Das chemische Mittel löst das Glas derart, daß das Kernmaterial nach einiger Zeit völlig entfernt ist und im Metall des Gußstücks die genau geformten Durchgänge zurückbleiben. Bei Verwendung von Glasrohren als Kernmaterial kann man das chemische- Mittel durch das Rohr fließen lassen und vermeiden, daß das ganze Gußstück in das chemische Mittel getaucht wird.
• Es ist also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ausschließlich die tatsächlichen Maße der Zeichnung bei der Bestimmung der Kernform und der Lage des, Kernes in der Gußform zu verwenden. Diese Maße müssen nur noch um das Schwindungsmaß vergrößert werden, welches bei der Herstellung des. Modells in Anrechnung gesetzt wird. Borosilikatglas mit der typischen Zusammensetzung von Si OZ = 80 o-/o-; B2 0.4 = 14 °/a; Nag O = 4 o-/o; A12 0s = 21/o wird für Glaskerne bevorzugt, da es neben den oben angeführten Eigenschaften durch eine verhältnismäßig niedrige Wärmeausdehnung und eine hohe Festigkeit gegenüber Temperaturschwankungen gekennzeichnet ist. Die hohe Genauigkeit, welche in der Lage und Ausrichtung sowie der Bemessung des Kernes wie auch für die vorgegossenen Durchgänge möglich ist, ist direkt auf diese Kennzeichen des Glaskernmaterials zurückzuführen und wird bei dessen Verwendung in Leichtmetallen, wie z. B. Legierungen von Aluminium und Magnesium, erreicht.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gießverfahren für die Herstellung genau gegossener Hohlräume in Gußstücken aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen, gekennzeichnet durch die Verwendung von Hohlkernen aus Borosilikatglas.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, aus Borosilikatglas durch Durchleiten einer Säure, beispielsweise aus der Gruppe der Fluorwasserstoffe oder wäßrigen Fluorphosphorsäuren, aus dem Gußstück entfernt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 247 771; 277 385; österreichische Patentschrift Nr.175 346; H o f m a n n , Anorganische Chemie; 1948, S. 336, 337 und 459.