DE2219163A1 - Feinguß verfahren - Google Patents
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Description
Köln, den 18. April 1972 Eg/Me
Feingussverfahren
Die Erfindung betrifft das Feingussverfahren oder Wachsausschmelzverfahren,
insbesondere die Verwendung von feuerfesten Hülsen bei diesem Verfahren.
Das Feingussverfahren wird normalerweise wie folgt durchgeführt: Eine Anzahl von Wachsmodellen der zu giessenden
Teile wird nach einer beliebigen passenden Methode hergestellt (im allgemeinen durch Pressen in Matrizen).
Diese Modelle werden dann durch Stämme und Äste, die nachstehend als Zuläufe bezeichnet werden, mit einem zentralen
Angusskanal verbunden, der schliesslich als Speiser dient und ebenfalls aus Wachs besteht.
Die Montage von Modellen an einem zentralen Angusskanal wird als "Modellträube" oder "Modellbaum" bezeichnet. Der
Baum wird dann umhüllt, um eine feuerfeste Schale und/oder Keramikschale auf seiner Oberfläche zu bilden. Zu diesem
Zweck wird der Modellbaum in einen Brei getaucht, der aus einem feuerfesten Material wie Zirkonoxyd oder Tonerde
und einem Bindemittel für dieses Material, z.B. hydrolysiertem Äthylsilicat oder kolloidalem Kieselsol, besteht.
Der Baum wird dann aus dem Brei gezogen und mit einem körnigen feuerfesten Material, z.B. Molochit oder Mullit,
bestreut, wobei häufig in der Wirbelsphicht gearbeitet
wird, und entweder durch Aufblasen von Luft oder häufiger
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chemisch (bei Verwendung von hydrolysiertem Äthylsilicat
durch Einwirkung von Ammoniakdampf auf den Modellbaum) getrocknet. Diese Massnahmen des Aufbringens eines Tauchüberzuges
und des Trocknens werden wiederholt, bis die Keramikschale um den Modellbaum eine genügende Dicke hat, die
in Abhängigkeit vom Gewicht der Gusstraube gewöhnlich 3 bis 16 mm beträgt.
Der Modellbaum wird dann zusammen mit der äusseren Schale in einen Ofen gelegt und beispielsweise auf looo°C erhitzt,
um das gesamte Wachs zu entfernen und die Keramikschale zu härten. Die Form ist dann fertig für den Abguss.
Natürlich sind bei dem vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahren zahlreiche Variationen der Einzelheiten möglich.
Beispielsweise können anstelle von Wachs andere Modellwerkstoffe, z.B. andere schmelzbare Werkstoffe oder Werkstoffe,
die durch Wärmebehandlung zerstört werden, z.B. Schaumstoffe, für die verlorenen Modelle verwendet werden. Ferner
können andere Formen von feuerfesten oder keramischen Tauchüberzügen unter Verwendung anderer feuerfester Materialien
und anderer Bindemittel aufgebracht werden.
Bei diesem Verfahren werden Gussteile von sehr hoher Qualität erhalten, jedoch hat es mehrere Nachteile. An erster
Stelle ist es notwendig, einen zentralen Angusskanal aus Wachs oder einem anderen verlorengehenden Modellwerkstoff
vorzusehen und die Modelle daran zu befestigen. Dies ist zeitraubend. Ferner erfordert der Angusskanal die Verwendung
von Wachsmengen, die dann mit einem Keramiküberzug versehen
werden müssen. Es gehen somit erhebliche Mengen an Wachs und keramischem Überzugsmaterial nutzlos verloren.
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Ferner muss der Metallkörper im zentralen Hauptkanal so
gross sein, dass ein ausreichender Zulauf von Metall zu den Formen gewährleistet ist und somit Gussteile, die frei von
Schwindungsfehlern sind, erhalten werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Wärmeverlust aus dem Hauptkanal durch
die schlechten Isoliereigenschaften des Keramiküberzuges hoch ist.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren verfügbar zu machen, bei dem einige der Nachteile der bekannten
Verfahren ausgeschaltet sind.
Gemäss der Erfindung werden Feingussformen nach einem Verfahren
hergestellt, bei dem man aus einem Werkstoff, der schmelzbar oder durch Wärme zerstörbar ist, ein oder mehrere
Modelle herstellt, die mit Zulaufe bildenden Ästen versehen
sind, und die Modelle an einem zentralen Angusskanal oder Hauptkanal befestigt, der wenigstens teilweise von
einer isolierenden und/oder exothermen Hülse gebildet wird. Die in dieser Weise gebildete Modelltraube wird mit einem
feuerfesten Keramikmaterial umhüllt und auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass der Modellwerkstoff geschmolzen
oder zerstört und der Überzug gehärtet wird, wodurch eine Feingussform erhalten wird.
Vorzugsweise besteht der gesamte Angusskanal aus einer wärmeisolierenden und/oder exothermen Hülse, die an einem
Ende offen ist und am anderen Ende oder in dessen Nähe mit einer oder mehreren Öffnungen zur Aufnahme der die Zuläufe
bildenden Äste an den Modellen versehen ist. Es ist auch möglich, jedoch weniger zweckmässig, den Angusskanal aus
einen durch Wärme zerstörbaren oder durch. Wärme schmelzbaren Teil, der die Modelle aufnimmt, und einem Hauptkanalteil,
der aus einem feuerfesten, wärmeisolierenden und/oder
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exothermen Werkstoff besteht, herzustellen.
Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein
Wachs als Modellwerkstoff verwendet und die Wärmebehandlung bei einer !Temperatur von etwa looo°C durchgeführt«
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine hohle
feuerfeste, wärmeisolierende und/oder exotherme Hülse verwendet,
die an einem Ende geschlossen ist und in ihrer Wand eine oder mehrere Öffnungen aufweist, in die die Äste
des Modells oder der Modelle eingesetzt werden. Die Lage
dieser Öffnungen hängt von der Gestalt und Grosse der Modelle
ab. Zweckmässig werden die Modelle einzeln übereinander am
Hauptangusskanal angebracht. Die einzelnen Wachsmodelle können am Hauptangusskanal befestigt werden, indem der Modellwerkstoff
durch Düsen in die entsprechenden Öffnungen gepresst wird.
Wenn das Modell oder die Modelle an einem solchen Hauptangusskanal
befestigt worden sind, wird der ganze Modellbaum ebenso wie bei dem oben beschriebenen bekannten Verfahren
in einen Brei aus feuerfestem Material oder Keramikmaterial
getaucht. Der Baum braucht nur soweit in den Brei getaucht zu werden, dass die Modelle vollständig bedeckt sind. Durch
die Anwesenheit der isolierenden und/oder exothermen Hülse ist es nicht notwendig, den Keramiküberzug auf die gesamte
Hülse aufzubringen, da.die Hülse selbst fest genug ist, um
der Handhabung und dem Druck des Metalls zu widerstehen.
Für das Verfahren gemäss der Erfindung geeignete Hülsen
werden vorzugsweise aus einem Werkstoff hergesta.lt, der
eine Temperatur von wenigstens looo°c ohne nachteilige Veränderung aushält. Geeignet und auch in anderer Hinsicht
für die Zwecke der Erfindung besonders vorteilhaft sind
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• ■
Massen, die aus anorganischen Fasern und einem Bindemittel,
z.B. Fasern aus Aluminiumsilikat oder Calciumsilicat und wahlweise einem feuerfesten Füllstoff und kolloidalem
Kieselsol und wahlweise Stärke als Bindemittel bestehen, .Der Durchmesser und die Dicke der Hülse sind verschieden
in Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen,
Das Verfahren gemäss der Erfindung weist zahlreiche Vorteile
auf. Die Menge des Wachses oder anderen Modellwerkstoffs ist ebenso wie die Menge des zur Bildung der Keramikschäle
erforderlichen Materials geringer. Wenn das Wachsmodell direkt in eine als Angusskanal dienende Hülse passt, wird
das Metall in jedem Gussteil über ein isolierendes und/oder exothermes Material sowohl auf dem Anguss als auch auf dem
Angusskanal zugeführt',- so dass eins gerichtete Erstarrung
stattfindet, wodurch sich eine grössere richtungsabhängige ■Festigkeit ergibt. Da ferner die Metallmenge im Hauptangusskanal
geringer ist, wird eine wertvolle Einsparung an Metall
erzielt. Ferner wird ein einwandfreier und gleichbleibender Metallzulauf zu jedem Formhc&lraum gewährleistet, und die
Zahl von Einschlüssen, die durch Mitnahme von Schalenwerkstoff in die Form verursacht werden, ist erheblich geringer.
Acht Modelle einer Gangwählergabel wurden aus Wachs hergestellt
und mit Angüssen an einer Isolierhülse befestigt, die einen Durchmesser von 3,5 cm hatte, am unteren Ende
geschlossen und aus einem Material der folgenden Zusammensetzung
hergestellt worden war:
Aluminosilicatfasern 72 Gew.-%
Stärke 8 Gew.-%
Kolloidales Kieselsol (3o Gew.-%
Siliciumdioxyd) 2o Gew.-?.
Der in dieser Weise gebildete Modellbaum wurde in *'ne
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Aufschlämmung von Tonerde in kolloidalem Kieselsol getaucht und anschliessend mit trockenem körnigem Molochit bestreut.
Der erhaltene überzug wurde dann der Trocknung an der Luft
überlassen. Dieser Prozess wurde wiederholt, bis sich ein Keramiküberzug von 4 mm Dicke auf den Modellen bis zu einer
Höhe unmittelbar über dem obersten Modell gebildet hatte. Der Modellbaum wurde dann in einem Ofen auf looo C erhitzt,
wodurch das Wachs entfernt und die Keramikschale gehärtet wurde. Die erhaltene Form wurde aus dem Ofen genommen und
war fertig für den Abguss von Ganwählergabeln.
Ein 2,7 kg schwerer Turbinenläufer, der aus nichtrostendem
Stahl bestand und einen Durchmesser von etwa 17 cm hatte, wurde nach einem direkten Giessverfahren unter Verwendung
von 2,7 kg Speisungsmetall hergestellt. Eine 8 mm dicke Keramikschale wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise
hergestellt, wobei jedoch eine zweischichtige Isolierhülse verwendet wurde, die aus einem Material der folgenden
Zusammensetzung hergestellt wurde:
Innenschicht (dem Metall zugewandt)
Innenschicht (dem Metall zugewandt)
Aluminosilicatfasern Tonerde
Stärke
Kolloidales Kieselsol
(3o Gew.-% Siliciumdioxyd)
Aussenschicht
Calciumsilicatfasern Stärke
Kolbdoidales Kieselsol (3o Gew.-% Siliaiumdioxyd)
| 62 | Gew.-% |
| Io | Gew.-% |
| 8 | Gew.-% |
| 2o | Gew.-% |
| 82 | Gew.-% |
| 8 | Gew.-% |
| Io | Gew.-% |
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Die dem Metall zugewandte Innenschicht machte 1/5 der
Gesamtdicke der Hülse aus*
Bei dem Ver£ahren# das normalerweise zum Giessen des gleichen
iiSufers aus nichtrostendem Stahl angewendet wurde,
waren 3*€ kg Speisungsmetail notwendig«
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Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Feingussformen, wobei man
aus einem Werkstoff, der durch Wärme schmelzbar oder zerstörbar ist, ein oder mehrere Modelle herstellt, die
mit Angüssen versehen sind, die Modelle an einem zentralen Hauptangusskanal befestigt, den so gebildeten
Modellbaum mit einem feuerfesten Keramikmaterial überzieht und auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass der
Modellwerkstoff geschmolzen und zerstört und der Überzug gehärtet wird, wodurch eine Feingussform gebildet
wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Hauptangusskanals aus einer feuerfesten, wärmeisolierenden
und/oder exothermen Hülse besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Hauptangusskanal aus einer feuerfesten,
wärmeisolierenden und/oder exothermen Hülse besteht, die an einem Ende offen und am anderen Ende oder in
dessen Nähe mit einer oder mehreren Öffnungen zur Aufnahme der Angüsse versehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine feuerfeste Hülse verwendet wird, die aus
einer an sich bekannten Masse, die anorganische Fasern und ein Bindemittel enthält, hergestellt worden ist.
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