DE967562C - Zwei- oder mehrteilige Giessform zur Herstellung von ausschmelzbaren Modellen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. NOVEMBER 1957

p 26723 VII31c D

Bei der Herstellung von Modellen aus Wachs od. dgl., wie sie für die Herstellung von widerstandsfähigen Kokillen verwendet werden, die ihrerseits zum Gießen maßhaltiger Teile dienen, ist die Genauigkeit der Form, in der das Modell gegossen wird, und die Vermeidung von Verzerrungen des Modells von grundlegender Bedeutung. Zur Erläuterung sei darauf hingewiesen, daß z. B. bei der Herstellung von Turbinenschaufeln die zulässigen Toleranzen sehr eng sind und hohe Genauigkeit beim Gießen solcher Schaufeln erfordern. Gußartikel, die aus einem Metall oder einer Metalllegierung von extrem hoher Härte bestehen, sind schwer auf Maschinen bearbeitbar. Es ist deshalb wichtig, daß bei der praktischen Herstellung die Nachbearbeitung durch Schleifen oder eine andere spanabhebende Verformung entfällt oder auf ein Mindestmaß verringert wird. Demgemäß ist es besonders bei Präzisions-Gußstücken von größter Bedeutung, daß ihre Form stets genau ist, d. h. daß die Teile einer solchen Form beim Gießen immer übereinstimmen müssen, daß sie ihre Gestalt nicht unter dem Schließdruck der Form verändern dürfen, daß sie keiner ihre Genauigkeit beeinträchtigenden Abnutzung unterworfen sind und daß das in einer solchen Form hergestellte Wachsmodell od. dgl. aus dieser ohne Minderung der genauen Nachbildung des Formhohlraumes entfernt werden kann.

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Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Gußformen der erwähnten allgemeinen Art vorgeschlagen worden. Danach werden die Teile der Form aus einer verhältnismäßig weichen, niedrigschmelzenden Legierung, insbesondere einer Zinn-Wismut-Legierung, hergestellt, die um das Modell mit Hilfe eines Trennmittel in Form einer Gummimembran gegossen wird. Die Formteile sind mit eingegossenen, ineinandergreifenden Vor-Sprüngen bzw. Einschnitten versehen, um ein genaues Übereinstimmen der Formteile bei geschlossener Form zu sichern. Solche Formen sind zwar für das Gießen von Modellen aus Wachs od. dgl. unter verhältnismäßig niedrigem Druck sehr brauchbar. Bei längerem Gebrauch nutzen sich jedoch die Passungen ab, und man kann keine genaue Übereinstimmung der Formteile mehr erhalten, was wieder ungenaue Wachsmodelle ergibt. Auswerferstifte für das Entfernen des in. ihnen gegossenen Modells verursachen die Abnutzung der Form und vergrößern damit deren Ungenauigkeit.

Es ist weiterhin bekannt, derartige Gießformen,

die auch aus mehreren Teilen bestehen können, mit leichterschmelzenden Metallen auszukleiden. Für die Herstellung solcher ausgekleideter mehrteiliger Formen ist z. B. folgendes Verfahren vorgeschlagen worden:

Das Müttermodell wird zunächst bis zur Hälfte in Gips eingebettet, die so erhaltene Abformung in Gips wird mit Eisen ausgegossen, der Eieemabguß wird mit Löchern versehen, so daß er siebartig durchbohrt ist. Der siebartige Eisenabguß wird über der anderen Formhälfte, die halb in Gips eingebettet ist, aber unter Verwendung von Zwischenlaschen angebracht, so daß ein gewisser Zwischenraum verbleibt. Diesen Zwischenraum einschließlich der Durchbohrungen gießt man dann mit einem niedrigschmelzenden Metall, insbesondere Weißmetall, aus. So erhält man in vier Arbeitsgängen eine Formhälfte. Zur Herstellung der zweiten Formhälfte ist die gleiche Anzahl von Arbeitsgängen erforderlich, so daß nach diesem Verfahren insgesamt acht Arbeitsgänge notwendig sind.

Die Erfindung betrifft nun ein wesentlich einfacheres Verfahren zur Herstellung von Formen. Danach wird in einem Formrahmen Gips eingeformt, so daß das Muttermodell bis zu einer gewünschten Trennlinie, zunächst bis zur Hälfte, eingebettet ist. Dann stülpt man die obere Hälfte des Formrahmens darüber und gießt den Hohlraum zwischen dem Formrahmen und der Oberfläche aus Gips und dem nicht eingebetteten Teil des Muttermodells mit einem niedrigschmelzenden Metall, z. B. Weißmetall, aus. Dann dreht man die Form um, nimmt aus dem unteren, nunmehr obenliegenden Teil den Gips heraus und gießt nach Wiederaufbringen des Gießrahmens den so· entstandenen Hohlraum ebenfalls mit einem niedrigschmelzenden Metall, z. B. Weißmetall, aus. Man benötigt also nur drei Arbeitsgänge. Hierbei werden zwischen den einzelnen Flächen zweckmäßig Kautscbukmembranen eingelegt, die nach dem Erkalten der eingegossenen Metallschichten die Abtrennung leichter bewerkstelligen lassen. Die Metallschichten werden durch Eingußtrichter mit dem Formrahmen fest verbunden.

Das Verfahren nach der Erfindung ist wesentlich einfacher als das bekannte, vorstehend geschilderte Verfahren, weil es an Stelle von acht Arbeitsgängen nur drei Arbeitsgänge erforderlich macht.

Jedes Formelement aus weichem Material ist also in einem Verstärkungsglied (Formrahnien) aus einem harten und gegen Druck widerstandsfähigen Material gelagert und wird mit Paßteilen versehen, die das genaue Ineinandergreifen der Formteile sichern. Schließlich ist zumindest eines der Formteile mit Auswerfern versehen, die durch' die Formteile dieses Teils hindurchreichen und in dem Formrahmen (Verstärkungsmantel) gelagert und geführt sind, um einen unnötigen Verschleiß So der Formteile zu vermeiden. Die gegen Druck widerstandsfähigen Versteifungsglieder stoßen nach dem Zusammensetzen der Form aneinander und dienen dazu, den notwendigen Abdichtungsdruck aufzunehmen. Die weichen Formteile selbst sind daher diesem Druck nicht ausgesetzt, ein langsames Wandern des Formmetalls und die dadurch verursachte Ungenauigkeit des Formhohlraumes werden vermieden. Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In der Zeichnung ist

Fig. ι ein Grundriß des unteren Formteils, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 2 ist ein Schnitt, im wesentlichen nach Linie 2-2 der Fig. 1, durch den oberen und unteren Teil der erfindungsgemäßen Form und durch die Auswerf erabdeckplatte;

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2 und Fig. 4 ist ein Teilschnitt nach Linie 4-4 der 1°° Fig. i.

Die Erfindung ist beispielsweise in Anwendung auf eine Form dargestellt, die zum Herstellen von Modellen von im allgemeinen rechteckigem Grundriß und von konkav-konvexer Form im Querschnitt dient. Diese Form umfaßt einen oberen Teil 5 und einen unteren Teil 6. Beim Herstellen des Teils 6 der Form wird zuerst ein Verstärkungsglied 7 von rechteckiger Grundrißform und von ausreichender Dicke, vorzugsweise aus Gußeisen, vorgesehen, das 1« auf seiner oberen Seite einen rechteckigen Einschnitt von gleichmäßiger Tiefe und passender Länge und Breite zum Aufnehmen des Form elements besitzt. Das Verstärkungsglied 7 wird z. B. maschinell fertigbearbeitet und besitzt Paßführungen 8 zum richtigen Aufeinandersetzen der Formteile. In die Aussparung des Teils 7 wird nach Einsetzen des Modells das Formelement 9 in Form des zwischen dem Teil 7 und dem Modell gebildeten Hohlraum gegossen. Hierzu kann vorteilhaft eine verhältnismäßig weiche und niedrigschmelzende Legierung, z. B. aus Zinn-Wismut, verwendet werden.

Es sei angenommen, das Modell möge in der frei liegenden oberen Fläche des Elements 9, die als die Formungsfläche bezeichnet werden kann, mehrere Aussparungen 10 von rechteckigem Grund-

riß und bogenförmigem Querschnitt erzeugt haben. Diese Aussparungen sind durch halbkreisförmige Gießkanäle ii miteinander verbunden, die sich längs des Formelements erstrecken und Zugänge zu den Enden der Aussparungen io besitzen. Der Verstärkungsteil 7 ist beim Gießen des Teils g auf den Kopf gestellt und mit Eingießtrichtern und Steigern versehen. Der Einguß kann auch außerhalb des Teils 7 liegen. Das Verstärkungsglied 7 wird bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt und dann die flüssige Legierung in Teil 7 eingegossen oder eingedrückt, wobei über dem Modell eine Kautschukmembran gemäß Patent 824 847 angeordnet ist. Nachdem die Legierung abgekühlt und in vorgesehener Weise erstarrt ist, wird das Modell aus dem Formteil 9 entfernt, wobei die Verbinidung von Formteil 9 und 7 erhalten bleibt. Die Steig- und Gießtrichter des Gliedes 7 sind gefüllt mit der Legierung des Gliedes 9 und bilden den Steig- und Gießtrichtern entsprechend geformte Teile 12, 13, die sich durch die Bodenwand 14 des Gliedes 7 erstrecken. Es sei darauf hingewiesen, daß die Trennebene des Formelements 9 in gleicher Ebene mit der Oberfläche der umschließenden Wand des Verstärkungsteils 7 liegt. Das Formelement 9 ist ferner seitlich von den Durchgängen 11 und ii„ mit schmalen horizontalen Auflageteilen 15 und mit von diesen auf- und auswärts sich erstreckenden Schrägflächen 16 versehen, um eine genaue Trennlinie für diese Durchgänge zu bekommen.

Nachdem der untere Formteil 6 in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wird das Modell in diesen unteren Formteil gelegt und dann der obere Formteil hergestellt, dessen Versteifung 17 zweckmäßig ebenfalls aus Gußeisen besteht. Auch dieses Verstärkungsglied 17 wird maschinell fertiggestellt, mit Paßstiften 19 in richtiger Zuordnung zu den Führungen 8 versehen, um ein genaues Aufeinanderpassen der. beiden Formteile in bekannter Weise zu sichern. Das Verstärkungsglied 17 wird über den unteren Formteil 6, mit dem Modell und der darübergelegten Kautschukmembran, gelegt, worauf die flüssige Legierung in den so gebildeten Hohlraum gegossen oder eingespritzt wird. So entsteht das mit Teil 17 verbundene Formelement 18, das mit Gieß- und Steigtrichtern entsprechend geformten Teilen 20 und 21 versehen ist.

Nachdem der untere Formteil in der besehriebenen Weise hergestellt worden ist, wird er von der unteren Seite her durch Ausbohren mit mehreren Löchern 23 versehen, an die sich konzentrisch nach oben je eine Bohrung24 mit geringerem Durchmesser anschließt, die in ein koaxiales Mundstück 25 übergeht, das durch das Formstück 9 bis in die Mitte der Breite der Kanälen oder n_a reicht. Das obere Ende der Bohrung 25 ist als konischer Sitz 25,, entsprechend der Form des Kopfes 26 des in der Bohrung 24 gleitend gelagerten Auswerferstiftes 2J ausgebildet. Stift 27 erstreckt sich abwärts über die Bodenfläche der Wand 14 des Verstärkungsgliedes 7 hinaus und wird durch eine Druckfeder 28 nach unten gezogen.

Diese ist um den Stift 27 herum in der Bohrung 23 angeordnet und einerseits auf dem Grund dieser Bohrung, andererseits auf einer durch Stift 27 gesicherten Scheibe 29 aufgelagert. Feder 28 hält normalerweise den Kopf 26 des Stiftes 27 auf dem Sitz 25„ und bildet damit einen flüssigkeitsdichten Abschluß. Bei der Benutzung der Form enden die Stifte 27 unten in Aussparungen 31 einer abnehmbaren Schutzplatte 33 aus Stahl an der Boden- oder Rückwand 14 der Form.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist das Formelement 18 des oberen Formteils mit abgerundeten Vorsprüngen 34 verseben, die in die Aussparungen 10 des Formelements 9 hineinragen und damit einen Formhohlraum von konkav-konvexem Querschnitt begrenzen, dessen obere Kanten in der Ebene der Oberkante des Randes des Verstärkungsteils 7 des unteren Form teils liegen. Der obere Formteil 18 ist ferner mit Längskanälen 35 und verhältnismäßig kurzen Querkanälen 36 versehen, welche die Kanälen bzw. n_a des Formelements 9 ergänzen, und besitzt abwärts gerichtete Rippen 38, die auf den Auflagen 15 und 16 des Form elements 9 aufsitzen und eine Trennlinie entlang der Mitte der Umlauf kanäle bilden, die von den Teilen n, n_a, 35 und 36 gebildet werden.

Die Formteile sind mit geeigneten öffnungen für das Einspritzen von Wachs od. dgl. in die Formhohlräume zur Herstellung des gewünschten. Modells versehen. Diese öffnungen können in beliebiger Weise angeordnet sein. Vorzugsweise wird für diese öffnungen eine Stahlplatte 40 vorgesehen, die an dem Verstärkungsglied des unteren Formteils 7, z.B. durch Schraube41, befestigt ist. Die Teile 7 und 17 sind mit einem Einschnitt 42 versehen, in welchen die Platte 40 genau paßt. Diese Platte 40 und die beiden in genauer Übereinstimmung gehaltenen Formteile werden so ausgebohrt, daß ein auswärts gerichteter Trichter 42 und eine zu diesem konzentrische öffnung durch die beiden Formteile hindurch zu dem obenliegenden Kanal 11 entsteht.

Die beiden Formteile 5 und 6 begrenzen, wenn sie in genau übereinstimmender Lage zusammengesetzt sind, zwischen den herzustellenden Gegenständen die entsprechenden Hohlräume sowie die Zuflußkanäle. Bei Benutzung dieser Form werden die Teile durch einen geeignete Druck in bekannter Weise zusammengehalten. Das Wachs wird in die Höhlung der Form mittels einer Spritze oder Büchse eingebracht, welche fest in dem Trichter 42 sitzt. Der Druck, unter dem die Formteile zusammengehalten werden müssen, hängt weitgehend von der Einspritztemperatur und dem Einspritzdruck des Wachses ab und kann in gewissen Fällen beachtlich hoch sein. Dieser Druck würde, wenn er auf die Zinn-Wismut-Legierung der Formelemente der Formteile wirken würde, bei wiederholter Benutzung der Form ein langsames Auseinandergehen oder Wandern des Metalls der Formteile und damit Ungenauigkeiten der Formhöhlung verursachen, so daß die Form für den Präzisionsguß unbrauchbar würde. Die zusammengesetzten Form-

teile sitzen jedoch so genau aufeinander, wobei der auf sie zum Zusammenhalten ausgeübte Druck von den äußeren Verstärkungsgliedern aus Gußeisen aufgenommen wird, die verhältnismäßig hart und gegen Druck widerstandsfähig sind und eine verhältnismäßig große mechanische Festigkeit aufweisen. Dies hält die Formelemente 9 und 18 frei von nachteiligen übermäßigen Drücken.

Nachdem das Wachsmodell in der Form in beschriebener Weise hergestellt ist, wird die Form von den Haltegliedern befreit, der obere Formteil 5 abgehoben, und nach dem Entfernen der Schutzplatte 33 werden die Auswerferstifte27 gleichzeitig durch den unteren Formteil mittels hierzu vorgesehener Glieder aufwärts bewegt, wodurch das Wachsmodell von dem unteren Formteil abgehoben wird und ohne die Gefahr einer Verzerrung oder Beschädigung entfernt werden kann. Das so hergestellte Modell wird dann zur Herstellung einer' feuerfesten Form mit einer dem Wachsmodell genau entsprechenden Gießform verwendet, in der anschließend der gewünschte Gegenstand gegossen wird.

Die dargestellte und beschriebene Form ist für ein Modell zum Gießen von fünf Gegenständen entsprechend den durch die Vertiefungen 10 des Formelementes 9 und die zugehörigen. Vorsprünge 34 des Formelementes 18 begrenzten Formhohlräume bestimmt. Die Gegenstände werden gruppenweise gegössen und sind miteinander verbunden durch die den halbkreisförmigen Kanälen oder Vertiefungen Ji, ιi_a und 35, 36 der Gießform entsprechenden Stege, die anschließend in bekannter Weise weggeschnitten werden.

Die Auswerferstifte sind in dem Verstärkungsglied 7 des unteren Formteiles 6 gelagert und geführt, so daß keine nachteilige Abnutzung des Formelementes 9 dieses Formteiles durch die Betätigung dieser Auswerferstifte verursacht wird. In ähnlicher Weise sind die das genaue Übereinstimmen der Formteile sichernden Bolzen und Aussparungen, die sich nur unbedeutend abnutzen, in den Verstärkungsgliedern angeordnet. Der Verschleiß dieser Führungen wirkt sich somit nicht auf die Formteile aus, und davon herrührende Ungenauigkeiten werden vermieden. Überdies wird durch die Anordnung der Verstärkungsglieder der Legierungsbedarf zur Herstellung der Formelemente viel geringer, als wenn die ganze Form aus der Legierung hergestellt würde. Somit wird auch an Legierungsmaterial gespart.

Wenngleich die Erfindung beispielsweise an einer zweiteiligen Form erläutert wurde, so kann selbstverständlich die Form je nach den Verhältnissen aus einer beliebigen Zahl von Teilen bestehen. In gleicher Weise kann die besondere Gestalt der Gußform ebenso wie die der Hohlräume sich zweckentsprechend innerhalb weiter Grenzen ändern. An Stelle einer Zinn-Wismut-Legierung für die Formelemente und von Gußeisen für die Verstärkungsglieder können im Rahmen der Erfindung auch beliebige andere Werkstoffe verwendet werden.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Verfahren zur Herstellung von zwei- oder mehrteiligen Gießformen zur Herstellung von ausschmelzbaren Modellen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Modell teilweise einbettet, über dem freien Teil des Modells eine dünne frei streckbare Membran und dann einen ersten Gießmantel aus hartem und verschleißfestem Material mit einer abschließenden Seitenwandung anbringt, zwischen diesen Verstärkungsmantel und das mit der Membran bedeckte Modell einen ersten Gußteil aus einem Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als dem des Verstärkungsmantels gießt, dann den Verstärkungsmantel mit dem Gußteil darin umkehrt, das Modell erneut einsetzt, über das Modell, den ersten Gußteil und über die obere Fläche der Seitenwandung des Verstärkungsmantels eine dünne, frei streckbare Membran und darüber einen zweiten Verstärkungsmantel legt, dessen Seitenwandung auf der mit der Membran belegten Fläche der Seitenwandung des ersten Verstärkungsmantels ruht, und zwischen den zweiten Verstärkungsmantel und das mit der Membran bedeckte Modell einen zweiten Gußteil aus einem Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als dem des Verstärkungsmantels gießt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gußteile beim Gießen so geformt werden, daß sie eine Gießhöhlung zwischen sich bilden, und gleichzeitig eine Ein-Spritzöffnung gebildet wird, die von außen in die Gießhöhlung führt.
3. In Betracht gezogene Druckschriften:
4. C.
5. Geiger, »Handbuch der Eisen- und Stahlgießerei«, 1927, S. 333/334;
6. K.
7. Brandenburger, »Herstellung und Verarbeitung von Kunstharzpreßmassen«, S. 214;
8. »The Iron Age« vom
9. 9. Juli 1942, S. 41; vom
10. 10. Februar 1944, S. 56/57; »Metals and Alloys«, Oktober 1943, S. 787.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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