DE807219C

DE807219C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Praezisionsgiessformen

Info

Publication number: DE807219C
Application number: DER1388A
Authority: DE
Inventors: Leon Saives
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1947-03-06
Filing date: 1950-03-31
Publication date: 1951-06-25
Also published as: FR942709A; GB650466A; US2513212A

Description

Wie bekannt, mischt man Sand und ein hydraulisches Bindemittel trocken miteinander, benetzt sie dann mit Wasser, ohne den teigigen Zustand zu erreichen, um daraus Gußformen herzustellen. Dabei wird die Masse leicht verdichtet und bedarf im allgemeinen keines Trocknens, da die dabei verwendete Wassermenge unterhalb derjenigen bleibt, welche man für das völlige Ablöschen des Bindemittels benötigt.

ίο Diese Technik wird besonders beim Formen durch Aufstampfen angewendet; sie gestattet, auch ohne Formkasten auszukommen. Indessen kann man sie für das Verfahren des Präzisionsgusses mit verlorenem Wachsmodell nicht verwenden. Die so aufbereiteten Sandklumpen sind, obwohl nachgiebig und plastisch, doch zu hart, um sich an die Oberfläche des Wachsmodells anzulegen, ohne Gefahr zu laufen, das letztere zu zerbrechen. Selbst wenn Wasser in größerer Menge zugesetzt wird, ist das Verfahren doch nicht verwendbar. Wenn nämlich das Wachsmodell im Formkasten ist und man diesen mit dem Gemisch von Sand und mit Wasser angerührtem Zement anfüllt, ist dieser Masseteig doch zu zäh, um alle Zwischenräume des Modells auszufüllen, selbst wenn das Anfüllen auf einem Rütteltisch erfolgen sollte. Wenn andererseits die Masse durch eine größere Wassermenge leichtflüssiger gemacht ist, wird der Zement dadurch verdünnt und bindet nicht mehr ab. Die Härte ist ungenügend. Das Ergebnis schwankt überdies erheblich je nach der Dauer des Arbeitsganges.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, welches erlaubt, diese Ubelstände vollkommen zu beseitigen. Das Anschmiegen an die

Form, selbst bei geringsten Zwischenräumen, ist gesichert. Der Zement bindet ab und verleiht gleichzeitig dem Ganzen gute Zähigkeit.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich gleichfalls auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der Formkasten besitzt eine Wandung, welche Wasser hindurchläßt, aber das Zementpulver zurückhält. Diese Wand kann beispielsweise durch

ίο ein Blech gebildet werden, das auf seiner ganzen Oberfläche von einer Menge kleiner Löcher gleichförmig durchbohrt ist. Dieses Blech ist innen von Filterpapier umgeben.

Das Wachsmodell wird beispielsweise an eine paraffinierte Grundplatte angeschweißt, auf welcher der blecherne Formkasten ruht. Das Ganze ruht auf dem Boden eines Behälters, der beispielsweise etwas größer sein kann als der Formkasten, aber von gleicher Höhe wie dieser. Die ganze Anordnung

ao wird auf einen Rütteltisch gesetzt.

Das Verfahren und ein Beispiel für die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens werden in ihren Einzelheiten nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Diese letztere zeigt sche-

»5 matisch die Anordnung der für die Herstellung der Form verwendeten Elemente.

Der Formkasten 1 wird von einem mit einer Menge kleiner Löcher durchbohrten Blech 2 gebildet. An diese Hülle lehnt sich ein Blatt 3 aus Filtermaterial, wie z. B. Filtrierpapier.

Im Inneren des Formkastens befinden sich das Wachsmodell, welches das zu reproduzierende Stück oder einen Stapel solcher Stücke darstellt, ferner die Zuflußkanäle und der Einguß 6. Das Modell 4 ruht auf der Grundplatte 5 aus Paraffin und wird durch Schmelzen an dieser Grundplatte des Kegels 6 angeschweißt.

Diese ganze Anordnung ruht auf dem Boden eines sie umgebenden Behälters, dessen Abmessungen diejenigen des Formkastens 1 nur um ein geringes überschreiten; insbesondere muß seine Höhe praktisch gleich der des Formkastens sein. Der Behälter mit seinem Inhalt wird auf einen Rütteltisch 8 gesetzt, dessen Bewegungen durch jede hierfür geeignete Vorrichtung hervorgerufen werden können, z. B. durch einen pneumatischen Vibrator, wie er schematisch bei 9 angedeutet ist. Dieser Tisch ruht vorzugsweise auf Gummiblöcken 10.

Der Behälter besitzt eine Ablaßöffnung 11, die durch einen Stopfen 12 verschlossen wird.

Die Herstellung einer Form vollzieht sich in der folgenden Weise: Nachdem man den trockenen Füllsand mit gepulvertem Zement im geeigneten Verhältnis innig miteinander gemischt hat, erteilt man dem Tisch 8 seine schwingende Bewegung. Das Gemisch von Sand und Zement, immer noch trocken und pulverförmig, wird langsam in das Innere des Formkastens 1 eingebracht, um diesen letzteren völlig auszufüllen. Das Auffüllen vollzieht sich zufolge der Rüttelbewegung des Tisches 8 bis in die kleinsten Winkel.

Darauf gießt man langsam reines Wasser (oder Wasser mit einer Spur eines Netzmittels) in den den Formkasten umgebenden Behälter 7. Infolge der Durchlässigkeit des Formkastens dringt Wasser in die Form ein, z. B. durch das Filtrierpapier 3 und die Löcher 2 des Bleches, um den Zement und den Sand zu durchtränken. Unter dem Einfluß der Kapillarkräfte steigt das Wasser in dem Sand- y₀ Zement-Gemisch schneller an als in dem umgebenden Behälter. Man hört mit dem Hinzufügen von Wasser in den Behälter auf, sobald das Gemisch von Sand und Zement im oberen Teil der Form mit Wasser durchtränkt ist, was eintritt, wenn das Wasser einige Zentimeter unter dem oberen Rand der Form steht. Dann stellt man auch die Rüttelbewegung des Tisches 8 ab.

Sobald dieser Arbeitsgang beendet ist, entleert man allmählich den Behälter 7, z. B. durch Abhebern oder besser durch öffnen des Ablaßhahns 11. Man läßt den Zement so lange stehen, wie es zum völligen Abbinden erforderlich ist. Alsdann wird die Form zwecks Trocknung und der darauffolgenden Entfernung des Wachses in eine Trockenkammer gebracht.

. Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß das Füllmaterial für die Form von sehr homogener Qualität ist. Da der Zement von vornherein sehr regelmäßig verteilt ist und die beiden Wasserströme, nämlich der des Auffüllens und der des Entleerens, langsam genug fließen, kann unter Berücksichtigung des Setzens infolge des schnellen Abbindens des Zements keine nennenswerte Verschiebung dieser Verteilung, welche sehr gleichmäßig bleibt, eintreten. Bei diesem Verfahren wird vermieden, den Zement in eine zu große Wassermasse einzutauchen. Man arbeitet mit der Wassermenge, welche zur Durchtränkung notwendig ist, und unter diesen Umständen ist das Abbinden ausgezeichnet.

Der Formsand wird vorteilhafterweise durch Absieben sortiert. Es kann Quarzsand sein, wie z. B. der Sand von Nemours, oder Tridymit, der vom Glühen dieses Sandes in Gegenwart eines Mineralisators zwischen 870 und 1470⁰ herrührt, oder auch Schamotte aus den Abfällen feuerfester Steine oder weiterhin kalzinierter und vermahlener Bauxit oder schließlich jedes andere Produkt, wenn es nur vom Standpunkt der chemischen Trägheit, der Körnung, des Ausdehnungsbeiwerts und der Hitzebeständigkeit geeignet ist.

Der Zement kann gewöhnlicher Aluminiumzement sein, wenn die Anforderungen, die man hinsichtlich der Hitzebeständigkeit an ihn stellt, mäßig sind, wie z. B. beim Gießen von Kupferlegierungen. Im gegenteiligen Fall kann man einen von Eisen freien Aluminiumzement von der ungefähren Zusammensetzung 9,5 bis io%> SiO₂, 47 bis 48% Al₂O₃, 43,5 bis 42% CaO und der ungefähren chemischen Formel SiO₂, 2CaO + 3Al₂O₃, CaO oder Kalkaluminat 5 Al₂O₃, 3CaO₁ welches drei Teile Aluminium auf einen Teil Kalk enthält, oder Baryumsilicat SiO₂, BaO oder irgendeinen anderen hydraulichen Zement verwenden, wenn er nur vom Standpunkt der Hitzebeständigkeit aus geeignet ist.

Der Zementanteil ist ein Kompromiß zwischen

gegensätzlichen Eigenschaften. Zement muß in genügender Menge vorhanden sein, um vollkommene Starrheit und gute mechanische Festigkeit bei Handhabung der Formen zu erreichen, insbesondere um jede Beschädigung während des Trocknens, des Entwachsens und des Gießens zu vermeiden. Es muß genügend davon vorhanden sein, um der Form eine hohe Porosität zu verleihen, die das schnelle Entweichen der Luft während des Füllens gestattet

ίο und Steiger entbehrlich macht. Es darf nicht zuviel Zement verwendet werden, damit nach dem Guß die Form ausgeschlagen, d. h. zerbrochen werden kanu, um die Abgüsse herauszuholen.

So beträgt dieser Anteil bei den gebräuchlichsten Zementen zwischen 4 und 14%; 7°/o ist ein durchaus angemessener Wert.

Das Verfahren bietet die folgenden Vorteile: die ausgezeichnete Ausfüllung aller kleinen Unebenheiten des Wachsmodells, eine sehr gleichmäßige

ao Verteilung des Zements und des Wassers in den angemessenen Anteilen, woraus sich nach dem Abbinden eine große Regelmäßigkeit der Eigenschaften des Füllmaterials ergibt, die Möglichkeit, die Eigenschaften der guten Kohäsion, der Porosität

as und des leichten Ausschiagens aus der Form miteinander zu verbinden, die Anpassung an alle Sande und Zemente, soweit sie wegen ihrer hitzebeständigen Eigenschaften dazu geeignet sind.
Eine Verbesserung dieses Verfahrens besitzt den Vorzug, den wiederholten Gebrauch ein und desselben Füllmaterials auf unbestimmte Zeit zu gestatten, ohne daß die Technik des Formens geändert zu werden braucht. Diese Verbesserung beruht auf der Herstellung eines Gemisches, welches die Eigenschäften eines hydraulischen Bindemittels besitzt und durch Brennen bei Hellrotglut als einer der Arbeitsgänge regeneriert wird. Die neue Technik sichert damit andererseits eine bessere Homogenität des Füllmaterials, ein schnelleres Abbinden und offenbar größere Wirtschaftlichkeit.

Das Füllmaterial erhält man durch Mischen gesiebten feuerfesten Schamottes, z. B. in der Körnung zwischen Sieb 40 und Sieb 100 (ohne Rückstände auf Sieb 40, durch Sieb 100 nicht hindurchgehend), mit 6 bis 30% (im Mittel 12 bis i6%>) feuerfesten Aluminiumzements, der frei von Eisen und arm an oder frei von Silicium ist, z.B. io°/o SiO₂, 50% Al₂O₃, 40V0 CaO oder 38% CaO, 62⁰A Al₂O₃ oder auch 25V0 CaO, 75% Al₂O₃.

Dieses innige trockene Gemisch wird mit Wasser getränkt, worauf man es abtropfen und abbinden läßt. Dann wird es getrocknet, auf eine Temperatur zwischen 900 und 950⁰ gebracht und schließlich gekühlt. Die so erhaltene Masse wird ohne Schwierigkeiten mechanisch zerkleinert und neuerdings gesiebt, z. B. ohne Rückstand auf Sieb 40. Sie ist dann wieder gebrauchsfertig.

Das Wachsmodell wird auf einer Grundplatte gestürzt, derart, daß der Eingußtrichter unten ist.

Um das Modell wird ein Formkasten aufgebaut, der z. B. durch eine Umhüllung aus rostfreiem Blech mit feiner und regelmäßiger Lochung gebildet sein kann und von einem porösen Papier umgeben ist. Das Ganze wird auf einen Rütteltisch gesetzt und die Form allmählich mit dem wie oben angegeben hergestellen Material angefüllt. Dann wird die Form in einen Behälter gesetzt, welchen man mit Wasser anfüllt, bis die Form darin eintaucht. Nach Verlauf einiger Minuten zieht man die Form heraus und läßt abtropfen. Alsdann läßt man sie angemessene Zeit stehen, daimt das Füllmaterial vollständig abbindet, dann schmilzt man das Wachs des Modells heraus, trocknet die Form, bringt sie auf Hellrotglut und gießt das Metall hinein.

Nach Erstarren und Abkühlen schlägt man die Form aus, um die Abgüsse vom Füllmaterial zu trennen. Dieses letztere wird mechanisch zerkleinert, abgesiebt und ist damit für einen neuen Arbeitsgang gebrauchsfertig.

Man kann insbesondere ganz einfach das reine Material verwenden, welches von dem letzten Abguß herrührt, gemäß dem in dieser Beschreibung vorstehend angegebenen Verfahren.

Es ist bemerkenswert, daß die Regenerierung des Zements durch Brennen bei nur 900⁰ vor sich geht, während die Fabrikation dieser feuerfesten Zemente sehr hohe Temperaturen zwischen 1500 und 1700⁰ C erfordert. Es ist nicht weniger bemerkenswert, daß das regenerierte Produkt leichter abbindet, und zwar infolge der besseren Verteilung go des Zements, welcher die Oberfläche der Schamottekörner überzieht. Diese beiden unvorhersehbaren Ergebnisse liegen der vorliegenden Erfindung zugrunde.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Präzisionsgießform mit verlorenem Wachsmodell durch Einfüllen eines Gemisches von Sand und Zement auf dem Rütteltisch, dadurch gekennzeichnet, daß der für Wasser durchlässige Formkasten in einen Behälter gesetzt, der vorher gemischte Sand und Zement in Form eines trockenen Pulvers in den Formkasten eingebracht und sodann Wasser in den Behälter gegossen wird, welches das Füllmaterial der Form durchtränkt, daß der Behälter sodann n₀ entleert und die Form bis zur vollständigen Erhärtung stehengelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Füllmasse mit einem hydraulischen Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial in einer Zusammensetzung hergestellt wird, die seine beliebig wiederholte Wiederverwendung zuläßt, indem seine hydraulischen Eigenschaften allein durch Erhitzen der Form vor dem Abguß auf etwa 900⁰ wiederhergestellt werden.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Formkasten aus gelochtem Blech, der mit Filtermaterial ausgeschlagen ist und das Wachsmodell enthält, ferner einen Behälter von etwas

größeren Abmessungen als der Formkasten, den letzteren umgebend, der mit Wasser gefüllt bzw. entleert werden kann.

4. Füllmaterial zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es durch trockenes Mischen gesiebten feuerfesten Schamottes mit feuerfestem pulverisiertem Aluminiumzement, Abbinden mit Wasser, Glühen bei 900⁰ und Zerkleinern der erhaltenen Masse hergestellt ist, so daß die kalibrierten Schamottekörner von dem regenerierten Zement völlig überzogen sind. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 609 6.