DE1127544B

DE1127544B - Process for making molds for casting with lost wax

Info

Publication number: DE1127544B
Application number: DER9286A
Authority: DE
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1951-08-29
Filing date: 1952-06-18
Publication date: 1962-04-12

Description

Verfahren zur Herstellung von Formen für das Gießen mit verlorenem Wachs Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Formverfahren für Präzisionsguß, insbesondere auf Verbesserungen des Formverfahrens für das Gießen mit verlorenem Wachs, wie auch auf die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.Method of making molds for casting with lost Wax The present invention relates to a molding method for precision casting, particularly to improvements in the molding process for casting with wasted Wax, as well as the equipment used to carry out the process.

Bei den üblichen Präzisionsgußverfahren mit verlorenem Wachs wird das mit einem geeigneten feuerfesten Überzug umhüllte Wachsmodell in einen Formkasten gesetzt, welch letzterer alsdann mit einer Masse aus Sand und einer wässerigen oder alkoholischen Lösung eines Bindemittels, welches in der Lage ist, den Zusammenhalt der Füllmasse zu gewährleisten, aufgefüllt wird.With the usual precision casting processes with lost wax the wax model covered with a suitable refractory coating in a molding box set, which the latter then with a mass of sand and a watery or alcoholic solution of a binding agent, which is able to maintain cohesion to ensure the filling compound is filled.

Ein leichteres Auffüllen, bei welchem die Sandmasse in sämtliche Zwischenräume des Modells eindringt, ohne dasselbe zu beschädigen, selbst dort, wo es aus sehr zerbrechlichen Teilen besteht, kann durch zwei Verfahren verwirklicht werden. Bei dem einen derselben wird der das Wachsmodell enthaltende Formkasten mit einem trockenen Gemisch aus Sand und Zement angefüllt, und das Gemisch wird alsdann mit der Wassermenge durchtränkt, welche gerade zum Abbinden des Zementes erforderlich ist.An easier filling, in which the sand mass in all spaces of the model penetrates without damaging it, even where it comes from very fragile parts can be achieved by two methods. at one of them is the molding box containing the wax model with a dry The mixture of sand and cement is filled, and the mixture is then mixed with the amount of water soaked, which is just required to set the cement.

Bei dem anderen Verfahren wird der das Wachsmodell enthaltende Formkasten mit sorgfältig gesiebtem, trockenem Sand angefüllt. Nach dem Auffüllen wird der Sand mit einer geberfähigen Lösung getränkt; man verwendet beispielsweise eine verdünnte Lösung von Natriumsilikat (Natronwasserglas), welcher man ein Geliermittel mit verzögernder Wirkung, wie z. B. Ammoniumchlorid (Salmiak), zusetzt, wodurch die homogene Durchtränkung der Form erreicht wird, bevor die Lösung einzudicken oder abzubinden beginnt.The other method is to use the molding box containing the wax model filled with carefully sifted, dry sand. After filling up, the Sand soaked with a donor solution; one uses, for example, a diluted one Solution of sodium silicate (soda water glass), which is a gelling agent with a retardant Effect, such as B. ammonium chloride (salmiac), added, whereby the homogeneous impregnation the shape is reached before the solution begins to thicken or set.

Die meisten der nach dem ersterwähnten Verfahren hergestellten Formen erleiden manchmal während des Erhitzens der Form, welche beim Präzisionsguß stets dem Abgießen vorhergeht, Verformungen oder Rißbildungen. Ferner kommt es vor, daß, wenn man zwecks Erzielung großer Oberflächengüte der Gußstücke, das Wachsmodell mit einem feinen feuerfesten Anstrich überzieht, dieser letztere nicht gut an der Sandmasse anhaftet und Fehler an der Oberfläche des Gußstückes hervorruft, indem er sich während des Abgießens abhebt.Most of the molds made by the first mentioned process sometimes suffer during the heating of the mold, which always occurs in precision casting before casting, deformations or cracks. It also happens that if, in order to achieve a high surface quality of the castings, the wax model Covered with a fine refractory coating, this latter does not work well on the Sand mass adheres and causes defects on the surface of the casting by it stands out during the pouring process.

Bei dem zweiten Verfahren ist es schwierig, Formen mit homogener Masse zu erhalten. Die Erfahrung hat nämlich gelehrt, daß nach dem Abbinden und Trocknen der peripheren Bezirke der Formmasse, seien es nun die Bezirke, welche mit dem durchbohrten Formkasten in Berührung stehen, oder diejenigen, -welche.- mit dem Modell -in Berührung kommen, sehr hart sind, während der Kern der Formmasse oft zerreiblich bleibt, was offensichtlich das Ausschlagen des Gußstückes aus der Form erleichtert, manchmal aber auch Anlaß zur Zerstörung der Form während des Abgießens gibt.In the second method, it is difficult to make shapes with a homogeneous mass to obtain. Experience has shown that after setting and drying of the peripheral areas of the molding compound, be it the areas that pierced with the Mold boxes are in contact, or those -which.- are in contact with the model come, are very hard, while the core of the molding compound often remains friable, what evidently making it easier to knock the casting out of the mold, sometimes but also gives rise to destruction of the mold during casting.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet; Formen von völlig homogener Konsistenz zu erhalten, die sich nicht verformen und nicht zur Rißbildung neigen, und ergibt Gußstücke, welche frei von Fehlern sind und eine sehr große Oberflächengüte besitzen. Bei diesem Verfahren erfolgt die Bindung zwischen den einzelnen Sandkörnern durch das Produkt der Verbindung zwischen einem Alkahsihkat und einem Zement desjenigen Typs, wie er für Bauzwecke verwendet wird.The method according to the invention allows; Forms of completely homogeneous Maintain consistency that does not deform and does not tend to crack, and results in castings which are free from defects and a very high surface quality own. In this process, the bond between the individual grains of sand takes place by the product of the connection between an alkahsihkat and a cement of the one Of the type used for construction purposes.

Durch sorgfältige Auswahl des Zements und seines Anteils bei der Verwendung ist es möglich, durch seine Verbindung mit dem Natriumsilikat (Natronwasserglas) ein hartes Abbinden zu erreichen, welches dennoch genügend langsam vor sich geht, um den Be= dingungen für die Herstellung der Formen zu genügen. Die Menge des verwendeten Zements kann dabei erheblich geringer sein als jene, welche bei Anwendung des eingangs zuerst genannten Verfahrens erforderlich ist und demzufolge der Zement das alleinige Kohäsionsmittel ist. Ein Zementgehalt von etwa 1 bis 6%, auf das Gewicht des Sandes bezogen, ist angemessen, also beispielsweise 1,5 o/a Portlandzement oder 3% Schmelzzement, dessen Zusammensetzung etwa die folgende ist: Si02 .................. 100/0 A1203 . . . . . . . . . . . . . .... 50% CaO .................. 40% Die Lösung des Alkalisilikats kann auch verhältnismäßig verdünnt sein, und zwar wegen der Abbindewirkung seines Reaktionsproduktes mit dem Zement, welche zu der Gelierungswirkung des Alkalisilikats hinzukommt.By carefully selecting the cement and its proportion when using it, it is possible, through its combination with the sodium silicate (soda water glass), to achieve a hard setting, which is nevertheless slow enough to meet the conditions for the production of the molds . The amount of cement used can be considerably less than that which is required when using the method first mentioned at the beginning and consequently the cement is the sole cohesive agent. A cement content of about 1 to 6%, based on the weight of the sand, is appropriate, for example 1.5 o / a Portland cement or 3% molten cement, the composition of which is approximately the following: Si02 ......... ......... 100/0 A1203. . . . . . . . . . . . . .... 50% CaO .................. 40% The solution of the alkali silicate can also be relatively dilute, because of the setting effect of its reaction product with the cement, which leads to the gelling effect of the alkali silicate is added.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei dem üblichen Auffüllen der Formen zur Verwendung gelangen. Man bereitet alsdann eine Paste durch innige Mischung des Sandes und des Zementes mit der Natriumsilikatlösung gewünschter Konzentration. Man gießt die auf diese Weise erhaltene zähflüssige Paste in den das Wachsmodell enthaltenden Formkasten, während dieser Formkasten den Schwingungen eines Rütteltisches, auf dem er ruht, unterworfen wird. Nach Beendigung des Auffällens, nach Einrütteln des Sandes und nachdem in der Paste mitgerissene Luftblasen ausgetrieben worden sind, läßt man die Form stehen und abbinden.The method according to the invention can be used in the usual filling of the Forms come to use. A paste is then prepared by intimate mixing of the sand and cement with the sodium silicate solution of the desired concentration. The viscous paste obtained in this way is poured into the wax model Containing molding box, while this molding box the vibrations of a vibrating table, on which he rests, is subjected. After the end of the conspicuousness, after shaking in of the sand and after air bubbles entrained in the paste have been expelled are left, the form is left and set.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit Vorteil auch für die Technik des Auffüllens in trockenem Zustand und die Durchtränkung des Formkastens von außen- her, wie sie in den beiden genannten Verfahren beschrieben ist, verwendet werden. Das Durchtränken kann durch ruhiges Eindringen der Flüssigkeit erfolgen; es kann aber auch, wenn man eine fester aneinander haftende Masse für die Form wünscht, dann vorgenommen werden, während der Formkasten gerüttelt wird. Man verbessert die Verteilung des Sandes im Oberteil des gerüttelten Formkastens noch in der Weise; daß man die Oberfläche des Sandes mit einer schweren, ebenen Platte, welche durch ihr Gewicht wirkt, abdeckt. Der Vorzug dieser Behandlung besteht darin, daß man ein sanfteres Auffüllen erzielt, wobei die zerbrechlichen Teile des Wachsmodells weniger Beschädigungen ausgesetzt sind, und daß der Schwund der Form infolge des Erhitzens derselben vor dem Vergießen des Metalls sehr viel geringer ist. Außerdem vermeidet dieses zweite Ausführungsverfahren der vorliegenden Erfindung in dem allerhäufigsten Fäll, d. h. dort, wo man, um Gußstücke sehr großer Oberflächengüte zu erhalten, das Wachsmodell mit einer dünnen feuerfesten Schicht überzieht, das Verderben dieser dünnen Schicht. Bei dem ersterwähnten Arbeitsverfahren ist nämlich die Paste nur dann genügend dünnflüssig, um sich der -Form des Modells genau anschmiegen zu können, wenn sie eine genügende Menge Wasser enthält, und unter diesen Umständen neigt der Überzug des Modells dazu; sich zu zersetzen, und zwar um so mehr, als das überschüssige Wasser vor seinem Verdampfen schwer in die .zu einem Gel gewordene Masse hineindiffundiert. Bei der Trockenfüllung dagegen kann. man konzentriertere Silikatlösungen verwenden, deren überschuß nach beendeter Durchtränkung abläuft, wodurch das Trocknen leicht vor sich geht.The method according to the invention can also be used with advantage for technology the filling in the dry state and the impregnation of the molding box from the outside as described in the two methods mentioned, can be used. Soaking can be done by calm penetration of the liquid; it can but also, if you want a more firmly adhering mass for the form, then be made while the flask is shaken. You improve them Distribution of the sand in the top of the vibrated flask still in the way; that you cover the surface of the sand with a heavy, flat plate, which through their weight acts, covers. The benefit of this treatment is that you can A smoother filling is achieved, with the fragile parts of the wax model are less exposed to damage, and that the shrinkage of the shape as a result of Heating the same before pouring the metal is much less. aside from that avoids this second embodiment of the present invention most of all Fall, d. H. where, in order to obtain castings with very high surface quality, the wax model is covered with a thin refractory layer, which will spoil it thin layer. Namely, in the first-mentioned working method, the paste is only then sufficiently thin to be able to cling to the shape of the model, if it contains a sufficient amount of water, and in these circumstances that tends to Coating of the model to it; to decompose, all the more so than the excess Before it evaporates, water diffuses with difficulty into the mass which has become a gel. With the dry filling, however, can. use more concentrated silicate solutions, the excess of which runs off after the completion of the impregnation, making drying easy going on.

Bei der letztgenannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mischt man dem Sand die passende Menge Zement bei, welch letztere um so geringer sein kann, je schneller der Zement auf das Silikat einwirkt. Man kann auf diese Weise Zementgemische verwenden, deren Reaktionsgeschwindigkeiten je nach dem Gehalt der Mischung ganz verschieden voneinander sind, um somit die für das Abbinden gewünschte Entwicklung zu erhalten. So kann man z. B. 100 Gewichtsteilen weißen Sandes, der durch ein Sieb von 200 Maschen auf den linearen französischen Zoll hindurchgeht, entweder 1,5 Teile Portlandzement oder 3 Teile Schmelzzement oder aber auch 3 Teile eines Gemisches aus 25%, Portlandzement und 75 % Schmelzzement beimischen.In the latter embodiment of the present invention if you mix the right amount of cement into the sand, which latter is all the less the faster the cement acts on the silicate. One can access this Wise use cement mixtures, their reaction rates depending on the content of the mixture are completely different from each other, so as to be the ones desired for setting Development. So you can z. B. 100 parts by weight of white sand, the passes through a 200 mesh screen to the linear French inch, either 1.5 parts Portland cement or 3 parts melt cement or 3 parts Mix in a mixture of 25% Portland cement and 75% molten cement.

Das Durchtränken geschieht mit einer Lösung aus 20 Volumina Natriumsihkat (Natronwasserglas) von 38° B6 und 80 Raumteilen Wasser: Unter diesen Umständen ist das Abbinden der Masse einer Sandform, deren Sand man 1,5% Portlandzement hinzugesetzt hat in einem Zeitraum von 20 Minuten nach dem Durchtränken beendet. Dieser Zeitraum beläuft sich auf 12 Stunden, falls der Formsand 3% Schmelzzement enthält. Bei schwierigen Abgüssen von Metallen hoher Schmelztemperatur, wie z. B. bei den Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen, verwendet man vorteilhafterweise Zemente; welche feuerbeständiger sind als die gewöhnlichen Zemente für Bauzwecke. So z. B. wird man sich dabei eines Kalk-Aluminium-Zements von der Formel 5 A4 03, 3 Ca O oder eines eisenfreien Kalk-Aluminium-Silizium-Zements von der Formel 8i 02, 3 A12 03, 4 Ca O bedienen.Soaking is done with a solution of 20 volumes of sodium silicate (Soda water glass) of 38 ° B6 and 80 parts by volume of water: Under these circumstances is the setting of the mass of a sand mold, the sand of which is added 1.5% Portland cement has finished in a period of 20 minutes after the soak. This period amounts to 12 hours if the molding sand contains 3% molten cement. With difficult Casting metals with a high melting temperature, such as B. in the case of nickel-chromium-iron alloys, it is advantageous to use cements; which are more fire resistant than the common ones Cements for building. So z. B. you will be doing a lime-aluminum cement of the formula 5 A4 03, 3 Ca O or an iron-free lime-aluminum-silicon cement of the formula 8i 02, 3 A12 03, 4 Ca O use.

Um Rißbildung in den Formen zu vermeiden, ihren Brand und ihren Schwund zu regeln und ihre Porosität zu erhöhen, kann man dem Sand Sägespäne, Graphit oder Holzkohle oder sonstige organische, natürliche oder künstliche Substanzen beimengen, welche während des Brennens der Form durch Verbrennung verschwinden.In order to avoid cracks in the molds, their burn and their shrinkage To regulate and increase their porosity, one can use sawdust, graphite or the sand Add charcoal or other organic, natural or artificial substances, which disappear by burning during the firing of the mold.

Als Beispiel sei hier ein Ausführungsmodus des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt. Die schematische Zeichnung dient dabei zur Erläuterung der Beschreibung.As an example, let us consider a mode of execution of the method according to the invention cited. The schematic drawing serves to explain the description.

Das Wachsmodell 1 mit seinem Eingußtrichter 2 wird mit einer Grundplatte 3 aus Paraffin verschweißt. Auf diese Grundplatte setzt man den Formkasten. Die Wand des Formkastens ist von einer großen Anzahl kleiner Löcher 4 durchlöchert, gegen welche man ein Blatt s aus Filterstoff, wie z. B. Filtrierpapier, legt. Dieses Blatt steht um etwa 20 mm über die Wand aus gelochtem Blech hervor. Das so gebildete Ganze setzt man in einen Bottich 6 von kaum größeren Abmessungen als die des Formkastens, insbesondere von praktisch gleicher Höhe. Der Bottich ist mit einer durch einen Hahn -8 verschlossenen Ablauföffnung 7 versehen. Der Bottich und sein Inhalt werden auf einen mit 9 bezeichneten Rütteltisch gesetzt. Nach Einleitung der Rüttelbewegung des Tisches gießt man das Gemisch, welches die Formmasse bilden soll, langsam hinein. Die erfindungsgemäße Masse hat die folgende Zusammensetzung: Weißer Flintsand mit einer Feinheit zwischen Sieb Nr. 100 und Sieb Nr. 300 ......... 95% Schmelzzement Marke Lafarge ............ 3% Sägespäne :...:........................ 2% Damit der Formsand sich allen Einzelheiten des Modells anschmiegen kann, ist es im allgemeinen vorteilhaft, den Rütteltisch zu neigen und dem Formkasten während des Auffüllens eine langsame Drehbewegung um seine Achse zuerteilen.The wax model 1 with its pouring funnel 2 is provided with a base plate 3 welded from paraffin. The molding box is placed on this base plate. the Wall of the molding box is perforated by a large number of small holes 4, against which a sheet s made of filter material, such as. B. filter paper, sets. This The sheet protrudes about 20 mm from the perforated sheet metal wall. That so educated The whole thing is put into a tub 6 of hardly larger dimensions than those of the molding box, in particular of practically the same amount. The vat is one through one Hahn -8 provided closed drain opening 7. The vat and its contents will be placed on a vibrating table labeled 9. After initiating the shaking movement The mixture, which is to form the molding compound, is slowly poured into the table. The composition according to the invention has the following composition: white flint sand with a fineness between sieve no. 100 and sieve no. 300 ......... 95% molten cement Lafarge brand ............ 3% sawdust: ...: ........................ 2% So that the Molding sand can cling to all the details of the model, it generally is advantageous to tilt the vibrating table and the flask while filling to impart a slow turning movement around its axis.

Der Sand wird so lange aufgefüllt, bis sein Niveau den oberen Rand des Filtrierpapierblattes erreicht hat. Man bedeckt dann die Oberfläche des Sandes mit einem Papierblatt 10 und einer schweren, ebenen Bleiplatte 11.The sand is filled in until its level reaches the top of the filter paper sheet reached Has. You then cover the surface of the sand with a sheet of paper 10 and a heavy, flat lead plate 11.

Alsdann gießt man in den äußeren Bottich 6 langsam und unter weiterem Rütteln eine Lösung, deren erfindungsgemäße Zusammensetzung die folgende ist: Natriumsilikatlösung von 38 bis 40° B6 .......... 20 Raumteile Wasser ............... 80 Raumteile Die Lösung dringt durch die Löcher im Blech und durch das Filtrierpapier in die Form ein und durchtränkt das Gemisch aus Sand und Zement. Man hört mit dem Eingießen der Lösung auf, sobald der Sand im obersten Teil der Form benetzt ist.Then a solution is poured into the outer tub 6 slowly and with further shaking, the composition of which according to the invention is the following: Sodium silicate solution from 38 to 40 ° B6 .......... 20 parts by volume of water ....... ........ 80 parts of the room The solution penetrates through the holes in the sheet metal and through the filter paper into the mold and soaks the mixture of sand and cement. You stop pouring the solution as soon as the sand in the uppermost part of the mold is wetted.

Hierauf stoppt man die Rüttelbewegung des Tisches 9 ab und entleert allmählich den Bottich 6 durch Öffnen des Ablaßhahns 7.The shaking movement of the table 9 is then stopped and emptied gradually remove the vat 6 by opening the drain cock 7.

Der Formkasten wird aus dem Bottich 6 herausgenommen und genügend lange Zeit zum Abtropfen sowie für das völlige Abbinden, welches in 12 Stunden erfolgt, stehengelassen.The molding box is taken out of the tub 6 and enough long time for draining and for complete setting, which takes place in 12 hours, ditched.

Die Form wird alsdann zwecks Trocknens und Ausschmelzens des Wachses in einen Trockenofen gebracht und auf hohe Temperatur erhitzt, worauf sie zum Abguß bereitsteht.The mold is then used to dry and melt the wax placed in a drying oven and heated to high temperature, whereupon they are poured is ready.

Falls die Gußstücke eine sehr feine Oberfläche, frei von allen rauhen Stellen, haben sollen, wird das Wachsmodell mit einer dünnen feuerfesten Schicht überzogen, und zwar entweder durch Aufspritzen einer Lösung; welche nach dem Verdampfen des Lösungsmittels und dem Abbinden einen zusammenhängenden Überzug zurückläßt, oder aber durch Eintauchen in eine derartige Lösung.If the castings have a very fine surface, free of any rough The wax model is supposed to have a thin, refractory layer coated, either by spraying a solution; which after evaporation the solvent and the setting leaves a cohesive coating, or by immersion in such a solution.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde mit »Sand« der gesiebte feuerfeste Stoff bezeichnet, welcher den Hauptbestandteil der Formmasse bildet.In the previous description, "sand" was used to refer to the sifted refractory Substance denotes which forms the main component of the molding compound.

Alle feuerfesten Stoffe, soweit sie keine starke Einwirkung auf die Lösungen von Alkalisilikaten haben, sind geeignet, wie z. B. die reine Kieselerde, der Korund und Schamotte.All refractory materials, provided they do not have a strong effect on the Solutions of alkali silicates are suitable, such as. B. the pure silica, the corundum and chamotte.

Claims

CLAIMS: 1. Method of making molds for casting with lost wax, in which the model is made of wax, with a refractory coating covered, is brought into the interior of a molding box covered with a paste-like Mass of sand and an aqueous or alcoholic solution of a binding agent, preferably sodium silicate, characterized in that the form of sand mixture apart from sand, normal building cement in a relatively small percentage, for example 0.5 to 6%, (based on parts by weight of sand), is added, and also a proportionate very dilute alkali silicate solution in order to obtain a perfect gelation and to prevent unwanted setting of the cement too quickly.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the molding sand consists of pure silica or of refractory chamotte or of corundum, etc., that insoluble in the sand organic substances such as B. sawdust, charcoal, etc., can be added and that the wax model is covered with a fine refractory coating at will can be, whereby one obtains castings of very great surface quality.

3. Procedure according to claim 1 or 2, characterized in that the cement is the dry sand is mixed, the mixture is poured into the molding box around the model and then impregnating the mold with a dilute solution of an alkali silicate will.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the sand, the cement and the diluted silicate solution are mixed together to form a To form paste which is poured into the molding box around the wax model.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cement used is Portland cement in a proportion of 0.5 to 2%, based on the weight of the sand, or molten cement or refractory aluminum cements of the following composition Si 02 ... ................ 101/0 A12 03 ........... ....... 50110 CaO ................... 401 / o or Ale 03 ................ .. 75% CaO ................... 25% with the latter being used in a proportion of 1 to 6 "/ 0, based on the weight of the sand or Mixtures of these cements can be within the specified limits.

6. Device for carrying out the method according to the preceding claims, characterized in that the wax model is welded to a base plate made of paraffin, on which the molding box is placed and which rests on a vibrating table, that the molding box is surrounded by a container and its perforated Walls are lined with a filter fabric so that the poured into the outer container solution of an alkali silicate can penetrate through the filter walls of the molding box into the molding compound of sand and cement, which was shaken and compacted in the molding box around the wax model. Considered publications: "Silent teacher for the entire artificial stone branch", 3rd edition, Gommern bei Magdeburg, 1910, p.22, line 15; "Excerpts from German patent applications", Vol. 19, p. 625, p. 1579 42V1.