DE1255240B - Formschale fuer das Praezisionsgiessverfahren mit verlorenen Modellen und Verfahren sowie Vorrichtung zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

DEUTSCHES JfflWWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 31 b1 - 9/04

Nummer: 1255 240

Aktenzeichen: P 35808 VT a/31 b1

^ 255 240 Anmeldetag: 4.Januar 1965

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Präzisionsgießen und im besonderen auf Schalengießformen und betrifft speziell eine Formschale für das Präzisionsgießverfahren mit verlorenen Modellen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Formschalen bzw. Schalengießformen.

Die bekannte allgemeine Herstellung von Formschalen sei hier nur kurz beschrieben. Zum Gießen von Metall geeignete Formschalen werden durch Aufbauen von Schichten von feuerfestem Material um entfernbare Gußstückmodelle, die zweckmäßigerweise unter Bildung eines Modellbaumes an ein Eingußmodell angebracht sind, hergestellt. Das Aufbauen der Formschale erfolgt durch Tauchen des Modellbaumes in eine Aufschlämmung von feuerfestem Material und darauffolgendes Ablaufenlassen. Danach erfolgt zweckmäßigerweise ein Besanden mit gröberen feuerfesten Materialteilchen, beispielsweise durch Tauchen des Modellbaumes in eine mit Luft aufgewirbelte Schicht und feuerfestem Material bzw. durch Aufsieben. Dann erfolgt das Härten. Nachdem der erste Überzug ausreichend hart und trocken ist, werden die Stufen des Tauchens, Entschlämmens, Besandens und Trocknens wiederholt, bis eine Formschale aus feuerfestem Material mit einer Dicke, die ausreicht, um den bei anschließenden Arbeitsgängen erfolgenden Beanspruchen zu widerstehen (im allgemeinen 3 bis 15 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm), um den Modellbaum aufgebaut ist. Die entfernbaren Modelle werden anschließend von der Formschale entfernt. Dies erfolgt durch Hitze, insbesondere im Fall von Wachs als Modellmaterial, bzw. teilweise oder ganz durch Lösungsmittel, insbesondere im Fall von Kunststoffen als Modellmaterial. Schließlich wird die Form für den Gießvorgang fertiggestellt.

Einer der Hauptnachteile der Formschalen des Standes der Technik bestand darin, daß es ungeachtet des speziellen Modellentfernungsverfahrens schwierig war, das Modellmaterial ohne Springen bzw. Zerbrechen der verhältnismäßig dünnen Wände der Formschalen zu entfernen. In bestimmten Fällen trat nämlich immer noch ein Springen der Formschalen ein, und zwar sowohl beim Modellentfernen durch Erhitzen als auch beim Modellentfernen durch Lösungsmittel, wobei es vorkam, daß die Drücke in einer großen Zahl von Hohlräumen gemeinsam das Losbrechen bzw. das Abbrechen der gesamten Seitenwand einer Formschale herbeiführten.

Es ist aus dem Prospekt der Firma Gray-Syracuse, Inc., Manlius, New York (Form 1001-RW 1-62), von Formschale für das Präzisionsgießverfahren mit
verlorenen Modellen und Verfahren sowie
Vorrichtung zur Herstellung derselben

Anmelder:

Precision Metalsmiths, Inc., Cleveland, Ohio
(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. St. G. Beszedes, Patentanwalt,
Dachau bei München, Am Heideweg 2

Als Erfinder benannt:
Claude Harrison Watts, Lyndhurst, Ohio;
Robert Andrew Horton, Chesterland, Ohio
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Januar 1964 (341498)

a₅ 2

1962, eine Formschale mit einem Hohlraum, welcher ein an beiden Enden offener Durchgang ist, bekannt. Dabei handelt es sich jedoch nicht um den Eingußhohlraum, also nicht um den Modellhohlraum oder, anders ausgedrückt, nicht um den von dem zu entfernenden Modellmaterial eingenommenen Hohlraum. Der rohrförmige Eingußhohlraum ist vielmehr an einem Ende geschlossen und darüber hinaus außen und innen von Formschale umgeben, so daß er nicht von beiden Enden, sondern nur von einem Ende und noch dazu verhältnismäßig schwer zugänglich ist. Dies führt dazu, daß beim Entfernen der Gußstückmodelle und des Eingußmodells durch Ausschmelzen oder Herauslösen die bereits erwähnten Schwierigkeiten auftreten, d. h. die Formschale leicht springt bzw. zerbricht.

Nach dem Stand der Technik wird das Überziehen eines Modellbaumes mit Schichten von feuerfestem Material in der Weise durchgeführt, daß der Modellbaum mittels eines angebrachten Handgriffes vertikal gehalten und in einen tiefen Aufschlämmungsbehälter mit einer zur vollständigen Bedeckung des Baumes ausreichenden Aufschlämmungsmenge eingetaucht wird. Nach dem Herausheben des Baumes aus dem Behälter wird die überschüssige Aufschlämmung durch handbetriebsmäßi-

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ges Drehen des Baumes in verschiedene Stellungen gerichtet entschlämmt bzw. ablaufen gelassen. Bei der Durchführung dieses Arbeitsganges ist eine visuelle Untersuchung des Baumes zur Feststellung, ob alle Modelle zufriedenstellend überzogen sind, erforderlich. Wenn die Modelle nicht zufriedenstellend überzogen sind, muß der Baum erneut in den Aufschlämmungsbehälter eingetaucht werden, bevor er mit körnigem feuerfestem Material besandet wird. Auf Grund der handbetriebsmäßigen Bedienung der Bäume war es schwierig, beim Aufbringen der Aufschlämmung von feuerfestem Material übereinstimmend zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten. Insbesondere sind die Bäume schwer und wegen des Gewichtes der feuchten Aufschlämmung schwierig zu handhaben, weswegen sie nicht leicht zur Erzielung einer gleichförmigen Modellbedeckung gedreht werden können. Trotz der genannten visuellen Untersuchung der Bäume ist es nicht selten, daß nicht richtig überzogene Teile übersehen werden, was besonders dann gilt, wenn mehrere hundert verhältnismäßig eng beieinanderliegende bzw. dicht stehende Modelle an einem einzigen Baum vorliegen. Die herkömmliche Handhabung der Bäume während des Arbeitsganges des Überziehens durch Tauchen ist auch zeitraubend und für wirtschaftliche Fertigungsverfahren nicht geeignet. Die Verwendung von tiefen Aufschlämmungsbehältern, die bei der herkömmlichen Praxis des vertikalen Eintauchens der Bäume zur Bedeckung von Bäumen mit großen Abmessungen erforderlich war, hat beispielsweise auch den erheblichen Nachteil, daß es schwierig ist, das feuerfeste Pulver in einem tiefen Aufschlämmungsbad in Suspension zu halten.

Ähnliche Probleme treten beim Besanden nach dem Stand der Technik durch Eintauchen der mit der Aufschlämmung überzogenen Bäume im feuchten Zustand in eine mit Luft aufgewirbelte Schicht von feuerfestem Material, die tief genug sein muß, um den Baum vollständig zu bedecken, auf. Wenn wegen der Größe der behandelten Bäume verhältnismäßig tiefe Schichten von feuerfestem Material vorgesehen sind, besteht eine Neigung zum Auftreten einer Brodel-, Perl- bzw. Sprudelwirkung auf Grund von Lufttaschen bzw. -blasen in der Wirbelschicht. Diese Sprudelwirkung stößt häufig kleine Modelle vom Baum ab. Ein anderes Problem besteht darin, daß die feuchte Aufschlämmung von den Bäumen unter Bildung von Klumpen von feuerfestem Material in die feuerfeste Materialschicht abtropft. Diese Klumpen müssen von der Schicht entfernt werden, damit die Bäume richtig besandet werden können. Ferner ist es schwierig, die tiefen Behälter, welche das körnige feuerfeste Material enthalten, zu reinigen.

Nach dem Stand der Technik erfolgt das Aufbauen des Modellbaumes handbetriebsmäßig in der Weise, daß das Eingußmodell, welches üblicherweise zylindrische Form hat und entweder als festes massives Stück oder vorteilhafter als Hohlzylinder geformt ist, senkrecht gestellt und mit der Hand gehalten wird und die Gußstückmodelle einzeln durch Erweichen der Oberfläche des Eingußmodells an ausgewählten Stellen, beispielsweise durch Verwendung einer Wachsschweißvorrichtung, in der erwünschten Anzahl in Längsreihen an das Eingußmodell angebracht werden. Das Eingußmodell ist im allgemeinen an einem Ende mit einem Handgriff versehen, so daß

der Baum nach dem Anbringen einer Längsreihe von Gußstückmodellen zwecks Anbringens einer weiteren Längsreihe von Gußstückmodellen um eine vertikale Achse weitergedreht werden kann. Die bekannte Arbeitsweise ist jedoch, insbesondere beim Anbringen von mehreren hundert Gußstückmodellen an ein einziges großes Eingußmodell, ermüdend, lästig und zeitraubend. Ferner ist es häufig schwierig, die Gußstückmodelle richtig anzuordnen, wie

ίο es für das Überziehen erforderlich ist. Weiterhin wird der Handgriff, welcher mit Hilfe eines in das Wachs eingebetteten, mit Gewinde versehenen Einsatzes mit dem Baum verbunden ist, oft während der Handhabung des Baumes losgelöst.

Die Nachteile des Standes der Technik wurden durch die Erfindung behoben.

Gegenstand der Erfindung ist eine Formschale für das Präzisionsgießverfahren mit verlorenen Modellen, wobei die Modelle für die Gußstücke auf der Außenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Eingußmodells angebracht sind, welche Formschale dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen an beiden Stirnseiten offenen durchgehenden Eingußhohlraum aufweist. Im Gegensatz zur speziell erörterten Formschale des Standes der Technik ist also erfindungsgemäß der Eingußhohlraum an beiden Enden offen und nur außen von der Formschale umschlossen, so daß der Eingußhohlraum von beiden Seiten leicht und bequem zugänglich ist. Dies bringt den erhebliehen technischen Fortschritt mit sich, daß das Entfernen des Modellmaterials wesentlich erleichtert und somit das Problem des Springens bzw. Zerbrechens der Formschale während des Modellentfernungsarbeitsganges wesentlich vermindert ist. So kann die erfindungsgemäße Formschale sowohl innen als auch außen rasch erhitzt bzw. beheizt werden, um die Entfernung von durch Hitze verbrauchbarem Modellmaterial herbeizuführen. Beispielsweise können in einem gasgefeuerten Ofen die Flammen vollständig durch die Formschale hindurchgehen. Das innen erfolgende Erhitzen der Formschale ergibt eine fast augenblickliche Entlastung der Innenseite der Formschale bei jedem Modellhohlraum. Dies 'mildert die durch das Modellmaterial bei seiner Zersetzung hervorgebrachten Gas- und Flüssigkeitsdrücke in den Hohlräumen, welche sonst die Formschale sprengen würden. Das verflüssigte Modellmaterial kann aus den Anschnittenden der Modellhohlräume frei ablaufen, wodurch die Modellhohlräume geöffnet werden und Raum zur Aufnahme der anschließenden Ausdehnung der Masse des Modellmaterials bei seiner Erhitzung und Zersetzung geschaffen wird. Ferner beseitigt die Erfindung die Notwendigkeit von Hilfsmitteln, wie Wachsentlastungslöchern und anschließenden Flickarbeitsgängen, welche sonst zum Schließen der Wachsentlastungslöcher und häufig auch zur Ausbesserung von Rissen erforderlich sind. Die Neigung zum Zerbrechen ist wegen der dünneren Bäume, welche erfindungsgemäß erzeugt werden, weiter vermindert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Formschalen besteht darin, daß sie in kürzerer Zeit als in der Vergangenheit entwachst werden können. Durch die erfindungsgemäße Formschale ist auch die Entfernung von Kunststoffmodellen durch Tränken mit Lösungsmitteln erleichtert. Da zum Zentrum der Formschale von beiden Seiten Zugang verschafft ist, kann das flüssige Lösungsmittel auf die dem Eingußmodell benach-

harten Anschnittenden der Gußstückmodelle aufgebracht werden. Beispielsweise kann eine erhitzte Flüssigkeit durch den als Durchgang ausgebildeten Eingußhohlraum umlaufen gelassen werden. Durch fortschreitendes Lösen der Gußstückmodelle von ihren Anschnittenden innerhalb der Formschale her kann das gelöste Modellmaterial von den ModeII-hohlräumen, ohne in den Modellhohlräumen eingeschlossen zu werden und schädliche Flüssigkeitsdrücke, welche die Formschale sprengen könnten, zu erzeugen, frei ablaufen. — Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Formschale mit einem an beiden Enden offenen Eingußhohlraum gegenüber Formschalen mit einem geschlossenen Ende, bei welchen die Untersuchung des Inneren, insbesondere der dem geschlossenen Ende benachbarten Bereiche, schwierig war, besteht darin, daß die Innenoberfläche der Formschale vor dem Gießen auf Fehler gründlich untersucht werden kann.

Erfindungsgemäß ist auch eine Gießform unter Verwendung der erfindungsgemäßen Formschale, welche Gießform dadurch gekennzeichnet ist, daß das untere Ende der Formschale durch feuerfestes Material abgeschlossen ist, vorgesehen. Der Ausdruck »feuerfestes Material« umfaßt dabei alle Materialien, welche der Hitze widerstehen, beispielsweise keramische Stoffe, Metalle, Asbest bzw. Gummi.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießform ist der durchgehende Eingußhohlraum mit einem einen vorzugsweise rohrförmigen Eingußkanal frei lassenden Kern ausgefüllt. Dabei ist der Kern zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß er neben dem vorzugsweise rohrförmigen Eingußkanal einen Gießkopf bildet. Vorzugsweise sind der Kern und die Formschale durch eine Bodenplatte in ihrer gegenseitigen Lage festgelegt. Dabei ist ein Ende des Eingußkanals zur Verhinderung von Leckverlusten an geschmolzenem Metall geschlossen. Die Gießform nach dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem rohrförmigen Eingußkanal, der durch in engem Abstand voneinander befindliche Oberflächen der Form festgelegt ist, hat zum Unterschied von am einen Ende geschlossenen und beispielsweise durch Entfernung eines festen massiven Eingußmodells von einer um das letztere aufgebauten Formschale gebildeten zentralen Eingußhohlraum alle Gießvorteile eines rohrförmigen Eingußkanals, nämlich ein außergewöhnlich niedriges Verhältnis von Eingußmetall zu Gußmetall (d. h., daß eine verhältnismäßig geringe Metallmenge im Eingußkanal im Vergleich zur Metallmenge in den Gußstücken selbst erforderlich ist), bessere metallurgische Eigenschaften der erzeugten Gußstücke einschließlich der niedrigeren thermischen Gradienten durch das ganze Gießsystem, der gleichmäßigeren Härtewerte, der verminderten Anfälligkeit der gegossenen Teile für das Zerreißen in der Hitze und der allgemeinen Fehlerlosigkeit der Gußstücke sowie ein hohes Verhältnis von Anschnittfläche in Quadratzentimetern in bezug auf das Volumen des Eingusses in Kubikzentimetern (d. h., daß eine verhältnismäßig große Oberfläche für das Eingießen von vielen Gußstücken in bezug auf das im Eingußkanal zur Zuführung des Gußstückmaterials erforderliche Mindestmetallvolumen verfügbar ist), wobei darüber hinaus im Gegensatz zum Stand der Technik auch die weiter oben dargelegten Vor-

teile bei der Modellentfernung verwirklicht sind, da der Kern erst nach dem Modellentfernungsarbeitsgang in die Formschale eingesetzt wird, was einen sehr erheblichen technischen Fortschritt darstellt. Die Herstellung einer derartigen Gießform kann in der Weise erfolgen, daß nach der Herstellung der Formschale und der Entfernung der Modelle die Formschale in aufrechte Stellung gebracht und ein keramischer Kern innerhalb der Formschale im Abstand, vorzugsweise in engem Abstand, von deren Innenwandoberfläche angeordnet wird.

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Formschalenherstellung nach einer Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Modellbaum in horizontaler Stellung um seine Längsachse drehbar gelagert wird, in der Weise, daß der untere Teil des Modellbaumes in eine Aufschlämmung von feuerfestem Material eintaucht und durch Drehen des Modellbaumes die Formschale so gebildet wird. So werden die Reihen von Gußstückmodellen durch Drehen des Modellbaumes in das und aus dem Aufschlämmungsbad herausbewegt. Durch diese zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung werden die bisner beim Überziehen durch Tauchen aufgetretenen weiter oben erörterten Probleme bzw. Schwierigkeiten beseitigt. Es ist nicht erforderlich, daß der ganze Baum auf einmal in die Aufschlämmung eingetaucht wird, wie es in der Vergangenheit geschah, und die Tiefe der Aufschlämmung muß lediglich ausreichen, um nur wenige Reihen der Gußstückmodelle des horizontal angeordneten Baumes zu bedecken. Durch die Ermöglichung der Verwendung eines flachen Aufschlämmungsbades an Stelle des herkömmlichen tiefen Tauchbehälters ist das Problem des Insuspensionhaltens des feuerfesten Pulvers in wirksamer Weise beseitigt worden, und es können auf Grund des Wegfalles der Notwendigkeit der handbetriebsmäßigen Handhabung bzw. Bedienung des Baumes größere Bäume mit weniger Schwierigkeiten als nach dem Stand der Technik behandelt bzw. bearbeitet werden, als es bisher möglich war. Es wurde festgestellt, daß das Drehen des Baumes um eine horizontale Achse auch bessere Überzugsergebnisse liefert. Wenn der Baum zum Bewegen der Reihen von Gußstückmodellen in die und aus der Aufschlämmung herausgedreht wird, dann werden die Winkelstellungen bzw. Stellungswinkel der Modelle ständig geändert. Demzufolge kann die Aufschlämmung über alle Teile eines Modells laufen und alle Modellvertiefungen füllen bzw. bedecken, so daß ein gleichmäßiger Überzug bzw. eine gleichmäßige Modellbedeckung erzeugt wird. Es ist klar, daß es nicht erforderlich ist, den Baum während der Arbeitsgänge des Eintauchens und des gerichteten Entschlämmens bzw. Ablaufenlassens mit der Hand zu halten. So können zusätzlich zu den erhaltenen besseren Überzugsergebnissen die Arbeitsgänge rascher und wirksamer durchgeführt werden, als es bisher möglich war. Außer den übereinstimmenden zufriedenstellenden Ergebnissen hinsichtlich der Herstellung eines gleichmäßigen Uberzuges von feuerfestem Material um die Modelle ergibt sich erfindungsgemäß eine weitere Verbesserung der Formschale, wenn die Gußstückmodelle am Eingußmodell eng beieinanderliegen. Im Gegensatz zu Verfahren des Standes der Technik, bei welchen eine wesentliche Menge von der Aufschlämmung zwischen den eng beieinanderliegenden Gußstückmodel-

Ien behalten wird, so daß sich in diesen Bereichen verhältnismäßig dicke Wandteile, welche schwer richtig zu trocknen sind und häufig zerbrechen, wenn die Formen erhitzt werden, wie während der Modellentfernungsarbeitsgänge und/oder beim Brennen der Formen vor dem Gießen, bilden, wird nämlich erfindungsgemäß eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke erreicht, selbst wenn der Baum viele eng beieinanderliegende Gußstückmodelle aufweist, wobei die Formwände auch zwischen eng beieinanderliegenden Gußstückmodellen verhältnismäßig dünn gemacht werden können, da durch Drehen der Modelle in das und aus dem Bad heraus um eine im wesentlichen horizontale Achse überschüssige Aufschlämmung während des Überziehens mit der Aufschlämmung ständig von den Räumen zwischen den Gußstückmodellen abgezogen, entschlämmt bzw. ablaufen gelassen wird. Folglich sind die Probleme des Trocknens und Zerbrechens beseitigt. Ferner ist es möglich, eine größere Zahl von Gußstückmodellen an einem einzigen Eingußmodell vorzusehen. — Bei bestimmten Gestalten bzw. Strukturen von Teilen, wie denjenigen mit komplizierten bzw. verwickelten Oberflächeneinzelheiten, kleinen inneren Hohlräumen bzw. Vertiefungen und Gestalten, welche zum Einfangen bzw. Einschließen von Luft während des Drehens der Bäume neigen, wurde es als wünschenswert festgestellt, das Überziehen unter Vakuum durchzuführen, um gleichmäßige Überzugsergebnisse sicherzustellen.

Erfindungsgemäß wird zweckmäßigerweise nach dem Überziehen des Modellbaumes mit einer Aufschlämmung von feuerfestem Material der untere Teil des überzogenen Modellbaumes in horizontaler Stellung in eine mit Gas, vorzugsweise Luft, aufgewirbelte Schicht von körnigem feuerfestem Material eingetaucht und durch Drehen des Modellbaumes die Formschale mit dem körnigen feuerfesten Material besandet. Dieses Besanden wird vorzugsweise im Anschluß an das obige gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung vorgesehene Überziehverfahren durchgeführt, es kann jedoch auch nach einem anderen Überziehverfahren erfolgen. So ist auch beim Besanden wie im Fall des Überziehens durch Tauchen nur eine verhältnismäßig flache Schicht von feuerfestem Material erforderlich. Es ist weniger Luft erforderlich, um die flachen Schichten aufzuwirbeln, als es bei den bisher verwendeten tiefen Schichten der Fall war. Das in der feuerfesten Materialschicht auftretende Problem der Lufttaschen bzw. -blasen ist beseitigt, und die verwendeten flachen Behälter können leicht gereinigt werden.

Zwecks Erzielung der besten Ergebnisse bei der Herstellung der Formschalen ist es wünschenswert, die gesamte überschüssige Aufschlämmung von den Bäumen nach dem Überziehen mit der Aufschlämmung und vor dem Besanden ablaufen zu lassen.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung der Formschale nach der Erfindung, die durch an die Stirnseiten des Eingußmodells lösbar anzubringende Deckel, durch welche eine mit ihnen fest, jedoch lösbar verbundene Antriebswelle zur drehbaren Lagerung über einem Behälter hindurchgeführt ist, gekennzeichnet ist, vorgesehen. Dadurch kann das Eingußmodell in horizontaler Lage drehbar angeordnet werden, so daß die Gußstückmodelle zweck-

dienlicher angebracht werden können und die Arbeitsgänge des Überziehens und Besandens erleichtert sind.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß erfindungsgemäß hinsichtlich der Formschale und Gießform und aller Verfahrensstufen zur Herstellung derselben gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Verbesserungen erzielt werden. Allgemein können die Arbeitsgänge wirtschaftlicher, rascher und mit weniger Handhabungsproblemen als in der Vergangenheit durchgeführt werden. Ferner erleichtern die erfiödungsgemäß erzielten Verbesserungen Bandfabrikationsverfahren und die Verwendung von automatischen Apparaturen zum Unterschied von den gegen-

t5 wärtig verwendeten handbetriebsmäßig durchgeführten Verfahren. Es ist möglich, in jeder einzelnen Schalengießform mehr Teile zu gießen als in den durch herkömmliche Verfahren erzeugten Schalengießformen. Ferner wird die von fehlerhafte Formen

so herrührende Ausschußquote wesentlich vermindert. Die erfindungsgemäßen Gießformen sind auch weniger kostspielig als nach dem Stand der Technik hergestellte Formen sowie leichter zu handhaben und zu untersuchen.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Hierbei ist

F i g. 1 eine schematische vertikale Querschnittansicht, welche eine erfindungsgemäße Formschale vor der Entfernung des Modellmaterials, jedoch zur Veranschaulichung des nach der Entfernung des Modellmaterials vorhandenen Eingußhohlraumes an beiden Stirnseiten abgebrochen darstellt,
F i g. 2 eine vertikale Querschnittansicht, welche eine erfindungsgemäße Gießform zeigt,

F i g. 3 eine schematische vertikale Querschnittansicht, welche die Vorrichtung zur Herstellung eines Baumes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und

F i g. 4 eine schematische vertikale. Querschnittansicht, welche die Stufe des Überziehens des Modellbaumes nach einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
In F i g. 1 sind an die Außenseite eines Eingußmodells 10, welches die Form eines Hohlzylinders mit offenen Enden hat, durch Anschnittmodelle 9 eine Vielzahl von Gußstückmodellen 11 angebracht, und das Ganze nennt sich Modellbaum. Das Eingußmodell 10, welches auch die Form eines massiven Zylinders haben kann, kann durch Spritzgießen bzw. Strangpressen eines Modellmaterials, wie Wachs oder synthetisches Harz, hergestellt worden sein. Das Eingußmodell 10 kann auch aus verhältnismäßig steifen Materialien, wie Pappe, Metall od. dgl., hergestellt und mit einer dünnen Außenschicht von Wachs oder einem anderen geeigneten durch Hitze entfernbaren Material überzogen sein. Die Gußstückmodelle 11 sind aus einem Modellmaterial hergestellt. Um das Eingußmodell 10, die Anschnittmodelle 9 und die Gußstückmodelle 11 ist die Formschale 35. Durch Entfernung des Modellmaterials 9, 10,11 wird ein als an beiden Stirnseiten offener zylindrischer Durchgang ausgebildeter Eingußhohlraum 38, in welchen die Anschnitte 37 (F i g. 2) der Gußstückformhohlräume 36 münden, gebildet.

In F i g. 2 sind das Eingußmodell 10, die Anschnittmodelle 9 und die Gußstückmodelle 11 vollständig entfernt. Es ist ein Kern 39 innerhalb der

Formschale 35 im Abstand von deren Innenoberfläche angeordnet, wodurch ein rohrförmiger Eingußkanal 40 festgelegt ist. Der Kern 39 ist hohl und hat ein gewölbtes bzw. kuppeiförmiges Ende 41. Das gewölbte bzw. kuppelförmige Ende 41 ist im wesentlichen in derselben Höhe wie die oberste Reihe der Gußstückformhohlräume 36 und legt mit dem oberen Teil der Gießform einen Gießkopf bzw. Eingußtümpel 42 fest. Die Formschale 35 und der Kern 39 sind unter Bildung einer Gießform aneinander befestigt, und das untere Ende des Eingußkanals 40 ist zur Verhinderung von Sickerverlusten an Metall dicht verschlossen. In der veranschaulichten Ausführung sind die Formschale 35 und der Kern 39 durch eine feste Bodenplatte aus feuerfestem Material 43, weiche das dem Gießkopf 42 entgegengesetzte Ende des rohrförmigen Eingußkanals 40 schließt, aneinander befestigt. Die Bodenplatte 43 verleiht der Gießform auch Festigkeit und erleichtert die Handhabung.

Der Kern 39 ist vorzugsweise aus einem feuerfesten Material hergestellt und kann beispielsweise durch Überziehen einer Wachsform mit dem Material der Formschale 35 erzeugt worden sein. Kerne aus feuerfestem Material können auch durch Gießen einer Aufschlämmungsmischung in eine geeignete Form erzeugt werden. Als andere Möglichkeit kann der Kern aus Metall bzw. einem anderen Material hergestellt und mit einer Außenoberfläche aus feuerfestem Material versehen sein.

Die Bodenplatte 43 kann aus irgendeinem geeigneten Material, welches fest genug ist, um die Formschale 35 und den Kern 39 in ihrer festgelegten Lage zu halten, und das geschmolzene Metall ohne Leckverluste im Eingußkanal 40 hält, hergestellt sein. Ein brauchbares Material für die Bodenplatte ist eine Formstoffmischung auf Wasserbasis, die chemisch härtet und von etwa Raumtemperatur bis 985° C den thermischen Ausdehnungseigenschaften des Formschalenmaterials entsprechende thermische Ausdehnungseigenschaften hat, so daß die Formschale, der Kern und die Bodenplatte gebrannt werden können und damit gegossen werden kann, ohne daß ein Springen und eine unterschiedliche Ausdehnung, welche zu Leckverlusten an Metall aus dem Eingußkanal führen könnten, eintreten würden.

Bei der Herstellung der Bodenplatte 43 kann die Formstoffaufschlämmung in einen flachen Behälter 50 mit einem Außenrand 51 und einem konzentrischen Innenflansch 52 eingebracht werden. Der Innenflansch 52 hat einen kleineren Durchmesser als das offene Ende des Kernes 39 und dient zum Anordnen des Kernes 39 in solcher Weise, daß er nahe der Mitte des Behälters 50 aufrecht gestellt werden kann. Die Formschale 35 wird dann um den Kern 39 angeordnet. In der dargestellten Ausführung ist die untere Reihe der Gußstückformhohlräume 36 auf der Kante des Außenrandes 51 angeordnet, so daß das untere Ende der Formschale 35 im Abstand vom Boden des Behälters 50 ist. Wenn die Formschale 35 und der Kern 39 in dieser Weise zusammengebaut worden sind, wird die Formstoffaufschlämmung zur Bildung der Bodenplatte 43 härten gelassen, und dann wird der Behälter 50 entfernt. Anschließend wird die Gießform gebrannt, und es wird in der üblichen Weise gegossen.

In F i g. 3 ist eine Platte 12 an jedem Ende des Eingußmodells 10. Jede der Platten 12 umfaßt einen

Reifen 13, welcher die Innenoberfläche des Eingußmodells 10 und eine Lippe 14, die sich teilweise längs der Wand des Eingußmodells 10 erstreckt, verbindet bzw. aneinanderschmiegen läßt. Die Platten 12 bestehen vorzugsweise aus Metall und sind mit einem dünnen Wachsüberzug (nicht gezeigt) versehen, so daß sie von der anschließend hergestellten Formschale leicht getrennt werden können. Als andere Möglichkeit können die Platten 12 aus Kunststoff, ίο Pappe od. dgl. hergestellt und durch geeignete Befestigungsmittel mit dem Eingußmodell 10 verbunden sein.

In der dargestellten Ausführung ist jede der Platten 12 auch mit einer Büchse 15 versehen, wobei die Büchsen 15 in zentral angeordnete Öffnungen in den Platten 12 eingeschraubt sind. Ein Stab 16 erstreckt sich durch das Eingußmodell 10 längs der Achse desselben und durch die Büchsen 15 in den Platten 12. Ein Ende des Stabes 16 ist mit einem Griff 17

so versehen; es ist aber auch ein Motorantrieb möglich. Der entgegengesetzte Endteil 18 des Stabes 16 ist mit einem Gewinde versehen. Eine Mutter 19 und eine Unterlagscheibe 20 in Verbindung mit dem Außenende der angrenzenden Büchse 15 sind am mit einem Gewinde versehenen Endteil 18 befestigt. Der Teil des Stabes 16, welcher an den Griff 17 angrenzt, ist mit einem feststehenden Kragen 21, welcher mit dem Außenende der angrenzenden Büchse 15 in Verbindung steht, versehen.

Die Vorrichtung kann wie folgt zusammengebaut werden: Die mit Wachs überzogenen Platten 12 werden in die offenen Enden des Eingußmodells 10 eingesetzt, und die Büchsen 15 werden in die Platten 12 eingeschraubt. Der Stab 16 wird dann durch das Eingußmodell 10 eingesetzt, bis der Kragen 21 mit einer der Büchsen 15 in Verbindung steht. Die Mutter 19 wird auf den mit einem Gewinde versehenen Endteil 18 des Stabes 16 so aufgeschraubt, daß durch die Platten 12 auf das Eingußmodell 10 ein geregelter Spanndruck ausgeübt wird. In dieser Weise wird das Eingußmodell 10 fest in seiner Stellung gehalten, und es wird verhindert, daß der Griff 17 aus dem Eingußmodell 10 zufällig herausgezogen wird, wie es bei den an herkömmliche Modellbäume angebrachten Handgriffen häufig geschieht.

Das Eingußmodell 10 ist so eingerichtet, daß es horizontal angeordnet werden kann, wobei die sich nach außen erstreckenden Endteile des Stabes 16 drehbar gelagert sind, beispielsweise mittels Trägerplatten 26 (Fig. 4) mit V-förmigen Nuten 29. So gelagert, können die Gußstückmodelle 11 leicht und genau in Reihen längs des Eingußmodells 10 angebracht werden.
Die obige Vorrichtung erleichtert auch die Handhabung des Modellbaumes nach dem Anbringen der Gußstückmodelle 11. Beispielsweise können die Modellbäiume durch den Griff 17 des Stabes 16 an Gestellen für den Transport aus dem Modellbaumherstellungsraum zum Formherstellungsraum gelagert bzw. von diesen gehalten werden.

In Fig. 4 ist ein flaches Aufschlämmungsbad 27 in einem Behälter 28 dargestellt. An jedem Ende des Behälters 28 sind Trägerplatten 26 mit V-förmigen Nuten 29 zum drehbaren Lagern der Endteile des Stabes 16. Der Modellbaum ist horizontal angeordnet, wobei die Endteile des Stabes 16 in die Nuten 29 eingreifen; nur die unteren Reihen von Gußstückmodellen 11 tauchen in die Aufschlämmung ein.

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Claims (3)

In Übereinstimmung mit herkömmlichen Arbeitsweisen besteht eine zum Tauchen verwendete bevorzugte Aufschlämmung von feuerfestem Material im wesentlichen aus einer Suspension eines feinen feuerfesten Pulvers, wie von Zirkon (Zirkonsilikat) und Hartfeuerporzellan bzw. geschmolzenem Siliciumdioxyd, in einer Bindemittellösung, welche hauptsächlich aus kolloidalem Siliciumdioxydsol und geringen Mengen eines organischen Filmbildners, eines Netzmittels und eines Antischaummittels zusammengesetzt ist. Bei der Herstellung des Überzuges um den Modellbaum wird der Griff 17 langsam, beispielsweise mit etwa 5 Umdrehungen pro Minute, gedreht, so daß die Reihen von Gußstückmodellenil ständig an einer Seite des Behälters 28 in das Aufschlämmüngsbad27 und an der anderen Seite des Behälters 28 aus dem Aufschlämmungsbad 27 herausbewegt werden. Die Bäume können gegebenenfalls handbetriebsmäßig gedreht werden. Es ist jedoch die Verwendung ao eines Motorantriebes (nicht gezeigt) einschließlich eines Übersetzungsgetriebes bevorzugt, da in dieser Weise die Modellbäume automatisch und gleichmäßig gedreht werden können. Im Fall von Vakuumanwendung beim Überzieharbeitsgang wird der Auf- as schlämmungsbehälter 28 mit den Trägerplatten 26 und dem Motorantrieb sowie dem Eingußmodell 10 und den Gußstückmodellen 11 innerhalb einer Vakuumkammer angeordnet. Überschüssige Aufschlämmung wird durch Herausheben des Baumes aus dem Aufschlämmungsbehälter28 und Lagern desselben unmittelbar über dem Behälter 28 auf Stützhalterungen (nicht gezeigt) vom Baum ablaufen gelassen, so daß die überschüssige Aufschlämmung in den Aufschlämmungsbehälter 28 zurücklaufen kann. Der Baum wird während eines Zeitraumes, wie etwa 15 bis 20 Sekunden, in dieser Stellung ortsfest gehalten, um ein gerichtetes Ablaufenlassen zu gestatten, und der Baum wird dann für ein weiteres gerichtetes Ablaufenlassen gedreht, so daß eine gleichmäßige Bedeckung und Entfernung des größten Teiles der überschüssigen Aufschlämmung sichergestellt wird. Danach folgt im allgemeinen vorteilhafterweise eine Schleuder-Entschlämmstufe, bei welcher der Baum je nach der Größe und Gestalt bzw. Struktur der Gußstücke und dem Durchmesser des Eingusses mit verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten, beispielsweise von etwa 50 bis 150 Umdrehungen pro Minute, gedreht wird. Der Arbeitsgang des Besandens wird im wesentlichen in derselben Weise wie der Arbeitsgang des Überziehens durch Tauchen in die Aufschlämmung durchgeführt. Zu diesem Zweck ist eine flache, mit Luft aufgewirbelte Schicht von körnigem feuerfestem Material (nicht gezeigt) in einem dem Behälter 27 ähnlichen Behälter vorgesehen. Das Besandungsmaterial hat im allgemeinen eine viel größere Teilchengröße als das in der Aufschlämmung verwendete feuerfeste Pulver. Brauchbare, für das Besanden verwendete feuerfeste Materialien umfassen körniges Zirkon, Hartfeuerporzellan bzw. geschmolzenes Siliciumdioxyd, Siliciumdioxyd, verschiedene gebrannte Aluminiumsilikattone, einschließlich MuÖit, Sillimanit, geschmolzenes Aluminiumoxyd, tafelförmiges Aluminiumoxyd und ähnliche Materialien. Beim Aufbringen des Besandungsmaterials wird der Baum wiederum horizontal angeordnet und der Stab 16 drehbar gelagert, so daß nur die unteren Reihen von Gußstückmodellen 11 in der Wirbelschicht sind. Das Besandungsmaterial wird durch Drehen des Griffes 17, so daß die überzogenen Gußstückmodelle 11 in die und aus der mit Luft aufgewirbelten Schicht herausbewegt werden, aufgebracht. Nach der Durchführung der oben beschriebenen Stufen des Überziehens und Besandens wird der Überzug gehärtet, beispielsweise durch Beschleunigungstrocknung mit Luft. Ein gleichmäßiges Trocknen des Überzuges kann durch Lagern des Baumes während des Trocknungszeitraumes in einer solchen Weise, daß er periodisch oder ständig gedreht werden kann, beispielsweise mittels eines Motorantriebes, sichergestellt werden. Die obige Folge von Arbeitsgängen wird so oft wiederholt, wie es zur Bildung einer Formschale 35 mit der für das spezielle Gießverfahren erforderlichen Dicke und Festigkeit notwendig ist. Anschließend werden die Platten 12 und der Stab 16 vor der Modellentfernung von der Formschale 35 entfernt bzw. abmontiert, so daß beide Enden der Formschale 35 offen sind. Wenn das Eingußmodell 10 und die Gußstückmodelle 11 aus Wachs oder einem anderen durch Hitze verbrauchbaren Material hergestellt sind, dann werden die GußstückmodeUe 11 in ein und demselben Arbeitsgang durch Einbringen der Fonnschale 35 unmittelbar in einen Ofen auf einer Temperatur von etwa 650 bis 1100° C, vorzugsweise von etwa 870 bis IlOO0C5 entfernt. In Fällen, in welchen das Eingußmodell 10 aus einem mit Wachs überzogenen Material, wie Pappe, Metall od. dgl., hergestellt ist, ist es möglich, das Eingußmodell 10 vor dem Einbringen der Formschale 35 in den Ofen für den Modellentfernungsarbeitsgang zu entfernen. Pappeeingußmodelle 10 können im allgemeinen nach dem öffnen der Enden derselben mit der Hand von der Formschale 35 abgestreift werden. Wenn das Eingußmodell 10 aus einem mit Wachs überzogenen Metall besteht, dann ist es im allgemeinen wünschenswert, das Metall ausreichend zu erhitzen, um den dünnen Wachsüberzug zu schmelzen, so daß das Metall aus der Formschale herausgleiten kann. Zwar wurden die erfindungsgemäßen Arbeitsgänge in Verbindung mit der neuen keramischen Schalengießform veranschaulicht, es ist jedoch klar, daß dieselben auch bei der Herstellung der üblichen keramischen Schalengießformen mit Vorteil verwendet werden können. Patentansprüche:

1. Formschale für das Präsizionsgießverfahren mit verlorenen Modellen, wobei die Modelle für die Gußstücke auf der Außenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Eingußmodells angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale (35) einen an beiden Stirnseiten offenen durchgehenden Eingußhohlraum (38) aufweist.

2. Gießform unter Verwendung einer Formschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Formschale (35) durch feuerfestes Material abgeschlossen ist.

3. Gießform unter Verwendung einer Formschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-