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Verfahren zur Herstellung feuerfester Formen für den Metallguß Die
Erfindung bezieht sich auf Formen für den Metallguß und ist insbesondere auf Formen
für die Herstellung von Präzisionsgußstücken gerichtet.
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Seit einer Reihe von Jahren werden feuerfeste Formen für den Metallguß
hergestellt, indem man zerkleinerte feuerfeste Stoffe mit einem organischen Silikat
und hinreichend Wasser, um das Silikat zu hydrolysieren, zusammen mit einem sauren
oder einem basischen Beschleuniger für die Gelierung zu einer Paste oder einem Schlamm
vermischt, verformt und die Paste durch Hydrolyse und Gelieren des Silikats abbinden
läßt.
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Es wurden zahlreiche organische Silikate für diesen Zweck verwendet,
aber auf Grund seiner Billigkeit und leichten Zugänglichkeit wird Äthylorthosilikat
am meisten verwendet, und die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf Äthylorthosilikat
beschrieben, obgleich es selbstverständlich ist, daß sie auf jedes Alkylsilikat
anwendbar ist, das bei der Hydrolyse einen hinreichend flüchtigen Alkohol ergibt,
der nach Anzünden verbrennt, wie sie hier als niedere Alkylsilikate bezeichnet werden.
Es wurden ebenfalls zahlreiche feuerfeste Stoffe angewendet, einschließlich Kieselsäure,
Tonerde, Zirkondioxyd, Zirkonsilikat und ähnliche feuerfeste Oxyde und Silikate,
wobei die Wahl des feuerfesten Materials von der Gießtemperatur des zu gießenden
Metalls abhängt. Da die Erfindung sich nur mit dem Verfahren zur Entfernung der
flüchtigen Stoffe befaßt, nachdem der organische Silikatbinder durch Hydrolyse und
Gelierung abgebunden hat, ist die Erfindung nur auf die Anwendung
von
sauren Gelierungsbeschleunigern gerichtet und wäre nicht anwendbar in solchen Fällen,
in denen eine organische Base als Beschleuniger verwendet würde. .
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Es wurde bisher bei der Herstellung von Formen der oben beschriebenen
Art als notwendig erachtet, nach dem Abbinden und Entfernen des Musters die Form
einem langwierigen Trockenverfahren zu unterwerfen und dann sorgsam bei allmählich
ansteigenden Temperaturen zu erhitzen, da man im allgemeinen annahm, daß die Entfernung
des bei der Hydrolyse entstehenden Alkohols und des Wasserdampfs ein Reißen oder
Verziehen bewirken würde, außer wenn die Entfernung durch sorgsames Trocknen und
Brennen erfolgte. Dies bedeutete, daß ein beträchtlicher. Raum für die Lagerung
von Formen während des Trocknens belegt wurde und daß beträchtliche Zeit und Brennraum
verlorengingen durch die lange Dauer der Brennperiode. Es wurde jedoch gefunden,
daß darüber hinaus bei diesem Verfahren häufig ein Reißen und ein Verziehen auftritt
und die Formmaße sich durch Schrumpfung verändern.
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Es- wurde nun gefunden, daß, wenn die Gießform abgestreift ist und
unmittelbar angezündet wird, während sie in einer solchen Weise, z. B. auf einem
weitmaschigen Rost, gehalten wird, daß die Luft frei herumzirkulieren kann, die
obengenannten Schwierigkeiten vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung besteht daher das Verfahren zur Herstellung von
feuerfesten Formen für den Metallguß aus zerkleinerten feuerfesten Stoffen und einem
Bindemittel, das in situ durch Vermischen des feuerfesten Materials mit einem niederen
Alkylsilikat, wie hier beschrieben, und einem wasserhaltigen sauren Gelierungsmittel
erzeugt wird, darin, daß der Alkohol, der bei der Verseifung des Bindemittels gebildet
wird und von allen Seiten der Form entweicht, entzündet wird, sobald diese durch
Gelieren abgebunden ist, wobei die Form während des Abbrennens des Alkohols so gehalten
wird, daß die Luft um alle Formflächen frei zirkulieren kann, so daß die Zündung
und das Abbrennen des Alkohols gleichmäßig von allen Flächen her erfolgt.
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Das Entzünden kann einfach durch Heranbringen von Flammen an alle
Formflächen einschließlich der Innenteile durchgeführt werden, so daß der entwickelte
Alkohol von selbst weiterabbrennt. Wenn das Brennen .aufhört, kann die Form zusammengesetzt
und das Metall sofort eingegossen werden, obgleich in einigen Fällen, insbesondere
wenn die Gußstücke dünne Teile aufweisen, so daß das Metall längere Zeit in der
Schmelze gehalten werden muß, es wünschenswert sein kann, die Form einem weiteren
Erhitzen in einem geeigneten Muffelofen zu unterwerfen, in welchem Fall die Form
nach dem Anzünden direkt in den Ofen bei voller Temperatur gestellt werden kann.
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Bei Durchführung der Erfindung wird die feuerfeste Masse vorzugsweise
zu einem Brei verarbeitet, z. B. mit Äthylsilikat, und einer wäßrigen Säure, z.
B. Salzsäure, und verformt, indem man sie in geeignete, in der Technik wohlbekannte
Behälter eingießt. Sobald die entstehende Form durch Gelieren des Bindemittels abgebunden
und vom Modell abgestreift ist, sollte sie sofort auf einen geeigneten. Rost gestellt
und durch Heranbringen von Flammen zu allen ihren Flächen angezündet werden. Das
Abbrennen des entwickelten verdünnten Alkohols läß t man vorzugsweise unter einem
Abzug verlaufen, und sobald man sieht, @daß das Brennen, aufgehört hat, kann die
Form sofort zusammengesetzt und das Metall sogleich eingegossen werden.
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Die vorstehend beschriebene Ausführung der Erfindung für die Gießform
führt zu einer spezifischen Struktur, die für das Gießen besonders günstig ist.
Die Struktur ist gekennzeichnet durch zahlreiche innere Mikrorisse. Mit dem Entweichen
des Alkohols tritt nicht ein Schrumpfen ein, das zu einer Veränderung der Masse
der Form führen würde, sondern es bilden sich im Innern der Form zahlreiche Mikrorisse.
Eine solche Struktur gibt eine bemerkenswerte Durchlässigkeit, die es unnötig macht,
besondere Entlüftungen vorzusehen. Überdies ist die Form bemerkenswert widerstandsfähig
gegen thermischen Schock. Diese besonderen Wirkungen lassen sich aller Wahrscheinlichkeit
dadurch erklären, daß die Formmasse in dem Moment, wo sie von allen Seiten mit Flammen
in Berührung gebracht und dadurch schnell erhitzt wird, einem starken Wärmeschock
ausgesetzt ist, der besonders auf den Gießflächen eine vorteilhafte Struktur erzeugt.