<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Metallabgüssen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallabgüssen, insbesondere für Kunstguss und kunstindustrielles Giessen.
Die Herstellung von Abgüssen eines Modells, insbesondere Metallabgüssen und insbesondere die Herstellung von mehreren Metallabgüssen desselben Modells, ist eine komplizierte Prozedur. Meistens verwendet man zur Herstellung von Metallabgüssen die sogenannte Sandformungsmethode, die aber nicht nur sehr kompliziert und zeitraubend ist, sondern auch grosse Ansprüche auf die manuelle Fertigkeit und Erfahrung des Arbeiters stellt.
Man hat schon vorgeschlagen, als erste Stufe der Herstellung von dem Modell ein elastisches Negativ aus vulkanisiertem Kautschuk zu verfertigen. Zu diesem Zweck wird das Modell vorerst mit einer Lösung aus Kautschuk überzogen und die eigentliche Negativform wird dann durch Aufbringen von dünnen Kautschukbogen gebildet. Nach Vulkanisieren des Kautschuknegativs auf dem Modell wird um das sich noch auf dem Modell befindliche Kautschuknegativ eine Stützform z. B. aus Gips gebildet. Das Kautschuknegativ wird dann aufgeschnitten und von dem Modell entfernt und dient zusammen mit der Stützform zur weiteren Herstellung der Abgüsse in verschiedenen Weisen.
Eg ist auch an sich bekannt, von dem Modell ein zur Formung von Abgüssen dienendes elastisches Negativ aus einer Leimmasse herzustellen und mit einer Alaunlösung zu gerben.
Schliesslich ist es an sich bekannt, ein Positiv des Modells aus Wachs herzustellen und nach Einbettung in einer feuerbeständigen Masse auszuschmelzen.
Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass vorerst durch Giessen einer Leimmasse um ein Modell ein elastisches Negativ hergestellt und von dem Modell entfernt wird, dass dann durch Giessen von Wachs oder anderm ausschmelzbaren Material im Negativ ein hohles Positiv hergestellt wird, dass dann durch Giessen eines schwer schmelzbaren Materials im vom Negativ getragenen Positiv ein das Positiv tragender Giesskern hergestellt wird, dass dann das elastische Negativ entfernt wird, dass dann durch Giessen eines schwer schmelzbaren Materials um das vom Giesskern getragene Positiv eine Giessform hergestellt wird und dass schliesslich das Positivmaterial herausgeschmolzen und mit dem Giessmetall ersetzt wird.
Das elastische Negativ wird zweckmässig in der Weise hergestellt, dass vorerst das Modell mit einer im wesentlichen gleich dicken Schicht aus Ton oder anderm plastischem Material überzogen wird, dass die Tonschicht mit einer eventuell in Sektionen unterteilten Schicht aus Gips oder einem andern plastischen und hart werdenden Material überzogen wird, dass weiters die Schicht aus Ton entfernt wird und das Modell und die Gipsschicht wieder in denselben relativen Lagen wie vor dem Entfernen der Tonschicht zusammengestellt werden, worauf schliesslich der Zwischenraum zwischen dem Modell und der Gipsschicht mit der zur Bildung des elastischen Negativs dienenden Leimmasse ausgefüllt wird.
Das elastische Negativ wird dann von dem Modell entfernt, gegebenenfalls unter Aufschlitzen, und wird dann als Ausgangsform für die Herstellung der Giessform oder Giessformen verwendet, in denen das endgültige Giessen stattfindet, wie oben und im folgenden näher beschrieben ist.
Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht : Die schwierige und zeitraubende Sandformung, die besonders hohe Anforderungen an die Fertigkeit des Arbeiters stellt, fällt fort und es wird dem Arbeiter möglich, mit beinahe mechanischer Sicherheit und ohne die Gefahr
<Desc/Clms Page number 2>
eines Misslingens, eine vollendete Giessform herzustellen, die nie die Mängel haben kann, welche eine Sandform auch in den besten Fällen immer hat. Diese Giessform gibt die feinsten Einzelheiten des Modells wieder und das gegossene Metall kommt aus der Giessform in sehr vollendetem Zustand, ohne den Fugen der Sandform entsprechende Grate aufzuweisen, sonach meist mit glatten Flächen, so dass die Feinbearbeitung und die Arbeit des Ziseleurs auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
Selbst in solchen Fällen, in denen eine Sandform besonders leicht herstellbar ist, lässt sich eine Giessform nach der Erfindung in noch kürzerer Zeit herstellen.
Das elastische Negativ kann unmittelbar auf einem Modell aus Modellierton oder Plastilin hergestellt werden, so dass ein vorhergehendes Gipsabgiessen überflüssig wird. Als besonderer Vorteil ist hervorzuheben, dass mit Hilfe des elastischen Negativs eine beliebige Anzahl Metallabgüsse des Originalmodells hergestellt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 15 verschiedene Verfahrensstufen bei der erfindungsgemässen Herstellung eines Abgusses.
Fig. 1 zeigt das Modell 1, von dem ein Abguss herzustellen ist. Das Modell kann aus Ton, Plastilin, Gips, Metall oder andern Materialien ausgeführt sein.
Die erste Stufe der Herstellung besteht darin, das Modell mit einer im wesentlichen gleich dicken Schicht 2 aus Ton zu überziehen, wie in Fig. 2 gezeigt. An der Oberseite des Modells wird ein Kegel 3 aus demselben Material angebracht, während die Unterseite frei gelassen wird. Über die Schicht aus Ton wird dann, wie in Fig. 3 : gezeigt, eine ziemlich dicke Schicht 4 aus Gips in der Weise angebracht, dass sie in zerlegbare Sektionen unterteilt wird, deren angrenzenden Flächen miteinander entsprechenden Vorsprüngen und Vertiefungen versehen sind, um die Sektionen in den bestimmten Lagen gegeneinander zu fixieren. Die Höhe des Tonkegels ist so gewählt, dass dessen obere Fläche mit der oberen Fläche der Gipssehicht zusammenfällt. Die Unterseite des Modells ist noch frei und eben.
Das Ganze wird nun, wie in Fig. 4 gezeigt, mit einer Fussplatte 5 aus Gips versehen, wobei wieder Vorsprünge und Vertiefungen 6 verwendet werden, um das Modell und die Gipsform in der bestimmten Relativlage zur Fussplatte und zueinander zu fixieren. Die Gipsform wird dann zerlegt und die Tonschicht entfernt. Sowohl das Modell als auch die Gipssektionen werden geölt, das Modell an der Fuss- platte befestigt und die Gipssektionen um das Modell in den gegebenen Lagen angebracht und zusammen- gebunden. Das Ganze hat nun das in Fig. 5 gezeigte Aussehen. Zwischen dem Modell und der Gipsform ist ein Zwischenraum 7, der Dicke der Tonschicht entsprechend, entstanden.
Durch die Öffnung, die in der Gipsform durch Entfernen des Tonkegels entstanden ist, wird, wie in Fig. 6 gezeigt, ein geschmolzenes oder flüssiges Material 8 eingefüllt, das nach dem Erstarren elastisch bleibt und das natürlich bei einer niedrigeren Temperatur geschmolzen oder flüssig sein muss, als das
Material, aus dem das Modell ausgeführt ist.
Die Herstellung des elastischen Negativs ist nun beendet und nach Erkalten kann die Gipsform entfernt werden. Das elastische Negativ wird dann an solchen Linien entlang (an Unterschnitten des
Modells) aufgeschnitten, dass es von dem Modell entfernt werden kann. Die Innenfläche des in Fig. 7 gezeigten elastischen Negativs stellt einen genauen Negativabdruck des Modelles dar. Er wird zweck- mässig mit einer Lösung aus Alaun, Formalin, Gerbsäure od. dgl. behandelt, um die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze zu erhöhen. Das elastische Negativ wird dann wieder in die Gipsform eingebracht (s. Fig. 8), deren Sektionen zusammengebunden werden.
Geschmolzenes Wachs mit genügend niedriger Schmelztemperatur, um bei einer Temperatur unter der Schmelztemperatur des elastischen Negativs flüssig zu sein, wird dann in das Innere des ela- stichen Negativs eingefüllt und so lange erkalten gelassen, bis eine erstarrte Schicht 9 (Fig. 9) von ge- wünschter Dicke an der Innenfläche des elastischen Negativs gebildet worden ist (die Dicke dieser Schicht ist für die Dicke des fertigen Metallgusses bestimmend). Der Überschuss an Wachs wird dann abgegossen.
Die nächste Stufe in der Herstellung besteht darin, den Hohlraum innerhalb der Wachsschicht, wie in Fig. 10 gezeigt, mit einer flüssigen Masse 10 zu füllen, die erstarrt und den Kern bildet. Vor dem
Erstarren des Kerns wird er, wie in Fig. 11 gezeigt, mit einem ziemlich starken Eisendraht 11 armiert, der durch den Kern und die Wachsschicht hindurch so weit geführt wird, dass ein Teil desselben ausserhalb der Wachsschicht herausragt. Dieser herausragende Teil dient für die Verankerung des Kerns an der äusseren Gussform. Das freie Ende ist zweckmässig in Form eines Hakens umgebogen, der das Handhaben des Arbeitsstückes erleichtert und zur Aufhängung desselben dient, wenn es nicht in Arbeit ist.
Nach dem Erstarren des Kerns wird die Gipsform und das elastische Negativ entfernt (s. Fig. 12) und die Wachsschicht einer Feinbearbeitung unterworfen, um eventuelle Unebenheiten und andere
Fehler zu beseitigen. Ferner werden Stahlstifte 12 durch die Wachsschicht in den Kern eingeführt, deren freie Enden nachher in der umgebenden Giessform eingebettet werden, um den Kern in der richtigen Lage zu der Giessform zu fixieren. Sie werden zweckmässig an solchen Stellen angebracht, wo keine schwierigen, empfindliehen Details am Modelle vorhanden sind, die beschädigt werden können.
Ferner werden am Wachsmodell, wie auch in Fig. 12 gezeigt, aus Wachs hergestellte Teile 13 befestigt, die nach dem
Ausschmelzen des Wachs Kanäle für das Eingiessen des Metalls, für das Abgehen der Luft und zur Er-
<Desc/Clms Page number 3>
leichterung der Ausblasung von nach der Wachsausbrennung verbleibenden Verunreinigungen bilden sollen.
Das Ganze wird dann, wie in Fig. 13 gezeigt, in die dünnflüssige Giessformmasse (die aus demselben Material wie der Kern bestehen kann) niedergesenkt, die nach Erstarren und Hartwerden die Giessform bildet und die in einem auf einem Tisch 15 aufgestellten Blechzylinder 14 enthalten sein kann. Die Giessformmasse soll so dünnflüssig sein, dass auch ein leicht verletzbares Wachsmodell ohne Schaden oder Deformierung in dieselbe eingeführt werden kann.
Nach Erhärten der Giessform wird der Blechzylinder entfernt, die Giessform in einem Ofen eingesetzt und das Wachs ausgebrannt. Die Temperatur des Ofens muss langsam und gleichmässig bis auf mindestens 600 C erhöht und dann langsam erniedrigt werden. Gleichzeitig mit der Wachsausbrennung wird das Giessformmaterial getrocknet. Eventuell verbleibende Verunreinigungen werden dann durch kräftiges Durchblasen entfernt. Die erhaltene fertige Giessform wird in Fig. 14 gezeigt. Das geschmolzene Giessmetall wird dann in die Form gegossen und nach Erkalten wird sowohl das äussere wie das innere Formmaterial entfernt. Den fertigen Abguss zeigt Fig. 15. Er hat nahezu glatte Flächen und erfordert sehr wenig Feinbearbeitung.
Zur Herstellung einer neuen Giessform geht man von der in Fig. 8 gezeigten Stufe aus, d. h. von dem elastischen Negativ mit der Gipsstützform.
Die zur Herstellung des elastischen Negativs verwendete Masse kann aus Leim oder Gelatine, Glycerin und einem Härtungsmittel für den Leim, z. B. Alaun, bestehen. Der Leim (oder die Gelatine) wird zuerst in kaltem Wasser erweicht bis die Masse biegsam wie Gummi ist, und dann auf einem kochenden Wasserbad geschmolzen, worauf das Glycerin mit dem darin aufgelösten Alaun unter Verrühren zugesetzt wird.
Die Masse kann die folgende Zusammensetzung haben :
Weichgemachte Leim mit einem Wassergehalt von ungefähr 45 Gewichtsprozenten ungefähr 93 Teile, Glycerin ungefähr 5 Teile, Alaun ungefähr 2 Teile.
Der Gehalt an Glycerin kann erhöht werden, falls der Gehalt an Wasser im Leim oder in der Gelatine herabgesetzt wird, sogar so weit, dass Wasser ganz ausgeschlossen wird, in welchem Falle der Leim oder die Gelatine in dem Glycerin gelöst wird. Je nach Verminderung des Wassergehaltes muss der Alaungehalt erhöht werden ; er darf jedoch nicht grösser werden, als dass die Schmelze ihre flüssige Form behält.
Das Giessformmaterial oder die Einbettungsmasse kann aus pulverisiertem Quarz oder feinem Sand, feuerfestem Aluminiumsilikatton und Gips bestehen. 30-60 Teile Quarz oder Sand werden mit 70-40 Teilen Ton gemischt und von diesem Gemisch werden 55-80 Teile gut mit 45-20 Teilen Gips gemischt. Der Gips dient als Bindemittel bei gewöhnlicher Temperatur. Der Ton, der feuerfest und porös ist, dient als Bindemittel bei den höheren Temperaturen, wenn der Gips seine Bindungsfähigkeit verliert.
Der Quarz wirkt dem Schwinden des Tons bei den höheren Temperaturen entgegen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Leimmasse kann eine andere Zusammensetzung als die oben beschriebene haben. Die Hauptsache ist, dass sie beim Einfüllen so dünnflüssig ist, dass sie sich allen Einzelheiten des Modells anpasst und dass sie nach Erstarren, unter Beibehaltung aller Einzelheiten des Modells, eine gewisse Elastizität, Biegsamkeit oder Nachgiebigkeit hat, so dass sie mit oder ohne Aufschneidung entfernt werden kann und wieder die dem Modelle entsprechende Form vollkommen annimmt. Der Ton, der Gips und die Giessformmasse können natürlich durch andere Stoffe oder Massen ersetzt werden. Der Ton kann durch plastisches Wachs ersetzt werden, das durch Eintauchen angebracht werden kann.
Das zur Einfüllung in das elastische Negativ verwendete Wachs kann durch ein anderes Material ersetzt werden, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das elastische Negativ und einen erheblich niedrigeren Schmelzpunkt als das Giessformmaterial hat, und kann auch durch Einfüllung einer kleinen Menge Wachs und Verteilung durch Bewegung der Form angebracht werden. Auch die Giessform kann durch Giessen der flüssigen Formmasse über das Wachsmodell anstatt durch das oben beschriebene Eintauchen hergestellt werden. Meistens ist eine Unterteilung des Modells in Sektionen nicht erforderlich ; eine solche Unterteilung kann aber in gewissen Fällen technisch und wirtschaftlich berechtigt sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Metallabgüssen, dadurch gekennzeichnet, dass vorerst durch Giessen einer Leimmasse um ein Modell ein elastisches Negativ hergestellt und von dem Modell entfernt wird, dass dann durch Giessen von Wachs oder anderm ausschmelzbaren Material im Negativ ein hohles Positiv hergestellt wird, dass dann durch Giessen eines schwerschmelzbaren Materials im vom Negativ getragenen Positiv ein das Positiv tragender Giesskern hergestellt wird, dass dann das elastische Negativ entfernt wird, dass dann durch Giessen eines schwerschmelzbaren Materials um das vom Giesskern getragene Positiv eine Giessform hergestellt wird und dass schliesslich das Positivmaterial herausgeschmolzen und mit dem Giessmetall ersetzt wird.