<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Herstellen von Giessformen und Giesskernen
Die Anwendung einer Formstoffschicht, welche ein Modell bei der Formherstellung einhüllt, u. zw. so, dass in der Formteilung um ein zentriertes und in einer Dauerform aufgehängtes Modell durch Zwischen- und Unterstampfen, Zwischenpressen oder-blasen eines nassen oder ölgebundenen Formstoffes die Formstoffschicht in entsprechender Dicke nach jedem Abguss erneut gebildet wird, ist in der Giessereitechnik bekannt.
EMI1.1
abgestuften Zwischenräumen, wie bei Stangen oder andern langen, mit kleiner Querschnittsfläche verlaufenden Modellen, nicht anwendbar. Ebenso ist das Zwischenpressen eines nassen, plastischen Formstoffes, wie auch das Zwischenblasen eines z.
B. ölgebundenen Formstoffes, wegen einer meist ungleichen Verdichtung von der Höhe und Beschaffenheit der Form und des Zwischenraumes abhängig, wobei die eingebrachte Schicht noch einer besonderen Trocknung bedarf.
Es ist des weiteren bekannt (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 870598), unter Verwendung eines zen- trierten, abhebbaren, oben offenen Hilfsformkastens, eine auf übliche Weise verdichtete Formstoffschicht, ähnlich einer von Hand aufgebrachten Modellsandschicht, um ein Modell zu bilden, wobei ein nach oben verjüngter Sandballen entsteht, welcher in einen gleichgrossen freien Raum einer davon getrennten DauerAussenform passt. Auch hier handelt es sich um eine von der Verdichtungsmöglichkeit abhängige, auf einen kleinen Raum gebrachte Schichtung des Formstoffes um ein Modell, wobei im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung die Formstoffschicht keine starre Verbindung mit der zugehörigen Dauerform hat.
Die zur Fertigung vorgenannter Schichten angewendeten, wiederholt verwendbaren Formen werden meist aus Stampfbeton, auch aus keramischen Stoffen, zum Teil aus Metall gefertigt. Eine z. B. dem Modell entsprechende wannenförmige, feste Auskleidung in einem Formkasten (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 804702) oder ein in groben Umrissen der Form des Modelles angepasster Hohlraum mit zum Unterstampfen abgerundeten Kanten (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 207107) ist in diesen Formen für die Bildung der Formstoffschicht vorgesehen.
Diese Anwendungsgrenzen bzw. Nachteile zuvor beschriebener Formverfahren sollen dadurch erweitert bzw. vermieden werden, dass eine meist aus Metallen oder metallischen Sintermassen bestehende wiederholt verwendbare Form, d. i. eine sogenannte Stützform, gefertigt wird, welche eine Aussenform oder auch eine aus dem Abguss entfernbare Innenform, z. B. ein Ballen-oder Kernteil, sein kann, so hergestellt, dass zwischen Stützform und zentriertem Formmodell, Schablone, Abstreichgerät oder Kernbuchse ein schmaler, z. B. 5 mm meist allseitig gleichabstehender, freier Raum für die Formstoffschicht entsteht.
Die nach jedem Abguss zu erneuernde dünne Formstoffschicht wird nach der Erfindung als trokkenes körniges und rieselfähiges Pulver, z. B. Schamotte, Metallpulver, Quarzsand od. dgl., eingebracht. Dieses Formmaterial ist mit einem in der Wärme weich werdenden und schliesslich erhärtenden Bindemittel vermischt. Die Masse wird vorzugsweise durch Schwingkräfte verdichtet und durch Wärme zum Erhärten gebracht, so dass die Schicht an der Wand der Stützform haftet.
Die Verwendung eines trockenen, körnigen Pulvers ist besonders vorteilhaft, weil dieses Formmaterial gute Fülleigenschaften besitzt. Der Füllraum kann auch bei langen, stehend abzuformenden Modellen sehr schmal gehalten werden. Die Zwischenfüllung erfolgt durch die Formteilung oder durch Öffnungen in der Dauerstützform, im Modell und andern form gebenden Teilen. Der trockene rieselfähige Formstoff, der eventuell mit erteilter Beschleunigung eingebracht wird, füllt, von dem vorhandenen Bindemittel nicht behindert, den Raum gut aus. Das dichte Anliegender Formstoffteilchen untereinander
<Desc/Clms Page number 2>
und an der Modell- und Stützformwand wird durch rasch aufeinanderfolgende, sich auf den Formstoff übertragende Erschütterungen oder Schwingungen, z.
B. dutch Klopfen von Hand oder durch einen Vibra- tor, erreicht. Da ! Einfüllen des Formstoffes wird, wenn erforderlich, durch Wenden und Drehen der Stützform und bei sich bildenden Leerräumen durch Nachfüllen in dafür vorgesehene Öffnungen erreicht. Infolge Einwirkung von Wärme auf den eingebrachten Formstoff, z. B. durch Erwärmung des Modelles, der Kernbuchse oder Stützform, wird das vorhandene Bindemittel weich und die Formmasse plastisch. Sie bildet eine modellgenaue Schicht, die an der Stützformwand haftet und erhärtet. Als Bindemittel werden durch Wärme schmelzende und erhärtende Stoffe, wie Peche oder Harze, angewendet, der Temperaturbereich für die Erweichung, Schmelzung und Härtung derselben liegt zwischen etwa 50-3000C.
Das Anhaften der bindigen Formstoffschicht an das Modell wird durch ein Trennmittel, z. B. durch eine auf das Modell aufgeblasene und getrocknete Puderschicht, verhindert. Die Formstoffschicht kann zusätzlich mit einer trocknenden und härtenden Schlichte, z. B. einer Bindemittellösung, übersprüht oder getränkt und dadurch noch weiter verfestigt werden.
Das Anhaften der Formstoffschicht an der Dauerstützform wird durch ein auf den Haftflächen zuvor aufgetragenes Binde- oder Klebemittel, auch durch in der Stützformwand angeordnete Unterschneidungen, Nuten, Rillen od. dgl., wie auch durch eine rauhe Formwand begtinstigt.
Die Dauerstützformen oder Teile davon bestehen meist aus Gusseisen, Stahl oder Nichteisenmetal- len, aber auch aus Stampfmassen, keramischen Eormmassen oder metallischen Sintermassen.
Ganzmetall-Stützformen, z. B. aus Gusseisen, Stahl oder Aluminium, bewirken eine gute Ableitung der Wärme des eingegossenen Metalles und dadurch ein feineres Gefüge im Abguss. Durch Anwendung von Metallpulver in Sandkorngrösse als Formstoff wird die Wärmeableitung an die Stützform verbessert.
Die Dicke der Formstoffschicht kann je nach den gegebenen Form- und Gussbedingungen variieren.
Die Bildung von Leerräumen beim Einfüllen des Schichtmaterials, z. B. bei Querschnittsitbergängen des Modelles, wird durch Abschrägungen nach dem Schüttwinkel an der Stützform oder am Modell und auch durch die Anordnung von Nachftillöffnungen vermieden.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf die Herstellung von Giessformen für stabförmige, geradeverlaufende Gusskörper, z. B. Voll-und Hohlstangen, sowie von laufverbunden sich fortsetzenden, säulenartig übereinander angeordneten Gussteilen, von durch einen Flansch od. dgl. begrenzten, eventuell abgestuften Rohr- und Säulenstücken und auf die Herstellung von längsaushebbaren, mit einer Formstoffschicht versehenen Kernen.
Durch Erwärmung eines zentrierten Metallmodelles, insbesondere eines Metallrohres in einer im Lichten nur wenig grösseren Stützform, wird ein trockener, zwischengefüllter, verdichteter, feinkörniger Formstoff in den bindigen Zustand gebracht, hiebei durch die Wärmeausdehnung des Modelles an die Stützformwand gepresst und als dünne Schicht an dieser haftend gehärtet, wobei eine Wärmeeinwirkung auf den Formstoff auch über die Stützform erfolgen kann. Das Modell wird sodann, wie bei der Herstellung von Rohr-Nasssandformen, angewendet, durch Abkühlung und Schwindung von der Formstoffschicht gelöst und der Länge nach auch ohne Formkonus ausgehoben.
Desgleichen wird ein zwischen eine Innenstützform, insbesondere einen Metallstützkern, und einem Metallrohr als Kernbuchse gebrachter Formstoff verdichtet und durch Wärme zum Erhärten gebracht, der Stützkern mit anhaftender Formstoffschicht auch ohne Formkonus durch Erwärmung und Wärmeausdehnung des Kernrohres der Länge nach ausgehoben. Aussenstützformen, z. B. starkwandige Metallrohre mit Formstoffschicht, werden als Mantelformen für laufverbunden sich fortsetzende, säulenartig übereinander angeordnete Gussteile verwendet, wobei der Hohlraum durch Verlängerungs-, Zwischen- und Endformstücke, z. B. abgebundene Sandkernstücke, unterteilt wird. Diese Mantelformen, wie auch die Formen für querschnittsgleich verlaufende Gusskörper, z.
B. für Stangen und Buchsen, werden einzeln oder in Gruppen mit einem Eingussrohr auf einer ebenen Grundplatte mit Läufen stehend abgegossen. Als Modelle zur Herstellung der Formstoffschicht werden runde oder profilierte Metallkörper, vorzugsweise gezogene handelsübliche Präzisionsrohre, verwendet, welche z. B. von einer durch ihren Innenraum brennenden Flamme erwärmt und schliesslich mit Kaltluft gekühlt werden. Als Dauerstützkerne, z. B. Rundkerne, werden in ihrer Nutzlänge im Durchmesser für die Formstoffschicht abgesetzte, mit dem festen Ende in der Kernbuchse beweglich gefühlte, mit Bohrung und Luftlöchern, eventuell losem Kernende versehene Metallkerne verwendet, welche mit anhaftender Formstoffschicht meist durch Erwärmung der Kernbuchse ausgehoben werden.
Mit dem geschilderten Verfahren wird z. B. bei Verwendung einer starkwandigen Metall-Stützform, beispielsweise aus Gusseisen, infolge der geringen Dicke und grossen Dichte der aufgebrachten Formstoffschicht eine gute Wärme- und Druckaufnahme vom flüssigen Metall durch die Stützform erreicht. Durch die isolierende Wirkung einer z. B. 5 mm starken Quarzsandschicht entsteht bei Gusseisen keine weisserstarrte Randzone im Abguss und ist eine Nachbehandlung durch Glühen nicht erforderlich.
<Desc/Clms Page number 3>
Der durch Volumenvergrösserung bei erstarrendem graphitausscheidendem Eisen, z. B. Gusseuen, ent- stehende Druck auf die Formwände, welche nach B. Charpy rund 15 000 atm betragen kann, wird in einer entsprechend festen Stützform mit Formstoffschicht, vorteilhaft in einer starkwandigen, ungeteilten Guss- eisen-oder Stahlstützfbrm nutzbar gemacht. Durch die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung Im be- sonderen Masse erreichte Ausdehnungsbehinderung entsteht nämlich eine hohe innere Pressung Im erstarrenden Eisen, die sich auf dieses verdichtend und vergütend auswirkt.
Die Bildung von Schwindungslunkern, die eine Folgeerscheinung der ungehinderten Volumenvergrösserung des in einer nachgiebigen Sandform erstarrenden Gusseisens ist, wird bei der Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung infolge der verhinderten Ausdehnung unterbunden.
Zur Erreichung eines dichten feinkörnigen Bruchgefüges an den Innenwandungen hohler Gussteile werden an Stelle von Sandkernen massive Metallkeme mit einer dünnen Formstoffschicht angewendet. Vorgenannte Aussenstützformen mit Formstoffschicht werden als Mantelformen für querschnittsgleiche, übereinander angeordnete, durch abgebundene Sandformteile laufverbunden unterteilte Gussstücke, z. B. Ringe, Radkörper od. dgl., verwendet. Dabei wird zufolge der verwendeten Stützform das meist erforderliche dichte, feinkörnige Bruchgefüge am Radkranz erreicht.
Als Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind zu erwähnen : die grosse mechanische Beanspruchbarkeit und die hohe Lebensdauer der Stützformen und Stützschale, der geringe Formstoffverbrauch für die Schicht und ihre rasche Herstellung, das einfache Ausbringen, der kleine Platzbedarf für die Formarbeit, der geringe Transportkostenanteil. Ausserdem ist hervorzuheben, dass in den erfindungsgemässen Formen mit besonderem Vorteil massgenaue, querschnittsgleich verlaufende Abgüsse unter Verwendung handels- üblicher, gezogener Profilrohre als Modelle und Kernbuchsen hergestellt werden können. Diese Modelle und Kernbuchsen sind meist ohne Bearbeitung verwendbar, aus den zahlreichen Sorten können geeignete Profile, z. B. für eine spanabnehmende Verformung aus Vollmaterial. gewählt werden.
Die Massgenauigkeit der erzielten Abgüsse macht es möglich, auf Werkzeugmaschinen "von der Stange" zu arbeiten.
Die Erfindung wird beispielsweise in den Zeichnungen in Schnittdarstellungen wiedergegeben.
In Fig. 1 ist eine massive z. B. aus Gusseisen oder Stahl bestehende Rundstangen- oder Buchsenstützform a dargestellt, bei welcher durch den Zentrierring 6 das als Modell verwendete Metallrohr c einen schmalen Raum d freilässt. In diesen freien Raum wird durch die Formteilung ein trockener rieselfähiger Formstoff gebracht, welcher z. B. durch eine Flamme, die durch das Metallrohr brennt, bindig und durch die Ausdehnung desselben an die Stützformwand gepresst wird, das Modell durch Abkühlung und Schwlndung von der Formstoffschicht gelöst durch den Ring e ausgehoben wird.
In den Fig. 2 und 3 wird ein massiver Metall-Stützkern a mit der losen Marke b in seiner Nutzlänge im Durchmesser abgesetzt und in der Kernbuchse c beweglich geführt. Der zwischengefüllte verdichtete Formstoff d wird durch Wärmeeinwirkung bindig und gehärtet, der Stützkern mit Formstoffschicht mittels der Öse e ausgehoben.
In Fig. 4 steht eine Aussenstützform mit Formstoffschicht als Mantelform auf einer ebenen Grundplatte mit Läufen, der Formraum ist durch abgebundene Sandformstücke laufverbunden unterteilt.
In Fig. 5 ist eine Aussenstützform mit Formstoffschicht auf einem gehärteten Endformstück und auf einer mit Läufen und Eingussrohr versehenen Grundplatte angeordnet dargestellt.
If. Fig. 6 wird ein Metall-Stützkern mit Formstoffschicht wie in Fig. 2 dargestellt, der ein dichtes feinkörniges Bruchgefüge in der Bohrung eines Gussteiles erzielen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Giessformen oder Giesskernen, insbesondere für Standguss, die aus einer wiederholt verwendbaren Stützform bzw. einem solchen Stützkern und einer vor jedem Guss zu erneuernden dünnen Formstoffschicht bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoff zusammen mit einem in der Wärme weich werdenden und schliesslich erhärtenden Bindemittel als trockenes, körniges und rieselfähiges Pulver zwischen Modell und Stützform bzw. Stützkern gefüllt und verdichtet wird, dann durch Wärme bindig gemacht und zum Erhärten gebracht wird ; so dass er als Schicht an der Wand der Stützform bzw. des Stützkernes haftet.