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Verfahren zur Entfernung von aus Wachs, organischen oder anorganischen Verbindungen von niedrigem Schmelzpunkt, Plasten oder aus deren Kombinationen hergestellten Ausschmelzmodellen aus Präzisionsgiessformen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von aus Wachs, organischen oder anorganischen Verbindungen von niedrigem Schmelzpunkt, Plasten oder aus deren Kombinationen hergestellten Ausschmelzmodellen aus Präzisionsgiessfoimen.
Die Mechanisierung von Giessereien zur Herstellung von Präzisionsabgüssen erfordert vor allem die
Anwendung derartiger technologischer Vorgänge und Operationen, die bei entsprechender Genauigkeit eine Verkürzung des Arbeitsvorganges und dadurch eine Erhöhung der Produktivität in den Giessereien ermöglichen. Bei der Erzeugung von Präzisionsabgüssen nach der Ausschmelzmethode gehört die Umhüllung (Umschüttung) der Modelle und deren Ausschmelzen aus der Formmaske zu denjenigen Verfahrensschritten, die den Erzeugungszyklus verhältnismässig stark verlängern und ausserdem oft eine Quelle von Ungenauigkeiten und Fehlern in den Abgüssen darstellen.
Bei den bisher üblichen Verfahren werden die aus einem Gemisch von Wachssorten, Plasten, Bitumen u. dgl. oder aus einer Kombination dieser Stoffe hergestellten Modelle in eine Brühe eingetaucht, die ein feines, hitzebeständiges, meist durch hydrolysiertes Äthylsilikat gebundenes Magerungsmittel enthält.
Jede Schicht wird nach Überschüttung mit Sand gewöhnlich zwei bis vier Stunden lang einer Trocknung unterworfen. Nach Erzielung einer genügend starken Formmaske-die sich bei Formmasken, welche in einem Rahmen durch eine schüttere oder breiartige Füllung verfestigt werden, aus drei bis vier Schichten und bei selbsttragenden Formmasken aus fünf bis acht Schichten zusammensetzt-wird die Modellmasse aus der Formmaske ausgeschmolzen.
Zur Entfernung der Ausschmelzmodelle aus den fertigen Formmasken wurden verschiedene Verfahren ausgearbeitet. Am meisten verbreitet ist das Ausschmelzen der Modelle mit Heissluft in einer Trockenkammer bei einer Temperatur von etwa 120 bis 160 C, wobei die Ausschmelzung zwei bis sechs Stunden dauert. Im Hinblick darauf, dass die Erwärmung des Wachses langsam vor sich geht, kommt es häufig vor, dass das sich ausdehnende Wachs die Formmaske beschädigt. In der letzten Zeit wird das Ausschmelzen auch in heissem Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 1000C vorgenommen, wobei die Ausschmelzung etwa 20-40 Minuten dauert. Es ist jedoch ein Nachteil dieses Verfahrens, dass die Formmaske Wasser aufnimmt, das durch eine ein bis zwei Stunden dauernde Trocknung beseitigt werden muss.
Ausserdem haftet gewöhnlich an der Oberfläche der Formmaske ein Überzug aus dem beim Herausnehmen der Formmaske aus dem Wasserbad aufgenommenen Wachs.
Nach einem andern bekannten Verfahren werden Wachsmodelle aus den Formmasken durch Lösung in Trichloräthylendämpfen entfernt. Die Lösung eines Modells von mittlerer Grösse dauert etwa 20 -30 Minuten. Einen Nachteil dieses Vorganges bilden jedoch die schlechteren hygienischen Bedingungen des Arbeitsraumes, in welchen die vom gesundheitlichen Standpunkt schädlichen Trichloräthylendämpfe eindringen. Ein weiterer Nachteil beruht in der kostspieligeren Regeneration des Wachses sowie des Lösungsmittels. Demgegenüber ermöglicht aber dieses Verfahren, die bisherige durchschnittliche Grösse von Präzisionsabgüssen zu erhöhen, weil keine Wärmeausdehnung des Ausschmelzmodelles und dadurch auch kein Springen der Formmaske eintritt, welches z. B.
Deformationen der Abgüsse und die Entstehung von Auswüchsen an ihrer Oberfläche verursacht.
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Die Erfindung bezweckt die Lösung des Problems eines schnellen, technisch sowie ökonomisch vor- teilhaften Verfahrens zur Beseitigung von Ausschmelzmodellen aus Formmasken für Präzisionsguss, wel- ches die Mechanisierung des technologischen Vorganges ermöglicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Entfernung von Ausschmelzmodellen aus Wachs, organischen oder anorganischen Verbindungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Plasten oder aus Kombinationen der be- sagten Stoffe hergestellten Modelle, die bei der Erzeugung von Formmasken für Präzisionsabgüsse ver- wendet werden, beruht darin, dass das Ausschmelzen der Modelle durch hochfrequente dielektrische Er- wärmung erfolgt, wobei die Modelle oder die Formmasken oder das diese Formmasken umgebende Füll- material Stoffe mit polaren Molekülen, freien Ionen oder freien Elektronen enthalten. Diese Stoffe be- sitzen nämlich die Eigenschaft, dass sie sich in einem elektrischen Wechselfeld erwärmen.
Wenn diese
Stoffe also in den Modellen oder in den Formmasken oder in dem Füllmaterial vorhanden sind, erwärmen sie sich in einem hochfrequenten elektrischen Wechselfeld rasch, was die Ausschmelzung des Modells zur
Folge hat. Die Ausschmelzung des Modells geht sehr rasch vor sich, so dass z. B. die Ausschmelzung eines
Modells von etwa 100 mm Länge und 20 mm Maximaldurchschnitt aus einer aus drei bis vier Schichten zusammengesetzten Formmaske binnen ein bis drei Minuten erfolgt.
Der rasche Verlauf der Ausschmelzung der Modelle aus den Formmasken nach dem erfindungsgemä- ssen Verfahren erfüllt die grundlegenden Voraussetzungen für die Mechanisierung dieser technologischen Operation. Das Ausschmelzen der Modelle gemäss der Erfindung kann z. B. derart ausgeführt werden, dass die Formmasken, aus denen die Modelle ausgeschmolzen werden sollen, entweder frei oder mit Hinterfüllung in Rahmen auf einer Fördervorrichtung zwischen einem oder mehreren Paaren von vertikalen oder entsprechend geneigten Elektroden hindurchlaufen, deren Grösse, Entfernung, Lage, Gestalt sowie auch die Eigenschaften des von ihnen gebildeten elektrischen Wechselfeldes je nach der Gestalt und Grösse der Modellgamituren oder Formenrahmen gewählt bzw.
eingestellt werden, welch letztere vorzugsweise auf der Fördervorrichtung derart befestigt sind, dass sie um ihre eigene Achse gedreht werden können.
- Der Schmelzvorgang kann zweckmässig derart gewählt werden, dass z. B. die Formmasken mit Modellen von einem höheren Wärmeausdehnungsvermögen zuerst durch ein elektrisches Wechselfeld von gro- sser Intensität hindurchtreten, in welchem die Formmasken oder das Füllmaterial selbst schnell erwärmt werden und durch diesen Wärmestoss das Modell lediglich an seiner Oberfläche zu schmelzen beginnt.
Dadurch werden die Durchwärmung des Modells in seiner ganzen Masse und seine Ausdehnung, welche die Formmaske beschädigen oder deformieren könnte, verhütet. Zur Beendigung des Ausschmelzvorganges genügt es. dann, das Modell kurz durch ein elektrisches Wechselfeld von geringerer Intensität hindurchtreten zu lassen.
Wie bereits erwähnt, ist für die erfolgreiche Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Ausschmelzen von Modellen die Anwesenheit von Stoffen mit polaren Molekülen, freien Ionen oder freien Elektronen entweder in den aus Werkstoffen von niedrigem Wärmeausdehnungsvermögen bestehenden Modellen oder in den Formmasken oder in dem Füllmaterial oder in beiden letzteren eine unerlässliche Bedingung. Ein solcher Stoff, der diese Bedingung erfüllt und der sowohl vom wirtschaftlichen Standpunkt als auch mit Rücksicht auf die bekannten Verfahren und Werkstoffe zur Erzeugung von Formmasken für Präzisionsguss als zweckmässig erscheint, ist z. B. Wasser, obwohl es möglich wäre, auch andere Stoffe von passenden Eigenschaften zu verwenden, die gleichfalls im Rahmen des angestrebten Schutzumfanges liegen. Es könnten z.
B. folgende Stoffe verwendet werden : ungesättigte Kohlenwasserstoffe und Derivate mit polaren Gruppen wie-OH,-NO,-NH, manche Alkohole und synthetische Harze verschiedener Typen in wässerigen oder alkoholischen Lösungen. Die angeführten Stoffe oder deren Gemische können im festen oder flüssigen Zustand und in geeigneter Menge in die Formmasse oder in die Hinterfüllung beigemengt werden. So z. B. ist bei der Herstellung von Formmasken aus wässerigen Suspensionen oder beim Ablagern von dünnen Formmasken in Formrahmen, in denen sie mit wasserenthaltendem Füllmaterial umgeben sind, die Anwesenheit von Wasser ohne weitere Vorkehrungen gesichert. Es genügt lediglich, darauf zu achten, dass bei einer eventuellen Trocknung ein Teil des ursprünglichen Wassergehaltes erhalten bleibt.
Falls die Formmasken aus Stoffen hergestellt sind, die keine polaren Moleküle, freie Ionen oder freie Elektronen enthalten, wie z. B. im Falle-der Verwendung von organischen Kieselsäureestern, genügt es, die besagten Stoffe, z. B. vorzugsweise Wasser, in diese Formmasken nachträglich einzubringen. Solche Formmasken können entweder kurzzeitig in Wasser getaucht oder mit Wasser bespritzt oder mit Wasserdampf befeuchtet werden.