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Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung von Wachsmodellen, die insbesondere für Kanäle oder Verteiler beim Präzisionsgiessen mit einem verlorenen Wachsmodell bestimmt sind, bestehend aus einem Gestell und aus einer aus zwei Formhälften zusammengesetzten Form, von welchen Formhälften die eine am Gestell befestigt, die andere hingegen gegenüber der ersten Formhälfte mittels eines Hydraulikzylinders od. dgl. senkrecht zur Teilungsebene am Gestell verschiebbar ist, wobei die Form eine Öffnung zum Einführen von Wachs unter Druck aufweist.
Bei der Technik des Präzisionsgiessens wird ein bestimmter Gegenstand aus einem gewünschten Material, z. B. einer Eisenlegierung oder einer Nichteisenlegierung, dadurch hergestellt, dass zunächst ein Ausgangs-Modell des Gegenstandes, das aus einem Material für ein verlorenes Modell besteht, hergestellt wird. Dieses verlorene Modell wird mit einem oder mehreren unterschiedlichen Arten von feuerfestem Material überzogen oder wird in einer massiven Form angeordnet. Im Anschluss daran wird das mit einem Überzug versehene Modell oder die massive Form so behandelt, beispielsweise erhitzt, dass das Material des verlorenen Modells entfernt wird, wonach der sich ergebende Hohlraum, der von dem feuerfesten Material umgeben ist, mit einem geschmolzenen Metall gefüllt wird, welches sich verfestigt.
Zur Herstellung von verlorenen Modellen wird eine Metallform verwendet, welche die Produktion einer Vielzahl verlorener Modelle ermöglicht. Die Metallform enthält einen Präzisionshohlraum, der den fertigen Gegenstand genau wiedergibt. Das Material für ein verlorenes Modell wird in die Form eingebracht, darin verfestigt oder gehärtet und entfernt. Für jeden gewünschten Gegenstand wird ein verlorenes Modell hergestellt. Für die Herstellung verlorener Modelle von Gegenständen mit einem Hohlraum ist es aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 752, 653 bekannt, zur Aussparung des Hohlraumes einen Einsatz aus feuerfestem Material in einer Form anzuordnen und diesen dann in mehreren Schritten mit dem Material für ein verlorenes Modell zu umhüllen.
Üblicherweise sind mehrere verlorene Modelle auf Kanälen oder Verteilern unter Verwendung von Stegen befestigt, die beide ebenfalls aus Material für ein verlorenes Modell bestehen ; die gesamte Anordnung aus Kanälen oder Verteilern und Modellen weist normalerweise einen Giesstrichter aus Material für ein verlorenes Modell auf, der das Eingiessen von geschmolzenem Metall in das Verteilersystem und schliesslich in die Formhohlräume ermöglicht.
Einer der komplizierteren und kostspieligeren Vorgänge beim Präzisionsgiessen ist die Herstellung der verlorenen Modelle der Kanäle und/oder Verteiler. In herkömmlicher Weise kann die verwendete Art von
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verschiedene Verstärkungsbauteile vorgesehen sein. Üblicherweise werden solche verlorene Modelle dadurch hergestellt, dass Vorratsstücke aus entsprechendem Material, normalerweise Wachs, verwendet werden, die von Hand dadurch zusammengebaut werden, dass die Oberfläche eines Stückes oder beider Stücke an der Stelle, an der sie miteinander verbunden werden sollen, geschmolzen wird. Ein Verfahren zur Herstellung der einzelnen Vorratsstücke besteht darin, dass Platten oder Tafeln aus Wachs in einem beheizten Tiegel geschmolzen werden, das geschmolzene Wachs in eine Form gegossen und im Anschluss daran zum Erstarren und Erhärten gebracht wird.
Dies ist ein zeitaufwendiger und teurer Vorgang sowohl im Hinblick auf die Arbeit als auch die hiefür notwendigen Einrichtungen. Dieser Vorgang stellt einen der zeitaufwendigsten Verfahrensschritte beim Präzisionsgiessen dar.
Geschmolzenes Wachs kann auch in einem beheizbaren Zylinder bereitgehalten und aus diesem mittels eines Kolbens unter Druck in die Form eingespritzt werden (franz. Patentschrift Nr. 1. 350. 922), wobei auch noch die Einspritzdüse bei ihrer Mündung mit einer Heizvorrichtung versehen sein kann (USA-Patentschrift Nr. 3, 698, 640).
Bei der Verwendung von geschmolzenem Wachs muss auf die Vermeidung örtlicher Überhitzung des Wachses im Vorratsbehälter geachtet werden, und es ergibt sich der Nachteil, dass wegen des Schwindens des Wachses beim Erstarren in der Form nicht die bestmögliche Masshaltigkeit erzielbar ist. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht wurde gemäss der Schweizer Patentschrift Nr. 377986 mit der Massnahme angestrebt, das in die Formen einzupressende Wachs dadurch in den plastischen Zustand zu bringen, dass geschmolzenes Wachs an einer Kühlflüssigkeit abgekühlt wird, deren Temperatur durch Wärmezufuhr geregelt wird. Durch das Einführen des Wachses in die Formen unter Druck in einigermassen plastischem Zustand, also nicht völlig geschmolzen, sollen sich Wachsmodelle von grösserer Masshaltigkeit ergeben.
Da aber bereits bei geringen Temperaturänderungen grosse Unterschiede in der Viskosität des plastischen Wachses auftreten, musste die Temperatur des Wachses innerhalb sehr enger Grenzen konstant gehalten werden, was als sehr wichtig angesehen wurde und dementsprechend die Durchführung des bekannten Verfahrens schwierig machte.
Die Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile bisheriger Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Wachsmodellen zu vermeiden und eine Maschine zu schaffen, bei deren Betrieb sich ein Verschmelzen des Wachses gänzlich erübrigt, und mit der Wachsmodelle in einem Einstufenverfahren mit grösstmöglicher Masshaltigkeit herstellbar sind.
Gemäss der Erfindung wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einer Maschine der eingangs erwähnten Art der Öffnung der Form ein Führungsrohr zur Aufnahme einer Charge festen Wachses zugeordnet
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ist, welches am Gestell gegen die Öffnung hin bewegbar gelagert ist und in welches an dem der Form abgewandten Ende ein von einem Druckmittelzylinder od. dgl. angetriebener Kolben einführbar ist, und dass die
Form in an sich bekannter Weise mit einer Kühlvorrichtung versehen ist.
Es hat sich gezeigt, dass bei der plastischen Verarbeitung von festem Wachs mit der erfindungsgemässen Maschine Wachsmodelle mit sehr guter
Oberflächenbeschaffenheit, Haltbarkeit und Genauigkeit erzielbar sind, wobei durch Anwendung einer von
Spritzgiessformen für die Herstellung von Metallgegenständen her bekannten Kühlvorrichtung besonders kurze Produktionszeiten ermöglicht werden.
Zum Herstellen von Wachsmodellen mit Ausnehmungen oder Durchbrüchen kann in den Formhohlraum ein Formkern einsetzbar sein.
Der erforderliche Druck zum Einführen des Wachses in den Formhohlraum hängt von verschiedenen
Faktoren ab. Es genügt hier, zu erwähnen, dass der Druck ausreichend gross sein muss, um zu gewährleisten, dass die Charge vollständig in den Hohlraum eingespritzt wird. Drücke in der Grössenanordnung von mehreren hundert kp/cm 2 und höher können hiefür Anwendung finden.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Maschine gemäss der Erfindung ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer typischen Charge festen Wachses zur Verwendung in der erfindungsgemässen Maschine ; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines mit der erfindungsgemässen Maschine hergestellten Wachsmodells eines Kanals ; Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen der Schritte bei der Herstellung des Modells nach Fig. 3 zeigt ; Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 4, die aber das fertiggeformte Modell und die Maschine in einer Stellung, in der sie eine weitere Charge aufnehmen kann, zeigt ;
Fig. 6 eine Teilansicht in vergrössertem Massstab, in der das Eindrücken der Charge in den Formhohlraum dargestellt ist, und Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch den Formhohlraum im Anschluss an das Eindrücken des Wachses.
Fig. 3 zeigt ein typisches Modell zur Verwendung in der Präzisionsgiesstechnik, das vier Verteiler--10-aufweist, die an einem Ende durch ein Verstärkungselement -12- und am andern Ende durch eine Basis --14-- mit einem Fülltrichter -16- verbunden sind, welcher einstückig mit der Basis--14--und den Verteilern -10- ausgebildet ist. Der Kanal nach Fig. 3 ist lediglich ein Beispiel für die mit der Maschine gemäss Fig. 1 herstellbaren Modelle ; es können auch andere Anordnungen von Kanälen und Verteilern in Form von kreisförmigen, rechteckförmigen u. ähnl. Gebilden hergestellt werden ; anderseits kann auch ein einzelner mittlerer Verteiler mit Seitenverteilern einstückig verbunden sein.
Bisher wurde der Kanal nach Fig. 3 in herkömmlicher Weise durch Schmelzen und Formen der einzelnen Verteiler-10-, der Basis-14-, des Verstärkungselementes --12-- und des Trichters--16--aus Standardwachsformen gebildet ; anschliessend wurden diese Bauteile miteinander von Hand durch Schmelzen der Oberflächenschichten der einzelnen Teile verbunden. Mit der Maschine gemäss Fig. 1 wird der in Fig. 3 dargestellte Kanal in einem einzigen Arbeitsvorgang automatisch hergestellt.
Fig. 2 zeigt eine typische Charge--18--festen Wachses zur Verwendung bei der Herstellung von Modellen nach Fig. 3. Die Charge -18- weist die Form eines Zylinders auf, dessen Länge und dessen Durchmesser verschieden sein können, abhängig von der Materialmenge, die erforderlich ist, um das Modell nach Fig. 3 herzustellen.
Bei der Maschine nach den Fig. 1 und 4 bis 7 trägt ein Gestell--F--eine Form--20--. Die Form --20-- weist zwei aufeinanderpassende und miteinander zusammenwirkende Formhälften -20A und 20B-auf, deren jede aufeinanderpassende Hohlräume enthält, die der Form des Modelles nach Fig. 3 entsprechen. Somit enthält die Form Kanäle entsprechend den Verteilern--10--, dem Verstärkungselement--12--, der Basis--14--und dem Trichter--16--.
Die obere Formhälfte -20A- ist von der unteren Formhälfte--20B--weg mit Hilfe eines Pneumatikzylinders -22- verschiebbar, der auf dem Gestell-F-befestigt ist und dessen Kolben eine Kolbenstange --24-- besitzt. Die Kolbenstange --24-- ist mit einer Platte --26-- verbunden, an der auf jeder Seite ein Paar von Gelenklaschen--28--angelenkt ist ; die Gelenklaschen können um die Achsen - gedreht werden. Das andere Ende einer jeden Gelenklasche -28- ist bei -34- an einer weiteren Gelenklasche--32--angelenkt ; jede Gelenklasche--32--ist dabei an einem Lagerbock--36-- gelagert (Fig. 5), der mit einer Trägerplatte -38- starr verbunden ist.
Die Trägerplatte -38- ist an der Formhälfte -20A- über Stützen -40-, eine Platte--42--und einen Trägerbauteil -44- befestigt. Wie sich aus den Fig. 1 und 5 ergibt, gleiten die Bauteile--42 und 44--während ihrer Aufwärts- und Abwärtsbewegung längs einer Führung--46--, damit die Formhälfte--20A--während ihrer Bewegung in vertikaler Lage gehalten wird. Der Pneumatikzylinder--22--bewirkt somit ein Anheben und Senken der
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--20A--Gelenklaschen--28 und 32--zur Übertragung der Bewegung der Kolbenstange--24--auf die Formhälfte --20A-- wird vorteilhafterweise verwendet, um zu gewährleisten, dass während des Abwärtshubes des
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zu halten.
Eine Trägerplatte--48--, die an dem Rahmen befestigt ist, liegt am Rande der Form-20-an und verhindert eine Verschiebung derselben quer zur Trennfuge.
Die Form -20- besitzt eine Kühlvorrichtung --60--, mit der Kühlflüssigkeit den Formhälften --20A und 20B- zugeleitet wird. Auf diese Weise werden die Formhälften auf einer gewünschten Temperatur gehalten ; diese Temperatur reicht vorzugsweise aus, um das Wachsmodell bei seiner Herstellung zu unterkühlen.
Während erforderlichenfalls die Kühlvorrichtung-60-so arbeiten kann, dass sie die Form intermittierend kühlt, wird sie vorzugsweise kontinuierlich betrieben, damit die Temperatur fortlaufend innerhalb des bevorzugten Bereiches gehalten wird.
Die dargestellte Maschine weist ein Führungsrohr-70-für die Charge --18-- auf, welches in
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mit Hilfe eines Druckmittelzylinders--72--verschwenkbar, dessen Kolbenstange -74- mit einer Stütze --76-- verbunden ist, welche ihrerseits schwenkbar eine Gelenklasche trägt. Das andere Ende der Gelenklasche --78-- ist schwenkbar mit einer am Führungsrohr-70-befestigten Stütze-80-verbunden. Somit bewirkt eine Beaufschlagung des Druckmittelzylinders--72--, dass die Kolbenstange --74-- das Führungsrohr -70- von der oberen Füllstellung in die untere Wirkstellung schwenkt, wobei in letzterer Stellung das Führungsrohr in Wirkeingriff mit der Öffnung in den Formhohlraum ist.
Das Ausrichten des Führungsrohres auf diese Öffnung wird von einem Arm --82-- unterstützt, der mit dem Gestell -Fverbunden ist ; der Arm -82- seinerseits ist an einer Stütze--84--angelenkt, die am Führungsrohr --70-- befestigt ist.
Dem Führungsrohr --70-- ist ein Druckmittelzylinder--90--zugeordnet, dessen Kolbenstange
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Wachs eindringt. Der Druckmittelzylinder -90- bewirkt ein Einführen der Charge--18--in den Hohlraum der Form--20--unter hohem Druck, wobei die Kaltströmeigenschaften des herkömmlichen Wachsmaterials ausgenutzt werden, das zur Herstellung von Wachsmodellen verwendet wird.
Die verschiedenen Druckmittelzylinder können in einer intermittierenden, zeitbezogenen Folge durch
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so beaufschlagt werden, dass der Kolben--94--die Charge--18--in den Formhohlraum einpresst, der vorzugsweise auf einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um das eingepresste Wachs zu unterkühlen, wobei im Anschluss daran der Pneumatikzylinder--22--die obere Formhälfte--20A--anhebt. Das im Formhohlraum hergestellte Modell nach Fig. 3 kann von Hand oder über eine Auswerfvorrichtung aus der unteren Formhälfte -20B- entfernt werden.
Die dargestellte Maschine wird vorzugsweise pneumatisch angetrieben und weist Druckluftleitungen --98-- mit zugeordneten Abscheidern --100-- auf (die Druckluftquelle ist nicht gezeigt). Zur Steuerung der Druckluftzuleitung zum Druckmittelzylinder--72--dient ein an einem Ventilgehäuse--104-- gelagerter Hebel-102--. Ein Hebel-106--, der an einem Ventilgehäuse-108-gelagert ist, steuert den Pneumatikzylinder -22-- und ein Hebel--110--den Druckmittelzylinder--90--.
Wenn es erwünscht ist, ein Verteilersystem in Form eines Käfigs auszubilden, kann die Einrichtung einen aus der Form entfernbaren Kern aufweisen. Die Form weist dann in gleicher Weise Formhälften -20A und 20B- auf, die im Umriss einem Teil der Verteiler--10--entsprechen, wobei ein beweglicher Kern in die Form einsetzbar ist, der einen Teil der Hohlräume der Verteiler -10- enthält. Bei dieser Ausführungsform ist der Kern beweglich ausgebildet, damit ein Entfernen des Wachsmodells möglich ist, und es kann ein zusätzlicher Druckmittelzylinder vorgesehen sein, um den Kern in und ausser Eingriff mit den Formhälften -20A und 20B--zu bringen.
Dieser Druckmittelzylinder kann in gleicher Weise wie die andern in einer intermittierenden,
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bewegt, im Anschluss an das Einsetzen des Kernes zwischen die Formhälften beaufschlagt, damit das Einführen des Kernes zwischen die und das Herausnehmen aus den Formhälften -20A und 20B--ermöglicht und vereinfacht wird. Ferner ermöglicht die Verwendung eines beweglichen Kernes die Herstellung im Querschnitt rechteckförmiger, kreisförmiger und anderer hohler Formen, die für eine bestimmte Verteiler- oder Kanalanordnung notwendig sind, wobei das hergestellte Wachsmodell einfach entfernt werden kann. Der Fülltrichter --16-- braucht nicht notwendigerweise gleichzeitig mit den andern Bauteilen der Verteileranordnung hergestellt zu werden, vorteilhafterweise wird er aber gleichzeitig mit ihnen angefertigt.