Verfahren zur Hersteffung von Giessformen. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei der Herstelltin- von Giessformen<B>für</B> das Modell einen Werkstoff züi verwenden, der sieh bei Ziiiiii)ertemperatur in flüssigem. Zustand be findet und bei Temperaturen, die nicht zu weit unter deni. Nullpunkt liegen, verfestigt, wie z. B. Quecksilber.
Die vorlienende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Herstellung von aus Seha- leii ;iiif-##el)aiiten Giessformen unter Verwen- von Modellen aus erstarrtem Quecksilber und kennzeiehnet sieh dadurch, dass man das Queeksilbermodell durch Überziehen mit einer Sti#."1)t#iisioii Ilit7ebeständio#er,
anorganischer rester Teilchen in eineni flüchtigen organi- ."heii Stoff, der bei atmosphärischem Druck miter 25'<B>C</B> siedet und weni"stens einen -unter- lialb der Entarrungstemperatur des Queek- silbers wirksamen,
die Haftang der aufgetra- genep SLispension an dem erstarrten Queek- silber bewirkenden Binder gelöst enthält, und dureh darauffoluendes Verdunstenlassen des or"aiiiselieii Stoffes unterhalb der Erstar- des Queeksilbers mit einer selbstfra-eilden Schale Limsehliesst,
die nach dein Aussehmelzen des Quecksilbers ausgebak- 1w11 wird.
.\tisfälii-tili(,sbeispiele der Erfindung wer den im Toh,-enden an Hand der Zeichnung er läutert. In dieser bedeutet: Fig. <B>1</B> eine perspektivisehe Ansieht einer Gasturbinensehaufel, Fig. 2 einen Quersehnitt zu Fig. <B>1</B> in der Ebene 2-2 der Fi- <B>1,
</B> Fig. <B>3</B> eine Ansicht des Quecksilbermodel- les für die Gastürbinensehaufel nach Fig. <B>1</B> und 2, z. T. im Schnitt, Fig. 4 eine Ansieht des Quecksilbermodel- les nach -Fig. <B>3</B> mit einer darauf geformten Criessformsehale, z.
T. im Schnitt, Fig. <B>5</B> einen Längsschnitt der vollstän digen Form, Fig. <B>6</B> eine Vorderansieht eines andern Queeksilbermodelles, Fig. <B>7</B> einen Längsschnitt der Giessform- schale naeh dem Modell der Fig. <B>6,</B> Fig. <B>8</B> einen Querschnitt durch Fig. <B>7</B> nach der Linie<B>8-8,</B> in grösserem Massstab, Fig. <B>9</B> eine Ansicht eines weiteren Queck- silbermodelles,
Fig. <B>10</B> eine Ansieht der Giessformschale nach dem Modell nach Fig. <B>9,</B> z. T. im Schnitt, Fig. <B>11</B> einen Querschnitt dureh Fig. <B>10</B> nach der Linie<B>11-11</B> der Fig. <B>10.</B>
Fig. <B>1</B> und 2 stellen als Beispiel eine Gas- turbinensehaufel <B>11</B> dar. Sie ist gebildet dureh. die konkave, dünne, blattförmige Wand 12 und die konvexe, dünne blattförmige Wand <B>13,</B> die an den Kanten 14 und<B>15</B> zusammen stossen und zwischün sieh den Hohlraum<B>16</B> bilden.
Falls die Herstellung der Quecksilberform aus einem einzigen Stück schwierig sein sollte, kann man die Teile 12 und<B>13</B> einzeln in separaten Formen herstellen. Die Teile erhal ten Stossfliiehen, wie sie in Fig. 2 durch ge- striehelte Linien angedeutet sind, und bilden nach dem Zusammensetzen ein einheitliches Ganzes. Die Modellteile werden vorteilhaft mit Schrauben und Muttern versehen, um sie sauber und schnell zusammensetzen und aus richten züi können.
Solche Gasturbinenschaufeln werden aus Legierungen gegossen, die einen hohen Schmelzpunkt und hohe Temperaturfestigkeit haben. Nach dem Guss zieht, sieh das Metall beim Erstarren -um den hohlen Kern, der den Ilohlraum <B>16</B> ausformt, zusammen. Der Teil der dünnen Schale, welcher den hohlen Kern bildet, kann unter diesen Sehrumpfungskräf- ten naehgeben, und im ('T-Lissstüek werden Risse vermieden.
Fig. <B>3</B> zeigt das Modell<B>17</B> aus erstarrtein Quecksilber mit einem Kopf<B>18,</B> der auf zwei Armen<B>19</B> sitzt, die die Kantenteile des eigent- liehen, die Schaufel ausformenden Modellteils überbrücken. Kopf und Arme erzeugen in der Formschale Einguss und Verteilungskanäle und verbinden Aussen- und Innenschale der Gussform. Ein starrer Metallhaken 22 ist in den Kopf<B>18</B> eingefroren und dient als Handhabe bei der weiteren Behandlung des 3,1odelles.
Das beschriebene Quecksilbermodell wird init einem Überzug aus einem widerstands fähigen Stoff versehen, indem es wiederholt in eine Aufsehwemmung feiner Teilchen die ses Stoffes zusammen mit einem Hoelitem- peratur-Binder und einem Niedertemperatur- Binder in einer Trägerflüssigkeit eingetauelit wird.
Der flüssige Träger des Baustoffes der Schale wird vorteilhaft so gewählt, dass er bei Temperaturen unterhalb des Erstarrungs- punktes des Quecksilbers flüssig ist und sein Siedepunkt bei Zimmertemperatur, also unter 2511 <B>C</B> und AtmosphärendrLiek liegt.
Als Beispiele für die festen Stoffe, aus denen die Schalen aufgebaut werden können, seien genannt: Silizium- und Zirkoniumver- bindungen, Silikate, Chromate, Magnesium- oxyd, Aluminiumsilikate, wie Sillimanit oder 311allit, Tonerde, gemahlener Quarz, Flint, Si- liziumkarbid, ein Cremiseh 7,4-eier oder mell- rerer solcher Stoffe,
oder ein Geiniseh aus Magnesi-Limox-,#-d und Kalziumoxyd, Sehr gute
EMI0002.0045
Ergebnisse <SEP> erhält <SEP> nian <SEP> init <SEP> siliziunihaltigen
<tb> Stoffen, <SEP> wie <SEP> Zirkonhinisilikat.
<tb> Zur <SEP> Herstellung <SEP> der <SEP> Gemiselie <SEP> für <SEP> ein sehielitige <SEP> oder <SEP> für <SEP> die <SEP> innere <SEP> Schicht <SEP> inelir sehiehtiger <SEP> Fornisehalen <SEP> sind <SEP> Teilchen <SEP> von
<tb> einer <SEP> mittleren <SEP> Grösse <SEP> von <SEP> <B>10</B> <SEP> bis <SEP> <B>150</B> <SEP> Ma sehen,leln2 <SEP> geeignet. <SEP> Teilchen <SEP> einer <SEP> Grösse <SEP> von
<tb> <U>20</U> <SEP> bis <SEP> <B>50</B> <SEP> ei-geben <SEP> besonders <SEP> <U>glatte</U> <SEP> Ober flä,ehen.
<SEP> Extrem <SEP> feine <SEP> Teilchen <SEP> zu <SEP> verwenden,
<tb> ist <SEP> nicht <SEP> ratsam, <SEP> da <SEP> die <SEP> Formsehale <SEP> dann
<tb> nicht <SEP> porös <SEP> genug <SEP> wird <SEP> und <SEP> zum <SEP> Reissen <SEP> neigt.
<tb> <B>I</B> <SEP> r>
<tb> Deshalb <SEP> sollen <SEP> aLieli <SEP> innerhalb <SEP> der <SEP> angegebenen
<tb> Grenzen <SEP> feine <SEP> Teilchen <SEP> mit <SEP> gröberen <SEP> Teilchen
<tb> geiniselit <SEP> sein, <SEP> etwa <SEP> in <SEP> einem <SEP> Verhältnis <SEP> von
<tb> <B>80</B> <SEP> bis <SEP> <B>90 <SEP> %</B> <SEP> feineren <SEP> zu <SEP> <B>10</B> <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> <B>%</B> <SEP> gröberen
<tb> Teilchen.
<tb> Ein <SEP> geeigneter <SEP> Niedertemperatui.#Binder
<tb> ist <SEP> ein <SEP> organiseher <SEP> Stoff, <SEP> der <SEP> vorwiegend <SEP> aus
<tb> Kohlenstoff <SEP> und <SEP> Wasserstoff <SEP> besteht,
<SEP> wie
<tb> polymerisiertes <SEP> ii-Biitvimeth <SEP> <B>'</B> <SEP> vlaervlat, <SEP> hoch oder <SEP> niederviskoses <SEP> polymerisiertes <SEP> Isobutyl iiiethvlaervlat, <SEP> polynierisiertes <SEP> Vin#,lae(,tat
<tb> oder <SEP> ein <SEP> Zelluloseäther, <SEP> wie <SEP> -#thvlzell-Lilose, <SEP> die
<tb> bis <SEP> 46,5 <SEP> <B>%</B> <SEP> oder <SEP> nielir <SEP> äthyllert <SEP> worden <SEP> ist.
<tb> Aueli <SEP> Stoffe, <SEP> die <SEP> aLisser <SEP> Kohlenstoff <SEP> und <SEP> Was serstoff <SEP> Stiehstoffatonie <SEP> enthalten, <SEP> können
<tb> verwendet <SEP> werden, <SEP> wie <SEP> Aervionitril <SEP> und <SEP> Bu tadien <SEP> ini <SEP> Verhältnis <SEP> von <SEP> <B>33'#")</B> <SEP> AervIonitril
<tb> zu <SEP> <B>67 <SEP> %</B> <SEP> Butadien <SEP> bis <SEP> 40?'o <SEP> Aervlonitril <SEP> zu <SEP> <B>60 <SEP> %</B>
<tb> Butadien.
<SEP> Das <SEP> Pol#-iiiei-isat <SEP> von <SEP> Butadien <SEP> kann
<tb> auch <SEP> für <SEP> sieh <SEP> allein <SEP> als <SEP> Binder <SEP> dienen. <SEP> Ein
<tb> Gemisch <SEP> von <SEP> zwei <SEP> oder <SEP> mehreren <SEP> dieser <SEP> Bin der <SEP> kann <SEP> ebenfalls <SEP> verwendet <SEP> werden.
<tb> Ferner <SEP> kann <SEP> ein <SEP> aus <SEP> polviiieri siertein <SEP> Vinvlaeefat <SEP> und <SEP> Ätlivizellulose <SEP> ver wendet <SEP> werden, <SEP> das <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 49 <SEP> <B>%</B> <SEP> äthyliert <SEP> wor den <SEP> ist. <SEP> ÄtlivIzellulose <SEP> allein <SEP> oder <SEP> in <SEP> Verbin dung <SEP> init <SEP> andern <SEP> Bindern <SEP> macht <SEP> die <SEP> Form schale <SEP> widerstandsfähiger <SEP> gegen <SEP> Feuelitigl#eit
<tb> als <SEP> andere <SEP> Binder.
<SEP> Anderseits <SEP> behält <SEP> poly merisiertes <SEP> Vinylaeetat <SEP> seine <SEP> Bindereigen gehaften <SEP> bis <SEP> zu <SEP> Temperaturen <SEP> zwischen <SEP> 425
<tb> und <SEP> 54011 <SEP> <B>C</B> <SEP> in <SEP> stärkerein <SEP> Masse <SEP> als <SEP> Äthylzellu lose <SEP> bei. <SEP> Die <SEP> Adbäsion <SEP> einer <SEP> Schale <SEP> aus <SEP> einem
<tb> ('Temiseh, <SEP> das <SEP> polviiierisiertes <SEP> VinvIaeetat <SEP> ent hält, <SEP> <U>gegenüber</U> <SEP> der <SEP> Queeksilberform <SEP> oder <SEP> die
<tb> Kohäsion <SEP> gegenüber <SEP> einer <SEP> vorher <SEP> aufgebraeb ten <SEP> Sellieht <SEP> ist <SEP> "rösser <SEP> als <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Schale, <SEP> die '#th#-lzelltilo"ze als Binder enthält.
Ein Ce- Miseh, das beide Stoffe enthält, besitzt die Vorzügge beider Binder. Die Polymerisate des Aer.vIonitrils und Butadien haben über einen Teinperaturbereich von 425 bis 5401<B>C</B> grössere Bindefähig),1.:eit als andere Binder und können ebenfalls in Verbindun- mit #tllv]7e]Iulose ang-ewendet werden.
Der Anteil. des Niedertemperatur-Binders am festeii (-l'remiseli <B>-</B> naelidein der Träger vei-(litriipft ist<B>-</B> kann zwischen etwa<B>0,25</B> und <B>5 %</B> schwanken. Gewöhnlieh schwankt der An teil zwischen 0,') und 2<B>%.</B>
des Aubbaekens der (II-Issforin wird der _Niedertemperatur-Binder wenigstens teilweise umgewandelt und verdampft. Er n macht so die Formsehale porös, und beim Guss können (,rase durch ihre W, andung austreten. Das Gemiseh zur Herstellun- der Schale kann auch ein Kunstharz enthalten, wie z. B.
ein Phenol-Formaldehyd-Kondensationspro- dukt, uni die Adhäsion der innern Schicht ge genüber dein Quecksilber oder die Kolläsion der '#ehiehten untereinander zu ver,-rössern. L" Die Niedertempera,tur-Binder und, soweit vorhanden, der Iloehtemperatur-Binder bilden eine Dispersion in der Trägerflüssigkeit; sie können aueh darin gelöst sein.
Dieser Träger soll zweekinässig flüssig bleiben bis zu Tem peraturen unter -40" C und bei Tem.pera- turen von<B>1,5</B> bis 251 C sieden; insbesondere kann der Siedepunkt zwischen -20 und<B>00</B> C bei Almosphärendruelz liegen.
Versuche haben die Brauelibirkeit von flüssägeni. Monoehlor- difluorwethan, -;#letliviehloi-icl oder einem Ge- inisell aus beiden in beliebigem Verhältnis er wiesen.
Polymerisiertes ii-Butylniethylacrylat, polviiieri-siertes Isobutylaervlat und polymeri siertes Vinviaeetat, in flüssigem. Dimethyl- #ther gelöst, und Diehlorinonoiluormethan sind ebenfalls als Träoer- oder Lösungsflüssig keit für die genannten Binder, einzeln oder als (-r'emiseh, geeignet.
Triehlormonoiluor- methaii löst Äth#Azellulose. Di- und Triehlor- nionorluorinetban sieden jedoch betriiehtlieh über<B>-</B> 1811 <B>C,</B> und das Trocknen der Sehieh- ten dauert länger als bei Trägern mit niedri gem Siedepunkt. Deshalb ist es vorteilhaft, solche Träger mit einem Träger mit. niedrigem Siedepunkt, wie z. B. Monochlordifluormethan, züi mischen.
Für bestimmte Binder eignet sieh ei ne Trä gerflüssigkeit aus einer Mischung aus folgen den Flüssigkeiten oder verflüssigten Gäsen: Zum Beispiel ist polynierisiertes Isob-Lityl- iiiethylaervlat in einem Gemisch aus 90'/'o flüssigem Dichlordifluormethan mit<B>10 %</B> Di- ehlormonofluormethan, gemischt mit<B>30 %</B> oder mehr Diehlornionofluormethan, löslieli,
wäh rend Äthylzellulose und polymerisiertes Vinyl- aeetat in flüssigem Diehlordifluormethan lös- lieb sind.
Flüssiges.L#1.onoelilordifl-Liormetlian hat sieh als besonders brauchbar erwiesen, da es bei Raumtemperatur ein Gas und bei den Tem peraturen des gefrorenen Quecksilbers flüssig ist und bei Temperaturen über -400<B>C</B> rasch verdampft.
Die Viskosität der Suspension der Füller und Binder in dem Träger kann in weitem Masse variieren. Für verwickelte Modelle be trägt sie zweel-,mässig <B>100</B> bis<B>150</B> Centipoise bei -501' <B>C,</B> damit sie in alle Einsehnitte und feinen Öffnungen des Modelles eindringen und dünne Schichten um eng stehende Rippen und Flächen bilden kann. Für weniger ver wickelte Formen kann sie höher, bis<B>250</B> Centipoise bei<B>-600 C</B> sein.
Die Aufschwem- inung für die äussern Schichten der Form schale besitzt vorteilhaft noch höhere Vis kosität, bis in die Grösse von 400 bis<B>1600</B> Centipoise bei<B>-600 C.</B>
Der 1-1.oehtemperatur-Binder wird im all gemeinen wirksam bei mittelhohen Tempera turen von etwa<B>300</B> bis<B>6000 C</B> und bindet dann die Sehiehtteilehen bis zu Temperaturen über dem Erstarrungspunkt aller bekannten Metalle Lind Legierungen, also bis<B>18000</B> C und mehr.
Als Hoehtemperatur-Binder können ver- sehiedene anorganische Verbindungen oder Gemische dienen, vorzugsweise primäre, sekun däre oder tertiäre Ammoniumphosphate von einer Teilehengrösse von<B>25</B> bis<B>50</B> Maschenlem2 oder -weniger, Alkalimetallphosphate oder ein Gremiseh eines Alkali- -und eines Ammonium- phosphates, Alkalifluoride, wie Natrium-, Ka lium- oder Lithiumfluorid, Kryolit,
Barium- nitrat, Bornitrid, Kristallwasser enthaltende Alkalisilikate, wie Natrium- oder Kaliummeta- silikat oder ein Gemisch ans zwei oder ineh- reren dieser Verbindungen.
Brauchbare Hoehtemperatur-Binder sind auch Alkaliborate oder Alkalitetraborate, oder Gemische, die beim Erhitzen ein Alkaliborat oder -tetraborat bilden, wie z.
B. ein Gemisch von Natrium- oder Lithiumfluorid mit, einer Borverbindung, wie Borsäure oder Boroxyd. Der Anteil der Borsäure oder des -oxyds kann von mehr als spurenhaften Verunreinigungen bis zu Beträgen steigen, die genügen, um mit allen Alkalifluoriden zu reagieren. Zum Bei spiel kann bei einem Oxemiseh ans Natrium- fluorid und Borsäure der Anteil der Borsäure zwischen Spuren und Dreivierteln des Ge wichtes des Natriumfluorids schwanken.
W, enn eine Form, die Natriumfluorid und Borsäure oder -oxyd enthält, bis zur Rotglut erhitzt wird, reagieren das Natriumfluorid und die Borverbindungen und bilden geschmolzenes Borax, das die festen Bestandteile einhüllt und sie bindet. Alkalifluoride und Borsäure oder -oxyd werden mit Vorteil in solehern Verhältnis gemischt, dass ein Teil der Alkali- fluoride nach der Reaktion noch anwesend ist.
Beispielsweise bilden drei Gewiehtsteile Natriumfluorid und ein Teil Borsäure einen Hochtemperatur-Binder, der nach dein Er hitzen aus einem Gemisch von Natriumborat und dem Reaktionsprodukte des Natriumfluo- rids mit dem Stoff der festen Bestandteile be steht.
Ammoniumphosphat von geringer Korn grösse hat den besonderen Vorteil, in Verbin dung mit einem Niedertemperatur-Binder, mit dem es sich bei Temperaturen zwisehen <B>150</B> bis 4301' <B>C</B> umsetzt, eine Phosphorsäure zu bilden, die mit den Schichtteilchen reagiert, bevor der Niedertemperatur-Binder umgewan delt wird. Dabei erhält die Form gute Härte im ganzen Temperaturbereieh.
Für den Hochtemperatur-Binder hat sieh ein Anteil von etwa<B>1</B> bis<B>5 %,</B> bezogen auf die festen Bestandteile derüberzugsmasse, als ,genügend erwiesen. Bei Gemisehen, aus denen nur die innere Schicht der Schale hergestellt! wird, kann der Anteil etwas grösser sein. Für primäres Ammoniuniphosphat wurden etwa '2 bis 41 am günsti--sten --efLinden.
Für zwei- und mehrsehiehtige Schalen kön nen die Bestandteile, wenn es sieh darum han delt, die äussere Schicht rasch oder von be- trä,elitlieher Festigkeit herzustellen, teils feine, teils körnige Struktur haben. Dabei können die feinen Bestandteile aus dem gleichen Stoff bestehen, wie der zür Herstellung, der innern Schicht benutzte.
Für die köriii-en Anteile ei-nen sieh alle Stoffe von hoher Temperatur festigkeit, wie vorgebrannte Sehamotteteilehen, vorgebrannte SiliziumverbindLingen., Zirko- niuniverbindungen, glinimerartiges Material wie Vermaealit, Alaminiumsilikate, wie Silli- manit oder 3/lullit oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe.
Die Korngrösse kann in weiten Grenzen zwischen weniger als 2 und mehr als<B>10</B> Masehenfem2 variiert wer den.
Die ViskositUt der Aufsehwemmung wird nach der Grösse und Gestalt des Gussstilekes eingestellt; die Aufsehwemmung muss z. B. <U>flüssig</U> genug sein, um in alle Öffnungen und engen eindringen züi können. Nach jedem Eintauchen muss das Modell<U>gut</U> troek- nen. Diese Massnahmen werden so lance wie derholt, bis die Schicht über dem Modell die gewünsehte Dicke erreicht hat.
Einta-Liehen und Troeknen müssen bei Tem peraturen geschehen, die genügend unter dem Erstarrungspunkt des Quecksilbers liegen. Trocknen sollte insbesondere bei Tempera turen -unterhalb des Siedepunktes der Träger flüssigkeit erfolgen, -um einen glatten Film züi erhalten. Es kann besehleuni-t werden durch Luftumwälzung oder durch Einblasen von Luft mit einer Temperatur unterhalb des Er- starrungspunktes des Quecksilbers. Der Dampf des Trägers kann aus der Troekenluft durch bekannte Verfahren zLir!i7ekgewonnen, werden.
Es kann ai-ieh bei T"iiierdruek getroehnet, wer den.
Fig. 4 zeigt das Queeksilbermodell <B>1.7</B> mit der einsehiehtigen Schale<B>23</B> auf seiner Innen- und Aussenfläehe. )Venn das Modell ver- gleielisweise dünnwandig ist, kann die Schale eine Dicke von<B>1,5</B> bis C')iiiiii haben.
Die dünne<B>F,</B> ormsehale wird in einen Stof<B>f</B> gebettet, der den Druck der Schmelze beim Guss auiffaii#)-eii hilft, der dünnen Formseliale aber ihre Naelilgiebigkeit lässt. 'Wie Fig. <B>5</B> zeigt, wird das Modell mit der Schale '23 darüber in einen Formkasten '294 gesetzt, und dann wird ein Füllstoff eingesehüttet oder eingehlaseii, bis das Modell vollständig einge bettet ist.
Bei verwiekelten Formen wird die Fülluno- auf dein Rütteltiseh eino-ebraeht, da mit die Teilchen an enge Stellen, Spalten und dergleichen gelangen können. Die Teilchen werdeii durch die Öffnung<B>20</B> auch in das hohle Innere '229 geschüttet und geben so der den Kern bildenden Schale<B>30</B> die Festigkeit.
Der Füllstoff ist zuvor abgekühlt worden, um ein %-orzeitiges Schmelzen des Quecksilbers zu verhüten. 1-m das Austrocknen der Form zu beschleunigen, sind der Formkasten 24 und sein Deekel <B>26</B> mit dünnen Löchern versehen, die wohl den Dampf entweichen lassen, den Füllstoff<B>'25</B> aber zurückhalten.
Als Füllstoff verwendet man vorzugsweise einen anorganischen Stoff aus losen Teilchen geringen spezifischen Gewichtes und von un regelmässiger Gestalt, die die Eigenschaft haben, ihre Lage zueinander schwer zu ver ändern. Sie neigen dann auch in hoher Auf- sehüttung nicht dazu, seitlich auseinanderzu- fliessen, und der Druck, den der Füllstoff auf die dünnwandige Formsehale ausübt, ist ge ring.
Als Fällstoff eignen sieh Sehlaeke, ge- mahleiier und aufgesehwemmter Ton, Ton schiefer, gemahlenes Titandioxyd, Aluminium oxyd und andere. Auch ein vorbehandeltes gliiiiiiierartiges Material, das sieh unter Hitze einwirkung ausdehnt, wie Vermiculit, ist ver wendbar.
Der Vermienlit wird gemahlen, bis zur gowünseliten Teilehengrösse gesiebt und i' mit einer 1--3',iispensioil eines bei Hitzeanwen dung bärtenden, anorganischen Stoffes, z. B. n einer wässrigen Lösung von Phosphorsäure in einer Konzentration von<B>10</B> bis<B>85 %,</B> über zogen. Die Masse wird dann auf einem Blech ausgebreitet und in einem Schmelzofen <B>15</B> bis <B>30</B> Minuten auf nahezu<B>10000 C</B> erhitzt.
Nach dieser Behandlung werden die Teilchen ge mahlen und die gewünschte Korngrösse ans- ,-esiebt.
Die Teilchen des Füllstoffes können auch mit Wasserglas gemischt werden, z. B. mit einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumsilikat mit einem spezifischen Gewicht, etwa zwischen<B>30</B> und 420 B6. Die mit dieser Lösung überzogenen Teilchen werden auf einem Blech ausgebreitet und auf<B>535</B> bis 11001' C erhitzt, um die Silikathülle zu härten.
Für eine Form der beschriebenen Art eio,net sieh ein Füllstoff mit einer Teilchen grösse von<B>0,7</B> bis 2, das heisst, dass die Teil eben dureh Siebe mit<B>0,7</B> Maschenlem2 hin durchgehen und von Sieben mit 2 Masehen/eM2 zurückgehalten werden. Ist das (-T-Lissstüel" klein oder von verwickelter Gestalt, so ist eine Teilehengrösse von<B>1,3</B> bis<B>5</B> zweckmässig; ist das Gassstüek von einfacherer Gestalt oder gross., verwendet man neben feinen auch grö bere Teilchen, etwa von<B>0,7</B> bis<B>2,5.</B>
Der Formkasten 24 ist durch einen Deckel <B>216</B> abgeschlossen. Dieser hat einen Wulst<B>27,</B> der sieh um den Einguss <B>18</B> legt, und ist seit lich mit einer Randverstärkung<B>28</B> über den Formkasten gezogen.
Schliesslich wird der Formkasten mit dem in den Füllstoff eingebetteten Quecksilber modell über den Erstarrungspunkt des Queck silbers erwärmt. Die Verflüssigung wird be- sehleunigt, wenn man flüssiges Quecksilber mit dem Modell in Berührung bringt, da Queck silber eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Sehr wirksam ist auch, den Formkasten in ein 1-loehlrequenzinduktionsfeld zu bringen.
Das verflüssigte Quecksilber wird aus der Form durch Kippen entleert oder durch einen engen Ausflussstutzen, der am Boden der Form eingeformt -war, abgelassen. Die Aus- flussöffnung wird vor dem Guss verstopft.
Der Deckel<B>26</B> kann entfernt werden, nach- dein das Quecksilber entleert wurde; dies ist sogar ratsam, wenn hoehsehmelzendes Metall vergossen wird. Nun wird die Vorm noch ausgebaeken, um sie widerstandsfähig gegen die Schmelze zu machen, und zu diesem Zweck in einem Ofen auf eine solche Temperatur erhitzt, dass der Hochtemperatar-Binder wirksam und der Nie- dertemperatur-Binder -umgewandelt, ausge trieben oder verdampft wird.
Dies verleiht der Form Porosität. Die Temperatur kann zwischen 540 und 125011 <B>C</B> seInvanken und rieh- tet sieh ebenso wie die Dauer des Ausbackens nach verschiedenen Einflüssen wie Gestalt und Dieke der Formschale, Temperatur der Schmelze und verlangte Härte der Form.
Die Form ist dann fertig zum Guss. Das Metall wird zweckmässig in die noeh heisse Form vergossen.
Nachdem der Guss abgekühlt ist, werden Füllstoff und Giessforin aus dem Formkasten entfernt. Grössere Stücke können leicht ab gebrochen werden, der Rest wird mit einem Sandstrahlgebläse entfernt.
Das Giessen kann auch bei einer Tempera tur der Form von<B>00 C</B> vorgenommen werden. Für diesen Fall wird die Form ohne Hoeh- temperat-Lir-Binder gebildet. Die Füllung<B>25</B> wird mit einer Kühlflüssigkeit getränkt, deren Gefrierpunkt über dem des Quecksilbers liegt, z. B. mit Wasser oder einer 'Mischung voll Wasser mit Alkohol. Der Formkasten wird sodann auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Flüssigkeit, aber oberhalb der des Quecksilbers gebracht. Das sieh ver flüssigende Queeksilber entzieht dabei der Kühlflüssigkeit Wärme. Der Füllstoff backt in der gefrorenen Kühlflüssigkeit zusammen und wird durch den Deckel<B>26</B> im Formkasten gehalten; das geschmolzene Quecksilber wird durch Kippen entleert.
Soll die Formschale im wesentliehen frei tragend sein, so wird über dem Modell eine zweischichtige Schale geformt. Dieses Anwen dungsbeispiel soll an Hand der Fig. <B>6</B> bis<B>8</B> beschrieben werden. Ein Modell<B>30</B> voll U- förmigem Querschnitt hat zwei dünne Seiten teile<B>31,</B> die voll einem gebogenen Mittelteil<B>32</B> ausgehen. Der Teil des Modelles unter der gestrichelten Linie in Fig. <B>6</B> stellt ein Gewehr magazin dar.
Solche Magazine haben sehr dünne Wände voll etwa<B>0,8</B> mm Stärke, und in ihrem Innern laufen besondere Gleitbahnen, die bisher auf hoehwertirgen Maschinen her gestellt werden mussten. Das Modell hat einen Kopf<B>31,</B> der in der Form den Einguss bildet, und jede der beiden Seitenwände<B>31</B> hat zwei runde Öffnun-en <B>35.</B>
Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen das Modell mit der zweisehichtigen Schale<B>36,</B> die aus einer innern Schicht<B>37</B> und einer äussern Schicht<B>38</B> be steht. Die Schicht<B>37</B> ist von der o,leiehen Zu- s-,irniiien"et7un.- wie die Schale<B>23</B> in Fig. 4.
Die innere Schicht ist sehr dünn, und die äussere verleiht ihr die nötige Festigkeit, die jedoch nur so gross ist, dass die Doppelschieht naehgiebig bleibt. Für Gussstüeke nach Fig. <B>6</B> C- mit einer Wandstärke zwischen<B>1,5</B> mm und<B>(</B> <B>6</B> mm ist die innere Schicht<B>37 0,8</B> bis<B>1,5</B> mm stark, und die mittlere Dieke beider Schichten <B>37</B> und<B>38</B> zusammen beträgt etwa<B>1,5</B> bis<B>6</B> mm.
Die äussere Schicht #vird aus der -leiehen I%li- sehung hergestellt wie die innere Sehieht, mit dem Unterschied, dass sie sehr kleine Teilchen gemiseht mit gröberen Teilchen enthält.
Während des Abkühlvorganges sind die gefährdeten Stellen des C-'utissstüekes die Öff- nun-en <B>35.</B> An solchen Stellen kann die Form schale in einer einzigen, dünnen Schicht aus geführt, werden, während die andern Teile aus zwei Schichten bestehen. Zu diesem Zwecke wird die betreffende Stelle durch -Masken oder dergleichen abgedeckt, wenn die zweite Schicht .ebildet (Y wird.
Noeh kräftigere, selbsttragende Formseha- len werden, aus drei Schichten lier--estellt, wie dies Fi-. <B>9</B> bis<B>11</B> an einem Beispiel zeigen. Das Modell 40 des Gassstüekes hat vier Flügel 41, die von einem Mittelstüek 42 ausgehen. Die verschiedenen Teile haben scharfe Ecken und glatte Aussenfläelien und sind voll ver- hältnismässi- verwickelter Gestalt.
Die vier Flü..-el haben vier stabförrnige Fortsätze 43, die in der Form Steigröliren bilden. Der Kopf 44 oberhalb des Modelles formt wieder den Eingass ab. Ein Haken 45 ist in das Queck silbermodell eingefroren.
Fi--. <B>10</B> und<B>11.</B> zei-en eine dreischiehtige Formsehale mit einer dünneren innern Sehieht 46., einer mittleren Puffersehicht 47 und einer äussern Sehieht 48. Die Puffer- sehieht wird von verhältnismässig losen Teil ehen gebildet und erlaubt der innern Schicht 46 eine gewisse Naehgiebigkeit während des (lusses. Die äussere Sehieht dient als Stütze für die beiden andern.
Die Stärke der Schale braucht nicht olrö- sser als 6min zu sein, um dem Druck der Schmelze widerstehen zu können. Sie kann auch in einem Formkasten in eine Füllung eiiig,ebettet werden, wie dies für die einschieh- tige Seliale zuvor beschrieben wurde. Sie kann aber aueli in losen, ganz leinen Sand gebettet werden, da die niehrschielitige Seliale seit- liehen Drileken gut widersteht.
Die innere Sehieht ist aus einem Geiniseh von den gleiehen Eigenschaften aufgebaut, wie es für die einsehichtige Schale verwendet wurde. Das Gemisch sollte immer dann einen Hoehtemperatxtr-Binder enthalten, wenn Me tall mit einem Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur vergossen wird, bei der der Nie- dertemperatur-Binder umgewandelt wird undioder verdampft.
Der Niedertemperatur- Binder wirkt auch als Binder Tür den Hoch- temperatur-Binder bis mindestens zu Tein- peraturen, bei denen dieser wirksam wird.
Für gewisse Anwendungen kann die Form auch erst mit einem Hochtemperatur-Binder imprägniert werden, nachdem das Queck silber entfernt worden ist; die Schale wird dann nur mit dem Niedertemperatur-Binder Im folgenden werden als Beispiele einige Zusammensetzungen Tür das Gemisch zur Her stellung der Formsehale angegeben: <I>Beispiel<B>1:</B></I> Gemisch zür Herstellung der Innenschicht.
Flüssi-es Monochlordifluorinethan <B>. . . . . . . . . . 10</B> 500,0 <B>g</B> Polymerisiertes Vinylacetat von einer Viskosität zwischen<B>700</B> und<B>900</B> Centipoise bei 200<B>C</B> (gelöst in Benzin)<B>. . . . . . . . . 189,0 g</B> Plienol-Formaldehyd-Vorkondensat mittlerer Löslichkeitsstufe 94,5<B>g</B> Zirkoniumsilikat <B>50</B> Masehenlem2 <B>. . . . . . . 17 935,0 g</B> Primäres Ammoniumphosphat <B>50</B> Masehen/CM2 <B>. . . . . . . 661,5 g</B> <I>Beispiel</I> 2:
Gemisch zur Herstellung der äussern Schale.
Flüssig.es Monochlordifluormethan <B>. . . . . . . . . . 28</B> 200,0<B>g</B> Polymerisiertes Vinylacetat von einer Viskosität zwischen<B>700</B> und<B>900</B> Centipoise bei 20 < 1 C (gelöst in Benzin)<B>. . . . . . . . . 798,0 g</B> Plienol-Formaldehyd-Vorkondensat mittlerer Löslichkeitsstufe 222,0<B>g</B> Primäres Ammoniumphosphat <B>50</B> Maschen/CM2 <B>. . . . . . .</B> 1200,0<B>g</B> Zirkoniumsilikat <B>50</B> Maschenlem2 <B>. . . . . . .
35928,0<I>g</I></B> Mullit (Aluminiumsilikat) einer Teilehengrösse von 2 bis -unter<B>5,5</B> Ma- schenlem2 <B>. . . . . . . . . . . . . . . . 21852,0 9</B> Der Anteil des Phenol-Pormaldehyd-Kon- densationsproduktes kann<B>0,3</B> bis<B>3 %</B> betragen. Es kann jedoch auch fehlen oder durch andere Kiiiistliarze, wie ein Polymerisationsprodukt von Inden oder Cumaron ersetzt werden.
Zwei oder mehr Niedertemperatur-Binder können in einem Gemisch vorhanden sein, in dessen Aufschwemmung das Modell oder ein Modell, auf dem schon ein dünner Film haftet, eingetaiieht, werden soll, wie in dem folgenden <I>Beispiel</I> 3.- Gremisch zur Herstellung der Innensehiellt.
Flüssiges 3vIonoehlordifluormethali. <B>. . . . . . . . . .</B> 1800,0 Polymerisiertes Vinylacetat voll einer Viskosität zwisehen, <B>700</B> und<B>900</B> Centipoise bei '2200 <B>C</B> (gelöst in Benzin)<B>. . . . . . . .
.</B> 2 0,253 Ithylzellulose, auf 46,5 bis 48,5<B>%</B> äthyliert, von einer Viskosität <B>voll</B> <B><U>90</U></B> Centipoise (eine<B>5</B> % ige Lösung), in einem Gemisell voll<B>SO</B> lo Toluol und 20 % Äthanol gelöst)<B>. . . . . . . . . . . . 6,75</B> Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mittlerer Lösliebkeitsstufe <B>13,5 g</B> Primäres Ammoniumphosphat <B>50</B> Masehen/eni2 <B>.
. . . . . .</B> 811,0 - Zirkoniumsilikat <B>50</B> 3,1.i,selienlem-' <B>. . . 21578,5</B> BeÜpiel <I>4:</I> Gemiseli zur Herstellung der Aussensehieht.
Flüssiges Monoehlordifluormethan <B>. . . . . . . . . . 18</B> 800,0 <B>g</B> Polymerisiertes Vinylaeetat von einer Viskosität zwisehen <B>700</B> und. 900 Centipoise bei '200<B>C</B> (gelöst in Benzin)<B>. . . . . . . .
.</B> 400,0 Äthylzellulose, auf 46,5 bis 48,5<B>%</B> äthyliert, von einer Viskosität voll 20 Centipoise, wenn eine<B>5</B> % ige Lösung in einem Geiniseh. von<B>80 %</B> TofLiol und 20 % Äthanol, gelöst ist<B>. . . . . . . . . . . .</B> 132,0 Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mittlerer Lösliellkeitsstufe 14.8,0 <B>g</B> Primäres Ammoniumphosphat <B>50</B> Masehenlem-' <B>. . . . . .
.</B> 80090 <B><I>g</I></B> Mullit (Aluminii-imsilikat) einer Teilehengrösse von '21 bis unter<B>5,5</B> Ma- sehenlem2 <B>. . . . . . . . . . . . . . . . 14588,0</B> Die festen Bestandteile werden unter -4011<B>C</B> abgekühlt Lind mit dem. flüssigen Monöehlordill-Liormethan innig gemischt. Die ,Aufsehwenim-ting wird auf einer Temperatur unter dem Erstarrungspunkt des Queeksilbers gehalten.
Eine mehrsehiehtige Sehale mit einer innern Sehieht, deren feste Bestandteile dureb das ReaktionsprodLikt. einer Alkaliborverbin- dung gebunden sind, und einer Aussensehieht, deren feste Bestandteile aneinander gebunden sind dLireh das Reaktionsprodukt eines Phos phats, hat eine so harte Tilnenfläehe, dass sie ihre Gestalt beim Ausbacken der Form behält.
Zwisehen den beiden Sebiehten bildet siell eine verbindende Zone, in der die festen Bestand teile dLireh einen geringen Anteil eines Alkali- phosphats, wie Natriumphospliat, gebunden sind und in der die Bindungskräfte so sehwaeh sind, (lass eine Puffersehieht zwisehen der Innen- Lind Aussensebieht entsteht,
die der Innensehieht eine gewisse -#\-itehgiebi- eit ver leiht.
Bei den ein- und zweisehiehtigen Form- sellalen naeh Fi--. 4 bzw. <B>7</B> kann der floeli- temperatur-Binder iin (-,'emiseh fehlen, und die Form kann liaeh dein Troeknen damit imprägniert werden.
Zum Beispiel können die einsehiehtige Forinsehale naeh Fig. <B>-1</B> und die innere Sehieht der Sehale naeh Fig. <B>7</B> aus einem Gemiseh naeb Beispiel<B>1.</B> bis<B>3</B> herge stellt werden und die Aussensehieht aus einem Gemisell naell Beispiel 2, bei dein das pri märe Ammonitimphosphat fehlt.
Naeh dem Troehnen wird die Sehale dann mit einer wässrigen Lösung voll Phosphorsäure in einer Konzentration zwisehen <B>10</B> und<B>85 %</B> oder einer wässrigen LösLing von Äthvisilikat oder Natriumsilikat, Natriummetasilikat oder Zir- koniuniox#-ehlorid impräg-niert. Dabei kann mit Vorteil eine geringe Menge eines gesättig- kn <B>Z,
</B> ten A,-ens, wie etwa<B>1 %</B> Dioetviiiatriunisulio- sueeinat, zugefügt werden.
Die ferthre Formsehale wird zweekmässi- noch in die _Aiif.sch-#vemmuin-- des Niedertem- peratur-Binders eine gewisse Zeit eingetaueht, <B>C M</B> daniit die 1,ösun--,), vollständig oder bis zu einer gewünsellten Tiefe<B>-</B> unter Auslassung der Mittelschicht<B>-</B> von beiden Seiten eindringen kann.
Diese Zeit hängt von der Dieke der Sehtile und der verlangten Eindringtiele ab, die sieh ihrerseits nach dein Gussmetall richtet. Für kleine Formen genügt eine Minute, für verhältnismässig- diekwandige <B>-</B> z. B.<B>6</B> nim werden mehrere Minuten benötigt.
Wenn z. B., wie in den Beispielen erläu tert. Ainmoniamphosphat in feiner Verteilung der f*berzii#,#sniasse beigesetzt war, so zersetzt sich dieses und bildet eine Phosphorsäure, die mit den festen Bestandteilen reagiert, wenn die Reaktionstemperatur erreicht wird. Die gleiche Wirkung erzielt man, wenn man die Form mit einer wässrigen Lösung von Phos phorsäure imprägniert.
Wird Metall von hoher Sehmelztemperatur vergossen, wie z. B. rostfreier Stahl, so kann der Anteil des Alkalifluorids, der Alkalibor- verbindLing oder eines Gemisehes aus diesen oder von Verbindungen, die bei der Reaktion solche Verbindungen oder Gemische bilden, für die Innensehieht einer Schale bei etwa <B>0,25</B> bis<B>1 %</B> der festen Bestandteile der ge trockneten Form liegen.
Das folgende Beispiel gibt die Zusammen setzung für die Innenschieht einer 7weischieh- tigen_ Formsehale. <I>Beispiel<B>5:</B></I> Gremiseh zur Herstellung der Innensehieht.
#'Jüssiges Monoehlordifluormethan <B>. . . . . . . . . . 6 000,0 g</B> Polymerisiertes Vinvlaeetat von einer Viskosität zwischen<B>700</B> und <B>900</B> Centipoise bei 2011 <B>C</B> in feingemahlener Auflösung in Benzin<B>. . . . 31,0<I>g</I></B> Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mittlerer Löslichkeitsstufe 40,5<B>g</B> BorAi'tii-e <B>. . . . . . . . . . . . . . . .</B> 18,0 <B><I>g</I></B> Natriunifluorid <B>. . . . . . . . . . . . . . .</B> 54,8<B>g</B> Zirkoniunisilikat <B>. . . . . . .
. . . . . . . . 7905,7<I>g</I></B> Das Geiniseh wird bei Verwendung unter der Erstarrungstemperatur des Quecksilbers gehalten. Das Gemiseh für die Aussensehieht wird naeh Beispiel 2 oder 4 hergestellt.
Bei dreisehiehtigen Formschalen wird, nachdem die Innensehieht wenigstens ange- troeknet. ist, eine Zwischensehicht' (47 in Fig. <B>10)</B> aufgebracht. Die Zusammensetzung des Gemisches kann die gleiche sein wie für die Innenschieht, mit dem Unterschied, dass der Hochtemperatur-Binder fehlt und die Teil ehen etwas gröber sein können. <I>Beispiel</I> 6.
Greiniseh zur Herstellung der Zwisehensehieht Flüssi-es Monochlordifluormethan <B>. . . . . . . . . . 5 800,0 g</B> t-, Polymerisiertes Vinylaeetat von einer Viskosität zwischen<B>700</B> und<B>900</B> Centipoise bei 201<B>C</B> in feingemahlener Auflösung in Benzin<B>. . . .</B> 81,0 <B>g</B> Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mittlerer Löslichkeitsstufe 40,5<B>g</B> Zirkoniumsilikat <B>50</B> Masehen/eM2 <B>. . . . . . . . . .
7 978,5 g</B> Die Aiiisehweininuli-.,r fÜr die Mittelschicht auf das mit der Innensehicht versehene Mo- wird auf dieselbe Weise hergestellt wie die dell aufgebraeht.
für die Innenschicht und auf dieselbe Weise Ein Hoehtemperatur-Binder aus einem Alkalifluorid, einer Alkaliborverbindung oder aus Gemisehen. aus beiden oder einer Verbin dung, die bei der Reaktion solche Verbindun gen oder Gemische liefert, gibt eine härtere Innenfläche der Schale als einer, der als Re aktionsprodukt einer Phosphorsäure mit der Überzugsmasse gebildet wird. Die Härte kann durch entsprechende Einstellung der Fluorid- und Borverbind-Lingen besser geändert wer den als bei Teilchen aus Ammonftimphosphat.
Der Guss kann stehend, im Schleuderguss- verfahren, mit Unterdruck in der Form oder äusserem Überdruck erfolgen.
Wenn das Gussstück nach seinen physi kalischen Eigenschaften ohne Nachteil in einer Flüssigkeit, z. B.<B>öl</B> oder Wasser, abgeschreckt werden kann, oder wenn der Absehreeliprozess sogar erwünscht ist, kann die ganze Form abgeschreckt werden. Dabei bröckelt<B>-</B> der grösste Teil der Füllung und Schale ab.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier angegebenen Ausführungen, sondern nach den hier gegebenen speziellen Bei spielen sind zahlreiche Abwandlungen und Anwendungsmögliehkeiten gegeben.