Verfahren zur Herstellung einer einteiligen Präzisionsgiessform Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer einteiligen Präzisionsgiess form mit Hilfe eines in der Form zerstörbaren Modelles. Die Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass das mit wenigstens einer einen dünnen, nicht selbsttragenden Überzug bilden den Formschicht umkleidete Modell in einem Formkasten mit einer trockenen, rieselfähigen Hinterfüllmasse hinterfüllt wird, welche aus einer Mischung eines gekörnten, feuerfesten Stoffes und eines bei Raumtemperatur pulver förmigen, anorganischen, bei der Brenntem peratur zur Wirkung kommenden Bindemittels besteht, und dass die so erhaltene Form ge brannt wird.
Nach einem bekannten Herstellungsverfah ren für einteilige Präzisionsgiessformen wer den ein oder mehrere aus einem ausschmelz- baren bzw. ausbrennbaren Stoff - z. B. Wachs oder Kunstharz - hergestellte Modelle eines Gussstückes nach Anbringen geeigneter Ein güsse aus Waehs mit einem feinen feuerfesten ('herzu,- in der Weise versehen, dass sie in ein flüssiges Gemisch aus sehr feinkörnigem Form stoff und Bindemittel getaucht werden, wobei ein dünner, nicht. selbsttragender Überzug auf der Modelloberfläche haften bleibt.
Nach dem Trocknen des Überzuges wird das Modell in einen Formkasten verbracht und das Innere desselben mit. einer Hinterfüllmasse aufgefüllt, welche aus einem dickflüssigen, mit einem Bindemittel versetzten Brei eines gekörnten Formstoffes besteht. Der dünne Überzug begrenzt den Giesshohlraum und gewähr leistet, dank seiner feinkörnigen Beschaffen heit, eine glatte Oberfläche des Gussstückes. Die Hinterfüllmasse hat die Aufgabe, den Überzug nach erfolgtem Zerstören des Mo delleu durch Ausschmelzen bzw. Ausbrennen des Modellwerkstoffes zu stützen. An Stelle des durch Tauchen erzeugten Überzuges kann auch ein durch Aufspritzen aufgebrachter Überzug verwendet werden.
Dieses bekannte Herstellungsverfahren ver mag in vielen Fällen, insbesondere bei kompli zierter Gestalt des herzustellenden Gussstückes, den gestellten Anforderungen nicht zu genü gen. In erster Linie bildet das mangelnde Fliessvermögen der dickflüssigen Hinterfüll masse die Ursache von mit Fehlern behafteten Abgüssen; so vermag die Hinterfüllmasse Ein buchtungen und Hinterschneidungen der Oberfläche des Tauchüberzuges nicht vollstän dig auszufüllen, womit an solchen Stellen der Tauchüberzug durch die Hinterfüllmasse nicht gestützt wird.
Als Folge hiervon durchbricht beim Abgiessen, insbesondere beire Schleuder- giessverfahren das flüssige Metall die nicht gestützten Teile des Tauchüberzuges. Ferner beschränkt das schwache Fliessvermögen der Hinterfüllmasse die Anzahl der Modelle, wel che gleichzeitig in einem einzelnen Formkasten eingeformt werden können, da eine grosse An zahl in engem Abstand voneinander befind licher Modelle wiederum das Eindringen der Hinterfüllmasse in kleine Zwischenräume ver- hindert.
Ausserdem verfestigt sich die dick flüssige Hinterfüllmasse beim Brennen der Form zu einem sehr harten keramischen Kör per, was das Entfernen des erkalteten Guss- stückes aus der Form schwierig und umständ lich gestaltet. Schliesslich bedingt die Verwen dung einer solchen dickflüssigen, breiartigen Hinterfüllmasse ein sehr langsames und vor sichtiges Trocknen der Form vor dem Bren nen, um die Rissbildung nach Möglichkeit aus zuschalten.
Die Erfindung ermöglicht, die geschilder ten Nachteile dieses bekannten Herstellungs verfahrens für Präzisionsgiessformen weit gehend auszuschalten. So besitzt die zur Ab stützung des dünnen Überzuges auf der 3To- delloberfläehe verwendete trockene, riesel- fähige Hinterfüllmasse aus einem gekörnten feuerfesten Formstoff und einem bei Raum temperatur pulverförmigen anorganischen Bindemittel ein wesentlich besseres Fliessver mögen als eine dickflüssige Hinterfüllmasse.
Eine solche Hinterfüllmasse vermag daher auch kleinste Hinterschneidungen und Einbuchtun gen gleichmässig auszufüllen und gewährleistet so vor und nach dem Brennen der Form eine wirksame Abstützung des dünnen Überzuges. Damit gelingt es, ein Durchbrechen des flüs sigen Metalles durch die den Giesshohlraum begrenzende dünne Formschicht mit Sicher heit auszuschalten und damit Fehlgüsse zu vermeiden.
Das grössere Fliessvermögen einer trok- kenen Hinterfüllmasse ermöglicht aber auch eine grössere Anzahl von Modellen in einem einzelnen Formkasten gleichzeitig einzufor- men, was die Wirtschaftlichkeit des Herstel lungsverfahrens bedeutend erhöht. Ein Trock nen der fertigen Form ist vollständig über flüssig; damit ist auch die gefährliche Riss- bildung, wie sie bei Verwendung einer dick flüssigen, vor dem Brennen zu trocknenden Hinterfüllmasse auftritt, vollständig ausge schaltet.
Zugleich verbessert der Wegfall die ser Trocknungsbehandlung ebenfalls die Wirt schaftlichkeit des Verfahrens, desgleichen das wesentlich erleichterte Abziehen des Sandes aus dem erkalteten Formkasten. Die Verwendung der trockenen, rieselfähi- gen Hinterfüllmasse bedingt eine besonders sorgfältige Bindung des gekörnten feuerfesten Formstoffes der Hinterfüllmasse.
Als Binde mittel kommen solche anorganische V erbin- dungen in Betracht, welche beim Brennen der Form eine Bindung herbeiführen und die eine grosse Adhäsionskraft, das heisst ein grosses Haftvermögen am feuerfesten, gekörnten Be standteil der Hinterfüllmasse besitzen. Be sonders geeignet sind bei Raumtemperatur pulverförmige, gelartige anorganische Verbin dungen, welche oberhalb 600 C, vorzugsweise zwischen 800 bis 1000 schmelzflüssig werden.
Die derart gebundene Hinterfüllmasse vermag die dünne Formsehieht mit Sicherheit vor einer Zerstörung durch (las einfliessende Me tall zu schützen. Unter Umständen empfiehlt es sich, der Hinterfüllmasse ein zweites, bei Temperaturen unterhalb der Brenntemperatur zur \Wirkung kommendes, bei Raumtempera tur trockenes Bindemittel beizumischen. Als solches kann beispielsweise ein fein gemahlenes Kunstharz verwendet werden, welches bei mässig erhöhter Temperatur zur Wirkung kommt.
Dieses zweite Bindemittel wird vor teilhaft beim Einformen grösserer Modelle ver wendet, wo die Standfestigkeit der ungebrann ten Formen den beim Transport auftretenden Erschütterungen unter Umständen nicht ge wachsen ist.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines näher beschriebenen Ausführungsbei spiels erläutert.
Eine grössere Anzahl Wachsmodelle eines kleinen (-'uussstüekes wird mit einem ebenfalls aus Wachs gebildeten Einguss zu einem baum- ; artigen Gebilde zusammengefügt, das als Po sitivmodell zur Herstellung der Giessform dient.
Das derart fertig zusammengebaute Modell wird in einen flüssigen Formstoff ein getaucht, welcher aus einem Gemisch aus fei- , nem Quarzpulver und in Alkohol gelöstem, teilweise hcdrolisiertem -@thvlsilikat besteht, wobei eine dünne, etwa. 0,5-1,0 mm starke Schicht an der Modelloberfläche haften bleibt. Nach dem Trocknen des Überzuges wird das Modell mit dem Einguss nach unten auf einer zum späteren Ausfliessen des Modellwachses durchlochten Platte angebracht, worauf ein zylindrischer Formkasten aus zunderfreiem Blech über das ganze gestülpt und mit Wachs auf der Grundplatte abgedichtet wird.
In dieses so gebildete Gefäss wird vorerst eine kleine Menge einer flüssigen Mischung von Quarzsand und Wasserglas eingegossen, wel cher zwecks Beschleunigung der Hydrolyse eine Säure, z. B. Salzsäure, beigemischt wurde. Diese flüssige Mischung bildet nach dem Er starren einen den Einguss umschliessenden Deckel im Formkasten. Anschliessend wird der Formkasten mit einer auf folgende Weise er baltenen, trockenen, rieselfähigen Hinterfüll masse aufgefüllt. 6 Gewichtsteile trockenes, pulverförmiges Wasserglas werden 94 Ge wichtsteilen Quarzsand beigegeben und die Mischung in einer Drehtrommel gründlich durchmischt.
Die so erhaltene, mit dem anor- --anisehen Bindemittel versetzte trockene, rie- SElfäbi-e Hinterfüllmasse wird in den Form- kasten@eingefüllt und auf einem Rütteltisch eingerüttelt. Auf der Oberseite des Form kastens wird die Oberfläche der Hinterfüll masse mit einer breiartigen Mischung aus Quarzsand und Wasserglas abgedeckt.
Nach clem Aushärten der so gebildeten Deckel wird der Formkasten in den Brennofen verbracht und allmählich innerhalb von 6 bis 8 Stunden auf eine Brenntemperatur von 900 C erhitzt. Hierbei wird das Wasserglas schmelzflüssig und führt die gewünschte Bindung der Hin terfüllmasse herbei. Soll das Modellwachs zurückgewonnen werden, kann die Form vor dem Brennen in einen Trocknungsofen ver bracht. und hier bei mässig erhöhter Tempera tur das Wachs ausgeschmolzen werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren Hergestellte Giessformen eignen sich sowohl zum statischen Abgiessen wie auch zum Abgiessen auf einer Schleudergiessmaschine. Bei grösse ren Formen können unter Umständen Armie- rungselemente zur Verstärkung der Hinter füllmasse Vorteile bieten. Unmittelbar nach dem Herausnehmen des Formkastens aus dem Brennofen wird das flüssige Metall in die Form eingegossen. Nach dem Erkalten der Form werden die beiden Deckel zertrümmert und der Formstoff durch Klopfen aus dem Formkasten entfernt.
Die mit dem Einguss- kanal zusammenhängenden Gussstücke lassen sich sehr leicht aus der Hinterfüllmasse ent fernen und auf übliche Art von anhaftendem Formstoff befreien. Die fertigen Gussstücke zeigen eine vollständig glatte und fehlerfreie Oberfläche und bilden insbesondere ein ge treues Abbild auch noch so komplizierter Mo dellteile.
Andere geeignete anorganische Bindemittel sind komplexe Aluminium -Pyrophosphate, Alkalizirkonate, Alkalititanate oder Titan säure. Diese Stoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei Raumtemperatur bereits in trok- kenem Zustand eine gelartige Struktur auf weisen. Ferner sind Oxychloride z. B. Magne- siumoxychlorid geeignet.