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Kern zur Herstellung von Gußstücken aus Metallen oder Metallegierungen
Zur Herstellung von inwendig ausgesparten Gußstücken, insbesondere solchen aus Metallen
oder Metallegierungen, ist es bekannt, in einen Hohlraum in der Gießform, der dem
äußeren Umriß des späteren Gußstücks entspricht, Kerne zu befestigen, die die Gestalt
und Lage der gewünschten Aussparungen im Gußstück haben. Diese Kerne bestanden bisher
aus Sand u. dgl., der mit Mineralöl, Teer, Kunstharzen u. dgl. vermischt und nach
der Formgebung erhitzt und dadurch verfestigt wurde. Diese Bindemittel zersetzen
sich zwar bei höheren Temperaturen, etwa bei 250 bis 350° C, und verkohlen, bleiben
jedoch auch bei der Temperatur der üblichen Metallschmelzen noch formbeständig.
Diese bisher für Kerne verwendeten Werkstoffe waren jedoch gerade wegen dieser Eigenschaften
auch nachteilig, da sie nach der Abkühlung der Gußstücke entfernt werden mußten,
was insbesondere bei verwickelten Gußstücken mühsame, zeitraubende und kostspielige
Handarbeit erforderte.
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Es ist daher auch bekannt geworden, einen Gießkern insbesondere zur
Verwendung in Dauerformen aus einem schmelzbaren Werkstoff mit niedrigerem Schmelzpunkt
als das Gießgut herzustellen. Dieser Kern kann auch mit einem hitzebeständigen Schutzüberzug
versehen sein und soll vorzugsweise aus einem mit dem Gießgut artgleichen Werkstoff
bestehen. Diesem bekannten Vorschlag sind jedoch enge Grenzen gesetzt, da man dem
ausschmelzbaren Kern gute Aus- und Abflußmöglichkeiten schaffen und dafür sorgen
muß, daß das Material zurückgewonnen werden kann, was insbesondere bei Kernen aus
niedrig schmelzenden Metallen erforderlich ist.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die erwähnten Nachteile zu
beseitigen und einen Kern zu schaffen, bei dessen Verwendung die Aussparungen im
Gußstück keiner oder wesentlich weniger Nacharbeit bedürfen.
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Gemäß der Erfindung wird das gesteckte Ziel dadurch erreicht, daß
der Kern aus geschäumtem Kunstharz besteht, das durch die Wärme der in die Form
gegossenen Schmelze praktisch rückstandsfrei verbrennbar bzw. vergasbar ist, und
mit einer an sich bekannten, den Wärmedurchgang hemmenden Sperrschicht überzogen
ist, die nur einen geringen und leicht entfernbaren Rückstand hinterläßt.
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Die Verwendung von ohne merkliche Rückstände verbrennenden Werkstoffen
für Gießereizwecke ist bereits vorgeschlagen worden.
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Nach einem bekannten Gießverfahren wird aus einem ohne Rückstände
verbrennenden Kunstharzschaum zunächst ein Modell, das die Gestalt des gewünschten
Gußstücks besitzt, angefertigt und in die Gießform eingesetzt. Durch Eingießen der
Metallschmelze in die Form wird das Schaumstoffmodell dann unmittelbar verbrannt
und verdrängt, so daß das fertige Gußstück den vorher vom Modell ausgefüllten Raum
einnimmt. Damit lassen sich jedoch nur Gußstücke herstellen, die keine inneren Aussparungen
haben und keine Kerne erfordern.
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Andere bekannte Verfahren sehen vor, das Modell aus Wachs oder geeigneten
Kunstharzen zu fertigen und vor dem Abguß auszuschmelzen bzw. auszubrennen, worauf
dann anschließend in der so entstandenen Formhöhlung gegebenenfalls Kerne befestigt
werden können. Schließlich ist es auch bekannt, aus einem brennbaren und mit sauerstoffabgebenden
Substanzen vermischten Werkstoff ein Modell zu bilden. Dieses Modell trägt einen
Fortsatz, der aus der Gießform ragt und an dem es nach dem Einformen in Brand gesteckt
wird. Alle diese Verfahren sind für die Zwecke der Erfindung unbrauchbar, da die
dabei verwendeten Werkstoffe das Eingießen der Metallschmelze ohne Formänderung
nicht überstehen würden, wie es für Kerne erforderlich ist.
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Die Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Kerns setzt voraus,
daß die Sperrschicht in der Lage ist, ein Zusammenbrechen, Vergasen oder Verbrennen
des Kernwerkstoffs solange zu verhindern, bis wenigstens die an den Kern grenzende
Schicht der Schmelze erstarrt ist.
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Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß man dazu verhältnismäßig
einfache Überzüge verwenden kann, die aus mineralischen Werkstoffen, wie Gips, Ton,
Zement, feuerfesten Metalloxyden u. dgl., vorzugsweise in wäßriger Dispersion oder
Emulsion, bestehen und die vor dem Einsetzen in die Form in üblicher Weise, wie
Tauchen, Spritzen, Spachteln
und ähnlich, auf die Kerne aufgebracht
und getrocknet werden, vorzugsweise bei hoher relativer Luftfeuchte und unterhalb
der Erweichungstemperatur des Schaumstoffs, da so die Bildung von Rissen im Überzug
unterbleibt.
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Je nach den Arbeitsbedingungen, also nach Art und Gießtemperatur der
Metallschmelze, Wandstärke des Gußstücks u. dgl., kann man die Dauer der wärmesperrenden
Wirkung der Schutzschichten abwandeln, indem entweder ihre Dicke und/oder ihre Zusammensetzung
nach der gewünschten Richtung hin verändert wird. Eine Verlängerung der Schutzdauer
läßt sich erreichen, indem man den feuchten Werkstoffen der Schutzschicht Metallpulver
in feiner Verteilung zusetzt oder die Außenfläche der Schutzschichten mit Metallfolien
oder -flittern versieht, damit die Wärmestrahlung des angrenzenden Metalls zurückgeworfen
wird. Zweckmäßigerweise wird man dafür Pulver oder Folien eines Metalls wählen,
das mit der Metallschmelze verträglich ist oder auf diese vorteilhaft, z. B. reduzierend,
einwirkt.
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Da Schaumstoffe, insbesondere solche mit geringem Raumgewicht, sehr
empfindlich gegen Ritzen oder Eindrücken ihrer Oberfläche sind, hat man bereits
zahlreiche Überzüge dafür vorgeschlagen, darunter solche, die den von der Erfindung
vorgesehenen Schutzschichten ähnlich sind, ferner Kunststoffe, Folien u. dgl. Diese
bekannten Überzüge dienten jedoch dem Schutz des Schaumstoffs gegen Eindrükken und
sonstige mechanische Einwirkungen und die damit geschützten Schaumstoffteile, wie
Bauplatten, fanden nicht für Gießereizwecke Verwendung.
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Bei richtiger Wahl der Schutzschichten ist es nach der Erfindung möglich
geworden, in insbesondere verwickelten Gußstücken maßhaltige Aussparungen zu erzeugen,
die nach dem Entformen keine Nacharbeit erfordern, da der Schaumstoffkern praktisch
ohne Rückstände vergast wird. Bei Verwendung besonders dicker Sperrschichten auf
den Kernen genügt ein leichtes Ausblasen der Aussparungen, um die mineralischen
Bestandteile zu beseitigen. Die bei der Verflüchtigung der Kerne entstehenden Gase
lassen sich durch bekannte Hilfsmittel ohne Störung nach außen ableiten.