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Verfahren zum Herstellen von Gießereiformmasken Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen von Gießereiformmasken. Es ist bereits ein Verfahren
zur Herstellung von Gießereiformen, Gießereikernen, insbesondere Hohlkernen od.
dgl. bekannt, bei dem beheizte Modelle, Modellplatten oder Kernkästen aus Metall,
Porzellan oder anderen geeigneten Werkstoffen mit einer Isolierschicht versehen
werden, wobei auf diesen Modellen, Modellplatten oder Kernkästen durch Aufbringen
von schütt- oder blasfähiger Formmasse und Anhärten durch Kontakt mit der Modell-
oder Kernkastenoberfläche und Entfernen der überschüssigen Formmasse Formmasken
erzeugt werden, wonach die erzeugte Maske durch Wärme aushärtet, gelöst und abgehoben
wird, und wobei die Rückseite der Modellmaske in geeigneter Weise zur Aufnahme des
beim Gießen entstehenden statischen Druckes verstärkt wird.
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Bei diesem bekannten Verfahren ist zwar angegeben, daß das Aushärten
stufenweise erfolgen kann, wobei der Füllstoff Bindemittel enthält, die nacheinander
bei verschiedenen Temperaturen aushärten, damit man die mit den Masken versehenen
Modelle durch einen Härteofen kontinuierlich laufen lassen kann. Hierbei erfolgt
das Aushärten aber immer bei hohen Temperaturen, da grundsätzlich geheizte Modelle
verwendet werden. Hierbei zeigt sich unter anderem der Nachteil, daß teure, hitzebeständige
Modelle verwendet werden müssen, so daß insbesondere bei kleinen Serien die Stückkosten
außerordentlich hoch liegen.
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Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform bekannt,
bei dem eine Mischung aus feuerfesten Teilchen mit einem bei niedrigen Temperaturen
aushärtbaren Harz und einem Hochtemperatur-Bindemittel auf ein auf 200 bis 500°
C erhitztes Modell aufgetragen wird. Hierbei ist beispielsweise umständlich, daß
das Modell vorher erhitzt werden muß. Auf dieses warme Modell mit einer Temperatur
von 200 bis 500° C muß dann die Mischung sorgfältig unter Ausfüllung sämtlicher
Winkel und Kanten aufgebracht werden, was nur mit besonderen Werkzeugen erfolgen
kann. Da das Modell bis auf 500° C erhitzt werden muß, ist die Anwendung dieses
bekannten Verfahrens praktisch auf Metallmodelle beschränkt, deren Herstellungskosten
auch bei einer großen Stückzahl von Abgüssen verhältnismäßig hoch liegen.
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Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter
Verwendung von Modellen aus erstarrtem Quecksilber bekannt, wobei das ; Quecksilbermodell
durch Überziehen mit einer Suspension hitzebeständiger, anorganischer fester Teilchen
in einem flüchtigen organischen Stoff gefertigt wird, der bei atmosphärischem Druck
unter 20° C siedet und wenigstens einen unterhalb der Erstarrungstemperatur des
Quecksilbers wirksamen, die Haftung der aufgetragenen Suspension an dem Erstarren
des Quecksilbers bewirkenden Bindergelös enthält und durch darauffolgendes Verdunstenlassen
des organischen Stoffes unterhalb der Erstarrungstemperatur des Quecksilbers das
Modell mit einer selbsttragenden Schale umschließt, die nach dem Ausschmelzen des
Quecksilbers ausgebacken wird. Nach diesem bekannten Verfahren wird also eine Suspension
zum Überziehen des Modells verwendet. Hierbei ist selbstverständlich nachteilig,
daß diese Flüssigkeit unterhalb 25° C sieden muß, weil man die Flüssigkeit verdampfen
lassen muß.
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Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Herstellung von Formen
aus einer Mischung von feuerfesten Mitteln mit wärmehärtenden Harzen bekannt, nach
dem die Formen in einem Stempel unter Anwendung von Druck und hoher Temperatur hergestellt
werden. Hierbei müssen jedoch gleichfalls teure Metallformen verwendet werden, da
dieselben auf sehr hohe Temperaturen zu erwärmen sind. Die nach diesem bekannten
Verfahren hergestellten Formen sind daher für Metalle mit hohem Schmelzpunkt nicht
geeignet. Eine weitere Schwierigkeit tritt beim Ausbacken der Formen innerhalb des
die Formen allseitig umschließenden Preßwerkzeugs auf, da die flüchtigen Bestandteile
kaum entweichen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche wesentlich wirtschaftlicher
arbeitet als die bekannten Verfahren, und zwar insbesondere dadurch, daß auf die
Verwendung kostspieliger, hitzebeständiger Modelle verzichtet werden kann und daß
mit einem Modell ein Vielfaches an Masken hergestellt werden kann, ohne daß das
Ausbacken der Maske abgewartet werden muß.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Formstoffmischung aus feuerfestem Material,
einem Vorbindemittel und einem Hochtemperatur-Bindemittel bei Raumtemperatur auf
das kalte Modell aufgegeben, durch Druckmittel eines Preßstempels zur Maske geformt
wird und dann die Maske vom Modell abgenommen und bei einer Temperatur von 420°
C oder mehr ausgehärtet wird. Auf diese Weise kann mit einem kalten Modell gearbeitet
werden, so daß die hierdurch bedingten Vorsichtsmaßregeln entfallen und eine höhere
Arbeitsleistung erzielt wird. Außerdem können die Masken bei sehr viel höheren Temperaturen
ausgehärtet werden, da keine Rücksicht auf das Modell genommen werden muß.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nun folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Masken von bestimmter
Dicke trocken gepreßt, und zwar aus Material, das eine gute Hitzeschock-Widerstandsfähigkeit
und Dimensionsstabilität bei erhöhter Temperatur aufweist. Dadurch wird es möglich,
die Maske für den Gießvorgang auf höhere Temperaturen zu bringen, womit Gießstücke
erzielt werden können, die neue und verbesserte Merkmale aufweisen. Dadurch können
die einzelnen Verfahrensschritte in besserer Weise kombiniert werden, so daß eine
größere Produktion von Teilen möglich wird.
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Bei der Herstellung von Masken wird ein, feuerfestes Material verwendet,
das in einem feinverteiltem Zustand vorliegt und welches mit einem Vorbindemittel
verbunden wird, welches unmittelbar nach der trocknen Kompression oder Trocknung
wirksam wird. Dadurch erhält das maskenartig geformte Produkt seine Festigkeit zwecks
Aufrechterhaltung der Dimensionsmerkmale und der Form der Maske während der nachfolgenden
Behandlung. Das Produkt enthält weiter ein feuerfestes Bindemittel, das wirksam
wird, wenn dieses auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wird, und welches der geformten
Masse Festigkeit und Dimensionsstabilität verleiht, wenn das geschmolzene Metall
in die Maske gegossen wird. Eine bestimmte Menge der Verbindung wird zur Kompression
in eine Form gegeben, und zwar auf ein Modell oder einen Stempel. Anschließend wird
das Material komprimiert, und es fließt dabei genügend, um jede Einzelheit des Stempelteiles
anzunehmen und eine Maskenform zu bilden, die durch das Vorbindemittel zusammengehalten
wird, das sofort ohne oder mit Erwärmen aktiv wird. Das so geformte Material hat
eine genügende Kaltfestigkeit. Die Maske wird anschließend vom Stempel entfernt
und dann einer Wärmebehandlung unterworfen, und zwar bei einer Temperatur, die genügt,
um das Hochtemperatur-Bindemittel zu aktivieren und im wesentlichen das verflüssigbare
Material in der Maske zu eliminieren. Die Temperatur soll dabei aber nicht so hoch
sein, daß eine Glasbildung oder eine Sinterung des Bindemittels eintritt, welche
genügen würde, um die Permeabilität der Maske, ihre Form und ihre Dimensionscharakteristiken
zu zerstören.
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Die so hergestellten Formteile haben eine gute Hitzeschockbeständigkeit
und eine gute Festigkeit. Sie werden vor oder nach der Wärmebehandlung in geeigneter
Weise zusammengefügt, um eine Form zu ergeben, die für den Gießvorgang bei höheren
Temperaturen gehalten werden kann. Durch die erhitzte Form wird die Fließfähigkeit
des Metalls über eine längere Zeitdauer erhalten, was bewirkt, daß sich die Form
besser füllt und sich ein dichtes Produkt bildet, das der Form besser entspricht
und welches eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweist, so daß im wesentlichen
ein fertiger Körper entsteht. Wenn die Maskenteile in zusammengefügtem Zustand einer
Wärmebehandlung unterworfen werden, wird hierdurch zusätzlich die Verbindung der
Teile untereinander bewirkt. Wenn das Zusammensetzen nachher stattfindet, ist es
erforderlich, ein Bindemittel oder andere geeignete Mittel zu verwenden, welche
das Zusammenhalten der zusammengesetzten Maskenteile bewirken. Wenn die Form bei
erhöhter Temperatur verwendet wird, können die durch Wärmebehandlung zusammengefügten
Masken direkt bei dieser oder ungefähr bei dieser Temperatur der Wärmebehandlung
für das Gießverfahren verwendet werden, anderenfalls ist es erforderlich, die zusammengefügten
Teile für den Gießvorgang wieder zu erwärmen.
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Beispiel 1 Zubereitung für die Maskenherstellung 95 Gewichtsteile
kalzinierte Tonerde, 3 Gewichtsteile Feldspat, 2 Gewichtsteile Schlämmkreide, 5
Gewichtsteile Paraffinwachs, 95 Gewichtsteile Trichloräthylen.
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Das Wachs wird bis zum Schmelzen erhitzt und dann durch langsamen
Zusatz des Trichloräthylens in Lösung übergeführt. Diese Lösung wird der Mischung
der trockenen Pulver zugegeben, und die gebildete Aufschlämmung wird zwecks Verkleinerung
bis zu einer Teilchengröße für ein Sieb mit lichter Maschenweite von 0,04 mm oder
weniger in eine Kugelmühle gegeben. Gewöhnlich werden für diesen Mahlvorgang ungefähr
24 Stunden oder etwas mehr benötigt.
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Das Lösungsmittel wird durch Verdampfen in offenen Pfannen aus dem
gemahlenen Produkt entfernt, gegebenenfalls unter Wärmeanwendung und vorzugsweise
unter Rühren, um eine Trennung der Lösungsmittelphase von den festen Teilchen zu
vermeiden. Anderenfalls werden die Teilchen vom Wachsbindemittel nicht homogen überzogen.
Das trockene Produkt wird pulverisiert, vorzugsweise bevor alles Lösungsmittel entfernt
ist, denn, wenn eine kleine Menge des Lösungsmittels verbleibt (etwa 3 bis 10 Gewichtsprozent),
wird der Arbeitsaufwand für die Pulverisierung geringer. Das trockene Produkt muß
nicht wieder auf eine Teilchengröße für ein Sieb mit lichter Maschenweite von 0,04
mm zerkleinert werden. Es ist erwünscht, das Produkt zu Kugeln oder Würfel zu verdichten,
welche durch mechanische Mittel leichter den für die Verformung
benötigten
Stempeln zugeführt werden können. Anschließend wird das Produkt so getrocknet, daß
es nicht mehr als 1 bis 2 Gewichtsprozent Feuchtigkeit, bezogen auf die Feststoffe,
enthält.
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Eine abgemessene Menge Pulver wird in den Hohlraum der Form eingeführt
und unter einem Druck von 70 bis 1400 kg/cm2 derart gepreßt, daß ein Kompressionsverhältnis
von ungefähr 1:3 daraus resultiert. Die so entstandene Form weist eine Wandstärke
von etwa 3,2 bis 12,7 mm auf.
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Die so gebildete Maske wird dann einer Wärmebehandlung bei Temperaturen
von etwa 400 bis 1100° C unterworfen, und zwar so lange, bis ein ausgedunsteter
Zustand erreicht ist. In diesem ist das feuerfeste Bindemittel aktiviert, jedoch
ohne daß Glasbildung oder Sinterung in einem solchen Ausmaß auftritt, daß eine Schrumpfung
oder ein wesentlicher Verlust der Durchlässigkeit der Maske zustande käme. Unter
diesen Bedingungen wird das organische Bindemittel, welches die Maske vorübergehend
in der gewünschten Form hält, und jegliches andere verfiüchtigbare Material aus
der Maske abdestilliert oder ausgebrannt. Eine solche Destillation oder ein solches
Ausbrennen wird unter oxydierenren Bedingungen durchgeführt, damit eine gänzliche
Entfernung aus der Maske erreicht wird. Gewöhnlich werden diese Bedingungen durch
die natürlichen Luftzüge in den Öfen und anderen Brennanlagen, in denen die Masken
gebrannt werden, ohnehin geschaffen. Das Brennen kann in Serien oder kontinuierlich
vor sich gehen. Wenn bei einer Temperatur von 1040° C gebrannt wird, dann dauert
die Behandlung 2 bis 10 Stunden, je nach der Wandstärke der Maske und der Masse
des zu behandelnden Materials.
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Das Gießen, das Kühlen, das Entfernen der Gußstücke und das Reinigen
derselben sind im wesentlichen ähnlich wie beim konventionellen Maskenformverfahren,
mit der Ausnahme, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
die Masken bei einer gewünschten erhöhten Temperatur gehalten werden oder sonst
auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden, um das Metall in die Masken zu gießen.
Dies hat zum Ergebnis, daß das Metall frei in und durch die dünnen Teile der Maske
fließt und dieselbe im wesentlichen gänzlich füllt. Dabei wird ein festes und dichtes
Gußstück erhalten, das die Oberfläche der Maskenwände in allen Einzelheiten wiedergibt.
Ein solches Gußstück erfordert wenig zusätzliche Oberflächenbehandlung.
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Als Vorbindemittel können auch andere natürliche und synthetische
Wachse verwendet werden, wie Carnauba-VVachse, Bienenwachs, Petroleumwachs, mehrwertige
Alkoholwachse, Organsilicon-Polymere u. ä.; Petroleumdestillate und Kohlenteerrückstände;
Asphalt, Kolophonium und Teere; natürliche Harze und Gummi, wie Manilakopal, Tragacanth,
Gummiarabikum, Karaya, Coumaron und Indenharze u. ä.; synthetische Harze vom wärmehärtbaren
und vom thermoplastischen Typ, wie Phenolformaldehyd, Harnstofformaldehyd, Resorcinolformaldehyd,
Polyesterharz und ähnliche wärmehärtbare Harze von Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat,
Polyvinylbutyrat, Polyäthylacrylat, Polybutylmethacrylat, Polystyrol von niedrigem
Molekulargewicht, Zellulosepropoinat, Butyrat, Butylzellulose, Polyäthylen, Polybutylen
und ähnliche thermoplastische Harze, Kohlehydrate, Protein, wie Casein, Zein, Alginate,
Albumine, Gelatinen, animalische Leime, Stärken. Es kann auch ein anorganisches
Bindemittel, wie Borax, Natriumsilicat, Natriumtetraborat, Feldspat, Aluminiumsulphat
u. ä., verwendet werden.
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Vorzugsweise werden ein oder mehrere organische Bindemittel, am besten
Paraffin oder Petroleumwachse, verwendet, da die Bindemittelkomponente die Hauptkosten
des zur Maskenformung verwendeten Materials ausmacht. Wenn ein warmhärtbares Harz
verwendet wird, kann die harzartige Komponente in der Maske nach der Formung mittels
erhitzten Formen in einen verfestigten Zustand übergeführt werden. Die Wärme kann
auch anderswie oder durch Katalysatoren zugeführt werden mit dem Ergebnis, daß der
verfestigte Zustand ohne die Anwendung übermäßigen Druckes oder sogar durch Kontaktverformung
erzielt wird.
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Beste Resultate werden erzielt, wenn das Bindemittel in einer Menge
von 3 bis 7 Gewichtsprozent der Formzubereitung verwendet wird. In gewissen Systemen
können bis hinunter zu 2% Bindemittel und in anderen bis hinauf zu 10% Bindemittel
Verwendung finden.
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Um eine homogene Verteilung des Bindemittels bei der Maskenformfertigung
zu erzielen, ist es am besten, das Bindemittel in Lösung einem Verdünnungsmittel
zuzugeben, wobei die Teilchen der feuerfesten Materialien vollkommen benetzt werden
können, womit jedes Teilchen eine dünne Schicht des Bindemittels erhält. Um eine
Unhomogenität in der Verteilung zu verhindern, ist es wünschenswert, die Teilchen
in homogener Mischung mit der Lösung zu halten, insbesondere während der Eliminierung
des Verdünnungsmittels. Dies geschieht am besten durch fortlaufendes Rühren. Aus
anderen als wirtschaftlichen Gründen ist es vorzuziehen, ein Lösungsmittelsystem
zu verwenden, das durch Verdampfung aus offenen Pfannen bei ungefähr Raumtemperatur
eliminiert werden kann, um eine im wesentlichen gänzliche Trocknung zu erzielen.
Die teuren Lösungsmittel können durch zahlreiche konventionelle Mittel wiedergewonnen
werden.
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Von Standpunkt der Sicherheit und der Kosten ist es jedoch vorzuziehen,
eine wäßrige Lösung zu verwenden. Wenn das Bindemittel in die zur Verteilung genügend
feine Teilchengröße übergeführt werden kann, können wäßrige Emulsionen oder Dispersionen
verwendet werden, aber es ist wünschenswert, die Verwendung des Bindemittels mit
großen Teilchen zu vermeiden, da die geformte Maske dann in gewissen Gebieten einen
ungenügenden Bindemittelgehalt aufweist, während überschüssiges Bindemittel in anderen
Teilen vorhanden ist und dort während des Brennens und während des Gebrauchs Schwierigkeiten
macht.
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Als Hochtemperatur-Bindemittel können Materialien, wie Glasfritte,
Feldspat, Borax, Borate, Natriumtetraborat und ähnliche Materialien, verwendet werden,
die einen Erweichungsschmelzpunkt unter 1371° C aufweisen und die eine Aktivierung
der Bindemittelphase bis zu einem Ausmaß bewirken würden, das keine Deformation
oder Schrumpfung der geformten Maske während der Wärmebehandlung verursacht.
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Im nachfolgenden werden weitere Beispiele von Zusammensetzungen gegeben,
die für die Herstellung Verwendung finden können.
Beispiel 2 94
Gewichtsteile Zirkonit, 5 Gewichtsteile Polyvinylalkohol (mittlerer Viskosität),
1 Gewichtsteil Siliziumoxyd, 5 Gewichtsteile Glasfritte, 100 Gewichtsteile Wasser.
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In der oben angegebenen Zubereitung wird der Polyvinylalkohol in Wasser
aufgelöst, und die anderen Materialien werden dann zu dieser Lösung zugegeben, und
die Teilchen werden mittels einer Kugel- oder Rollenmühle so zerkleinert, daß sie
ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,04 mm passieren können.
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Beispiel 3 40 Gewichtsteile Siliziumoxyd, 50 Gewichtsteile kalzinierte
Tonerde, 10 Gewichtsteile Feldspat, 4 Gewichtsteile Kolophonium, 90 Gewichtsteile
Äthylalkohol.
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Das Kolophonium wird in Athylalkohol aufgelöst, und die anderen Materialien
werden dieser Lösung zugegeben, und das Ganze wird gemahlen (entsprechend einer
lichten Maschenweite von 0,04 mm).
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Beispiel 4 90 Gewichtsteile Magnesiumoxyderz (lichte Maschenweite
0,16 mm), 10 Gewichtsteile Feldspalt (lichte Maschenweite 0,16 mm), 5 Gewichtsteile
Glasfritte, 5 Gewichtsteile Phenolformaldehydharz in wasserlöslichem A-Zustand,
5 Gewichtsteile Natriumtetraborat (lichte Maschenweite 0,16 mm), 90 Gewichtsteile
Wasser.
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Das Phenolformaldehydharz wird in Wasser aufgelöst, und die anderen
Materialien werden dieser Lösung zugemischt, und das Ganze wird dann getrocknet,
um die gewünschten Kugeln zu ergeben, wie sie für den Formvorgang ohne vorangegangenes
Mahlen verwendet werden können.
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Von den in den obigen Zusammensetzungen angegebenen feuerfesten Materialien
können normalerweise viel gebundenes Wasser enthalten. Sie müssen deshalb vor der
Einverleibung in die Zubereitung kalziniert werden, um das gebundene Wasser und
andere verflüchtigbare Bestandteile zu entfernen. Der Zubereitung können auch andere
Materialien, wie Pigmente und Füllmittel, beigemischt werden, aber der Anteil an
solchen Füllmitteln und Pigmenten sollte 5 Gewichtsprozent der Zubereitung nicht
übersteigen.
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Im beschriebenen Verfahren ist es nicht notwendig, erhitzte Muster
zu verwenden, es sei denn, daß ein wärmehärtbares Bindemittel verwendet wird, das
durch Hitze verfestigt werden soll, da das Vorbindemittel im allgemeinen bei innigem
Kontakt mit den Teilchen bei der Kompression wirksam wird und so die kompakte Form
bildet. Es können deshalb Modelle oder Stempelteile verwendet werden, die aus anderen
Materialien als Metall bestehen, und zwar ohne Beschränkung hinsichtlich des Schmelzpunktes
des Materials, wie Plastik, Holz u. ä. Wenn Metall verwendet wird, können niedrig
schmelzende Legierungen oder Metalle gebraucht werden, welche es erlauben, die Stempelteile
oder die Mutter in billiger Weise und in Massen herzustellen. Dies geschieht z.
B. durch Spritzguß von Aluminium, Kontaktverformung oder ein ähnliches Verfahren.
Auf diese Weise kann auch das Produkt selbst wieder als Modell verwendet werden.
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Die Oberflächen des Stempels können vor der Maskenformung mit einer
abstoßenden Verbindung behandelt werden, wie einer Organosilikon-Flüssigkeit oder
Pulver, um die Ablösung der geformten Maske zu erleichtern. Wenn eine solche Verbindung
gebraucht wird, ist es nicht notwendig, die Stempeloberfläche zwischen jeder Formungsoperation
zu schmieren, da die abstoßende Verbindung über mehrere Formungsoperationen wirksam
ist. Erhitzte Formstempel können gewünschtenfalls verwendet werden, wenn ein Bindemittel
verwendet wird, das bei erhöhten Temperaturen besser wirksam ist; das erfindungsgemäße
Verfahren stützt sich jedoch nicht auf die Umwandlung des Bindemittels in einen
verfestigten Zustand, wies dies in den bisher verwendeten Maskenformverfahren der
Fall war, da das Bindemittel während des nachfolgenden Pressens eliminiert wird.
Bloße Kompression, die genügt, um eine kompakte Masse zu bilden, die nachher entfernt
und gebrannt werden kann, ist alles, was erforderlich ist, wodurch eine Maskenserienproduktion
von einer einzigen Form möglich wird.
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Im Vergleich zu den nach den bekannten Verfahren hergestellten Masken
sind die erfindungsgemäß hergestellten Masken relativ undurchlässig. Es ist deshalb
wünschenswert, das flüchtige Material während des nachfolgenden Brennens im wesentlichen
gänzlich zu entfernen. Es ist weiter wünschenswert, eine übermäßige Glasbildung
oder Sinterung des feuerfesten Materials zu verhindern, da eine solche Sinterung
nicht nur die Permeabilität der Maske weiter reduzieren würde, sondern sie würde
auch eine Umlagerung der Materialien bewirken mit dem Ergebnis, daß eine unkontrollierte
Schrumpfung und Deformation eintreten würde. Die geformte Maske kann als semipermeable
Struktur definiert werden, die genügende Permeabilität aufweist, damit die entstehenden
Dämpfe und Gase daraus entweichen können. Für den Fall, daß größere Permeabilität
erwünscht ist, kann die Formmasse so zubereitet werden, daß sie 10 Volumprozent
eines verbrennbaren Materials, wie Holzmehl, Sägemehl, oder ein ähnliches Material
enthält, das darin homogen verteilt ist.
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Im allgemeinen liegt die Brenntemperatur im Bereich von 399 bis 1316°
C und vorzugsweise in einem Bereich von 816 bis 1093° C. Wenn die geformte
Maske über die Destillationstemperatur oder über die thermische Zersetzungstemperatur
(ungefähr 260° C für die meisten organischen Materialien) erhitzt wird, dann kommen
die organischen Komponenten des Vorbindemittels heraus und brennen, bis sie gänzlich
entfernt sind, im allgemeinen unter oxydierenden Bedingungen. Solange das Bindemittel
weniger als 10 Gewichtsprozent der geformten Maske ausmacht, kann dieses ohne feststellbare
Dimensionsänderungen des Produktes entfernt werden. Wenn die Temperatur erhöht wird,
bis das feuerfeste Bindemittel den ausgedunsteten Zustand erreicht, dann werden
das Vorbindemittel und jegliche
andere verflüchtigbare Materialien
eliminiert, und es entsteht eines Maske, die im wesentlichen aus keramischen Materialien
besteht. Diese Maske weist eine gute Hitzeschockwiderstandsfähigkeit und gute Dimensionsstabilität
bei erhöhten Temperaturen auf, so daß die Maske im nachfolgenden Gießverfahren in
heißem Zustand verwendet werden kann.
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Eine gewisse Verglasung kann toleriert werden, solange sie nicht genügt,
um Dimensionsänderungen oder die Impermeabilität der Maske für Gase zu bewirken.
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Die Hitzeschockwiderstandsfähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten
Masken bewirkt, daß die zusammengestellten Masken auf eine Temperatur erhitzt werden
können, die näher bei der derjenigen des geschmolzenen Metalls oder niedriger als
die Schmelztemperatur oder die Verglasungstemperatur des feuerfesten Bindemittels
liegt. Alternativ können auch geformte Masken bei niedrigeren Temperaturen bis hinunter
zur Raumtemperatur verwendet werden, wenn das Metall in den Hohlraum gegossen wird.
Wenn die Formen auf erhöhte Temperatur erhitzt werden, können die Metalle im allgemeinen
bei einer um 38 bis 93° C niedrigeren Temperatur gegossen werden, als dies für andere
Gießverfahren notwendig ist, d. h. also bei ungefähr 1649 bis 1871° C für die meisten
Stahlgußsorten und speziellen Legierungen, wie sie in der Präzisionsgießerei verwendet
werden. Da die Methode des Schmelzens und Gießens des Metalls für das vorliegende
Verfahren von den bisher verwendeten Techniken in mehreren Formverfahren nicht wesentlich
abweicht, ist eine ausführliche Beschreibung hierüber nicht notwendig. Da die Gewinnung
der Gußstücke aus den Behältern oder Formen nach der üblichen Praxis vor sich geht,
kann auf eine Beschreibung ebenfalls verzichtet werden.
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Die Elimination der verdampfbaren Materialien aus der geformten Maske
hat zur Folge, daß das geschmolzene Metall in die Masken gegossen werden kann, während
diese eine erhöhte Temperatur aufweist. Dabei wird die Erzeugung von Gasen und Dämpfen
im wesentlichen gänzlich eliminiert im Vergleich mit den bisherigen Maskenformverfahren,
bei welchem das flüssige Metall in die Masken gegossen wird, welche immer noch ihre
harzartigen Bindemittel und andere verflüchtigbare Materialien enthalten, die während
des Gießverfahrens teilweise freigesetzt werden und die Qualität des gegossenen
Produktes beeinträchtigen. Nach den bekannten Verfahren war es deshalb notwendig,
hochdurchlässige Masken zu verwenden, durch welche die Gase und Dämpfe entweichen
konnten. Solche hochdurchlässigen Masken waren jedoch nicht geeignet, dem Gußstück
die Oberflächenbeschaffenheit und die Einzelheitenausbildung zu verleihen, die mit
erfindungsgemäß hergestellten Masken erzielt wird. Bei den bekannten Verfahren wurden
die flüchtigen Stoffe bei verschiedenen Temperaturen aus den geformten Masken freigesetzt,
was Fehler in den geformten Produkten bewirkte. Dies bewirkte nicht nur eine Abnahme
der Ausbeute an annehmbaren Gußstücken, sondern es vergrößerte auch die Kosten der
Nachbehandlung der annehmbaren Gußstücke.