DE1199931B

DE1199931B - Process for the production of casting molds using gasifiable models

Info

Publication number: DE1199931B
Application number: DEN19370A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Nellen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-12-27
Filing date: 1960-12-27
Publication date: 1965-09-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung vergasbarer Modelle Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von durch die Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehenden Modellen sind bereits bekannt. Unter den zur Herstellung der Modelle in Betracht kommenden Werkstoffen zeichnet sich aufgeschäumtes Polystyrol durch vollständige Vergasungsfähigkeit ohne Bildung von Rückständen wie Asche oder Schlacke, weiter ohne Verbrennung, Sinterung, explosionsartigen Zerfall, stürmisches Aufschäumen, Aufblähen, Zusammenfallen und sonstige körperliche und stoffliche Veränderungen, die den Guß stören würden, aus. Im Zusammenhang mit diesem Verfahren ist es weiter bekanntgeworden, das Modell in kalt- oder CO2-härtende Formmassen einzubetten.Process for the production of casting molds using gasifiable Models Method of making casting molds using by the Influence of the poured melt into the gaseous state models are already known. Among those eligible for making the models Materials, foamed polystyrene is characterized by its complete gasification capability without formation of residues such as ash or slag, further without combustion, sintering, explosive decay, stormy foaming, puffing up, collapsing and other physical and material changes that would disrupt the casting. In connection with this method, the model in embed cold- or CO2-curing molding compounds.

Es ist ferner in Verbindung mit aus Wachs bestehenden Modellen bekanntgeworden, ein Wachsmodell mit mehreren Überzügen aus feuerfestem Stoff im Tauchverfahren so herzustellen, daß das Modell eine solche Anzahl von Überzügen und eine solche Dicke aufweist, daß eine selbsttragende Formschale gebildet wird, wobei zur Entfernung des Wachsmodelles aus der Schale heiße Lösungsmitteldämpfe verwendet werden, welche durch die Schalenwände hindurchgeführt werden. Zur Hinterfüllung des Wachsmodelles werden hitzebeständige Werkstoffe mit einem Bindemittel benutzt.It has also become known in connection with models made of wax, a wax model with several coatings of fire-resistant material in the dipping process like this to make the model have such a number of coatings and such a thickness comprises that a self-supporting shell mold is formed, with for removal of the wax model from the shell, hot solvent vapors are used, which be passed through the shell walls. For backfilling the wax model heat-resistant materials with a binding agent are used.

Ein eigener, früherer Vorschlag besteht darin, ausgehend von dem Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, als Formstoff, mit dem das vergasbare Modell umgeben wird, bindemittelfreie, schütt- und rieselfähige, feuerfeste Werkstoffe zu verwenden, unter denen sich tonfreier, trockner Quarzsand durch besonders niedrige Gestehungskosten und sofortige Verwendbarkeit ohne Aufbereitung auszeichnet. Dabei wurde gefunden, daß sich dieses Verfahren besonders zur Herstellung von Gußstücken aus Buntmetallen eignet, die bekanntlich zu einem starken Aufschäumen der Schmelze führen. Dieses Aufschäumen fällt weg, wenn das vorgeschlagene Verfahren benutzt wird. Die Gründe hierfür ergeben sich aus der Überlegung, daß die Schmelze nicht in einen mit Luft erfüllten Hohlraum eindringt, sondern daß die Vergasung des Modellei, dem Fortschreiten des Schmelzflusses entsprechend, abläuft; dadurch kommt es zu keiner Einführung von Luft bzw. Sauerstoff in die Schmelze unter deren hydrostatischem Druck, sondern zu einem langsam vor sich gehenden Eindringen der Schmelze in das aus dem Schaumwerkstoff bestehende Modell, das somit einen gewissen Widerstand bildet und dadurch das stürmische Eindringen der Schmelze mit dem sich hieraus ergebenden Eindringen von Luft bzw. Sauerstoff verhindert.A separate, earlier suggestion is based on the procedure for the production of casting molds using models that are exposed to the action the poured melt into the gaseous state, as molding material, with which the gasifiable model is surrounded, binder-free, pourable and free-flowing, Use refractory materials, including clay-free, dry quartz sand thanks to particularly low initial costs and immediate usability without reprocessing excels. It was found that this process is particularly useful for production of castings made of non-ferrous metals, which are known to cause strong foaming the melt lead. This foaming is omitted if the proposed method is used. The reasons for this result from the consideration that the melt does not penetrate into a cavity filled with air, but that the gasification of the model, corresponding to the progression of the melt flow, takes place; through this there is no introduction of air or oxygen into the melt below it hydrostatic pressure, but a slow penetration of the Melt into the model made of the foam material, thus giving it a certain Resistance forms and thereby the stormy penetration of the melt with the itself the resulting penetration of air or oxygen is prevented.

Vorliegende Erfindung beschreitet, wiederum ausgehend von Verfahren zur Herstellung von Gießformen unter Verwendung von durch die Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehenden Modellen, wobei zwischen dem Modell und der Hinterfüllung aus bindemittelfreien, rieselfähigen und feuerfesten Werkstoffen eine das Modell umgebende, aushärtende Formstoffschicht angeordnet ist, einen anderen Weg, um zu Gießformen zu gelangen, die unter Verwendungsmöglichkeit des genannten, billigen Quarzsandes eine Reihe von Abgüssen zulassen. Um das zu erreichen, wird erfindungsgemäß das vergasbare Modell mit einer im trockenen und rieselfähigen Zustand befindlichen Formstoffschicht umgeben, die aus einem feuerfesten Material und einem unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze aushärtenden oder wenigstens bindig werdenden Bindemittelanteil besteht und die mit dem bereits genannten, bindemittelfreien, rieselfähigen und feuerfesten Material hinterfüllt wird.The present invention proceeds, again based on methods for the production of casting molds using by the action of the cast Melt models transitioning into the gaseous state, with between the model and the backfilling of binder-free, pourable and refractory materials a hardening molding material layer surrounding the model is arranged, another Way to get to casting molds that can be made using the aforementioned, cheap quartz sand allow a number of casts. To achieve that, will according to the invention the gasifiable model with a dry and free-flowing state Surrounding located molded material layer, which consists of a refractory material and a hardening or at least cohesive under the action of the poured melt and the binder-free, binder-free, pourable and refractory material is backfilled.

Es besteht zunächst die Möglichkeit, eine vorzugsweise schalenförmig zusammenhängende Zwischenschicht auf dem Modell selbsthaftend durch Tauchen, Anstreichen, Aufspritzen, Niederschlagen od. dgl. zu erzeugen. Man kann weiter die vorzugsweise schalenförmig zusammenhängende Zwischenschicht in dem bei Einlegen des Modellei noch losen, schütt- und rieselfähigen Gefüge durch Einführung von unter dem Einfluß der Schmelze aufhärtbaren und das Gefüge mindestens versteifenden Bindemitteln erzeugen. Ein derartiges Bindemittel besteht beispielsweise aus nicht härtbaren, dauernd schmelzbaren, sprit-bzw. toluollöslichen Phenolharzen, die entstehen, wenn Phenol und Formaldehyd im Verhältnis 2: 1 bis 1,6 bei Gegenwart von Säuren erwärmt werden. Dabei ist es zweckmäßig, im Bereich der schalenförmig zusammenhängenden Zwischenschicht oder -schichten Verstärkungseinlagen aus Draht, Blechen, Formstücken od. dgl. in das zunächst noch lockere Gefüge einzuführen. Die Schalen erhalten dadurch den erforderlichen Zusammenhang, und sie nehmen eine gewisse Festigkeit an, so daß sie sich zum Schalenguß bekannter Art eignen. Die Schale kann dann wieder in ein loses, rieselfähiges Gefüge eingebettet und in ihm genauso kernlos vergossen werden wie die Schmelze unter Vergasung des ersten Positivmodelles vergossen wird, mit der Einschränkung, daß die die Kerne überflüssig machenden Teile der Schale so angeordnet sind, daß Schmelze zwischen kernersetzenden Teilen der Schale und der übrigen Schale eindringen kann.There is initially the possibility of a preferably bowl-shaped coherent intermediate layer on the model self-adhesive by dipping, painting, Spraying on, depositing or the like. To generate. One can further prefer the shell-shaped interlayer in which the model is inserted still loose, pourable and free-flowing structure due to the introduction of under the influence generate binders which can be hardened in the melt and which at least stiffen the structure. Such a binder consists, for example, of non-curable, permanently meltable, fuel or Toluene-soluble phenolic resins that are formed when phenol and formaldehyde in a ratio of 2: 1 to 1.6 are heated in the presence of acids. It is useful in the area of the interlayer, which is connected in the form of a shell or layers of reinforcement inserts made of wire, sheet metal, shaped pieces or the like to introduce the initially still loose structure. This gives the shells the necessary Connection, and they take on a certain solidity, so that they can be molded into a shell known type. The shell can then return to a loose, free-flowing structure embedded and cast in it just as coreless as the melt with gasification of the first positive model is cast, with the restriction that the cores Obsolete parts of the shell are arranged so that melt between core-replacing parts of the shell and the rest of the shell can penetrate.

Es ist zwar an sich bekannt, bei der Herstellung von Formen die aus Wachs, Kunstharz und anderen aufschmelz- oder aufdampfbaren Stoffen bestehenden Modelle mit einem Überzug aus feinkörnigen, feuerfesten Formstoffen und Bindemitteln zu versehen. Da Stahlhülsen, welche der Form während der Herstellung die notwendige Festigkeit geben, nach dem Einrütteln der Hinterfüllung entfernt werden müssen und die Gefahr entsteht, daß die Form beim Trocknen und beim Ausschmelzen von Wachs aufreißt, wurde vorgeschlagen, die mit Wasserglas oder einem ähnlich wirkenden Bindemittel durchsetzte Hinterfüllmasse in eine die vorbereiteten Modelle enthaltende, geteilt aufgeführte Stahlhülse einzurütteln, welche der Form während der Herstellung die notwendige Festigkeit gibt, und in welche ein aus einem weitmaschigen Drahtnetz aus dünnem Draht bestehender Drahtkorb oder eine Drahtröhre derart eingesetzt wird, daß dieser Einsatz wenige Millimeter unter der Oberfläche der fertigen Form liegt. Demgegenüber liegt nach dem Vorschlag vorliegender Erfindung die Verstärkungseinlage in möglichst großer Nähe des Modelles, so daß es sich um abweichende Maßnahmen zur Erfüllung einer andersliegenden Aufgabe handelt.Although it is known per se, in the manufacture of molds from Wax, synthetic resin and other substances that can be melted or vaporized Models with a coating of fine-grain, refractory molding materials and binding agents to provide. Because steel sleeves which shape the necessary during manufacture Give strength, after shaking in the backfill must be removed and the risk arises that the form will dry out and when the wax is melted out tears, it has been suggested to use waterglass or a similar binding agent interspersed backfill mass into one containing the prepared models Shake the steel sleeve listed, which the shape during the production necessary strength there, and in which one made of a wide-meshed wire net a wire basket made of thin wire or a wire tube is used in such a way that that this insert is a few millimeters below the surface of the finished form. In contrast, according to the proposal of the present invention, there is the reinforcing insert as close as possible to the model, so that there are deviating measures for Performing a different task.

Das neue Verfahren gibt insbesondere die Möglichkeit, die- Zwischenschicht aus Stoffen zu bilden oder das lockere Gefüge mit ihnen anzureichern, die das Vergießen der Schmelze begünstigen, beispielsweise ihr Aufschäumen herabsetzen oder beseitigen oder die den Guß schwer vergießbarer Metalle wie Titan oder Titanlegierungen dadurch ermöglichen, daß sie durch ihr gegen die Schmelze inertes Verhalten Reaktionen zwischen Schmelze und Umgebung ausschließen. Selbst wenn diese Stoffe sehr kostspielig sind, ist das belanglos, weil es nicht erforderlich ist, sie durch Bindemittel einzubinden. Es reicht aus, daß sie in der zusammenhängenden Zwischenschicht durch Anreicherung oder Ersatz des losen, schütt-und rieselfähigen Gefüges vorhanden sind, so daß Reaktionen von Metallen, die beispielsweise mit Quarzsand reagieren, ausgeschlossen sind. Derartige, gegen beispielsweise Titan inerte Stoffe sind an sich bekannt, so daß sie hier nicht im einzelnen aufgeführt zu werden brauchen.The new process gives in particular the possibility of the intermediate layer to form from materials or to enrich the loose structure with them, which is the casting favor the melt, for example reduce or eliminate its foaming or the casting of difficult-to-cast metals such as titanium or titanium alloys enable them to react between them through their behavior which is inert towards the melt Exclude the melt and the surrounding area. Even if these substances are very expensive, this is irrelevant because it is not necessary to bind them in with binding agents. It is sufficient that they accumulate in the contiguous intermediate layer or replacement of the loose, pourable and free-flowing structure are present, so that reactions metals that react with quartz sand, for example, are excluded. Such, Substances which are inert to titanium, for example, are known per se, so that they are not used here need to be listed in detail.

Nach einem Ausführungsbeispiel wird so vorgegangen, daß zunächst auf dem Boden einer aus Blech bestehenden, kastenförmigen, oben offenen Form Quarzsand ausgebreitet wird. Auf den Quarzsand wird eine Mischung aus Quarzsand und dem oben näher bezeichneten Phenolharz aufgebracht. Auf diese Schicht wird das etwa aus aufgeschäumtem Polystyrol bestehende Modell aufgelegt und es wird dieses Modell wieder mit der obenerwähnten Mischung umhüllt. Durch leichtes Andrücken der Mischung an das Modell kann erreicht werden, daß etwa eine gleich dicke Schicht aus der Mischung um das Modell herum gebildet wird, deren Begrenzungsflächen annähernd äquidistant zu den Begrenzungsflächen des Positivmodelles verlaufen. Der verbleibende Hohlraum des Formkastens wird dann mit losem, schütt- und rieselfähigem Gefüge, beispielsweise mit Quarzsand, ausgefüllt und hierauf ist die Form, da Eingüsse und Steiger nach den Vorschlägen des Hauptpatentes mit eingeformt waren, gießfertig. Bei dünnerer Ausbildung der Zwischenschicht kann der Werkstoff oder die Werkstoffmischung, aus denen die Schale bestehen soll, auch auf dem Modell selbst angeordnet werden, so daß es bereits mit dem die Zwischenschicht bildenden Werkstoff oder mit den die Zwischenschicht bildenden Werkstoffen gemeinsam in den Hohlraum der Form eingelegt wird, wobei naturgemäß der Boden der Form nur mit losem, rieselfähigem Gefüge, beispielsweise wieder aus Quarzsand, bedeckt zu sein braucht. Nach dem Einlegen wird der noch freie Hohlraum der Form wieder mit losem, schütt- und rieselfähigem Gefüge ausgefüllt, worauf die Form wieder gießbereit ist.According to one embodiment, the procedure is that initially on the bottom of a box-shaped, open-topped form made of sheet of quartz sand is spread. On top of the quartz sand is a mixture of quartz sand and the above applied phenolic resin. On this layer it becomes something like foamed Polystyrene existing model and it will be this model again with the enveloped above mixture. By gently pressing the mixture onto the model can be achieved that about the same thick layer of the mixture around the Model is formed around, the boundary surfaces of which are approximately equidistant from the The boundary surfaces of the positive model run. The remaining cavity of the The molding box is then made with a loose, pourable and pourable structure, for example with quartz sand, filled in and on this is the form, there are sprues and risers were molded in with the proposals of the main patent, ready for casting. With thinner The intermediate layer can be formed from the material or the material mixture which the shell is supposed to be placed on the model itself, so that it is already with the material forming the intermediate layer or with the Intermediate layer-forming materials are placed together in the cavity of the mold is, of course, the bottom of the form only with a loose, free-flowing structure, for example again made of quartz sand, needs to be covered. After inserting it, the one that is still free will be The cavity of the mold is again filled with a loose, pourable and free-flowing structure, whereupon the mold is ready to be poured again.

Als Schmelzen, die stark zum Schäumen neigen, sind vor allem Bronze-, Zinn- und Bleilegierungen zu nennen; auch bei bestimmten Graugußzusammensetzungen sind Schäumungserscheinungen zu beobachten. In diesen und in anderen Fällen hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Modelle nicht unmittelbar nach den zu ihrer Herstellung dienenden Verschäumungsprozessen zu verarbeiten, sondern sie einer Zwischenbehandlung zu unterziehen, die beispielsweise in einem Trocknen besteht, so daß Feuchtigkeit, die zu Schwierigkeiten führen könnte, entfernt wird.The melts that tend to foam strongly are primarily bronze, To name tin and lead alloys; also with certain gray cast iron compositions foaming phenomena can be observed. In these and other cases it has it turned out to be useful not to immediately follow the models to process foaming processes serving their production, but one To undergo intermediate treatment, for example drying, so that moisture which could cause trouble is removed.

Es ist nicht durch das Wesen der Erfindung bedingt, daß das lockere, schütt- bzw. rieselfähige Gefüge gerade aus Quarzsand besteht. Es kommen auch andere, billige und leicht verarbeitbare Werkstoffe wie Schamotte, Lehm, Ton od. dgl. in Betracht, wobei jedoch der trockene Zustand dieser Werkstoffe zu bevorzugen ist, da sie in diesem Zustand besonders locker, schütt- und rieselfähig sind. Das schließt nicht aus, daß in Sonderfällen diese in dem üblichen, pastenförmigen Aggregatzustand Anwendung finden können, da es grundsäztlich bedeutungslos ist, ob pulverige bzw. körnige Stoffe durch Einrieseln oder Einschütten in den Hohlraum der Form gebracht oder dadurch, daß sie im halbflüssigen Zustand eingegossen werden.It is not due to the nature of the invention that the loose, pourable or pourable structure consists of quartz sand. Others come too cheap and easily processable materials such as fireclay, clay, clay or the like in Consideration, however, the dry state of these materials is to be preferred, because in this state they are particularly loose, pourable and free-flowing. That closes does not rule out that in special cases these are in the usual, paste-like aggregate state Can be used, as it is fundamentally irrelevant whether powdery or granular substances are brought into the cavity of the mold by trickling or pouring them into the mold or by pouring them in the semi-liquid state.

Hinzuweisen ist schließlich darauf, daß man erfindungsgemäß in der Lage ist, die Angüsse und die Anschlüsse der Steiger in einer anderen Ausbildung durchzuführen, wie sie bisher bei Einformung einsprechender Hohlräume erforderlich waren. Hinderliche Knicke und Kantenbildungen können völlig in Fortfall gebracht werden. Man kann die Angüsse bzw. Steiger nunmehr nach strömungstechnischen Gesichtspunkten aus den unter der Einwirkung der Schmelze vergasungsfähigen Werkstoffen ausbilden, so daß sich auch hierdurch Begünstigungen des Gießverfahrens ergeben.Finally, it should be noted that according to the invention in the Able to have the sprues and the connections of the risers in a different training perform as previously required when forming corresponding cavities was. Difficult kinks and edge formations can be completely eliminated will. The sprues or risers can now be used from a fluidic point of view from materials that can be gasified under the action of the melt, so that this also benefits the casting process.

Claims

Claims: 1. Process for the production of casting molds under Use of models created by the action of the melt poured into pass the gaseous state, being between the model and the backfill The model is made from binder-free, drizzly and fire-resistant materials surrounding, hardening molding material layer is arranged, d a d u r c h marked, that the gasifiable model is in a dry, drizzle state Molding material layer is surrounded, which consists of a refractory material and one under the action of the poured melt hardening or at least becoming cohesive There is a binder content and those with a binder-free, drizzle, refractory Material is backfilled.

2. The method according to claim 1, characterized in that that in the area of the intermediate layer, which is preferably connected in the form of a shell Reinforcement inserts made of wire, sheet metal, flat iron, profiles, fittings or the like. be introduced into the initially still loose, pourable and drizzle structure.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the intermediate layer formed from substances or the loose structure is enriched with them, which the Promote pouring of the melt, for example reduce its foaming or Eliminate, or the casting of difficult-to-cast metals such as titanium or titanium alloys thereby enable them to react by being inert towards the melt exclude or reduce between the melt and the environment. Considered Publications: German Auslegeschrift No. 1067 570; Austrian patent specification No. 198 433; U.S. Patent No. 2,830,343.