DE1234939B

DE1234939B - Verfahren zur Herstellung von Giessformen

Info

Publication number: DE1234939B
Application number: DEN25474A
Authority: DE
Inventors: Arij Bolk; Wilhelmus Cornelis Pet Meerman; Petrus Johannes Buysman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1964-09-07
Publication date: 1967-02-23
Also published as: NL297791A; CH425095A; BE652877A; SE303016B; GB1018030A; US3339621A; ES303898A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22c

Deutsche Kl.: 31 b1 - 9/04

Nummer: 1234 939

Aktenzeichen: N 25474 VI a/31 b1

Anmeldetag: 7. September 1964

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen, insbesondere zum Gießen von Metallgegenständen. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Gießformen zur Anwendung bei Verfahren unter Verwendung von verlorenen Modellen ist beschrieben in der britischen Patentschrift 672535. Hierbei wird die Schicht nach dem Bestreuen mit gröberem, hitzebeständigem Pulver getrocknet, die getrocknete Schicht mit Äthylsilikat oder mit einer Lösung dieses Silikates behandelt und danach getrocknet. Nach der Trocknung wird das Ganze in ein selbsthärtendes Gemisch von Sand und Zement eingehüllt.

Beim Herstellen von Gießformen, die zum Gießen größerer Metallgegenstände dienen sollen und deren Oberflächen hohen Anforderungen entsprechen müssen, steht man bei Anwendung eines bekannten Verfahrens zum Herstellen solcher Gießformen verschiedenartigen Problemen gegenüber.

Bei der bekannten Sandformgießtechnik erreicht man infolge der Grobkörnigkeit des zum Herstellen der Gießformen verwendeten Sandes nicht genügend glatte Oberflächen der Gußstücke. Außerdem tritt häufig eine Reaktion des Formsandes mit dem heißen Metall auf.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Behebung dieser Nachteile bekannt. So wurde z. B. auf die Innenwand der fertigen Form eine Schicht aus einer aus Graphit oder Zirkonsilikat bestehenden Paste aufgebracht. Dies bringt jedoch andere Nachteile mit sich, unter anderem werden die Abmessungen des Gußstückes nachteilig beeinflußt.

Weiter ist es bekannt, eine Gießform dadurch herzustellen, daß auf ein Modell ein erhärtender Modellsandüberzug, der aus mit Leim oder öl imprägniertem Zementsand besteht, aufgebracht, das überzogene Modell in einem Formkasten angeordnet und dieser mit üblichem, gegebenenfalls Lehm enthaltendem Formsand ausgefüllt wird. Der Modellsandüberzug kann sogar bei großen Formen verhältnismäßig dünn sein. Gemäß diesem bekannten Verfahren ergeben sich jedoch keine Gießformen, mit deren Hilfe Gußstücke mit sehr glatten Oberflächen unmittelbar hergestellt werden können. Um glatte Oberflächen zu erhalten, müssen die Gußstücke komplizierten und kostspieligen Nachbearbeitungen unterworfen werden.

Es ist weiterhin bekannt, bei der Herstellung von Gießformen zur Anwendung des Verfahrens mit verlorenen Modellen auf das Modell mittels einer Suspension eines feinkörnigen, hitzebeständigen, ein Bindemittel enthaltenden Pulvers eine Schicht (Überzugsschicht) aufzubringen, die noch feuchte Schicht

Verfahren zur Herstellung von Gießformen
Anmelder:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven
(Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 11

Als Erfinder benannt:
Arij Bolk,

Wilhelmus Cornells Petrus Maria Meerman,
Petrus Johannes Buysman, Eindhoven
(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 11. September 1963 (297 791)

mit einem gröberen, hitzebeständigen Pulver zu bestreuen, die aufgebrachte Schicht erstarren zu lassen, das von der erstarrten Schicht umgebene Modell in einem Formkasten anzuordnen und diesen mit einem körnigen, hitzebeständigen Pulver auszufüllen, um die dünne erste Schicht mittels einer Stützmasse abzustützen. Das zuletzt erwähnte Pulver kann ein Bindemittel enthalten.

Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile. Bei der Anwendung einer Stützmasse ohne Bindemittel ergeben sich Gießformen, deren Formoberfläche leicht beschädigt wird. Verwendung einer ein Bindemittel enthaltenden Stützmasse hat unter anderem den Nachteil, daß die ausgehärtete Masse, wenn die Gießform nicht mehr gebraucht wird, nicht auf einfache Weise erneut zur Herstellung von Gießformen verwendbar ist; die Masse muß vielmehr vorher gebrochen und gemahlen werden.

Beim Verfahren nach der Erfindung treten die erwähnten Nachteile nicht auf. Gemäß diesem Verfahren ergeben sich auf einfache Weise unmittelbar Gießformen mit sehr glatten Innenflächen, die nicht oder nicht leicht beschädigt werden können und bei denen eine wiederholte Benutzung nahezu des ganzen Materials der Stützmasse auf einfache Weise möglieh ist.

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform, insbesondere

709 510/452

Claims

zum Gießen von Metallgegenständen, bei dem auf ein Modell, auf dessen Oberfläche erforderlichenfalls ein Trennmittel aufgebracht ist, eine Uberzugsschicht eines ein Bindemittel enthaltenden feinkörnigen, hitzebeständigen Pulvers aufgebracht wird, auf die Oberfläche der außen noch feuchten Schicht ein grobkörnigeres hitzebeständiges Pulver aufgebracht wird, die Überzugsschicht in den festen Zustand gebracht wird, das von der Überzugsschicht umgebene Modell in einem Formkasten angeordnet wird und das überzogene Modell mit einem körnigen, hitzebeständigen Pulver als Stützmasse umgeben wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die erstarrte Uberzugsschicht mit einem Bindemittel benetzt wird. Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders wichtig beim Verfahren des sich ablösenden Modells, insbesondere zum Herstellen von Gießformen für größere Gußstücke, deren Oberflächen verhältnismäßig hohen Anforderungen genügen müssen. Ein Modell kann aus den für diesen Zweck bekannten Materialien, z. B. Metall, Holz oder Kunststoff, hergestellt werden. Gegebenenfalls wird auf das Modell eine dünne Schicht eines Trennungsmittels, z. B. Vaseline oder Silikonfett, aufgebracht. Für die Überzugsschicht, die aus einem feinkörnigen, hitzebeständigen Pulver und einem Bindemittel zusammengesetzt wird, können bekannte Materialien Verwendung finden, z. B. für die Überzugsschichten bei bekannten Verfahren zum Herstellen von Gießformen für Präzisionsguß gemäß dem Verfahren des verlorenen Modells verwendeten Materialien. Es kann z. B. ein Gemisch aus einem feinkörnigen, hitzebeständigen Pulver, das z. B. aus Zirkonsilikat, Aluminiumoxyd oder Sillimanit (Teilchengröße 10 bis 60 μπι) besteht, und einem gelierbaren Kieselsäuresol als Bindemittel Verwendung finden. Die Überzugsschicht kann auf bekannte Weise, z. B. durch gegebenenfalls wiederholtes Eintauchen in eine äthanolische Suspension eines vorstehend angegebenen Pulvers und eines Bindemittels, aufgebracht werden. Als hitzebeständiges Pulver, daß auf die außen noch feuchte Überzugsschicht aufgebracht wird, z. B. durch Streuen, kann beispielsweise Aluminiumsilikat (Teilchengröße 250 bis 600 μπι) Verwendung finden. Das In-den-festen-Zustand-Bringen der Überzugsschicht, das häufig durch Gelierung geschieht, kann auf eine an sich bekannte Weise erfolgen. Bei Verwendung eines sauren Kieselsäuresole als Bindemittel kann dies z. B. durch Einwirkung von Ammoniak oder durch Bespritzen der Schicht mit einer geeigneten Pufferlösung, z. B. einer wässerigen Lösung, die 700 g Ammoniumazetat je Liter enthält, oder durch Erwärmen erfolgen. Als Material für die Stützmasse kann üblicher Formsand verwendet werden. Zum Anbringen der Stützmasse kann der Formkasten, in dem sich das mit der Überzugsschicht versehene Modell befindet, z. B. auf einem Rütteltisch angeordnet werden. Als Bindemittel zum Benetzen der festen Überzugsschicht kann ein Mittel Verwendung finden, dessen Verwendung als Bindemittel bei der Herstellung von Gießformen bekannt ist, und insbesondere eines der Mittel, die bei der Herstellung von Gießformen für den Präzisionsguß Verwendung finden. Vorzugsweise wird ein Kieselsäuresol verwendet. Unter einem Kieselsäuresol wird hier unter anderem eine Lösung von Polysilikaten verstanden, wobei in den Polymer- molekülen Alkylreste, z. B. Äthylreste, vorhanden sein können, und unter anderem eine Lösung von Polykieselsäuren. Ein Beispiel eines anderen Bindemittels ist eine Lösung von Natriumsilikat. Weitere geeignete Bindemittel sind Eiweiße, wie Gelatine, und Kunststoffe, wie Methylzellulose. Vorzugsweise wird ein Bindemittel in Form einer wässerigen Lösung oder Dispersion verwendet. Das Bindemittel, mit dem die feste Überzugsschicht benetzt wird, soll nicht vor oder sofort nach der Anbringung der Stützmasse erstarren. Vor der Erstarrung muß eine gute Benetzung des an der Überzugsschicht anliegenden Materials der Stützmasse erfolgt sein, damit nach der Erstarrung des Bindesmittels eine gute Bindung der Überzugsschicht und der Stützmasse zustande kommt. Es hat sich herausgestellt, daß eine ausreichende Bindung zwischen der Überzugsschicht und der Stützschicht dann erhalten wird, wenn das Bindemittel eine Schicht mit einer Dicke von wenigen Millimetern, z. B. 4 bis 5 mm, der Stützmasse benetzt hat, bevor es erstarrt. : Zur Förderung der Benetzung eines Teiles der Stützmasse durch das Bindemittel kann man der Lösung des Bindemittels bzw. dem Bindemittel eine obenfiachenaktive Substanz zusetzen. Als oberflächenaktive Substanz kann z.B. Dodecyl-Naphthylsulfonat-Natrium Verwendung finden. Die Erstarrung des Bindemittels muß dann erfolgen, wenn, wie oben erwähnt, ein ausreichender Teil der Stützmasse benetzt worden ist. Der Übergang in den festen Zustand wird meistens durch Gelierung erfolgen. Die Gelierung wird meistens mittels eines Agens eingeleitet. Dieses Agens kann z. B. im Material der Stützmasse vorhanden sein oder hinzugefügt werden. Eine technisch besonders geeignete Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist z. B. die, bei der eine saure gelierbare Lösung eines Bindemittels in Verbindung mit einem alkalischen Pulver, z. B. einem von Natur aus alkalischen Formsand, Verwendung findet. Als saure gelierbare Lösung eines Bindemittels ist bei dieser Ausführungsform z.B. Kieselsäuresol sehr geeignet, das z.B. durch Hydrolyse von Organosilikaten, z. B. Tetraäthylsilikat oder kondensiertem Äthylsilikat, mit Salzsäure, oder durch Ansäuern einer Lösung von Natriumsilikat (Wasserglas) erhalten worden ist. Zum Benetzen der erstarrten Überzugsschicht eignet sich insbesondere ein Kieselsäuresol, bei dem der Zeitpunkt, an dem die Gelierung auftritt, durch Zusatz einer Pufferlösung bestimmt wird. Der Eintritt der Gelierung kann z. B. auf 4 Minuten nach Zusatz der Pufferlösung eingestellt werden. Dies wird z.B. dadurch erreicht, daß 100 cm3 eines Kieselsäuresoles, das aus 100 cm3 Polyäthylsilikat, 75 cm8 Äthanol, 18 cm3 Wasser und 7 cm3 1 N-Salzsäure nach 30 Minuten dauerndem Rühren erhalten worden ist, mit 3 cm3 einer wässerigen Pufferlösung versetzt wird, die je Liter 600 g Ammoniumazetat und 100 g Essigsäure enthält. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Gießform, inbesondere zum Gießen von Metallen, bei dem auf ein Modell, auf dessen Oberfläche erforderlichenfalls ein Trennungsmittel aufgebracht ist, eine Überzugsschicht aus einem ein Bindemittel