DE1508679C2 - Verfahren zur Herstellung von Prazisions gießformen mit Ausschmelzmodellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zum Formgießen insbesondere schwerschmelzender, hochaktiver Metalle dienenden Präzisionsgießformen durch Aufbringen einer Graphitpulver und verkohlbares Resolharz enthaltenden alkoholischen Suspension auf Ausschmelzmodelle unter anschließendem Brennen der Naßformen.

Bekanntlich ist das Metallgießen in von Ausschmelzmodellen gewonnenen Formen das fortschrittlichste Verfahren zur Herstellung komplizierter, dünnwandiger Gußstücke unter wesentlicher Steigerung des Ausnutzungsgrades der Metalle und zudem besonders wirtschaftlich zum Fertigen von Gußstücken aus Titan und anderen schwerschmelzenden, hochaktiven Metallen und Legierungen, die mechanisch nur schwer bearbeitbar sind.

Bekannt sind aus Graphit, einem verkohlbaren Kunstharz als Bindemittel und einem Härtungsmittel bestehende Formmassen, die auf eingegossene Metallschmelzen, insbesondere Titanschmelzen, nicht oxydierend wirken.

Eine .bekannte Graphitsuspension, die geringfügige Mengen (z. B. 1 Gewichtsprozent, berechnet auf Graphit) eines verkohlbaren Resolharzes in einer 1:2-Kombination mit einem bestimmten Thermoplastgemisch und als Suspendiermittel ein organisches Lösungsmittel enthält, dient zur Herstellung von Präzisionsgießformen mit Ausschmelzmodellen, vorzugsweise Quecksilbermodellen, unter Ausstattung der Formen mit Sand.

Eine andere, zur Herstellung von Präzisionsgießformen mit Ausschmelzmodellen dienende Graphit-Resolharz-Suspension enthält, auf Graphit berechnet, bedeutend größere Mengen verkohlbaren Resolharzes, nämlich 20 bis 50 Gewichtsprozent, sowie, berechnet auf die Suspension, 60 bis 90 Gewichtsprozent Alkohol als Suspendiermittel.

Es wurde nun gefunden, daß weder die vorgenannten Graphit-Resolharz-Suspensionen noch die mit diesen bewirkte Herstellungsweise von Präzisionsgießformen mit Ausschmelzmodellen eine einwandfreie Erzeugung komplizierter, dünnwandiger Gußstücke aus schwerschmelzbaren, hochaktiven Metallen ohne Gasblasen, Lunker und Zunder gewährleisten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile durch Entwicklu ng einer zur Herstellung von Gießformen dienenden, verbesserten Graphit-Resolharz-Suspension, welche auf Ausschmelzmodelle aufgebracht wird, worauf die erhaltenen Naßformen in bestimmter Weise gebrannt werden.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß die angewandte Suspension außer Graphitpulver und einer abgewandelten Menge einer äthanolischen Resolharzlösung einen Gehalt an Titanpulver, das als karbidbildendes Element dient, sowie die Festigkeit und Feuerbeständigkeit der Formen erhöht, aufweist.

Titan hatte man bisher — entweder in Form von Metallpulver als Zusatz zu Sandformschlichten oder in Form von Titansalz als Zusatz zum Formsand — lediglich an Stelle von Schwefel zwecks Verhinderung der Oxydation von zu vergießendem Magnesium und seiner Legierungen benutzt. Demgegenüber wurde überraschenderweise gefunden, daß bei Graphitsuspensionen anwendenden Verfahren der Zusatz von Titanpulver zur Graphit-Resolharz-Suspension, bei weichen ein Oxydationsschutzmittel sinnlos wäre, der Verbesserung der Gießoberfiäche komplizierter Gußstücke sowie der Verleihung einer für den Schleuderguß ausreichenden Festigkeit dünner Formwände dient.

Das erfindungsgemäße Modellausschmelzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in eine aus einem Gemisch von

40 bis 42 Gewichtsprozent Graphitpulver, 53 bis 58 Gewichtsprozent äthanolische Resolharzlösung und

ίο 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Titanpulver bestehende Suspension einbringt,

b) dann kurzzeitig an der Luft abtropfen läßt,

c) hierauf in eine Härtungsflüssigkeit einbringt,

d) nach Abfließenlassen des Flüssigkeitsüberflusses mit Graphitpulver bestreut sowie

e) trocknet und

die Arbeitsgänge a) bis e) mehrfach wiederholt, worauf die Formen' nach dem Ausschmelzen, Hinterfüllen mit Graphitpulver und Austrocknen bei 800 bis 900⁰C vorgeglüht und nach Abkühlen im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre bei 2200 bis 2500⁰C fertig gebrannt werden.

Die erfindungsgemäß angewandte Graphitsuspen- | sion enthält, auf die Graphitmenge berechnet, eine · ' optimale Resolharzmenge, nämlich bei Anwendung von 10- bis lögewichtsprozentigen Harzlösungen 6 bis 10 Gewichtsprozent Harz — d. h. eine Menge, die zwischen den Resolharzmengen der oben angeführten bekannten Graphit-Resolharz-Suspension liegt.

Das mehrmalige Auftragen der Graphitsuspension und der Härtungsflüssigkeit unter Zwischentrocknung erwies sich zwecks Erlangung vor allem eines kompakten, porenfreien Gefüges von genügend dicken komplizierten Formschalen von Vorteil.

Das stufenweise Glühen bzw. Brennen der Naßformen dient zum vorsichtigen allmählichen Verfestigen der komplizierten Formteile, ohne diese zu deformieren.

Zwecks Zubereitung der neuen Graphit-Resolharz-Titan-Suspensionen wird zweckmäßig zuerst ein Resolharz, vorzugsweise ein Phenolbarytharz, mit Äthanol bis zu einer Dichte von 0,86 bis 0,92 g/cm³ verdünnt, dann in die Harzlösung unter Rühren ein Gemisch von Titan- und Graphitpulver einer 0,03- bis 0,08-mm-Körnung, vorzugsweise im Verhältnis von 1:100 bis 1:10, und zwar in einer Menge von 500 bis 600 g je 11 Härzlösung eingeführt, bis eine Suspensionsdichte von 1,18 bis 1,22 g/cm³ erreicht ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise wie folgt durchgeführt:

Eine Anzahl entfetteter auszuschmelzender Modelle wird zuerst in eine äthanolische Graphitsuspension einer 0,88- bis 0,92-g/cm³-Dichte getaucht. Die aus dieser Suspension herausgenommenen Modelle werden bei einer Temperatur von 25 bis 28°C im Laufe von 3 Stunden getrocknet, dann in die zuvor umgerührte äthanolische Graphit - Harz - Titan - Suspension getaucht und in dieser derart gedreht, daß Luftblasen aus den inneren Hohlräumen der Modelle entfernt werden und die Suspension gleichmäßig über die Modelloberfläche verteilt wird. Die auf diese Weise überzogenen und aus der Suspension herausgenommenen Modelle werden 2 bis 5 Minuten an der Luft gehalten und dann in die wäßrige Lösung des Sulfonierungsproduktes von Kerosin (Leucht- und Heizpetroleum) getaucht, die als ein »Petrow-Kontakt« genannter Härtungskatalysator für die aufgebrachte Suspensionsschicht dient. Nach Abfließen der überschüssigen Katalysator-

lösung wird eine Schicht Graphitpulver einer 0,1- bis 0,3-mm-Körnung auf die langsam sich drehenden Modelle aufgestreut. Nach dem Bestreuen werden die Modelle bei einer Temperatur von 25 bis 28°C im Laufe von 6 Stunden getrocknet.

Nach dem Trocknen der ersten Schicht werden die restlichen Überzugsschichten in derselben Reihenfolge und auf dieselbe Weise wie die erste Schicht aufgetragen. Gewöhnlich werden insgesamt sechs bis acht Schichten aufgebracht.

' Nachdem eine genügende Anzahl von Schichten aufgetragen ist, wird die Modellmasse nach einem herkömmlichen Verfahren, und zwar durch Ausschmelzen mit Heißwasser, Heißdampf oder Heißluft oder in einem Thermostat entfernt. Dann werden die Graphit-Harz-Formen mit geschlossenen Gießbechern und Steigern in einen mit Deckel versehenen Metallbehälter eingesetzt und. mit Graphitpulver überschüttet.

Der geschlossene Behälter mit den Formen wird nunmehr in einen Ofen bei einer Temperatur von 100 bis 400⁰C gestellt, die dann auf 800 bis 900⁰C gesteigert wird. Die Formen werden bei dieser Temperatur 2 Stunden lang stehengelassen, worauf .der Ofen abgeschaltet und zusammen mit den Formen auf 500⁰C abgekühlt wird. Hiernach wird der Behälter aus dem Ofen herausgenommen und an der Luft auf 200 bis 250⁰C abgekühlt; erst dann werden die Formen aus ihm herausgenommen.

Die vorgeglühten Formen werden hierauf in einen Hochtemperaturofen eingesetzt und unter Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur von 2200 bis 2500⁰C 1,5 bis 4 Stunden gebrannt. Zum Brennen komplizierter Formen mit einer großen Zahl von Innenwänden ist eine längere Brenndauer erforderlich. Nach Beendigung des Brennens wird der Ofen abgeschaltet und auf 100 bis 200° C abgekühlt. Dann werden die fertigen Formen aus dem Ofen herausgenommen und an die Gießstellen gebracht oder in einen Trockenschrank zur Lagerung bei einer Temperatur von 100 bis 200° C gestellt.

Während der Modellentfernung und des Brennvorganges zeigt die Graphit-Harz-Form ein Schwinden von 3°/₀.

Die mit Metall ausgegossene Form kann leicht vom Gußstück abgetrennt und, nachdem sie zerkleinert und fraktioniert ist, zur Herstellung von neuen Formen wiederverwendet werden. Die Formmasse kann auch aus den inneren Teilen des Gußstücks leicht entfernt werden.

Gußstücke aus hochaktiven, schwerschmelzbaren 5 Metallen, z. B. aus Titan, die in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formen gegossen werden, zeigen eine saubere Oberfläche ohne Zunder und Lunker.

Die aus leicht erhältlichen Rohstoffen hergestellten

ίο erfindungsgemäßen Graphit-Harz-Formen schließen eine Wechselwirkung zwischen dem Formmaterial und dem eingegossenen Metall aus und tragen damit zur

* umfangreichen Verwendung des Gießens von Formen beliebiger Gestalt aus hochaktiven Metallen bei mini-

15 malern Arbeitsaufwand bei.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Präzisionsgieß-20 formen durch Aufbringen einer Graphitpulver und

verkohlbares Resolharz enthaltenden Suspension auf auszuschmelzende Modelle unter anschließendem Brennen der Naßformen, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit einer 25 Graphitauflage versehenen und getrockneten Modelle

a) in eine aus einem Gemisch von

40. bis 42 Gewichtsprozent Graphitpulver,
53 bis 58 Gewichtsprozent äthanolische Resol-30 harzlösung und

0,5 bis 5 Gewichtsprozent Titanpulver
bestehende Suspension einbringt,

b) dann kurzzeitig an der Luft abtropfen läßt,

ν c) hierauf in eine Härtungsflüssigkeit einbringt, 35 d) nach Abfließenlassen des Flüssigkeitsüberflusses mit Graphitpulver bestreut sowie
e) trocknet und

die Arbeitsgänge a) bis e) mehrfach wiederholt, worauf die Formen nach dem Ausschmelzen,

40 Hinterfüllen mit Graphitpulver und Austrocknen bei 800 bis 900⁰C vorgeglüht und nach Abkühlen

, im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre bei 2200 bis 2500⁰C fertig gebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-45 zeichnet, daß man die Arbeitsgänge a) bis e) sechsbis achtmal wiederholt.