DE1964166A1

DE1964166A1 - Verfahren zur Herstellung von Formen

Info

Publication number: DE1964166A1
Application number: DE19691964166
Authority: DE
Inventors: Garner Paul Johnson; Collins Thomas Robert Stephen
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1970-08-20
Also published as: DE1966932A1; NL6919598A; FR2027334A1; DE1966932B2; ZA698827B; BE743885A; ES375030A1; CA920758A; NL6919372A; CA920757A; DE1966932C3; FR2030110A1; ES375029A1; BE743887A; ZA698824B; GB1273567A; DE1964275A1; DE1964165A1; NL6919430A; FR2032303A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formen oder Preßformen sowie auf die so hergestellten Formen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Herstellen von Formen, die für die Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischen Materialien, insbesondere im Spritzgußverfahren geeignet sind«·

Die Erfindung befaßt sich mit dem Herstellen von Formen durch iBildung einer Metallschale, die die Formungsflache defi-' niert und vorzugsweise durch Metalispritzen hergestellt und anschließend mit einer Verstiirkungsschicht hinterfüttert wird.

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Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren für die Herstellung einer Metallschale und der Anbringung einer Verstärkung an die Schale.

Er findung s gemäß wird ein' Verfahren zur Herstellung einer Form vorgeschlagen, bei dem man um ein Modell des zu formen- , den Gegenstands eine Metallschale.formt, an dieser Heiz- oder ¹ .Kühlrohre anbringt und ein Verstärkungsmaterial aufbringt, um die Schale mit einer Hinterfütterung zu versehen und die 'Rohre einzuschließen, während die Rohrenden frei bleiben, wobei man um d,en Teil des Modells, der den zu formenden Gegenstand definiert, eine vorstehende Lippe ausbildet, auf der das Metall abgesetzt wird, um die Metallschale an dem Modell festzukeilen oder festzulegen.

Es wurde festgestellt, daß es besonders zweckmäßig ist, das Verstärkungsmaterial in zx\^Tei Stufen an der Schale anzubringen. Dabei soll die erste Stufe dazu dienen, die Schale selbsttragend zu machen, so daß sie ohne Schaden leicht befördert werden kann. Die zweite Schicht aus Verstärkungsmaterial liefert die Hinterfütterung für die Form, damit sie· bei Formvorgängen benutzt werden kann. Die Stärke der Hinterfütterung hängt vom Formvorgang ab, bei dem die Form benutzt wird. Sofern die Form beim Sprxtzgußverfahren Verwendung findet, bei dem hohe Drücke für das Einspritzen von Material in die Form angewendet werden, ist eine starke Hinterfütterung notwendig. Sofern die Form bei FormblasvorföP.rcn benutzt wird,

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muß das Hint erf ütterungsmaterial nicht in der Lage sein, deiS-artig hohen Drücken zu widerstehen. Es wurde festgestellt, daß' man zur Vermeidung der Beschädigung der Metallschale, insbesondere bei Schalen, die durch Flammenspri-tzen hergestellt worden sind, die Schale erst dann von dem Modell lösen soll, wenn auf .die Metallschale die erste Verstärkungsschicht aufgebracht worden ist. Dies ist insbesondere bei im 'Flammenspritzverfahren hergestellten Metallschalen wichtig, " da in der Schale in Folge Kontraktion des Metalls beim Abkühlen auf dem Modell Spannungen aufgebaut werden. Werden hingegen die Schalen aus Metallen niedriger Kontraktion wie Wismuth-Zinnlegierungen hergestellt, kann die Schale vor dem Aufbringen der Verstärkung vom Modell abgehoben werden; dies wird jedoch nicht bevorzugt, da die Schalen weniger zu Rissen oder Sprühgen neigen, wenn sie verstärkt sind. Die Erfindung' erstreckt sich auch auf Formen, -sofern sie nach diesem Ver- , ' fahren hergestellt wurden.

Die Erfindung ist insbesondere bei der Herstellung von Formen brauchbar, die beim Spritzgießen Verwendung finden. Diese Formen sind allgemein als geteilte Formen bekannt und bestehen aus zwei Hälften. Zweckmäßig wird eine Hälfte der geteilten Form durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt, v/obei nach dem Lösen dieser Hälfte von dem Modell der so"ge-· bildete Hohlraum als ein Modell für die Herstellung der zwei-"·, ten Hälfta benutzt werden kann.

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Das Modell des zu formenden Gegenstands kann in jeder gewünschten Weise und aus beliebigem Material hergestellt werden, sofern dieses während der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nicht nachteilig beeinflußt wird. Das Modell kann aus Holz, Metall, Gips_s synthetischem thermoplastischen Material oder wariahärtbaren Harzen, Kautschuk, insbesondere Silikonkautschuk, Wachs, Plastillin, Ton oder glasverstärktem Polyesterharz her-' gestellt werden. Das Modell muß mit einer Lippe versehen werden, die sich außerhalb der die Formfläche definierenden Oberfläche des Modells um diese Fläche erstreckt, so daß das Metall über diese Lippe gespritzt x^erden kann und an dem Modell fest-· gehalten oder verkeilt wird und an dem Modell in seiner Lage bleibt, bis das Spritzen beendet ist, womit das Abheben vom Modell verhindert, wird, Vorzugsweise sitzt das Modell auf einer ' hölzernen oder metallischen Basis, die gewinkelte Ränder hat, die die Lippe bilden, welche die gespritzte Metallschale an dem Modell festhält. Das Modell sollte zweckmäßig Kühlrohre enthalten, die so nah wie möglich an der zu spritzenden Oberfläche befestigt sein sollten. Zweckmäßig wird ferner das Modell mit einem Ablösungsmittel wie Polyvinylalkohol überzogen, bevor die Metallschale gebildet wird; dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Schale durch Flammenspritzen gebildet wird. Das Ablösungsmittel erlaubt es, die Metallschale beim Eintauchen in Wasser leicht von dem Modell abzuheben und unterstützt ferner das richtige Niederlegen des anfänglichen Oberzugs des gespritzten Metalls.

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Die Metallschale kann vorteilhaft durch elektrolytische Absetzung oder durch Metallspritzen um das Modell gebildet werden. Es kann jegliches Metall, aus dem eine Schale um das Modell geformt werden kann,, verwendet werden, wobei für den Fall der Bildung der Formoberfläche durch Metallspritzen die' Verwendung von Zinn bevorzugt wird. Alternativ kann die ' · Schale dadurch geformt werden, daß man Metallspritzen unter •Druckluft bei Verwendung einer niedrigschmelzenden Legierung geringer Kontraktion anwendet, wobei sich Legierungen aus Wismuth und Zinn als besonders geeignet erwiesen haben. Diese Metalle liefern eine genaue Reproduktion der Modelloberfläche. Die flammengespritzte Metallsehale kann vollständig aus Zink · bestehen oder eine Zinkschicht mit einer minimalen Dicke von 0,127 cm (0,050 englische Zoll) mit einer Hinterfütterung aus kohlenstoffarmem Stahl, Kupfer oder Aluminium aufweisen. Im Falle der Anwendung des Metallspritzens erweist sich auch Aluminium als weiteres geeignetes Material, da es leichter ist, weniger zu Sprüngen neigt und ohne Schwierigkeit mit einer hohen Rate, d.h. Metallabsetzung pro Minute aufgespritzt wer-, den kann. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Me- ' ■ tallschalendicke von etwa 0,635 cm (l/H englische Zoll) bevorzugt .

Nach dem Spritzen sollten vorzugsweise aus Kupfer bestehende Heiz- oder Kühlrohre so angeordnet und gebogen werden, daß sie der Kontur der» Metallschale folgen. Die Rohre werden zweckmäßig mit Hilfe eines metallgefüllten Epoxyharzes

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als Kleber an der Metallschale befestigt, da dieser Kleber einen guten Wärmeaustausch gewährleistet. Alternativ können die Rohre mit einem metallgefüllten Epoxyharz angeheftet -und dann dadurch fest mit der Schale verbunden werden, das man auf der Oberseite der Rohre eine weitere Metallschicht aufpritzt, um sie an der ursprünglich gespritzten Schale festzulegen. Im Bedarfsfall können auf der Metallschale ebenfalls Thermoelemente angeordnet werden, da dies den großen Vorteil hat, daß sich diese dann in größter Nähe der Formfläche befinden. Bei dem bevorzugten Verfahren wird die Metallschale dadurch verstärkt, daß man sie mit einem Verstärkungsmaterial hinterfüttert, während sie an dem Modell dadurch festgehalten wird, daß sie sich über die Lippe des Modells erstreckt. Zweckmäßig wird die Schale von einer Schalung unter Bildung eines Hohlraums umgeben, in den bewegliches Verstärkungsmaterial wie Beton eingegossen werden kann. Die Schalung wird zweckmäßig dadurch hergestellt, daß man an die Grundplatte, auf der das Modell sitzt, Holz anschraubt. Es werden dann Stahlankerstäbe gebogen und kreuzweise in den geformten Kasten eingepaßt, so daß sie nach jeder Seite vorstehen. Die. Anker stäbe dienen zwei Aufgaben, indem sie eine Einrichtungfür, das Befördern der Form- . hälfte nach der Hinterfütterung.mit der Verstärkung liefern und die Formhälfte in der zweiten Verstärkungsschicht verankern, sofern eine solche benutzt wird.

Wird die Metallschale durch Spritzen hergestellt, ist es zweckmäßig, sie vor dem Hinterfüttern mit r'sm Verstclrkungs-

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material mit einem wasserabstoßenden Anstrich zu überziehen. Es kann dann Verstärkungsmaterial wie Beton oder Aluminiumzement in den Hohlraum eingegossen werden, um die Schale zu überdecken und sie selbsttragend zu machen. Vorteilhaft wird die Anordnung gut gerüttelt, um die Bildung von Leerstellen oder Lunkern in der Nähe der Metallschale zu vermeiden, Ist ·· die Hjjiterfütterung aus dem Verstärkungsmaterial ausgehärtet, kann die Schale von .der Lippe abgetrennt und vom Modell abgehoben werden.

Soll die Form bei Hochdruckformvorgängen benutzt werden, muß sie mit einer starren Hinterfütterung versehen sein. Bei dem erfindungsgemäßen bevorzugten Verfahren für die Herstellung einer vollständigen Form wird die Metallschale, die mit daran befestigten Kühlrohren und wahlweise vorgesehenen Thermoelementen mit einer ersten Schicht aus Verstärkungsmaterial versehen, in dem man sie in einen hölzernen oder metallischen Rahmen einsetzt, an dessen Ecken Metallblöcke mit quadrati-'schen Querschnitt eingesetzt sind, wonach' der Rahmen mit einem flüssigen Material wie Beton oder dergleichen gefüllt wird, welches man dann aushärten läßt. .Bringt man das Verstärkungsmaterial in zv/ei Schichten auf, so erhält man den weiteren Vorteil, daß jegliche Risse, die sich in der äußersten Schicht des Verstärkungsmaterials bilden, nicht ohne weiteres in die Iletallschale fortpflanzen.

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Sofern die Erfindung für die Herstellung von geteilten Form angewendet wird, wird zweckmäßig die zweite Formhälfte dadurch hergestellt, daß man die fertiggestellte erste Formhälfte umdreht und sie als Spritzmulde zur Erzeugung der Me- \ tallschale für die andere Formhalfte benutzt. Für die Erleichterung der Arbeit wird die erste Formhälfte nach dem Anbringen der ersten Verstärkungsschicht und vor dem Aufbringen des zweiten Hinterfütterungsmaterials als die Sprühmulde verwendet. Um die Oberseite der umgekehrten Schale wird zweckmäßig ein gewinkelter Wulst gelegt, um um die erste Schale eine Lippe zu bilden, an·der sich die zweite gespritzte Schale festhält. Vor dem Einspritzen eines Metalls in die umgekehrte erste Schale wird in der Stärke, wie sie für die Festlegung des Formhohlraums notwendig ist, ein Material auf die Schale aufgebracht. Es können dann die bereits an der ersten Formhälfte befestigten Rohre zum Kü-hlen der Einrichtung beim Spritzen der zweiten Metallschale-verwendet werden.

Sofern die Formen zum Spritzgießen Verwendung finden,muß an der Formwand ein konisches,als Angußkegel bezeichnetes Loh vorgesehen werden, durch das Polymeres in die Form eingespritzt "werden kann. Zweckmäßig wird dafür in dem den Formhohlraum festlegenden Material vor dem Aufspritzen des Metalls ein Metallblock in die richtige Lage gebracht, so daß er später aus-.' gebohrt und zur Bildung des Angußkegels erweitert werden kann»·· Es kann dann in der erforderlichen Stärke auf das Wachs um den" Metallblock sowie um die' Verkeilung auf dem WuIs* Metall aufgespritzt werden, so daß die Schale in ihrer Lage festge-

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halten wird. Alternativ kann der Metallblock auf der Rückseite der gespritzten Schale angeordnet werden, wobei jedochzur Vermeidung von Sprüngen in der Metallschale äußerste Sorgfalt angewendet v/erden muß, wenn zur Bildung des Angußkegels der Metallblock durchbohrt wird.

Es können dann an der zweiten gespritzten Schale in der . gleichen Weise wie beim Hohlräumeinsatζ Rohre und Thermoelemente befestigt und zur Verstärkung der Schale eine erste Schicht aus Verstärkungsmaterial vorgesehen werden. Die Verstärkungsschicht läßt sich dadurch aufbringen, daß man um die Schale eine Schalung zusammen mit Verstärkungstäben aufbaut und einen Metallblock vorsieht, der eine Verlängerung des Angußblocks bildet, weicher sich bereits auf dem den 'Formhohlraum festlegenden Material befindet, wobei sich dieser Block über die Höhe hinaus erstreckt, bis zur der das Verstärkungsmaterial eingegossen wird, so daß der. ganze Block zur Bildung des Angußkegels durchbohrt werden kann. Es kann dann bewegliches Verstärkungsmaterial wie Beton oder Aluminiumzement um die Schale gegossen werden, das man dann aushärten läßt. Diese zweite Formhälfte kann dann dadurch von der er- · sten Hälfte gelöst werden, daß man längs dem gewinkelten Wulst das Metall durchtrennt.

Sofern die beiden Formhälften zur Erzeugung großer Formkörper in Maschinen benutzt werden sollen, die während dos FormvorgangG eine große Kraft ausüben, müssen die Formhälften

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mit einer druckfesten Hinterfütterung versehen und mit einem starren Verstärkungsmaterial gestützt werden, das die Formungs-. kräfte absorbiert. Bevorzugtes Material,ist Beton. Die Formhälften müssen außerdem mit Einrichtungen versehen werden, mit deren Hilfe sie in einer Formmaschine lokalisiert werden können.

' Gemäß Vorbeschreibung kann die Form dadurch verstärkt werden, daß man jede der Formhälften getrennt in einen Rahmen· setzt, der dann mit einem Verstärkungsmaterial, beispielsweise Beton, gefüllt wird. Der Rahmen kann Wände ausreichender Höhe haben, um das Verstärkungsmaterial auf die gewünschte Tiefe zu-stützen. Die Einrichtung, mit deren Hilfe die Formen auf einer Formmaschine in die richtige Lage gebracht werden können, bestehen zweckmäßig aus Metallblöcken,die in den Rahmen,vorzugsweise in den Ecken des Rahmen untergebracht werden, wo sie in das Verstärkungsmaterial eingebettet werden.Alternativ können die Blöcke an der Außenseite des Rahmens befestigt werden.

• Bei geteilten Formen ist es wichtig,· daß die. Formhälten in bezug aufeinander genau ausgerichtet werden; · dies wird am zweckmäßigsten dadurch erreicht, daß man zunächst, eine Hälfte in sein Verstärkungsmaterial einsetzt und dieses dazu verwendet, um zu gewährleisten, daß die zweite. Hälfte in seinem Verstärkungsmaterial die richtige Lage· einnimmt. Die zweite Hälfte zusammen mit ihren DübelblCcken kann vorteilhaft in einen Rahmen eingesetzt werden, de;¹ dann mit Beton gefüllt wird» so daß die Formhälfte auf dem Beton schwimmt und

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eine gegenüber der endgültigen Lage höhere Lage einnimmt'. Die in ihrem Rahmen befindliche erste Formhälfte wird dann auf die zweite Formhälfte abgesenkt, so daß der zweite Halbformeinsatz auf die richtige Tiefe in dem Beton eingedrückt wird. Die beiden Formhälften können dann mit Hilfe der Metallblöcke in den Ecken der Rahmen in die richtige gegenseitige Lage ge- \ bracht werden; die Blöcke in der einen Formhälfte können hier.-für mit Dübeln und die Blöcke in der anderen Formhälfte mit Löchern zur Aufnahme der Dübel versehen werden, so daß bei Eingreifen der Dübel in die Löcher- die beiden Fox>mhälften in die richtige gegenseitige Lage gebracht v/erden. Die zweite Formhälfte setzt sich dann in dem Beton auf die richtige ■ Tiefe ab, wonach man den Beton abbinden läßt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Model, das für die Herstellung der ersten Formhälfte benutzt wird;

Fig. 2 zeigt das Modell nach dem Überziehen mit einer

Metallschale, die mit einem starren Hinterfütterungsmaterial versehen ist;

Fig. 3 zeigt die Formhälfte nach Fig. 2 nach dem Ab- ' heben von dem Modell und dem Umdrehen;

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Fig. k zeigt die Vorbereitung der Fjormhälfte nach

Fig. 3 als Modell für die Herstellung der zwei-. ten Formhälfte;

Fig. 5 zeigt die Bildung der zweiten Formhälfte;

. Fig. 6 verdeutlicht die zweite Formhälfte nach dem Abheben von der ersten Formhälfte und nach dem Umdrehen.

Gemäß Fig. 1 sitzt das Modell 1 auf einem hölzeren Grundbrett 2, das einen gewinkelten Rand 3 hat, um den der Metallüberzug geformt wird, so daß das Metall sich an der Grundplatte festhält. Auf der Rückseite des Modells sind zur Beschleunigung der Erhärtung des aufgespritzten Metallüberzugs Kühlrohre ¹^ vorgesehen. Gemäß Fig. 2 wird das Modell zunächst mit einer Metallschicht 5 besprüht, an der Rohre 6 und Thermoelemente 7 befestigt werden. Das bespritzte Modell wird dann von einer Schalung 8 umschlossen, wobei Verankerungsstäbe 9 ■ in Anpassung an die Gestalt des Modells gebogen werden. Anschließend wird in die Schalung· Tonerdezement eingegossen, um um die Schale eine Verstärkungsschicht 10 zu bilden; nach dem Abbinden des Zements kann die Formhälte dadurch von dem Modell abgehoben werden, daß man das Metall an dem gewinkelten Rand 3 der Grundplatte abtrennt, um die Schale von dem •Modell zu lösen. Anschließend wird die Schale gemäß Fig. 3 umgedreht, wo man den Formhohlraum 11 erkennt.

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Die Formhälfte gemäß Fig. 3 wird dann als das Modell für . die Herstellung der anderen Formhälfte benutzt, wie es in Fig. U verdeutlicht ist. Die Oberfläche 11 des Hohlraumeinsat ses wird zunächst mit einer Wachsschicht 12 überzogen, deren Dicke dem Formhohlraum entspricht. Dann wird au.f der Oberseite des Wachses an einer Stelle ein Metallblock 13 vorgesehen, an der in der Form der Angußkegel, gebildet werden soll! Es wird dann die mit Wachs überzogene Formhälfte mit. einer Metallschicht IM- bespritzt, die um die durch die Zementschicht 10 gebildete Lippe greift, so daß die zweite Formhälfte gebildet wird, wie es in Fig. 5 verdeutlicht ist,; anschließend werden Thermoelemente 15 und Rohre 16 vorgesehen. Hinter dem Block 13 wird ferner ein Metallblock 17 angeordnet; anschließend wird um die Ränder der gespritzten Metallschale eine Schalung 19 aufgebaut und zur Hinterfütterung der Schale in diese Schalung Tonerdezement 18 eingegossen, wobei das Ende des Metallblocks 17 frei bleibt. Es kann dann die in Fig. 6 gezeigte zweite Formhälfte von der ersten Hälfte abgehoben werden.

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Claims

Patentansprüche

_χ1.^Verfahren zur Herstellung einer Form

bei dem man um ein Modell des zu formenden Gegenstands eine " Metallschale formt und an dieser Heiz- oder Kühlrohre befestigt sowie als Hinterfütterung ein Verstärkungsmaterial aufbringt, das die Rohre einschließt, deren Enden jedoch frei-ISSt, dadurch gekennzeichnet, daß man an dem Modell eine den Abguß des zu formenden Gegenstands umgebende vorstehende Lippe vorsieht, um die das Metall zum Verankern der Metallschale an dem Modell spritzt.

"2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale vor dem Abheben von dem Modell mit einer verstärkenden Hinterfütterung versehen wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstarkungsmaterial in zwei Schritten aufgebracht wird, wobei beim ersten Schritt eine Schutzschicht aufgebracht wird, um die Metallschale selbsttragend zu machen, man ,sie beim* zweitem Schritt gegen Kriifte. ο im Formen

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widerstandsfähig macht, wobei die Schale nach dem ersten Schritt der Aufbringung des Verstärkungsraaterials und vor dem. Aufbringen des Verstärkungsmaterials beim zweiten Schritt von dem Modell abgehoben wird.

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