DE2026055A1 - Verfahren zur Herstellung von Formen für den Sandguss von Metallgegenständen mit grosser Oberfläche und geringer Dicke - Google Patents

Description

Schweizerische Aluminium AG, Chippis Priorität: Schweiz 28.Mai 1969 Nr. 8063/69

Verfahren zur Herstellung von Formen für den Sandguss von Metallgegenständen mit grosser Oberfläche und geringer Dicke

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahrren zur Herstellung von Formen für den Sandguss von Metallgegenständen mit grosser Fläche und geringer Dicke, insbesondere von Platten für die Verkleidung von Fassaden.

Derartige Metallplatten, besonders aus Aluminiumguss, haben in letzter Zeit ein stets wachsendes Interesse bei Fassadenverkleidungen gefunden. Sie tragen auf ihrer Sichtfläche oft Fantasiereliefs, welche dieser Fläche ein natürliches und ansprechendes Aussehen verleihen. Diese Platten können einen mehr oder weniger profilierten Querschnitt-haben und sind gewöhnlich mit Augen oder anderen Befestigungs« mitteln versehen. Ih der Regel ist ihre Fläche verhältnismassig sehr gross (ζ.3. 2 m und mehr) und ihre Dicke verhältnismässig gering (z.B. 10mm und weniger).

Es ist bekannt, dass die Herstellung von Sandgussformen für Metallteile mit grosser Fläche und geringes* Dicke nicht leicht 1st und erheblich© Schwierigkeiten, bereiter* kann*

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besonders wenn erhebliche Abweichungen von der Ebene vorhanden sind und wenn es sich darüber hinaus um Verkleidungsplatten mit den erwähnten Fantasiereliefs handelt«.

Man kann sehr oft als Formstoffe nicht diejenigen Sandarten oder Mischungen verwenden, die im allgemeinen in der AIuminiumgiesserei üblich sind (Nassguss-Sand). Wenn man sehr grosse Gussformen mit genügender mechanischer Festigkeit erhalten will, die einen formgetreuen Abguss ergeben, muss man zu härtbaren Mischungen Zuflucht nehmen. Die Aushärtung, auf Grund gewisser Beimischungen kann z.B. durch Einblasen eines Gases in den Formstoff.z.B. Kohlensäure hervorgerufen werden, oder sie kann sich nach einer mehr oder weniger langen Inkubationszeit von selbst einstellen z.B. bei Zement-Beimischung. Man kann auch sogenannte Formmasken (Croning-Verfahren) verwenden, die durch höhere Temperaturen gehärtet sind und eine verhältnismässig geringe Dicke aufweisen. Letztere erfordern aber eine teure Modelleinriehtung»

Man weiss auch, dass bei allen bekannten Herstellungsverfahren für Sandgussformen jeder Teil der Form mit Modellschräge (Anzug) ausgebildet sein muss, d.h. die den Formhohlraura begrenzenden Flächen müssen überall so gerichtet sein, dass das Herausnehmen des Modells-oder seiner Teil© aus der möglich ist, ohne dass die Form dabei beschädigt wird© an einem Teil der Form eine ungenügende od@£» gar k©ÄH(| Schräge zulässig ist (Winkel zwischen der In B®traohife kommen* den Oberfläche de*· Form und der Modeli-Auszugrlohtung)»

oder wenn die Flächen des Modells und folglich des Formhohlraums nicht glatt sind, muss gezwungenerniassen das . Modell in mehrere Teile zerlegt werden, die dann., jeder für sich aus der Form herausgenommen werden können, ohne diese zu beschädigen. Dies bedeutet eine kostspielige Komplikation, sowohl in der Herstellung wie auch im nachträglichen Ausbessern der Form, das meist nötig ist um die Spuren der Fugen zwischen den verschiedenen Teilen des Modells, welche auf der Formoberfläche sichtbar sind, zu entfernen· ·

Sodann wird bei allen üblichen Herstellungsverfahren für Giess-formen das Modell aus starren, nicht deformierbarem Material, wie Holz, Metall, Gips, ausgehärtetem Kunststoff usw. angefertigt.

Aus dem Gesagten ergibt sich, dass man für die Herstellung von Sandgussformen für Metallgegenstände, insbesondere für Platten mit grosser Fläche und geringer Dicke, die an bestimmten Stellen eine ungenügende Modellschräge auf- weisen und/oder ein Relief haben, die ein direktes Herausnehmen des Modells aus der Form nicht erlauben, beim gegenwärtigen Stand der Technik, aus mehreren Stücken zusammengesetzte Modelle zvs verwenden gezwungen ist.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung will nun diesen Nachteil beseitigen und eine einfache und vorteilhafte

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Herstellung von Formen der erwähnten Art ermöglichen. Das Verfahren 1st dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der üblichen Modelleinrichtung ein Modell aus einem geschmeidigen, allseitig biegsamen Material verwendet wird, das auf einem Modellträger ruht.

Ein solches Modell aus biegsamem aber auch elastischem Material hergestellt und im allgemeinen mit grosser Fläche und geringer Dicke, muss sich auf einen Modellträger stützen, an dessen Oberfläche es sich eng anschmiegt. Diese Oberfläche des Modellträgers entspricht im übrigen der Gestalt der Rückseite des herzustellenden dünnen Gussstückes.

Die Flächen dieses Modells sind das genaue Vorbild der . Flächen des gewünschten Metallstücks mit allen eventuellen Dessins und Reliefs.

Es ist jedoch zu bemerken, dass das geschmeidige Modell in den verschiedenen Schnitten nur dann zu den vorgeschriebenen Abmessungen des zu giessenden Metallstücks führt, wenn es sich innig der Form des Modellträgers anschmiegt. Infolge seiner Biegsamkeit kann das Modell bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gebogen und deformiert werden, und zwar sind diese Verformungen reversibel z.B. nach der Herausnahme des Modells aus der Form. Diese Möglichkeit stellt die wichtigste Neuerung im erfindungcgemässen Verfahren dar.

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Das Modell muss also überall, an jedem Punkt, so eng als möglich am Modellträger anliegen. Um dies zu erreichen kann es vorteilhaft sein, beim Einsetzen des Modells zwischen seinen beiden Flächen eine Druckdifferenz zu erzeugen, indem man z.B. auf dem Niveau der Modellträgerfläche, an die sich das Modell anschmiegen soll, einen Unterdruck erzeugt.

Zu diesem Zweck muss die Fläche des Modellträgers, die mit dem Modell bedeckt wird, luftdurchlässig d.h. porös oder mit einem Netz von kleinen Löchern versehen sein. Diese Poren und/oder Löcher münden im Innern des Modellträgers in zweckentsprechend angeordnete Sammelleitungen, die ihrerseits an eine Evakuiervorrichtung angeschlossen sind. Auf diese Weise kann sich das geschmeidige Modell schnell und einfach mit der für die Herstellung der Gussform erforderlichen Präzision an den Modellträger anlegen, und man vermeidet damit Luftkissen zwischen den zwei sich berührenden' Flächen. ' _v ·

Die luftdurchlässige Oberfläche der Modellfcrägerplatte kann aus einem porösen Material bestehen, wie z.B. einer Kombination von Holzspänen und Kunststoff oder von gebranntem Ton und Gips, auch selbsthärtender, poröser Beton kann in Betracht kommen.

Die Gestalt dieser Oberfläche entspracht derjenigen der Rück-

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seite der herzustellenden Metallplatte. Das Modell, welches das Vorbild dieser Platte ist, kann sich also dieser Gestalt völlig anpassen.

Das der Herstellung des .Modells dienende Material kann z.B. ein Natur- oder synthetischer, mehr oder weniger gehärteter Gummi sein, oder ein Kunststoff nach bekannten Verfahren behandelt, um ihm die erforderliche Geschmeidigkeit zu vermitteln, oder ein Verbundmaterial wie z.B. eine Kombination von Kork und Gummi, oder jedes andere einfache oder zusammengesetzte Material, das die nötigen Eigenschaften, besonders die Geschmeidigkeit aufweist. Es muss zü-■ dem eine gewisse Druckfestigkeit besitzen. Diese Anforderung hält sich aber in ziemlich engen Grenzen, vor allem wenn man für die Herstellung der Formen ein Verfahren ver-. wendet, das auf einer selbsthärtenden Kombination basiert, die aus einer schnellhärtenden Ueberzugsschicht und einer langsamer härtenden Machfüllung besteht. Von diesem Ver—..^v fahren wird später noch die Rede söin.

Wenn das Modell einmal auf dem Modellträger angebracht ist, wird die Form in an sich bekannter Weise hergestellt und zwar mittels aushärtender Mischungen. Man kann dazu z.B. Quarz-, Zirkon- oder Olivinsand mit einem polymerisierenden Bindemittel, das die Aushärtung in wenigar als einer Stunde bewirkt, verwenden.,Man kann sich für die Aushärtung auch die bekannte Wirkung von Kohlensäure auf Na-

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triumsilikat zu Nutze machen, oder ein analoges neueres Verfahren anwenden, das die Wirkung eines in einem Argonstrom transportierten Amins auf Cyanate und Isocyanate verwertet, oder auch Kieselsäureester, die die Aushärtung durch Hydrolyse bewirken, oder schliesslich Zement oder Gips.

Besonders vorteilhaft ist die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens aber, wenn für die Herstellung der Formen diejenigen Materialien verwendet werden, die von der Anmelderin in ihrem Schweizer Patent Nr. 470 220 betreffend ein Verfahren zur Herstellung selbsthärtender Giessformen vorgeschlagen wurden·

Dieses Verfahren besteht darin, auf die Oberfläche des vorgängig mit einem Äntiadhesiv (Paraffin, Glycerin, Kerosene usw.) überzogenen Modells zuerst eine schnellhärtende Suspension aufzubringen.

•Solche Suspensionen werden mit einem Pinsel oder durch Auf-, spritzen als dünne Schicht aufgetragen und bilden schon nach kurzer Zeit eine Art harte, kompakte Maske. Auf diese Schicht wird vor der völligen Aushärtung die nötige Menge Giessereisand, z.B· eine Mischung von Quarzsand, Natriumsilikat als Bindemittel und einem geeigneten Härter aufgebracht, so dass ein k -paktes Ganzes von der gewünschten Dicke entsteht. Letztere kann, je naoh den Abmessungen des zu giessenden Stücks, 5 cm oder mehr betragen. Härter kann eine der folgenden Substanzen sein: Hatriumfluosilikat, Natriumaluminat, Sikalsiuinsil.-'?:^;^ Nat: um- Zirkonium-Dop-

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Dn.¹J erfindungsgeinässe Verfahren wird im folgenden durch (In Beispiel erläutert« Anhand der beiliegenden schouialiy.len Zeichnung lassen sich die verschiedenen Ph a rs en der Herstellung einer Sanugiessform für dünne Aluminaümplatten mit rauher Oberfläche für Fassadenverkleidungen verfolgen. Die verschiedenen Figuren veranschaulichen schematisch im Längsschnitt die Folge der verschiedenen Operationsphnsen:

Fig. 1 zeigt die erste Phase, welche die untere Formhälfte mit dem Relief der Gichtfläche gibt;

Fig. 2 zeigt eine zweite Phase, in deren Verlauf das in Kig« 1 dargestellte System umgedreht und die Modelltragerplatte von der Form abgehoben wird;

Fig. 3 zeigt die folgende Phase, nämlich die Herstellung der obern Formhälfte mit dem Einguscystem;

Fig· ^ gibt sehr schematisch einen Begriff davon, wii> das geschmeidige Modell aus den zwei Fornhälften entfernt wird und

Fig. 5 zeigt schliessllch die letzte Phase, d.h. den Zusammenbau der Form für den,Guss.

In dor ersten ['hase (Fig. 1) wird die Modellträgerplatte '? auf dorn Hallenboden oder auf einen festen oder beweglichen Formboden i gelegt. Die Oberfläche dieser Platte ist, wie schon erwähnt, vorzugsweise luftdurchlässig und entspricht der Gestalt der im allgemeinen glatten Rückseite

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der zu giessenden Metallplatte. Auf diese Oberfläche der Trägerplatte wird das geschmeidige Modell 5 aufgelegt, . das dann ein genaues Vorbild der zu giessenden Metallplatte darstellt und aus einem Material hergestellt ist, das erfindungsgemäss eine gewisse Biegsamkeit besitzen muss, wie Gummi, ein entsprechender Kunststoff, oder ein anderes einfaches oder kombiniertes Material, das die der Erfindung entsprechenden Eigenschaften hat.

Im gegebenen Beispiel ist es ein aus Gummi hergestelltes Vorbild, das auf seiner Oberseite ein demjenigen der zu giessenden Metallplatte entsprechendes Relief trägt.

Das geschmeidige "Modell 3 kann mit Druchbrechungen 4 versehen sein, falls die architektonische Konzeption solche vorsieht. Diese Durchbrechungen können der genauen Placierung der auf der-Modellträgerplatte 2 anzubringenden Anschnittelemente 9 dienen, welche das Eingussystem formen.

Bi der Modellträgerplatte 2 sind im gegebenen Beispiel Leitungskanäle 5 ausgespart, die an ein Luftabsaugsystem • (z.B. eine Vakuumpumpe) angeschlossen sind (letzteres in der Zeichnung nicht dargestellt). Ferner bestehen die Flächen 7 der Trägerplatten-Oberfläche, auf welchen das geschmeidige Modell 5 aufliegen soll, aus luftdurchlässigem Material. Dadurch dass in den Le.ttungskariälen 5 ein Unterdruck erzeugt wird, wird das Modell j unter Wirkung dos atmosphärischen Luftdruckes an die Modell-'. agsrpUtte 2 angelegt und schmiegt sich innig an deren ~ :Π:. an,

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Solange in der Modellträgerplatte ein Unterdruck aufrechterhalten wird, besteht keine Gefahr von Luftkissen zwischen Modell und Trägerplatte und das Modell kann sich im Verlauf der nachfolgenden Operationen auch nicht verschieben.

Danach wird auf der Modellträgerplatte, mit Hilfe der Führungsbolzen 10 der mit den üblichen Hilfsmitteln für richtige Positionierung und Befestigung versehene Formkasten 6 aufgesetzt. Der Formkasten wird mit dem geeigneten hart- ' baren Formmaterial 8 gefüllt, das in üblicher Weise an die rauhe, im Relief modellierte Oberfläche des Modells jj angepasst wird/ damit man einen modellgetreuen Formhohlraum erhält. Wie schon erwähnt kann als Formmaterial jedes härtbare Material verwendet werden, das sich bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Sandgussformen der anvisierten Art als brauchbar erwiesen hat.

Wenn das Formmaterial 8 den gewünschten Härtegrad erreicht hat, wird der Formkasten 6 mit seinem Inhalt gev/endet. Dann wird in der Modellträgelrplatto 2 der normale Atmosphärendruck wieder hergestellt, und dies erlaubt es, die Platte von der erhärteten Form zu trennen, wobei aber das Modell am Platz bleibt; d.h. das Modell haftet an der Oberfläche der nunmehr das Unterteil bildenden Formhälfte im Kasten

Auf diesen unteren Formkasten 6 wird nun mit Hilfe der FUh-

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rungsbolson. 10. dor obere Formkasten 11 aufgesetzt. Dann wor den für das Eingussystem (Mn Modelltoile für dem EJngiuii;--trichter und die Eingusskanäle 1ΊΊ angebracht samt den Anschnitten 9· Es können auch weitere Zusatzteile des Modell« angesetzt werden wie Verstärkungsrippen und Augen für die Befestigung. Sodann erfolgt die Herstellung des Form-Oberteils, indem man den oberen Formkasten 11 mit einem geeigneten Material 8 fU]It von derselben Art wie· in der unteren Formhälfte 6 oder auch von anderer Zusammensetzung. Man kann z.B. für die obere Formhälfte gewöhnlichen grünen Giessereisand verwenden oder einen Sand, der nachträglich getrocknet werden kann.

Wenn die Form fertiggestellt ist, wird der obere Formkasten 11 abgehoben und die Zusatzteile 12, IJ des Modells entfernt. . .

Das Modell J wird mit aller nötigen Sorgfalt aus der unteren Formhälfte gehoben, wobei seine Biegsamkeit notwendig ist, um es von der relieftragendnn Fcrmoberflache zu tr en-.- nen. Aus der unteren Formhälfte werden auch die den Anschnitten entsprechende:- Modellteile entfernt.

Darauf werden die zwei Formkästen 6 und 11 mit Hilfe der Führungsvorrichtung lü zusammengefügt, so dass der Formhohlraum lh, der wie beschrieben mit Hilfe des gecchmeid ·.-gen Modells > gebildet wurde, geschlossen wird. Danach or-

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folgt der Metallguss durch den Eingusstrichter 12.

Handelt es sich um den Guss von Metallplatten mit verhältnismässig einfacher Form, kann auf das Wenden des Formkastens 6 (Fig. 2) verzichtet werden. In diesem Fall beginnt man den Ablauf der Operationen direkt damit, dass man den erwähnten Formkasten 6 in diejenige Lage bringt, die er gemäss Fig. 2 einnimmt, d.h. auf dem Boden oder einer anderen Unterlage. Man füllt ihn mit geeignetem Formmaterial und formt den Hohlraum, indem man die .Modellträgerplatte, an welcher das Modell j5 dank dem Unterdruck haftet, darauf presst. In diesem Fall und je nach dem Profil des Modells muss mit einem Hilfswerkzeug, z.B. mit einer Schablone, eine Vorforrnung vorgenommen werden. Andererseits muss der Formkasten teilweise, bis zu einem Niveau, das etwas höher liegt als seine Oberfläche am Ende des Arbeitsablaufs, gefüllt werden, so dass überall wo das Modell auf das Formmaterial drückt um den Formhohlraum zu bilden ein leichtes .Verdichten des Formmaterials stattfindet. Dies ist notwendig, damit die Oberfläche des Modells überall genau wiedergeben wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Herstellen gehärteter Formen für den Sandguß von Metallgegenständen, insbesondere solcher großer Fläche und geringer Dicke, wie Wandplatten aus Aluminium und seinen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Modell (3) aus einem elastischen und biegsamen (geschmeidigen) Material verwendet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ek e η nzeichnet, daß man das Modell (3) auf einer Modellträgerplatte (2) so auflegt, daß es sich an deren Oberfläche, welche die Rückseite des zu giessenden Stücks darstellt, vollkommen anschmiegt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k en nzeichnet, daß man das Modell (3) an seine Auflagefläche auf der Modellträgerplatte (2) mit Unterdruck ansaugt,

   ^Λ. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet , daß man das Modell (3) auf

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   der Basis von Natur- _roder synthetischem Gummi herstellt.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Modell (3) auf der Basis von Kunststoff herstellt.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Modell (3) aus einem Verbundwerkstoff, vorzugsweise Gummi/Kork oder Gummi/Kunststoff, herstellt.

   T. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

   gekennzeichnet , daß man als Formmaterial (8) Gemische von Stoffen verwendet, die mit verschiedener Geschwindigkeit gehärtet werden können.

   8. Modellträgerplatte zum Ausführen des Verfahrens nach

   einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch ein unter der Anlagefläche des Modells (3) die Modellträgerplatte (2) durchziehendes, an eine Unterdruckquelle anschiießbares Leitungssystem (5) sowie eine luftdurchlässige Ausbildung (7) zwischen dem Leitungssystem und der Anlagefläch^ des Modells,

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