DE2044458A1 - Verfahren und Form zur Herstellung von Gußstucken - Google Patents

Description

CEiJTRO SPERIMENTALE METALLURGICO S.p.A., Rom, Italien

Verfahren und Form zur Herstellung von Gußstücken

Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kernen und Formen des Gießereifachgebietes für das Gießen von Gußstücken, die von komplizierter Form sein können.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Kernen und Formen durch die gleichzeitige Verwendung selbsthärtender, fließfähiger Formmaterialien und Modelle (und Kernkästen) aus elastomeren oder plastischen Materialien, die vorzugsweise aufblasbar oder blähbar sind.

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Efs ist bekannt j daß bei dor Herstellung von Gie Bereif ormen und «-kernen das das Modell und den Kernkasten "bildende Material gewisse Anforderungen erfüllen muß, die Im !Formverfahren selbst liegen« Tatsächlich wird das ??ormen durchgefiihrt, indem eine sandige MaEise innerhalb des Eorwlcasten mit HiIiο roe chemischer Einrichtungen eingestaiapt wird? hierbei wird das Pomrataterial eingeschüttelt (engl: geschleudert)₉ durch ^:lilttelformmaschinen, Verdichtung, Druckluftstaiapfer etc. eingebracht» Diese "bedeutet, daß das Modellmaterial mechanischen Beanspruchungen und Verschleiß in ganz erheblichem Maße ausgesetzt ist? je nach umfang der beabsichtigten Produktion müssen die Modelle aus Holz, Aluminium» Mesäing hergestellt sein,

Weiterhin ist die Form des Gußstücks und damit die dee Modells (oder des Kernkasten) manchmal so, daß Ansätze oder Torsprünge -vorhanden sind, welche Hintersehneidungen in Richtung senkrecht zur l'rennebene bilden, wodurch die $Ormarbeit in beachtlicher Weise komplizierter wird.^/ormalerweise werden diese Nachteile mit Hi3.fe von Fremdkernen (lose Teile) umgangen oder auch durch das Verfahren der festen Form, daa darin besteht, daß ein Teil des Modells an seinem Ort verbleibt und aus expandiertem oder geschäumten Polystyrol gebildet ist, welches leicht vergast, wenn es vom weißglühenden Metall passiert wird. Diese Verfahren sind verschwenderisch aufgrund der gesteigerten Form- und Putzzeiten und sie sind schädlich für das Aussehen des Gußstückes aufgrund der Markierungen_t die in den ausgearbeiteten oder ausgeschliffenen Zonen surückhleiben_a

emäß soll für die genannten Probleme eine lösung vorgeschlagen werden, die in vielen Italien die bisher notwendigen folgenden Erfordernisse in Portfall kommen läßt?

- Vorhandensein von ein oder mehreren !Prennebenenj

- ^V|1eblßn voxi an"-UXk¹A-" o-l^r iiocliöut'U doncTen H

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»- Fehlen von :räclraärtsverlauf enden Schrägen oder Konizitäten; ■-■~-Vorhandensein-von Schrägen. '

Bas Verfahren läßt sioh auf zahlreiche Gußstücke anwenden und bietet sieh an für die Herstellung nicht nur voller Modelle _P sondern auch von Modellen» die in Blech ausgebildet sind (adapted in plate) oder Teile von Modellen, die auf übliche Modelle gesteckt oder in dieser eingeführt werden. Weiterhin ermöglicht das Verfahren einen Präzisionsguß bei minimalen Materialtoieranzenc ·

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, Grießereiformen und/öder Kerne zu erzeugen, indem man Modelle und/oder Kernkästen verwendet, die teilweise oder vollständig aus Materialien hergestellt sind, die unter den folgenden ausgewählt wurden? 1*) dehnbare oder expandierbare Elastomere; 2.) mäßig dehnbare ader expandierbare Elastomere oder Kunststoff materialien;
3») halbsteife Elastomere oder Kunststoffmaterialien.

Im ersten Fall sind die Modelle hohl und nehmen Form« Konsistenz und Steifigkeit, wie sie gefordert werden, an, indem sie mit Fluiden bis zu geeigneten Druckniveaus gefüllt werden.

Im zweiten Fall sind die Modelle (und/oder Kernkästen) hohl und nehmen die erforderliche Konsistenz und Steifheit an, indem aie mit Fluiden bis auf geeignete Druckniveaus gefüllt werden.

In beiden Fällen werden nach dem Formen und Aushärten der Form {und/oder des Kerns) die Modelle (und/oder die Kernkästen) herausgezogen, nachdem sie innen mit einem Vakuum beaufschlagt wurden.

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Im dritten Pall können die Modelle (und/oder Kernkasten) fest oder hohl ausgebildet sein und bereits die gewünschte Form_f Steifigkeit und Konsistenz haben» In diesem Fall wird die Extraktion möglich, indem nur die elastischen Eigenschaften des elasfcomeren oder des plastischen Materials ausgenutzt werden«

Inder folgenden Beschreibung wird das Wort "Elastomeres" ohne irgend-sine Begrenzung der Bedeutung benutzt_? um in üblicher Weise entsprechend dem Stand der Technik jedes Material zu bezeichnen, ob es sich nun um ein natürliches odor synthetisches Material handelt, welches mit den be* sonderen Eigenschaften der Elastizität und Elastizitätsgrenze aisgeatattet ist.

Beispiele für solche Elastomere sind synthetische oder natürliche Kautschuke, die nach den üblichen Verfahren behandelt wurden«

Der Ersatz der üblichen . Modelle und Kernkasten durch Modelle und Kernkästen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art wird durch die Verwendung eines Pluids und eines selbsthärtenden Formmaterials möglich, welches nur gegossen zu werden braucht und bei dem Stampfenergie notwendig ist.

Das obengenannte Formmaterial kann innerhalb des weiten zur Verfügung stehenden Bereiches gewählt werden entsprechend der Art der Legierung, den Anforderungen an die Oberflächengüte ect. Weiterhin können hinsichtlich der besondren an der Oberfläche der Gußstücke geforderten Eigenschaften Pormmaterialien, die hoch-feuerfest sind, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit oder Diffusion aufweisen, verwendet werden, um die strukturelle 'ifeingliedrigkeit, hohe Härte etc zu ergeben.

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Hierzu wird es mittels besonderer an die Formkästen befestigter Träger möglich, Köhler in den Formen anssubrlngen oder· durch Tauchen geeignete röhrenförmige Gehäuse für die Wassersirkulaiion einzubauen, die geformt sein können.

Vorzugsweise bestehen die Formmaterialien aus Sandsteinsand und vor allem dem sogenannten flüssigen Sand, wie z.B. der flüssige Sand, der in der ital, Patentschrift 780 028 der Amnelderin beschrieben ist.

Yorsfugsweise arbeitet man mit besonders forteilhaften Erge'b nissen" unter Verwendung eines Pormmaterials, welches besteht aus einem "flüssigen vand" der 7Ö bis 85$ Sand, 8 bis 12 Cfew-# !Eonerdezementϊ 7 bis 10 Gew.-4> und O₉03 bis 0,20 Gew.-^ eine? oberflächen-aktiven Mittels, gegebenenfalls unter Zusatz eines Abbindebeschleunigers,enthält, der beispielsweiße aus Lithiumchlorid besteht, welches mit 0,05 bis 0,35 i> nur bezogen auf dasGewicht des £onerdezementes zugesetzt wird.

Bas richtige Elastomere zur Herstellung von Modellen und Kernkästen muß entsprechend der Art {Säure, Base etc.) und den physikalischen Eigenschaften (Temperatur, FLuidität etc.) des für das Formen verwendeten Materials gewählt werden.

Um die geforderte Form und/oder Konsistenz zu erhalten, kennen die Modelle und Kernkästen gefüllt werden mittels:

- Substanzen im gasförmigen Zustand wie luft, anderen Gasen oder Gemische hiervon;

-Substanzen im flüssigen Zustand wie Wasser, andere Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen etc.;

-niedrig schmelzender fester Substanzen organischer oder anorganischer Natur wie Wachse, Metallegierungen oder dergleichen, welche leicht in den flüssigen Zustand während der Füll- und

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JBatl β ©rungs vorgänge des Modells gebracht werden können»

Dbt dem icomprimierten !fluid im Inneren des hohlen Modelle %\ig®0Tän®t& Druck variiert entsprechend der Geometrie des Modella, der Fluläität und dem spezifischen Widerstand des Porminateriala» während das Außenprofil des Gußstückes äaetaea garantiert wird, daß in geeigneter Weise die Modellwandungen vorgeformt und dimensioniert werden. Die Wahl der vorgeschlagenen technologischen Verfahren variiert von Pail su Fall und hängt ab von dem vorgesehenen Produktionsumfang, der komplizierten Gestaltung des Gußstückes dem fehlen oder YoAaMe na ei η von Trennebenen₉ der Anzahl der Kerne_s der Verfahren sum ^usammensetaen der Kerne _p der verfügbaren Maschinerie @te.

a aowi©

mm aatoM ä@>T folgenden B©ispi©l® wad ü®t aätere¹ ©2?llmt©^t uerä®'&_e Diese fölgendea Beispiel© (Si© Erfisüämag ©to© si© aa

ÜQ& i©ietosamg©B. saigt; lig_a 1 ©laea

l© Fig_o 11 iaaä 1B iiiä Setaileasichten zvl Hg₀ 1

2 ©ia©m ¥©rtltel©stoitt Stauch @ia© weites©

Figo 3 geigt eiaen Tertikalsclmitt bei eiaer weiteren An

Das Gußstticlc aa©h FIg₀ 1 erfordert ein vollee - uäig© trennte β Modell aus mäßig dehnbarem oder expandierfähigem verstärktes Elastomeren I₉ woto&s dio imnüu&gQii von geeigneter ATsmeßung

und so vorgeformt sind, daß nach dem Füllen mit dem komprimierten fluid das Modell die beabsichtigte Form annimmt»

Das Modell ist axial bezüglich einer perforierten Röhre 2 ausgerichtet, wobei die Abdichtung für das komprimierte Fluid durch geeignete Dichtungen 5, z.B. Stopfbüchsen eicherge- - stellt; ist. Die Röhre wird mit ihrem unteren Ende an die Bodenplatte 4und mit dem oberen Ende an die Quer- oder Kreuzplatte 5 befestigt. Dieser Querträger wird im oberen Teil 6 einer Reihe von Formkästen 7 eingesetzt, die dazu bestimmt sind, den "flüssigen Sand" 8 aufzunehmen, der über die Einrichtung Θ zugeführt wird. Der jeweilige Luftauslas aus den formkästen wird durch eine Reihe von Bohrungen 10 sichergestellt, an denen "Atmungsplatten¹¹ 11 angesetzt sind, die es dem flüssigen Sand nicht ermöglichen zu entweichen, vielmehr die Gase in die Lage versetzen, während des Vergießen des Metalls zu entweichen.

Das Modell wird zunächst im Vakuum belassen. Während der "flüssige Sand" in die Formkästen eingeführt wird, wird die Strömung komprimierten Fluids, das aus der Leitung 13 gegen die Innenseite des Modells geleitet wird, mittels des Ventils 12 geregelt. Ea ist anzuraten, die Strömung des komprimierten Fluids und des "flüssigen Sandes¹¹ zu regeln, so daß die beiden Mengen abgeglichen werden und die beiden Füllvorgänge gleichzeitig abgeschlossen werden. Um das komprimierte Modell 14 in den gewünschten Zuständen von Form und Konsistenz sicher zu erhalten,'muß der gewünschte Druckgrad mittels des Druckmanometers 15 geregelt werden. Nach dem Aushärten des "flüssigen Sandes" (30 bis 60 Minuten)/ wird das Ventil 16 betätigt, um den Druck über die Leitung abzulassen; ein Vakuum kann über die Leitung 18 aufgebaut werden, um das Modell zu kontrahieren und dessen Entfernung zu begünstigen.

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Gießkanal und Trichter baw. Steiger werden getrennt entsprechend dem üblichen Vorgehen hergestellt.

Beispiel 2

Formen von großen Spiralschrauben

Das Beispiel wird anhand von Fig. 2 erläutert. Diese Pig. zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Anwendungsform der erfindungagemäßen MaBnahme und zeigt die folgenden Teile: das dekomprimierte Modell 1, das unter Druck stehende Modell 2, die perforierte positionierende Röhre 3» Dichtungen 4» Bodenplatte 5s unteren formkasten 6, Kreuzstück 7, oberen !Formkasten 8, Formkästen 9, "flüssigen Sand" 10 und eine Einführungsvorrichtung 11 für "flüssigen Sand". Die Leitungen und der Druckfluiäeinlaß und die Auslaßventile sowie die Vakuutnleitung sind ähnlich denen nach Fig. 1 ausgebildet.

Das Beispiel ist ähnlich dem Beispiel 1; jedoch Bachen die Vorsprünge, die durch den besonderen Verlauf der Gewinde repräsentiert sind, den Pail besonders instruktive

Das verwendete Formmaterial war ein flüssiger Sand mit den folgenden Daten:

- quarzhaltiger Sand

- Tonerdezement "

- Wasser

- oberflächenaktive Mittel

«· Lithiumchlorid (# des Zement)

- Umgebungstemperatur ————

- Abbindezeit .

- Härtezeit

- Endfeatigkeit

81	*65 %	Minuten
10		Stunden
8	1°	kg/cm
0	,35 i
0	,08 #
20°σ
60
24
35

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Beispiel 3

Uoglg^-Zojl-Ijisltgea, oder Yorsprttnffen durch Einführung blähbarer oder aufffrlasfrarer elastomerer Teile auf ein übliche8 Modell.

3 ist ein Schnitt durch eine Anwendungsform der erfindungsgeaäßen Maßnahmen auf das Formen einer Blockform oder Kokille mit .Ansätzen oder Vorsprüngen. Dieses Verfahren ermöglicht des Herausziehen des Holzmodells aus der Kokillenform in Axialdichtung 2 nach dem Formen mittels "flüssigem Sand»¹ 3.

Während des G-ießens des ^f'flüasigen Sandes" wird das Elastomerenmodell 4 des Ansatzes oder Vorsprunge steif mittels eines komprimierten Pluids, welches durch das Rohr 5 in den Hohlraum 6 eingeführt wird, gehalten* liach dem Ahhinden des Pormmateriels wird ehenfa3.'-ls durch diö Rohrleitung 5 ein Vakuum angelegt, Tdzwo erzeugt, derart, daß das Elastomere 4 linnerhalb dee Hohlraumes 6 sich zusammenaieht, wodurch es möglich wird, das Modell aus der Kokillen- oder Blockform herauszuziehen.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. " ¹⁰ " 20U458

   Pat entansprttche

   1, Formverfahren für Öußsttickej dadurch gekennzeichnet, daß ■di© Formen und/oder Kerne unter gleichseitiger Terwendung ©ines fließfähigem Eormmaterials und von Modellen und/oder Kernkasten aus Elastomeren, Kunststoffmaterialien oder abgeleiteten Produkten erzeugt werden.

   2, Verfahren nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Modelle einteilig oder ungeteilt oder in Blech oder Platten vorgesehen sein können oderTeile "bilden können, die in Übliche Modelle eingesteckt oder eingeführt werden»

   3, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige SOrmisaterial aus einem selbsthärtenden Material "besteht, welches Vorzugs-. weise aus flüssigem 3and gewählt ist, und um gewünschtenfalls dem metallischen Gußstück spezifische Eigenschaften au verleihen, aus hoefo-feuerfesten hsw. hoch-warmfasten flüssigen Sauden mit hoer Wärmeleitfähigkeit oder -diffusion gewählt sein kann,

   4· "Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmaterial aus einem flüssigen Sand besteht, der 78 bis 85 Gevu-$ Sand, 8 bis Gew„-$ Tonerdezeraeiit, 7 bis 10 Gew.~# Wasser, 0,03 bis 0,20 Gew.-$ eines oberflächenaktiven Mittels gegebenenfalls unter Zusatzjeines Abbindebeschleuniger besteht.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennz ei ehret, daß der Abbindebeschleuniger aus einem Lithiumsalz, insbesondere einem Lithiumchlorid, besteht, welches in einem Anteil zwischen 0,05 bis O_;O35 # bezogen auf das Gewicht des

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   !Eoiier&ezeinentes allein zugesetzt wird*

   6„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, dehnbare oder expandierfähige oder mäßig dehnbare oder expatidi erfähige Elastomere, Eunststoffaaterialien oder abgeleitete Produkte geeeigneter Abmessungen verwendet werden, die -die' gewünschte Form und/oder Konsistenz annehmen, indem sie mit einem Fluid bis zu einem geeigneten Korapressionsnive.su gefüllt werden*

   7* 'Verfahren-nach.Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aas FUlIfIuId im gasförmigen Zustand sich "befindet und aus Xrtift, anderen Gasen oder einem Gemisch hiervon gewählt ist.

   8.» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das F'dllfluid im flüssigen Zustand sich befindet und aus Wasser» !lösungen oder Flüssigkeiten, allein oder im Gemisch, besteht.

   9« Verfahrennach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung, die während des Füll- und Entleerungsvorganges des Modells und/oder des Kernkastens fluid ist, aus der Klasse der niedrigechmelsenden Feststoffe organischer oder anorganischer Art gewählt ist, wie: Wachse, andere organische Verbindungen, Metalle, legierungen und dergleichen.

   1O₁ Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllen des Modells und/oder des Kernkasten mit komprimiertem Fluid und das Vergießen des Formmaterials gleichzeitig durchgeführt werden«

   ■11» Verfahrön nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet_s daß das Herausziehen- des Modells und/oder des Kernkastens durchgeführt wird, nachdem das Formmaterial abgebunden hat, indem aus dem Modell und/oder dem Kernkasten das Fluid zum Ent-

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   weichen gebracht wird und hernach ein Unterdrück im Modell, und/oder dem Kernkasten hervorgerufen wird,

   12» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen feste und möglichst hohle Modelle und/oder B'ornkästen verwendet werden, die aue nalbcteifen Kunststoffmaterialien oder Elastomeren bestehen und die an sich die
   gevriinschte Form und Eoneistena bereits haben und die unter Verwendung der elastischen Eigenschaften des Elastomeren
   berausgesogen werden«

   13* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichförmig ausgebildete geeignete röhronförmige Wasser»
   κ irkulat ionekamraern oder -gehäuse in das !Formmaterial eingearbeitet werden können, derart, daß dem metallischen Gußstück die spezifischen Eigenschaften verliehen werden,

   14» Gießereiformen und -kerne, 'hergestellt nach einem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche.

   15» Gußstücke beliebiger Form und aus beliebigem Material„ hergestellt im wesentlichen nach dew Ve-.'foliren eines oder mehrere der vorhergehenden im Sprüche.

   8AÖ ORIGINAL

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