DE2219163A1

DE2219163A1 - Feinguß verfahren

Info

Publication number: DE2219163A1
Application number: DE19722219163
Authority: DE
Inventors: William Jacob; Wood Michael Stuart; Chur Vandemark (Schweiz)
Original assignee: Foseco Trading AG, Chur, Graubünden (Schweiz)
Priority date: 1971-04-22
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1972-10-26
Also published as: GB1342290A; US3835913A; JPS5118211B1; SE387869B

Description

Köln, den 18. April 1972 Eg/Me

Foseco Trading AG., Langenjohnstrasse 9, Chur / Schweiz

Feingussverfahren

Die Erfindung betrifft das Feingussverfahren oder Wachsausschmelzverfahren, insbesondere die Verwendung von feuerfesten Hülsen bei diesem Verfahren.

Das Feingussverfahren wird normalerweise wie folgt durchgeführt: Eine Anzahl von Wachsmodellen der zu giessenden Teile wird nach einer beliebigen passenden Methode hergestellt (im allgemeinen durch Pressen in Matrizen). Diese Modelle werden dann durch Stämme und Äste, die nachstehend als Zuläufe bezeichnet werden, mit einem zentralen Angusskanal verbunden, der schliesslich als Speiser dient und ebenfalls aus Wachs besteht.

Die Montage von Modellen an einem zentralen Angusskanal wird als "Modellträube" oder "Modellbaum" bezeichnet. Der Baum wird dann umhüllt, um eine feuerfeste Schale und/oder Keramikschale auf seiner Oberfläche zu bilden. Zu diesem Zweck wird der Modellbaum in einen Brei getaucht, der aus einem feuerfesten Material wie Zirkonoxyd oder Tonerde und einem Bindemittel für dieses Material, z.B. hydrolysiertem Äthylsilicat oder kolloidalem Kieselsol, besteht. Der Baum wird dann aus dem Brei gezogen und mit einem körnigen feuerfesten Material, z.B. Molochit oder Mullit, bestreut, wobei häufig in der Wirbelsphicht gearbeitet wird, und entweder durch Aufblasen von Luft oder häufiger

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chemisch (bei Verwendung von hydrolysiertem Äthylsilicat durch Einwirkung von Ammoniakdampf auf den Modellbaum) getrocknet. Diese Massnahmen des Aufbringens eines Tauchüberzuges und des Trocknens werden wiederholt, bis die Keramikschale um den Modellbaum eine genügende Dicke hat, die in Abhängigkeit vom Gewicht der Gusstraube gewöhnlich 3 bis 16 mm beträgt.

Der Modellbaum wird dann zusammen mit der äusseren Schale in einen Ofen gelegt und beispielsweise auf looo°C erhitzt, um das gesamte Wachs zu entfernen und die Keramikschale zu härten. Die Form ist dann fertig für den Abguss.

Natürlich sind bei dem vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahren zahlreiche Variationen der Einzelheiten möglich. Beispielsweise können anstelle von Wachs andere Modellwerkstoffe, z.B. andere schmelzbare Werkstoffe oder Werkstoffe, die durch Wärmebehandlung zerstört werden, z.B. Schaumstoffe, für die verlorenen Modelle verwendet werden. Ferner können andere Formen von feuerfesten oder keramischen Tauchüberzügen unter Verwendung anderer feuerfester Materialien und anderer Bindemittel aufgebracht werden.

Bei diesem Verfahren werden Gussteile von sehr hoher Qualität erhalten, jedoch hat es mehrere Nachteile. An erster Stelle ist es notwendig, einen zentralen Angusskanal aus Wachs oder einem anderen verlorengehenden Modellwerkstoff vorzusehen und die Modelle daran zu befestigen. Dies ist zeitraubend. Ferner erfordert der Angusskanal die Verwendung von Wachsmengen, die dann mit einem Keramiküberzug versehen werden müssen. Es gehen somit erhebliche Mengen an Wachs und keramischem Überzugsmaterial nutzlos verloren.

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Ferner muss der Metallkörper im zentralen Hauptkanal so gross sein, dass ein ausreichender Zulauf von Metall zu den Formen gewährleistet ist und somit Gussteile, die frei von Schwindungsfehlern sind, erhalten werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Wärmeverlust aus dem Hauptkanal durch die schlechten Isoliereigenschaften des Keramiküberzuges hoch ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren verfügbar zu machen, bei dem einige der Nachteile der bekannten Verfahren ausgeschaltet sind.

Gemäss der Erfindung werden Feingussformen nach einem Verfahren hergestellt, bei dem man aus einem Werkstoff, der schmelzbar oder durch Wärme zerstörbar ist, ein oder mehrere Modelle herstellt, die mit Zulaufe bildenden Ästen versehen sind, und die Modelle an einem zentralen Angusskanal oder Hauptkanal befestigt, der wenigstens teilweise von einer isolierenden und/oder exothermen Hülse gebildet wird. Die in dieser Weise gebildete Modelltraube wird mit einem feuerfesten Keramikmaterial umhüllt und auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass der Modellwerkstoff geschmolzen oder zerstört und der Überzug gehärtet wird, wodurch eine Feingussform erhalten wird.

Vorzugsweise besteht der gesamte Angusskanal aus einer wärmeisolierenden und/oder exothermen Hülse, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende oder in dessen Nähe mit einer oder mehreren Öffnungen zur Aufnahme der die Zuläufe bildenden Äste an den Modellen versehen ist. Es ist auch möglich, jedoch weniger zweckmässig, den Angusskanal aus einen durch Wärme zerstörbaren oder durch. Wärme schmelzbaren Teil, der die Modelle aufnimmt, und einem Hauptkanalteil, der aus einem feuerfesten, wärmeisolierenden und/oder

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- 4 - . .. . .-■■■'." exothermen Werkstoff besteht, herzustellen.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein Wachs als Modellwerkstoff verwendet und die Wärmebehandlung bei einer !Temperatur von etwa looo°C durchgeführt«

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine hohle feuerfeste, wärmeisolierende und/oder exotherme Hülse verwendet, die an einem Ende geschlossen ist und in ihrer Wand eine oder mehrere Öffnungen aufweist, in die die Äste des Modells oder der Modelle eingesetzt werden. Die Lage dieser Öffnungen hängt von der Gestalt und Grosse der Modelle ab. Zweckmässig werden die Modelle einzeln übereinander am Hauptangusskanal angebracht. Die einzelnen Wachsmodelle können am Hauptangusskanal befestigt werden, indem der Modellwerkstoff durch Düsen in die entsprechenden Öffnungen gepresst wird.

Wenn das Modell oder die Modelle an einem solchen Hauptangusskanal befestigt worden sind, wird der ganze Modellbaum ebenso wie bei dem oben beschriebenen bekannten Verfahren in einen Brei aus feuerfestem Material oder Keramikmaterial getaucht. Der Baum braucht nur soweit in den Brei getaucht zu werden, dass die Modelle vollständig bedeckt sind. Durch die Anwesenheit der isolierenden und/oder exothermen Hülse ist es nicht notwendig, den Keramiküberzug auf die gesamte Hülse aufzubringen, da.die Hülse selbst fest genug ist, um der Handhabung und dem Druck des Metalls zu widerstehen.

Für das Verfahren gemäss der Erfindung geeignete Hülsen werden vorzugsweise aus einem Werkstoff hergesta.lt, der eine Temperatur von wenigstens looo°c ohne nachteilige Veränderung aushält. Geeignet und auch in anderer Hinsicht für die Zwecke der Erfindung besonders vorteilhaft sind

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Massen, die aus anorganischen Fasern und einem Bindemittel, z.B. Fasern aus Aluminiumsilikat oder Calciumsilicat und wahlweise einem feuerfesten Füllstoff und kolloidalem Kieselsol und wahlweise Stärke als Bindemittel bestehen, .Der Durchmesser und die Dicke der Hülse sind verschieden in Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen,

Das Verfahren gemäss der Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf. Die Menge des Wachses oder anderen Modellwerkstoffs ist ebenso wie die Menge des zur Bildung der Keramikschäle erforderlichen Materials geringer. Wenn das Wachsmodell direkt in eine als Angusskanal dienende Hülse passt, wird das Metall in jedem Gussteil über ein isolierendes und/oder exothermes Material sowohl auf dem Anguss als auch auf dem Angusskanal zugeführt',- so dass eins gerichtete Erstarrung stattfindet, wodurch sich eine grössere richtungsabhängige ■Festigkeit ergibt. Da ferner die Metallmenge im Hauptangusskanal geringer ist, wird eine wertvolle Einsparung an Metall erzielt. Ferner wird ein einwandfreier und gleichbleibender Metallzulauf zu jedem Formhc&lraum gewährleistet, und die Zahl von Einschlüssen, die durch Mitnahme von Schalenwerkstoff in die Form verursacht werden, ist erheblich geringer.

Beispiel 1

Acht Modelle einer Gangwählergabel wurden aus Wachs hergestellt und mit Angüssen an einer Isolierhülse befestigt, die einen Durchmesser von 3,5 cm hatte, am unteren Ende geschlossen und aus einem Material der folgenden Zusammensetzung hergestellt worden war:

Aluminosilicatfasern 72 Gew.-%

Stärke 8 Gew.-%

Kolloidales Kieselsol (3o Gew.-%

Siliciumdioxyd) 2o Gew.-?.

Der in dieser Weise gebildete Modellbaum wurde in *'ne

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Aufschlämmung von Tonerde in kolloidalem Kieselsol getaucht und anschliessend mit trockenem körnigem Molochit bestreut. Der erhaltene überzug wurde dann der Trocknung an der Luft überlassen. Dieser Prozess wurde wiederholt, bis sich ein Keramiküberzug von 4 mm Dicke auf den Modellen bis zu einer Höhe unmittelbar über dem obersten Modell gebildet hatte. Der Modellbaum wurde dann in einem Ofen auf looo C erhitzt, wodurch das Wachs entfernt und die Keramikschale gehärtet wurde. Die erhaltene Form wurde aus dem Ofen genommen und war fertig für den Abguss von Ganwählergabeln.

Beispiel 2

Ein 2,7 kg schwerer Turbinenläufer, der aus nichtrostendem Stahl bestand und einen Durchmesser von etwa 17 cm hatte, wurde nach einem direkten Giessverfahren unter Verwendung von 2,7 kg Speisungsmetall hergestellt. Eine 8 mm dicke Keramikschale wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt, wobei jedoch eine zweischichtige Isolierhülse verwendet wurde, die aus einem Material der folgenden Zusammensetzung hergestellt wurde:
Innenschicht (dem Metall zugewandt)

Aluminosilicatfasern Tonerde

Stärke

Kolloidales Kieselsol

(3o Gew.-% Siliciumdioxyd)

Aussenschicht

Calciumsilicatfasern Stärke

Kolbdoidales Kieselsol (3o Gew.-% Siliaiumdioxyd)

62	Gew.-%
Io	Gew.-%
8	Gew.-%
2o	Gew.-%
82	Gew.-%
8	Gew.-%
Io	Gew.-%

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Die dem Metall zugewandte Innenschicht machte 1/5 der Gesamtdicke der Hülse aus*

Bei dem Ver£ahren_# das normalerweise zum Giessen des gleichen iiSufers aus nichtrostendem Stahl angewendet wurde, waren 3*€ kg Speisungsmetail notwendig«

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Feingussformen, wobei man aus einem Werkstoff, der durch Wärme schmelzbar oder zerstörbar ist, ein oder mehrere Modelle herstellt, die mit Angüssen versehen sind, die Modelle an einem zentralen Hauptangusskanal befestigt, den so gebildeten Modellbaum mit einem feuerfesten Keramikmaterial überzieht und auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass der Modellwerkstoff geschmolzen und zerstört und der Überzug gehärtet wird, wodurch eine Feingussform gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Hauptangusskanals aus einer feuerfesten, wärmeisolierenden und/oder exothermen Hülse besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Hauptangusskanal aus einer feuerfesten, wärmeisolierenden und/oder exothermen Hülse besteht, die an einem Ende offen und am anderen Ende oder in dessen Nähe mit einer oder mehreren Öffnungen zur Aufnahme der Angüsse versehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine feuerfeste Hülse verwendet wird, die aus einer an sich bekannten Masse, die anorganische Fasern und ein Bindemittel enthält, hergestellt worden ist.

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