DE2227286A1

DE2227286A1 - Verfahren zum giessen von schmuckstuecken aus zwei metallen

Info

Publication number: DE2227286A1
Application number: DE2227286A
Authority: DE
Inventors: Otto Eugen Eberle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1972-06-05
Publication date: 1973-01-11
Also published as: DE2227286B2; CA960832A; GB1371572A; US3731726A; DE2227286C3

Description

Otto Eugen Eberle, West Hill, Ontario / Kanada Verfahren zum Gießen von Schmuckstücken aus zwei Metallen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Schmuckstückes oder dgl. welches aus zwei einzelnen Metallteilen besteht, sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Gießen bimetallischer Schmuckstücke. Die zwei Metalle sind gewöhnlich Gelbgold und Weißgold, obwohl natürlich andere Edelmetalle wie sie für Schmuckstücke verwendet werden, ebenfalls im allgemeinen nach demselben Verfahren vergossen werden können.

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Schmuckstücke wie Ringe und dgl. sind seit hunderten von Jahren hergestellt worden indem zuerst das erste Metallteil oder die Teile nach dem Verfahren gegossen wurden,welches als Wachsausschmelzverfahren bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Wachsmodell des Schmuckstücks oder Ringes geformt, gewöhnlich indem das Wachs in eine Gummiform gegossen wird. Eine Gruppe der·Wachsmodelle wird dann miteinander zu einer baumähnlichen Anordnung oder einem Ring zusammengefaßt, abhängig von der besonderen angewendeten Technik. Die Anordnung der Wachsmodelle wird innerhalb eines stählernen Formkastens oder eines Behälters angeordnet, der dann mit flüssigem Gips oder einem anderen Formmaterial gefüllt wird. Der das ausgehärtete Formmaterial und die Wachsmodelle enthaltende Formkasten wird dann für eine ausgedehnte Zeit bei einer erhöhten Temperatur in einen Ofen gebracht, um das Wachs zu schmelzen, welches dann aus dem Formmaterial läuft und Hohlräume in dem Formmaterial mit einer Form und Größe entsprechend der Form der Metallteile des Ringes und dergleichen hinterläßt. Dann wird Gold oder anderes Edelmetall in die in der Form gebildeten Hohlräume gegossen, gewöhnlich unter Zentrifugalkraft worauf man das Gold erstarren läßt. Die Form wird dann von den erhärteten Goldringen weggebrochen, welche dann poliert und mit Steinen und dgl. besetzt werden.

Um ein gutes Aussehen der Goldgußteile zu erreichen und um die Gleichmäßigkeit der Goldgußstücke bei den Hohlräumen innerhalb der Umhüllung sicherzustellen, muß bei diesem Verfahren große Sorgfalt angewendet werden, um sämtliche Wachsteilchen zu entfernen. Dieses wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß die die Form enthaltenden Formkästen mit der oberen Seite nach unten im Ofen angeordnet werden, so daß das Wachs herausläuft, sobald es warm wird. Die Temperatur des Ofens wird weiter erhöht und die Form wird auf eine sehr hohe Temperatur, welche nicht unter 7o4°C (1300⁰F) liegt, vollständig aufgeheizt. Dadurch wird jedes übriggebliebene Wachsteilchen in Kohlenstoff umgewandelt, welcher bei 7o4°C (1300⁰F) verbrannt wird; so bleiben

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saubere Hohlräume zurück.

Dieses Verfahren hat der Schmuckwarenindustrie für-viele hundert Jahre sehr gut gedient.

Weil sich jedoch der Geschmack bei Schmuckwaren geändert hat, wird es immer mehr gewünscht, Schmuckstücke herzustellen, wie Ringe und dgl. bei welchen die den Stein tragende Fassung aus Weißgold hergestellt ist, und bei welchen die Ringschiene aus Gelbgold besteht.

Dies ist insbesondere wünschenswert, weil das Weißgold eine bessere und schmeichelhaftere Fassung für die Steine schafft,, als Gelbgold, während Gelbgold als mehr traditionelles Material für die Ringschiene betrachtet wird. Ähnlich kann es im Interesse der Wirtschaftlichkeit der Herstellung wünschenswert sein, Ringe in zwei Teilen herzustellen, selbst wenn sie aus Metall einer Farbe hergestellt sind. Gemäß dieser Technik können eine Vielzahl verschiedener Steinfassungen in einem sehr weiten Bereich verschiedener Stile hergestellt werden und diese können für den Lagerbestand hergestellt werden. Weil dann beim Eingang von Aufträgen bestimmter Stilarten die besonderen Stile der Fassungen aus dem Lager entnommen werden können, und eine zweckmäßige Ringschiene hergestellt werden kann, worauf die zwei Teile zusammengebaut werden können und dem Verbraucher verkauft werden können. Auf diese Weise kann die Beschäftigung des Personals im Herstellungsbetrieb tatsächlich über das gesamte Arbeitsjahr ausgedehnt werden, auch wenn Aufträge für Schmuckstücke im allgemeinen nur während drei oder vier Monaten im Jahr erhalten werden. Während der flauen Monate kann das Personal mit geringen Kosten Fassungen für das Lager herstellen und während des Spitzenbetriebes kann tatsächlich dieselbe Belegschaft vollständig damit beschäftigt werden, einfache Ringschienen für den Zusammenbau mit den verschiedenen Fassungen herzustellen, Vielehe schon hergestellt sind und auf Lager gehalten werden.

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In jedem Fall, entweder, wenn zwei verschiedene Metallfarben verwendet werden oder wenn zwei Teile derselben Farbe verwendet werden, war es bei den bekannten Herstellungsverfahren erforderlich, die Fassung und die Ringschiene so zu formen, daß ein Teil der Fassung so ausgelegt war, daß er roh in eine Ausnehmung im Band hineinpaßte und daß die zwei Teile dann durch irgendwelche Mittel, z.B. ein Hartlot miteinander verbunden wurden. Das Anbringen von Hartlot an einem Schmuckstück wie diesen erfordert große Erfahrung und lange Praxis. In der Tat ist es fast? unmöglich auch für den versiertesten Techniker, Lötmittel an solch einem Ort so anzubringen, daß es für das bloße Auge unsichtbar ist. In vielen Fällen bleiben Spuren des Lotes zurück, welche dann durch weiteres Polieren entfernt werden müssen, welches noch zusätzliche Bearbeitungszeit erfordert. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die Lötverbindung nicht immer vollständig befriedigend ist. Wenn es sich beim Abliefern an den Benutzer herausstellt, daß bei dem Ring die Größe der Ringschiene geändert werden muß, d.h. wenn die Ringschiene gebogen oder zu einer kleineren Größe zusammengezogen werden muß, wird die Lötverbindung häufig zerbrochen.

Diese verschiedenen Faktoren haben daher zu einem starken Anstieg der Ko&en bei der Herstellung von Ringen und anderen Schmuckstücken geführt, welche die Verbindung zweier Metallteile aufweisen, gleichgültig ob aus Metall derselben oder einer anderen Farbe. Das hat dazu geführt, daß die wirkliche Flexibilität und Wirtschaftlichkeit in der Herstellung bei der Verwendung zweiteiliger Zusammensetzungen niemals vollständig zur Wirkung kam.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Gießen von Schmuckstücken mit bimetallischem Aufbau zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der folgenden Weise gelöst;

a) Herstellen eines ersten Metallteils, welches einen sichtbaren Teil und einen später in dem Schmuckstück verdeckt angeordneten Teil aufweist,

b) Einbetten des später verdeckt angeordneten Teils des ersten Metallteils in ein Modell eines zweiten Metallteils, welches' aus durch Anwendung von Wärme und einer Lösung entfernbarem Material gebildet ist,

c) Umhüllen des mit dem Modell des zweiten Metallteils zusammengesetzten ersten Metallteils mit einem Formmaterial und Aushärten des letzteren,

d) Erhitzen des Formmaterials bzw. der Form auf eine Schmelzwärme durch Erwärmen in einem Bereich zwischen 7I und 343^OC (l6o° und 650⁰F) für eine genügende Zeit, um im wesentlichen alles entfernbare Material in der Form zu schmelzen, und Herauslaufenlassen dessleben aus der Form um einen Hohlraum in derselben zu hinterlassen, welcher die Form des zweiten Metallteils bestimmt, wobei der sichtbare Teil des ersten Metallteils innerhalb der Form eingebettet bleibt und der verdeckte Teil in den Hohlraum hineinragt,

e) Behandeln der Form mit einem Lösungsmittel für das entfernbare Material, um dadurch jeden restlichen Film desselben innerhalb des Hohlraumes aufzulösen und zu entfernen,

f) Vorwärmen der Form vor dem Gießen durch Erwärmen derselben auf eine Temperatur, welche ausreicht die Form gleichmäßig durch und durch auf die gleiche Temperatur zu erwärmen ohne das erste darin befindliche Metallteil zu beschädigen,

g) Gießen des zweiten Metallteils durch Einbringen des zweiten Metalls in den Hohlraum in der Form in schmelzflüssigem Stadium, wobei das zweite Metall die verdeckten Teile des ersten Metallteils umhüllt und um dieselben herum erstarrt, um das Schmuckstück zu bilden und

h) Entfernen des Schmuckstücks aus dem Formmaterial.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demgemäß ein erstes Metallteil nach dem herkömmlichen Wachsausschmelzverfahren oder durch irgendein anderes Verfahren, z.B. Stanzen hergestellt. Das erste Metallteil, welches gewöhnlich die Passung sein wird, wird dann in ein Wachsmodell des zweiten Metallteils eingebettet, gewöhnlich die Ringschiene. Das zusammengesetzte erste Metallteil bzw. die Passung und das Wachsmodell des zweiten Metallteils der Ringschiene werden dann in einer Gruppe von Wachsmodellen gemäß den bekannten Techniken zusammengefaßt und diese Wachsmodelle werden dann in einem Formkasten für die Form angeordnet, welche anschließend mit einem flüssigen Formmaterial gefüllt wird, welches man dann in herkömmlicher Weise aushärten läßt. Der Formkasten wird dann/gesfeuerten Heizung mit mäßiger Temperatur ausgesetzt, welche ausreicht, das Wachs zu schmelzen und es aus den Hohlräumen der Form herauslaufen zu lassen, welche jedoch genügend niedrig ist, um keine Beeinflussung der Oberfläche der ersten Metallteile zu bewirken, welche innerhalb des Formmaterials verbleiben. Der Formkasten wird dann in eine Lösung eingetaucht, welche die letzten Wachsspuren aus den Hohlräumen entfernt und anschließend wird der Formkasten herausgenommen und getrocknet. Dann wird der Formkasten in einen Ofen gebracht und für einen ausgedehnten Zeitraum mit erhöhter Temperatur erwärmt, wobei die Temperatur wieder so gesteuert wird, daß sie keine Auswirkungen auf die Oberfläche oder Form der ersten Metallteile hat, welche in dem Formmaterial eingeschlossen bleiben. Nach sorgfältigem Aufheizen wird das zweite Metall in flüssigem Stadium in die Hohlräume in der Form gegossen, während gleichzeitig unter Unterdruck Luft aus den Hohlräumen abgesaugt wird,um schnelles und vollständiges Füllen der Hohlräume sicherzustellen. Das zweite schmelzflüssige Metall fließt dann rund um die Teile des ersten Metallteils welche innerhalb der Hohlräume freiligen und hüllt sie ein. Nach dem Erhärten sind die ersten und zweiten Metallteile

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fest miteinander verbunden, ohne daß ein weiteres Löten oder eine andere Befestigung notwendig sind.

Vorzugsweise wird durch die Ausübung und das Verfahren gemäß der Erfindung der Gießvorgang mit Hilfe der Anwendung von Unterdruck an beiden Seiten des Formkastens durchgeführt. Das Formmaterial ist in seinem trockenen erhärteten Stadium etwas porös und ermöglicht den Durchgang begrenzter Beträge an Luft und die Anwendung von Unterdruck stellt dadurch sicher, daß jede verbleibende Luft innerhalb der Hohlräume durch das Formmaterial abgesaugt wird, wenn das geschmolzene Metall in die Hohlräume eintritt..

Weiter wird der Formkasten gemäß der Erfindung vorzugsweise einer Drehung mit hoher Drehzahl ausgesetzt, wodurch das Eintreten des geschmolzenen Metalls in die Hohlräume durch Zentrifugalkraft sichergestellt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Besehreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung klar, welches hier lediglich als Beispiel und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines nach dem

erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rings, wobei ungefähr eine Hälfte der Ringschiene dargestellt ist und der übrige Teil in strichpunktierten Linien und wobei die Fassung und die dazugehörigen Anschlußteile oder Elemente in ausgezogenen Linien dargestellt sind,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. Jl eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung, v/obei einige Teile weggebrochen sind,

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Pig. 4 eine schematische perspektivische· Darstellung einer Anordnung von Wachsmodellen vor dem Umhüllen,

Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines, der Wachsmodelle wie sie in der Anordnung in Fig. 4 dargestellt sind,

Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch einen Form- . kasten mit der Form welche die in Fig. 1 gezeigten Wachsmodelle enthält, welche nun in das Formmaterial eingebettet sind,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Erwärmung des Formkastens auf eine wenig erhöhte Temperatur,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Eintauchens des Formkastens in eine Lösung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Aufheizens des Formkastens bei einer erhöhten Temperatur in einem Ofen, und

Fig, Io eine schematische Darstellung des Gießens.

Ehe die einze3.nen Schritte des erfindungsgemäßeri Verfahrens beschrieben werden, soll im folgenden zum besseren Verständnis das gemäß dem Verfahren dieses bevorzugten Ausführungsbeispieles hergestellte Produkt beschrieben werden. Es versteht sich natürlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf Schmuckstücke wie Ringe, Broschen, Ohrringe, Halsbänder und viele andere Schmuckstücke angewandt werden kann, bei welchen es gewünscht wird, eine Steinfassung oder Schmuckstücke als einen Teil und das übrige des Schmuckstücks als einen anderen Teil herzustellen. Es

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versteht sich natürlich auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise auf die Verwendung zwei verschiedener Edelmetalle anwendbar ist oder auf die Verwendung desselben Edelmetalls, z.B. Gold in zwei Farben für die zwei verschiedenen Teile oder auf die Verwendung desselben Edelmetalls derselben Farbe für beide Teile. Das letzte Beispiel würde im allgemeinen eine etwas ungewöhnliche Anwendung der Erfindung sein, wenn es nicht erforderlich ist, die erstem Teile vorzupolieren. Die Erfindung ist daher nicht einfach auf das Gießen zweier verschiedener Metallsorten oder auf das Gießen zweier verschiedener Farben desselben Metalls beschränkt. Jedoch wird der Einfachheit ■ halber in der folgenden Beschreibung auf die Verwendung einer Weißgoldsteinfassung und einer Ringschiene aus Gelbgold Bezug genommen, während das gesamte Verfahren im allgemeinen als "bimetallisches" Gießen bezeichnet wird, gleichgültig ob zwei verschiedene Metalle oder zwei verschieden gefärbte Stücke desselben Metalls oder tatsächlich zwei verschiedene Teile derselben Farbe und der gleichen Reinheit desselben Metalls verwendet werden.

In den Fig. 1, 2 und j5 ist zu sehen, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schmuckstück aus einem typischen Fingerring besteht, welcher eine Ringschiene Io aus Gelbgold oder dgl. und ein Fassungsteil 11 für einen Stein oder dgl» aufweist, welcher sich von diesem erstreckt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fassungsteil 11 aus Weißgold hergestellt und ist einzeln in einer Vorstufe nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt worden. Demzufolge ist das Fassungsteil 11 des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels mit Krappen 12 versehen, welche im wesentlichen in der üblichen Weise ausgebildet/sind. Ein Stiel 13 der Fassung erstreckt sich nach unten in die Ringschiene Io aus Gelbgold.

Um den Stiel 13 in seiner Lage zu halten und zu befestigen, ist er auf beiden Seiten mit angrenzenden Befestigungsteilen

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versehen, welche aus dem blattähnlichen Anschlußteil 14 besteht, das integral mit dem Stiel aus demselben Material (d.h. Weißgold) hergestellt ist, wie der Stiel 13 und die Krappen 12. Die blattähnlichen Anschlußteile 14 können sehr kurz sein oder können sich teilweise um die aus Gelbg&d bestehende Ringschiene Io des Fingerringes erstrecken oder in derselben Weise wie in Fig. 1. Es ist wünschenswert, obwohl nicht wesentlich, daß die blattähnlichen Anschlußteile 14 eine oder mehrere Befestigungsöffnungen 15 aufweisen, welche sich durch sie hindurcherstrekken, so daß während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Gelbgold der Ringschiene Io des Fingerringes hindurchfließen kann, wenn es schmelzflüssig ist. Zusätzlich sind bei dieser besonderen Ringausbildung jedoch ohne die Erfindung als solche einzuschränken, die blattähnlichen Anschlußteile 14 mit zusätzlichen Tragplatten 16 zur Befestigung von Steinen versehen, welche Tragansätze IJ für Steine aufweisen. Die Tragplatten 16 sind so befestigt und angeordnet, daß sie an der .i äußeren Oberfläche der Ringschiene Io aus Gelbgold liegen. Zu- >. sätzlich sind bei diesem besonderen Entwurf eines Ringes, - ebenfalls ohne die Erfindung einzuschränken - die Anschlußteile 14 weiterhin mit dekorativen Rippen 18 versehen, welche ebenfalls in der Oberfläche der Ringschiene Io aus Gelbgold liegen und weiter zu einem ansprechenden 'Äußeren des Ringes beitragen.

Es ist zu bemerken, daß bei diesem ÄusfUhrungsbeispiei eines Schmuckstückes das Fassungsteil 11«it Anschlußteilen i4 der Arfc versehen ist, welche vollständig innerhalb der Ringschiene Io aus Gelbgold eingebettet sind. Tatsächlich fließen Teile der Ringschiene Io ausGalbgold durch die Befestigungsöffnungen 15, um das Fassungsteil 11 wirksam und vollständig an seinem Platz zu halten, ohne daß Klebmittel, Löten, Schweißen oder Hartlöten oder dgl. notwendig ist und das Fassungsteil 11 bloß durch das Fließen des Gelbgoldes der Ringschiene Io um die An-^ schlußteile 14 und durch die Befestigungsöffnungen in denselben während der Herstellung in der richtigen Lage gehalten wird,

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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann noch ein weiterer und komplexerer Entwurf eines Ringes vorgesehen werden, z.B. für einen Siegelring für einen Herrn oder dgl. bei welchem Weiß- und Gelbgoldteilen das Aussehen eines Gewebes oder einer Verflechtung miteinander gegeben wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die Ringschiene 2o aus Gelbgald nur teilweise dargestellt ist und der übrige Teil der Einfachheit imlber weggelassen ist. Es ist festzustellen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die "weißgoldteile des Ringes im wesentlichen aus den in Längsrichtung verlaufenden Bändern oder Längsstreifen 21 bestehen und die Gelbgoldteile aus der Ringschiene 2o und den Querstreifen 22* Vorzugsweise sind die Längsstreifen 21 in bestimmten Lagen vorgesehen, wobei Befestigungsöffnungen 25 in denselben angeordnet sind, durch welche das die Ringschiene 2o und die Querstreifen 22 bildende Gelbgold fließen kann, wodurch die Weißgoldstreifen an dem Gelbgold befestigt und verriegelt werden. Offensichtlich müssen diese Befestigungsöffnungen 2J an Stellen angeordnet werden, wo sie in erster Linie auf beiden Seiten mit einem Teil des Gelbgoldes in Berührung stehen, d.h. ober- und unterhalb der Weißgoldstreifen. Solche Steilen sind z.B· an den weggebrochenen Teilen in Pig. zu sehen und ähnliche öffnungen sind entlang jeder Seite und an jedem Ende der Weißgoldstreifen angeordnet, wo immer das Ende eines Weißgoldstreifens beiderseitig von Gelbgold überlappt wird.

Es versteht sich, daß auch Anschlußteile 14 vorgesehen werden können, ohne daß Löcher oder Befestigungsöffnungen I5 in dem aus Weißgold bestehenden Teil vorgesehen werden. Die Anschlußteile 1.4 werden genügend fest durch das Gelbgold der sie umschließenden Ringschiene Io in ihrer Lage gehalten. Z.B. können' die Anschlußteile 14 des in Fig. 1 gezeigten Weißgoldteiles obwohl es nicht dargestellt ist, auch anstelle der Befestigungsöffnungen 15 oder zusätzlich mit nicht dargestellten, nach außen ragenden Querstäben oder Vorsprüngen versehen sein, so daß das Gelbgold um diese herumfließt und dieselbe festhält.

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Ähnlich können im Ausführungsbeispiel der Pig. j5 die Langestreifen 21 aus Weißgold mit nach unten ragenden Verriegelungsteilen mit oder ohne Löcher in denselben wie in Pig. 1 oder mit nach unten hängenden Verriegelungsteilen mit oder ohne Stäben oder Vorsprüngen versehen sein, welche sich quer zu denselben erstrekken, obwohl das Vorsehen der Befestigungsöffnungen 2J wie es in Fig. 3 dargestellt ist, für die vorteilhafteste Art einer Verriegelung der Teile miteinander gehalten wird.

Wie oben erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf das Verfahren zur Herstellung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Gegenstände gleichgültig ob es ein Fingerring oder irgendein anderes Schmuckstück ist, welches durch "bimetallisches" Gießen wie es beschrieben wurde, hergestellt ist. Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, ist es als erstes notwendig, das erste Metallteil herzustellen, gewöhnlich die Steinfassung, z.B. nach dem Wachsausschmelzverfahren oder durch Ausstanzen oder irgendeine andere zweckmäßige Technik. So können viele Steinfassungen hergestellt und aufbewahrt werden, wenn es erwünscht ist.

Wenn es dann gewünscht wird, ein bimetallisches Schmuckstück herzustellen, wie z.B. einen der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Fingerringe, so wird das Fassungsteil 11 gemäß dem ersten Schritt der Erfindung in ein Wachsmodell des zweiten Metallteils, gewöhnlich die Ringschiene lo, wie in Fig. 1 dargestellt ist, eingebettet. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist das sich ergebende Produkt eine zusammengesetzte Anordnung aus einem Fassungsteil 11 aus Metall und einem .jachsring oder einer Ringschiene j5o und einem stielähnlichen Teil oder "Anschnitt" j51· Die Herstellung solch eines kombinierten aus einem Fassungsteil und Wachsring bestehenden Teiles kann gemäß bekannter Techniken für die Herstellung von Wachsmodellen, bei welchen Gummiformen verwendet werden, und gemäß der bekannten Technik vorbereitet werden. Die Stiele oder Anschnitte J>1 werden dann an einem Ring J>2 befestigt, so daß sie zu einer Gruppe mit dreißig bis fünfzig solcher Wachsmodelle die an einem solchen Ring befestigt sind, zusammengefaßt sind.

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Der nächste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Umhüllen bzw. "Formen" d.h. Herstellen der Form, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Dabei werden der Ring 32 und die Wachsmodelle 31 von einer Grundplatte 33 aus Gummi getragen, welche eine vorbestimmte Form mit einer Mulde 3^ in der Mitte und einer ringförmigen' umgebenden Wand 35 entlang der Kante aufweist. Ein Formkasten aus Stahl oder Aluminium wird auf der Grundplatte 33 angeordnet, welcher in die umgebende Wand 35 hineinpaßt und flüssiges Formmaterial 37 wird in den Formkasten 36 gegossen und umgibt und umhüllt die Wachsmodelle 30 und die Anschnitte 3I und teilweise den Ring 32. Der Formkasten 36, welcher die flüssige Umhüllung hält, wird dann einem gemäßigten Unterdruck ausgesezzt und vorzugsweise einer mäßigen Schwingung, um alle eingeschlossenen Luftblasen gemäß der bekannten Praxis zu entfernen. Andererseits ist es auch möglich ansich bekannte Maschinen zu verwenden, welche sowohl das Formmaterial unter Vakuum mischen als auch vergießen oder irgendwelche anderen Einrichtungen um die Gegenwart von Luftblasen zu vermeiden. Nachdem die Form 37 ausgehärtet ist, wird die aus Gummi bestehende Grundplatte 33 entfernt und gewöhnlich wird der Ring 32 ebenfalls entfernt, wodurch die Enden der einzelnen Anschnitte freigelegt werden.

D.ie Form 37 kann aus gebranntem Gips oder einem anderen besonders vorbereiteten pulvrigen Formmaterial bestehen , deren Einzelheiten in der Herstellung von Schmuckstücken bekannt sind und keine weitere Beschreibung erfordern.

Der nächste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist derjenige, bei welchem das Wachs entfernt wird. In der Vergangenheit war es allgemein üblich, das Wachs dadurch zu entfernen, daß der Formkasten und die Form 37 über einen ausgedehnten Zeitraum auf sehr hohe Temperaturen im Bereich zwischen 7o4°C und 760⁰ C (1300 F bis l4oo°F) erwärmt wurden, wobei das meiste Wachs herausgeschmolzen wurde und der Rest zu Kohlenstoff umgewandelt wurde, welcher bei diesen Temperaturen verbrannte. Wenn diese

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sehr hohen Temperaturen nicht angewendet wurden, bestand die Neigung dazu, daß Kohlenstoff in den Hohlräumen innerhalb der Umhüllung zurückblieb und kein zufriedenstellendes Gießen von Metall zuließ.

In der Vergangenheit waren alle Versuche einige Arten des bimetallischen Gießens anzuwenden bei welchen eine Steinfassung oder dgl. welche schon aus Gold oder anderem Metall hergestellt war und in die Umhüllung eingebracht und eingebettet war, vollständig unmöglich, aufgrund der Tatsache, daß durch diese Temperaturen, welche 7o4 C (ljoo P) überschritten, das Gold oder anderes Edelmetall nachteilig beeinflußt wurden. Insbesondere wurde die Oberfläche solcher Gold- oder anderer Edelmetalle vollständig zerstört, wenn sie diesen Temperaturen ausgesetzt wurde.

Versuche, diese Schwierigkeit zu überwinden führten ohne Ausnahme zu Fehlschlagen und in der Tat wurde es für unmöglich gehalten, diese Metallarten "bimetallisch¹¹ zu vergießen. Es hat sich jedoch, herausgestellt, daß es bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Gegensatz dazu möglich ist, alles Wachs einschließlich des Restwachses zu entfernen, ohne daß Kohlenstoff ablagerungen gebildet werden," welche früher durch Verfahren mit hoher Temperatur erzeugt wurden, indem das Wachse bei relativ niedrigen Temperaturen vorzugsweise in Gegenwart von Dampf erwärmt wird und vorzugsweise bei einem erhöhten Druck gefolgt von einem Waschen des Formkastens und der darin gebildeten Höhlungen mit einer Lösung. So werden IeI der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Formkasten und die Form JJ zuerst einem Aufheizen auf relativ niedrige Temperatur ausgesetzt indem der-selbe in einen Dampfdruckbehälter 38 angeordnet wird, welcher etwas Wasser bei Raumtemperatur enthält, das dann zur Erzeugung von Dampf erwärmt wird, bis ein Druck zwischen ungefähr o,j55 1,41 kg/cm (5 bis 2o psi) erreicht wird und dieser Druck wird

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aufrechterhalten. Im allgemeinen reicht ein Zeitraum zwischen 1 und 3 Stunden aus. Diese Drücke werden normalerweise bei'Temperaturen zwischen ungefähr 1οΛ° und 135⁰C (22o° und 275°F) erreicht. Gemäß der Erfindung wird der Formkasten vorzugsweise · mit dem aus Wachs bestehenden Anschnitten j51 nach unten gerichtet, wie in Fig. 7 dargestellt, ist, um das Abwärtsfließen von Wachs aus den Hohlräumen innerhalb der Form 57 zu erleichtern, wenn dieselbe erwärmt wird. Vorzugsweise werden Temperatur und Druck innerhalb eines, engeren Bereiches von ungefähr Il6°c bis 121°C (24o° bis 25o°F) und ungefähr o,84 bis I,o5 kg/cm^ (12 bis 15 psi) gewählt und der Zeitraum wird zwischen 1 und 1 1/2 Stunden gewählt. Längere Behandlungszeiten bei Temperaturen und Drücken lassen die Oberfläche der Umhüllung dazu neigen, zu verderben und führen zu roheren Gußstücken.

Im allgemeinen besteht die Aufgabe darin, das Wachs allmählich zu schmelzen und es zum Herausfließen zu bringen. Schnelles Aufheizen führt dazu, daß das Wachs kocht und die Form beschädigt. Weil das Wachs bei ungefähr 7I⁰C (l6o°F) schmilzt, sollte die Anfangstemperatur vorzugsweise Raumtemperatur sein und dann allmählich gesteigert werden. Tatsächlich kann am Ende dieses Schrittes die Temperatur etwa so hoch wie 33.6° bis J>kJ>°0 (600 bis 650⁰F) sein, ohne daß die ersten Metallteile beschädigt werden. In der Praxis sind dtee Temperaturen jedoch nicht notwendig, weil der größte Teil des Wachses, wie oben erwähnt wurde, bei niederen Temperaturen schon entfernt ist. Während auch andere Heizmittel möglicherweise zweckmäßig sind, hat Dampf den Vorteil eine feuchte Atmosphäre zu schaffen und das Fließen des Wachses zu erleichtern und ist auch leichter zu steuern, um eten allmählichen Temperaturanstieg zu schaffen. Es hat sich herausgestellt, daß durch relativ niedere Temperatur und/oder steigendes Erwärmen auf diese Weise bei erhöhtem Druck fast das ganze Wachs aus der Form 37 entfernt werden kann, wobei nur Bruchteile von Prozenten innen verbleiben, gewöhnlich in Form eines dünnen Films und ohne die Bildung von Kohlenstoff.

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Das Entfernen von innerhalb der in der Form 37 ausgebildeten Hohlräume verbleibendem Wachs wird vorzugsweise durch vollständiges Eintauchen des Formkastens in ein Bad 39 erzielt, welches eine zweckmäßige Lösungsflüssigkeit enthält. Bei herkömmlichem Wachs, wie dem sogenannten Wachs auf Gummibasis wird eine zweckmäßige Lösung ein starkes herkömmliches Entfefctungsmittel sein. ^Clorothene" (eingetragenes Warenzeichen der Dow Chemical Company) hat sich für diesen Zweck als besonders zweckmäßig erwiesen. Vorzugsweise wird der Formkasten so darin angeordnet, daß die darin ausgebildeten Hohlräume innerhalb der Form nach oben gerichtet sind, um das Hineinfließen der Lösungsflüssigkeit in die Hohlräume ohne Bildung von Lufteinschlüssen zu erleichtern. Nach dem Eintauchen für eine bestimmte Zeit im Zeitraum zwischen 12 Min. und 1 Stunde kann der Formkasten herausgenommen und geschüttelt werden, um alle Spuren der Lösungsflüssigkeit aus ihm zu entfernen, worauf sich herausstellt, daß die in der Form 37 ausgebildeten Hohlräume vollständig frei von irgendwelchen Wachs- oder Kohlenstoffspuren sind, welche die Qualität des darin geformten Gußstückes nachteilig beeinflussen würden.

Es versteht sich natürlich, weil das erste Metallteil, in diesem Fall das Fassungsteil 11," innerhalb der Form 37, ungeachtet der Entfernung des Wachses eingeschlossen bleibt, daß es absolut wichtig ist, daß sowohl die Erwärmung wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben ist, als auch das Waschen mit dem Lösungsmittel, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben ist, so ausgeführt werden, daß die ersten Metallteile nicht zerstört werden und daß die Oberfläche dieser Metallteile nicht in irgendeiner Weise nachteilig beeinflußt wird und daß sie nicht irgendwelchen Temperaturen ausgesetzt werden, welche etwa dicht an die Erwärmung dieser Teile zu einem plastischen oder schmelzflüssigen Stadium heran-reichen oder die Oberfläche derselben fleckig machen.

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Bei herkömmlichen bekannten Gießtechniken ist es üblich gewesen, das Metall unmittelbar nach dem Herausbrennen des Wachses zu vergießen. Bei diesem Schritt wird die Form noch auf eine Temperatur zwischen ungefähr 538 und j6o^oC (looo° und l4oo°F) aufgeheizt. Tatsächlich haben einige Sachverständige das Gießen bei sogar noch höheren Temperaturen empfohlen, um eine größere ■ Wiedergabetreue des fertigen Gußstückes in bezug auf den Originalwachsabdruck zu erzielen und frühzeitiges Erstarren des Metalls zu vermeiden.

So wird der Formkasten beim konventionellen Gießen, nachdem die Form sorgfältig und vollständig gleichmäßig im Ausbrennverfahren aufgewärmt ist, herausgenommen und unmittelbar in einer geeigneten, ansich bekannten Zentrifugalgießmaschine angeordnet und das Metall wird vergossen, während die Form eine sehr hohe Temperatur aufweist*

Im Gegensatz dazu enthält jedoch die Form bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb der Hohlräume die ersten Metallteile aus Edelmetall, welche zerstört werden könnten, wenn sie auf Temperaturen im Bereich zwischen 538° und 760⁰G (looo⁰ und l4oo°F) erwärmt werden. Die Form wird tatsächlich gewöhnlich keine Temperatur erreichen, die viel über 121 bis 135°C (25o° bis 275⁰F) liegt und in keinem Fall eine höhere Temperatur als die des Heizmediums. Zusätzlich kühlt der Schritt des Auswaschens mit der Lösungsflüssigkeit die Form auf wesentlich niedrigere Temperaturen ab. Demzufolge wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein gemäßigtes Vorwärmen vor dem Gießen vorgesehen, welches· auf Temperaturen von nicht mehr als ungefähr 2o4° bis 316⁰C (4oo bis 600⁰F) und auf einen Zeitraum von ungefähr zwei bis zehn Stunden beschränkt ist, um sicherzustellen, daß die Form 37 vollständig gleichmäßig und durch und durch vorgewärmt wird. Bei diesen Temperaturen werden-die in der

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Form 37 eingeschlossenen Edelmetallteile nicht beschädigt. Jedoch wurde gemäß der Lehre von Sachverständigen auf diesem Gebiet viele Jahre lang angenommen, daß die Beschränkung auf so gemäßigte Temperaturen der Form vor dem Gießen zu einem wesentlichen Verlust .der Genauigkeit und Wiedergabetreue der fertigen Teile führen würde. Demzufolge ist es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens überraschend, daß diese Schwierigkeiten- während des Gießens überwunden werden können.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der vorgewärmte Formkasten 36 durda irgendwelche zweckmäßige Klemmeinrichtungen in einer Zentrifugalgießmaschine irgendeines zweckmäßigen Typs befestigt, (deren Einzelheiten nicht gezeigt sind), welche eine Halterung 4l aufweist, die an einer Drehachse 42 befestigt ist, damit sie zur Erzeugung der benötigten Zentrifugalkraft mit hoher Drehzahl gedreht werden kann. Ein Schmelztiegel 43* welcher innerhalb der Halterung 41 angeordnet ist, enthält das geschmolzene Gold oder anderes Metall und eine Abschlußplatte 44, welche dem Tiegel 43 zugeordnet ist, verschließt das untere Ende des Formkastens 36/ Um Luft aus dem unteren Ende des Formkastens 36 abzusaugen, verläuft ein Saugrohr 45 durch die Abschlußplatte 44, welche mit irgendeiner geeigneten Unterdruckquelle verbunden ist.

Die weitere Evakuierung von jeder verbleibenden Luft innerhalb der Hohlräume in der Form wird durch Anbringen eines Unterdruckkop^s 46 am oberen Ende des Formkastens 36 erreicht, d.h. an dem von den Wachsringen 30 und den Anschnitten 3I gebild&en Hohlräumen entfernte Ende. Während des Gießens des geschmolzenen Metalls in . das untere Ende des Formkastens 36 wird der Unterdruckkopf 46 durch ein geeignetes Saugrohr 47 fortlaufend evakuiert und weil die Form innerhalb des Formkastens 36 ziemlich luftdurchlässig ist, neigt die innerhalb der darin ausgebildeten

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Hohlräume enthaltene Luft dazu, abgesaugt zu werden, -insbesondere wenn das geschmolzene Metall in die Hohlräume eintritt.

Damit die Saugrohre 45 und 47 mit der Halterung 41 gedreht werden können, sind sie mit drehbaren Kupplungen irgendeiner zweckmäßigen bekannten Art versehen, welche auf der Drehachse 42 der Halterung 41 angeordnet sind.

Vor dem Kippen des Tiegels wird die Luft an beiden Enden des Formkastens abgesaugt, d.h. durch das Saugrohr 45 am unteren Ende und das Saugrohr 47 und den Unterdruckkopf 46 am oberen Ende. In dem Moment, wenn der Tiegel gekippt wird, wird die Evakuierung durch das Rohr 45 beendet, um irgendeine Überschneidung mit dem Strom des Metalls in die Hohlräume zu vermeiden, jedoch die Evakuierung durch den Unterdruckkopf 46 und das Saugrohr 47 wird forgesetzt bis das Gießen beendet ist.

Weil die Abschlußplatte 44 das untere Ende des Formkastens J>6 verschließt und die Evakuierung von Luft aus dem oberen Ende des Formkastens mit dem Saugrohr 47 fortgesetzt wird, wird das Metall in die Hohlräume hineingezogen, wodurch das schnelle Fließen des geschmolzenen Metalls in die Hohlräume gesteigert wird, während gleichzeitig jedes Eindringen zusätzlicher Luft in das untere Ende des Formkastens 56 aufgrund der Absaugung der Luft über den Unterdruckkopf 46 durch die Abschlußplatte 44 verhindert ist.

Andere Formen des Aufbringens von Unterdruck können ebenfalls zweckmäßig sein. So schließt die Erfindung nicht die Verwendung eines sogenannten Vakuumofens aus, bei welchem der gesamte Gießprozeß in einem Vakuum durchgeführt wird.

Bei den auf diese Weise hergestellten Gußstücken wurde eine besondere Wiedergabetreue der Konturen der Hohlräume gefunden, ungeachtet der relativ niederen Temperaturen des Formmaterials

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während des Gießens.

Nach dem Erkalten wird die Form zerbrochen und entfernt und die Gußstücke werden in einer Beizlösung und mit Dampf gereinigt. Das Aussehen der Oberfläche kann dadurch wieder hergestellt werden, daß die Gußstücke mit Borsäure beschichtet, bei einer Temperatur von "Jo^ C für 15 bis J>o see. geglüht werden und die Borsäure mit Schwefelsäure entfernt wird. Das Gußstück wird dann in einer Natrium-Zyanid-Lösung gewaschen. · ·

Es hat sich herausgestellt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Schmuckstücke wie Fingerringe und dgl. in zwei Stufen, wie es oben beschrieben wurde, herstellen und aus zwei verschiedenen Metallen oder zwei verschiedenen Farben desselben Metalls oder tatsächlich aus zwei getrennten Stücken desselben Metalls ohne irgendeinen Verlust im Aussehen an irgendeiner Stelle des ersten Metallteiles herstellen lassen, welcher während des Gießens des zweiten Teils in der Form eingebettet ist. Das Gießen des zweiten Teiles wirkt vollständig zum Umhüllen und Einbetten der verdeckten Teile des ersten Metallteils in demselben und stellt eine perfekte Verbindung mit demselben ohne Verwendung irgendwelcher anderen Mittel wie z.B. eines Lotes oder dgl. her. Zusätzlich können durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Schmuckstücke in Designs hergestellt werden, welche mit bisher bekannten Techniken absolut unmöglich sind. Einander verriegelnde oder miteinander verwobene Designs wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, können ziemlich leicht mit niederen Kosten erhalten werden, in der Weise,daß die zwei verschiedenen Metallteile miteinander verwebt zu sein scheinen in einer Weise, welcher mit herkömmlichen Techniken im wesentlichen unmöglich wären.

Es wurdai insgesamt a«£ ein "Wachs" und ein "Formmaterial" genommen. Es versteht sich daß jedes andere für den Zweck geeignete Material jederzeit verwendet werden kann, wenn es die Umstände erlauben.

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Im vorhergehenden wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches jedoch nur als Beispiel gegeben wurde. Die Ex-findung ist nicht als auf irgendwelche besonderen beschriebenen Merkmale beschränkt zu betrachten, sondern umfaßt alle Abwandlungen wie sie innerhalb der Gedanken der folgenden Ansprüche liegen. *

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Schmuckstückes

oder dgl. welches aus zwei einzelnen Metallteilen besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenssehritte:

b) Einbetten des später verdeckt angeordneten Teils des ersten Metallteils in ein Modell eines zweiten Metallteils, welches aus durch Anwendung von Wärme und einer Lösung entfernbarem Material gebildet ist,

d) Erhitzen des Formmaterials bzw. der Form auf eine Schmelzwärme durch Erwärmen in einem Breien zwischen 71 und 3^3 C (Ιβο und 650⁰F) für eine genügende Zeit, um im wesentlichen alles entfernbare Material in der Form zu schmelzen, und Herauslaufenlassen desselben aus der Form, um einen Hohlraum in derselben zu hinterlassen, welcher die Form des zweiten Metallteils bestimmt, wobei der sichtbare Teil des ersten Metallteils innerhalb der Form eingebettet bleibt und der verdeckte Teil in den Hohlraum hineinragt,

e) Behandeln der Form mit einem Lösungsmittel für das entfernbare Material, um dadurch jeden restlichen Film desselben innerhalb des Hohlraums aufzulösen und zu entfernen,

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f) Vorwärmen der Form vor dem Gießen durch Erwärmen desselben auf eine Temperatur, welche ausreicht, die Form gleichmäßig durch und durch auf die gleiche Temperatur zu erwärmen ohne das erste darin befindliche Metallteil zu beschädigen,

h) Entfernen des Schmuckstücks aus dem Formmaterial.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmaterial vor dem Aushärten einem mäßigen Unterdruck und einer mäßigen Schwingung ausgesetzt wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen zum Herausschmelzen durchgeführt wird indem das Formmaterial in Gegenwart von Dampf einer Temperatur im Bereich zwischen Io4° und 135°C (22o° und 275°F) ausgesetzt wird, wobei die Form so ausgerichtet und getragen wird, daß das entfernbare Material darin schmelzen und unter Einfluß von Schwerkraft aus der Form nach unten fließen kann.

4» Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen zum Schmelzen durch Einschließen des FormmdErials in einen Druckbehälter durchgeführt wird, welcher V/asser mit oder ungefähr mit Raumtemp-ieratur enthält, und daß der Druckbehälter erwärmt wird, bis er einen Druck zwischen o&4 und I,o5 kg/cm" (12 und 15 psi) aufweist und eine Temperatur zwischen 116° und 121°C (24o°, 25o°F) für einen Zeitraum zwischen einer und 1 1/2 Stunden, wobei die Form innerhalb des Druek-

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behälters so ausgerichtet und gelagert und dem progressiven Erwärmen mit D„mpf ausgesetzt ist, daß das entfernbare Material schmilzt und frei unter Einfluß von Schwerkraft aus der Form herausfließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zur Reinigung in eine Lösungsflüssigkeit für das entfernbare Material getaucht wird, so daß das Lösungsmaterial in den Hohlraum hineinfließt und jeden Rest des entfernbaren Materials darin auflöst.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen bei einer Temperatur zwischen 2o4° und j5l6 C (4oo und 600⁰F) für eine Zeitdauer zwischen 2 und Io Stunden durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form während des Gießens einem gemäßigten Unterdruck ausgesetzt wird, wodurch das Fließen des schmelzflüssigen zweiten Metalls in den Hohlraum unterstützt wird.

8. Vetfahren- nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Formmaterial innerhalb eines Formkastens mit oberen und unteren Enden enthalten ist,die beiden Enden des Formkastens vor dem Gießen verschlossen werden, vor dem Gießen beide Enden des Formkastens einem gemäßigten Vakuum ausgesetzt werden, wodurch Luft von beiden Seiten aus den Hohlräumen und dem umgebenden Formmaterial herausgezogen wird, das Aufbringen von Unterdruck auf eine Seite des Formkastens beendet wird und unmittelbar darauf das zweite geschmolzene Metall in die Hohlräume von dem ersterwähnten Ende des Formkastens eingebracht wird, während das andere Ende des Formkastens weiterhin dem gemäßigten Vakuum ausgesetzt xvird.

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9. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß das Erwärmen zum Schmelzen durch Einschließen des Formmaterials in einen Druckbehälter durchgeführt wird, welcher Wasser mit oder ungefähr mit Raumtemperatur enthält und daß der Druckbehälter erwärmt wird, bis er einen Druck zwischen ungefähr o,84 und I,o5 kg/cm mit einer Temperatur zwischen 116° und 121°C aufweist für einen Zeitraum zwischen ungefähr 1 und 1 1/2 Stunden und wobei das Vorwärmen durchgeführt wird, bei einer Temperatur, zwischen ungefähr 2o4° und 3l6°C (4oo° und 6oo P) für einen Zeitraum von ungefähr 2 bis Stunden und wobei das Formmaterial innerhalb eines Formkastens enthalten ist, welche obere und untere Enden aufweist, und daß die beiden Enden des Formkastens vor dem Gießen verschlossen werden und vor dem Gießen beide Enden des Formkastens einem gemäßigten Unterdruck ausgesetzt werden, wodurch Luft aus beiden Enden aus den Hohlräumen und dem umgebenden Formmaterial gesaugt wird, das Aufbringen von Unterdruck auf einer Seite des Formkastens beendet wird und unmittelbar darauf das zweite geschmolzene Metall in den Hohlraum an dem zuletzt erwähnten Ende des Formkastens gegossen wird, während das andere Ende des Formkastens weiterhin einem gemäßigten Unterdruck ausgesetzt wird, wodurch fortlaufend diese Restluft aus dem Hohlraum durch die Form abgesaugt und so das Füllen des Hohlraums mit geschmolzenem Metall erleichtert wird.

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