DE2301105A1

DE2301105A1 - Feuerfeste maskenform

Info

Publication number: DE2301105A1
Application number: DE19732301105
Authority: DE
Inventors: John Mason Webb
Original assignee: Sherwood Refractories Inc
Current assignee: Sherwood Refractories Inc
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1974-07-18
Also published as: CH561090A5; GB1377042A; DE2301105C2

Description

Patentanwälte
Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Df. Hans-A. Brauns

ae*""*"*²⁸ 1 0. JAN. iJ?3

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EDWARD JOSEPH MELLEN

2123 Lee Road, East Cleveland, Onio, V.St.A.

Feuerfeste Maskenform

Die Erfindung bezieht sich auf Maskenformen für den Präzisionsrcetallguß mit Kernen, die genau eingesetzt werden, um Ansprüchen an enge Toleranzen zu genügen, insbesondere betrifft die Erfindung Maskenformen, bei denen die Kernaugen mit kleinen feuerfesten Gleithüllen überzogen sind.

Bisher war es üblich, einen Kerasnikkern mit her aus ragenden Arisatzteilen an einander gegenüberliegenden Seiten oder Enden des Kerns zu versehen, die durch das Wachsmodell hindurchgeführt und in der Maskenform befestigt vv'aren, um den Kern an Ort und Stelle zu halten, nachdem das Wachs entfernt war. Dann wurde von Hand eine dünne Wachsschicht über einen dieser herausragenden Ansätze gestrichen, u:r. zu verhindern, daß dieser Ansatz an der äusseren Form haften blieb, und um eine Gleitfuge

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zu besitzen," nachdem das Wachs entfernt war. Es war jedoch schwierig, die Wachsschicht gleichmässig aufzubringen und die erforderliche vollständige Abdeckung zu erzielen. Da die durch Handauftrag erzeugte Wachsschicht im allgemeinen eine beträchtliche Stärke besaß (beispielsweise mindestens 0,1 nun (0,004 inch)), . war keine exakte Ausrichtung des Kerns in der Maskenform erreichbar und äusserst enge Toleranzen der fertigen Gußteile waren nicht zu gewährleisten.

Mit der Erfindung werden die oben genannten Schwierigkeiten behoben und -wird der kostspielige Handauftrag von Wachs überflüssig, während andererseits eine.Präzisionsmaskenform zu erreichen ist, in der die Ausrichtung des Kerns in engen Toleranzen möglich ist. Das Problem wird gelöst, indem man eine kleine feuerfeste Gleithülle in einer Grosse versieht, die auf eines der herausra,-genden Ansatzteile des Kerns paßt und gegen das Modell aus Wachs oder einem anderen zerstörbaren Material abgrenzt. Eine solche Gleithülle kann vor dem.Herste Ilen des Wachsmodells auf den Kern in der Wachsmodellmatrize gesetzt werden.

Die Ausnehmung in der Gleithülle hat vorzugsweise gleiche Grosse und Form wie"der Ansatzteil des Kerns, und die Querschnittsweite der Ausnehmung in jeder Ebene ist vorzugsweise etwa gleich der entsprechenden Querschnittsbreite des Ansatzteils (beispielsweise höchstens ungefähr 0,05 mm (0,002 inch) grosser als die des Ansatzteils.) Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, den Kern genau in der Maskenform anzuordnen und enge Toleranzen zu gewährleisten, die nach den bisher bekannten Methoden nicht zu erreichen waren..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches,

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zuverlässiges Maskenformverfahren für'das reproduzierbare Herstellen von Metallhohlgußkörpern innerhalb enger Toleranzbereiche zu entwickeln.

Ferner soll mit der Erfindung eine einfache, billige Einrichtung zum genauen Ausrichten eines feuerfesten Kerns in einer Maskenform angegeben werden. Die Erfindung soll auch das manuelle Auftragen von Wachs auf "Kernlager" entbehrlich machen. Schließlich bezweckt die Erfindung die Entwicklung einer betriebssichereren wärmedehnbaren Einrichtung zum Halten eines feuerfesten Kerns in einer'Maskenform.

Diese und weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung und anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine perspektivisch verkürzt gezeichnete Ansicht (einige Teile sind weggebrochen oder im Schnitt gezeichnet) eines Wachsmodells mit feuerfestem Kern und erfindungsgemässen feuerfesten Gleithüllen auf Ansatzteilen des Kerns, mit strichpunktiert gezeichneter Umrißlinie der Maskenform;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. mit strichpunktiert gezeichneter Umrißlinie der Maskenform;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 im gleichen Maßstab wie diese;

Fig. H eine perspektivisch verkürzt gezeichnete Ansicht

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einer der Gleithüllen nach Fig. 1 in grösserem Maßstab;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der anderen feuerfesten Gleithülle nach Fig. 1;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Wachsmodellform längs der Linie 6-6 in Fig. 7;

Fig. 7 eine perspektivisch verkürzt gezeichnete Schnittansich-t in der Ebene der Linie 7-7 aus Fig. 6, wobei Teile weggebrochen und geschnitten gezeichnet sind_o

In den Fig. 1 und 2 stellt A ein übliches Wachsmodell dar, das einen üblichen feuerfesten Kern C bedeckt. Das Wachsmodell hat die Gestalt einer hohlen Turbinenschaufel, deren Wandstärke von der· Stirnkante zur Hinterkante hin allmählich abnimmt.

Der feuerfeste Kern C weist einen gebogenen Hauptteil 2 auf, der insgesamt nach Art einer Turbinenschaufel geformt ist und geradlinig ver3aufende Stirn- bzw. Hinterkanten 3 bzw. 4 sowie ebene obere und untere Abschlußkantenabschnitte 5 und 6 mit ebenen Flächen aufweist, die in zueinander parallelen Ebenen an einander gegenüberliegenden Enden des Ilauptteils 2 liegen. An dem Kern C ist ausserdem ein oberer bzw. ein unterer Ansatz 7 bzw. 8 vorgesehen, die über die Kantenabschnitte 5 bzw. 6 hinaus wie auch durch das Wachsmodell A hindurch in die Maskenform B ragen, die über dem Wachsmodell A hergestellt wird. An der Hinterkante 4 des Kerns C findet

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sich ferner ein schmaler Randstreifen 9, der ebenfalls über das Wachsmodell hinaus in die Maskenform B ragt. Der hintere Streifen 9 hat im allgemeinen gleichmässige Breite und praktisch gleichförmigen Querschnitt und verläuft» wie aus Fig. 1 zu entnehmen, verhältnismässig geradlinig.

Natürlich sind feuerfeste Kerne nach Art des Kerns C an sich bekannt, und die Ausbildung von Ansatzteilen 7, und 9 ist allgemein üblich. Diese Ansatzteile werden in Draufsichtzeichnungen von feuerfesten Kernen häufig als "Kernlager" bezeichnet, weil sie aus dem Wachsmodell herausragen. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des feuerfesten Kerns sich im allgemeinen von dem der Maskenform unterscheidet, muß man an einem der Ansatzteile die Wärmeausdehnung in Rechnung setzen. Das erfolgt im allgemeinen dadurch, daß man von Hand eine dünne Schicht Wachs auf mindestens einen der Ansatzteile aufträgt oder aufsprüht, nachdem das Wachsmodell um den Kern herum gefertigt worden ist. Eines der Ansatzteile wird nicht mit Wachs bedeckt, so daß es sich mit dem feuerfesten Material der Maskenform verbindet oder an ihm festgelegt wird. Das andere Ansatzteil oder die anderen Ansatzteile werden in der oben angegebenen Weise mit Wachs bestrichen, so daß ein sehr dünner Viadisüberzug entstent, dessen Stärke weniger als 0,75 mm (0,030 inch) betragen kann. Diese Beschichtung muß dünn sein, damit nach dem Abbrennen des Wachses das Spiel zwischen dem Ansatzteil und der Maskenform so gering wie möglich ist. Das isterforderlich, weil das Ansatzteil den feuerfesten Kern annähernd in der richtigen Lage während des Eingießcns des Metalls .in die Mäskenform halten soll.

Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die Anbringung

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von Wachsbeschichtungen an den Ansatzteilen und vermindert dadurch die Herstellungskosten der Maskenform, während gleichzeitig eine genauere Ausrichtung des Kerns in der Form erzielt wird. Das erfolgt dadurch, daß man mindestens eine Gleithülle für die hasusstehenden Ansatzteile des Kerns vorsieht. Im allgemeiner werden mit Ausnahme eines Ansatzteils sämtliche Ansatzteile mit einer Gleithülle versehen. Bei einfachen Kernen mit nur zwei Ansatzteilen genügt eine einzelne Gleithülle. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine etwas kompliziertere Form eines feuerfesten Kerns mit drei Ansatzteilen 7, 8 und 9. Der dort dargestellte Ansatz 7 hat einen insgesamt ovalen Querschnitt, und die Stärke ist praktisch gleich der des vorderen Teils 11 des Kerns; der Ansatz befindet sich an der.von dem hinteren Kernteil 12 abgewandten Seite des Kerns. Der Ansatz 7 weist keine Gleithülle auf, so daß er in der Maskenform B verankert wird.

Man sieht, daß der untere vorstehende Ansatzteil 8 die Form einer dünnen flachen Lasche hat, deren gleichmässiger Rechteckquerschnitt in Fig. 3 gezeichnet ist. Der Abschnitt 8 befindet sich ebenfalls am vorderen Teil 11 des Kerns. .

Der vorstehende hintere Kantenabschnitt 9 soll den hinteren Teil 12 des Kerns in der Maskenform halten. Bei der Ausübung der Erfindung wird dieser Teil vollständig mit einer schmalen Gleithülle 10 aus feuerfestem Material bedeckt, der gemäß Fig. 4 gegen die geradlinigen hinteren Kanten 15 des Wachsmodells stößt.

Das dort gezeichnete Wachsmodell A besitzt die üblichen vorderen bzw. hinteren Abschnitte 13 bzw. 14, die den vorderen bzw. hinteren Abschnitten 11 bzw, 12 des feuer-

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festen Kerns C entsprechen. Die Stärke dieser Wachspartien nimmt von der vorderen Kante 3 zu der hinteren Kante hin ab, und das Wachsmodell endet in geradlinigen Kanten 15, die parallel zu der geradlinigen hinteren Kante 4 des Kerns verläuft. Das Wachsmodell besitzt ebenfalls ebene Endflächen 16 bzw. 17, die in Ebenen liegen, die mit den Flächen der Kernseiten 5 bzw. 6 zusammenfallen. Das Wachsmodell endet mit den Flächen 15, 16 und 17, und die Ansatzteile 7, 8 und 9 ragen nach aussen über diese Flächen derart hinaus, daß sie dur>ch das Wachsmodell bis in die Maskenform greifen und Halterungen für den Kern bilden.

Wie Fig. H zeigt, besitzt die feuerfeste Gleithülle 10 über ihre gesamte Länge einen gleichrnässigen U-Querschnitt mit geradem Kantenteil 18 von gebogener Querschnittsform und mit flachen schmalen Seitenteilen 19 gleichmässiger Breite, baulich verbunden mit dem Teil 18. Die beiden Seitenteile 19 besitzen geradlinige Seitenkanten 21, die in ein und derselben Ebene liegen-ünd mit den geradlinigen rückwärtigen Kanten 15 des Wachsmodells zusammenwirken sollen. Die Gleithülle 10 weist ferner an ihren entgegengesetzten Enden geradlinige Abschlußkanten 2 2 auf, die in zueinander parallelen Ebenen liegen, die jeweils eine der ebenen Flächen 16 und 17 enthalten. Die Innenseiten der Gleithülle 10 sind so geformt, daß sie mit den Aussenflachen des vorstehenden hinteren Kantenabschnitts 9 des Kerns zusammenfallen, so daß die Gleithülle eng anschliessend auf dem Kern sitzt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, während damit gleichzeitig eine Gleitfuge gebildet wird, die eine Wärmeausdehnung gestattet.

Fig. 5 zeigt eine feuerfeste Gleithülle 20 zum Abdecken des unteren Ansatzteils 8 des Kerns. Die Hülle 20 ist

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vorzugsweise aus dünnen Wänden praktisch gleichmässiger Stärke geformt. Die gezeichnete Hülle 20 hat die Form eines rechtwinkligen Kastens mit ebenen rechtwinkligen Seitenwänden 24, die sich gegen die ebenen. Seitenflächen des Ansatzteils 8 legen und ebenen parallelen Abschlußwänden 25, die sich gegen die ebenen Seitenkanten des Teils 8 legen. Die Gleithülle besitzt einen schmalen ebenen Boden 26, der sich gegen das Ende des Abschnitts 8 legt, sowie eine ebene Randfläche 27, die in einer zu dem Boden- 26 parallelen Ebene verläuft. Die Fläche 27 und die Umfangskante der Gleithülle 20 berühren vorzugsweise die untere Abschlußfläche 17 des Wachsmodells am Umriß des Ansatzteils 8 (vgl. Fig. 1). Die Form der Gleithülle 20 kann erheblich variieren, aber vorzugsweise soll die Gleithülle einen Innenhohlraum erhalten, der im wesentlichen die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie der Ansatzteil 8 hat, so daß die Hülle eng passend auf dem Ansatzteil sitzt und dieses mit nur geringem oder gar keinem Spielraum an der Fläche 27 bedeckt.

Bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der feuerfeste Kern C in üblicher V/eise geformt oder· anderweitig hergestellt und der Kern wird dann in eine übliche Wachsmodellmatrize gelegt. In dieser Matrize wird dann das Wachsmodell A in üblicher Weise hergestellt, so daß es beispielsweise die in den Fig. 1 und 2 gezeichnete Gestalt mit den Ansatzteilen 7, 8 und 9 erhält, die vorstehen und nach aussen über das Wachsmodell hinau.sva.geη. Nach dem Hosus-nehmen des Wachsmodells aus der Wachsmatrize werden die Gleithüllen 10 bzw. 20 an den ihnen zugedachten Platz auf den Ansatzteilen 9 bzw. 8 geschoben (vgl. Fig.l). Die Gleithüllen 10 und 20 können an dem Kern auch vor dem Herstellen des Wachsmodells angebracht v/erden, wenn die Wachsmodellmatrize mit speziellen Ausnehmungen für die Aufnahme dieser Gleithüllen ausgestattet ist (wie z.B.

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bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7).

Nach dem Anbringen der Gleithüllen 10 und 20 an dem Kern, wird die Maskenform B' um das Wachsmodell und den Kern in beliebiger geeigneter Weise hergestellt. Die Gleithüllen 8 und 9 werden an die Ansatzteile 8 und 9 geklebt oder an ihnen anderweitig befestigt, so daß sie ihre richtige Lage während der Herstellung der Maskenform beibehalten. Wenn die feuerfesten Gleithüllen richtig geformt sind, so daß sie eng auf die Ansatzteile passen, brauchen keine besonderen Vork&hrungen für das Aufkleben oder sonstige Haltern der Gleithüllen getroffen zu werden, weil die Rexbungskräfte ausreichen, um die Gleithüllen unverrückbar an ihrem Platz verbleiben zu lassen.

Die Form B kann in einer Gießform oder durch einen Preßvorgang hergestellt werdenjvorzugsweise. stellt man sie durch wiederholtes Eintauchen des Wachsmodells in eine Keramik- ' aufschlämmung her, wie es beispielsweise in den USA-I&- tentschriften 2 932 864 oder 2 961 751 beschrieben ist. Nachdem über dem Wachsmodell eine Folge von Schichten aus feuerfestem Material aufgebaut ist, hat die entstandene Form B aussen eine Gestalt angenommen, die allgemein derjenigen der Aussenseite des Wachsmodells und der Ansatzteile 7,8 und S entspricht. Die Maskcmform kann etwa die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Form mit vorderen bzw. hinteren Abschnitten 28 bzw. 2 9 und oberen bzw. unteren Abschnitten 31 bzw. 32 erhalten haben. Aus diesen Figuren ergibt sich, daß der Ansatzteil 7 in dem oberen Endabschnitt 31 der Formmaske verankert ist, daß die feuerfeste Gleithülle 10 in dem hinteren Abschnitt 29 der Form verankert ist, und daß die Gleithülle 20 in dem unteren Ende 32 verankert ist. Die Ansatzteile 8 und 9 können sich demgegenüber ein wenig gegenüber den Gleithüllen be-

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wegen, um die Wärmedehnung und --zusammenziehung des Kerns auszugleichen. Die Gleithüllen 10 und 20 bewahren ' somit den Kern vor Zerstörung während des Eingießens des Metalls und bewirken gleichzeitig die richtige Ausrichtung des Kerns gegenüber der Formmaske B. Da die Gleithüllen mit sehr engen Toleranzen herstellbar sind, kann man nun Metallgußteile mit so engen Toleranzen produzieren, wie sie nach keinem der bekannten Verfahren möglich sind.

Werden gewöhnliche Wachsmodellmatrizen benutzt, an denen keine besonderen Vorkehrungen für die Verwendung der erfindungsgemässen Gleithüllen getroffen sind, so setzt man die Gleithüllen ein, nachdem das Wachsmodell mit dem Kern aus der Wachsmodellmatrize genommen ist. Das Wachsmodell kann nötigenfalls mit einer Ausnehmung versehen werden, die ihrer Grosse nach für-die Aufnahme der erfindungsgemässen Gleithülle geeignet ist. Das wird aus der in den Fig. 3 und 7 dargestellten Ausführungsform ersichtlich. Die Wachsmodellmatrize M soll, wie die Figuren erkennen lassen, ein Wachsmodell für eine hohle Turbinenschaufel liefern. Der feuerfeste Kern C paßt in die Matrize M und erstreckt sich durch die Mitte des Formhohlraums 37,

Die Matrize M ist schematisch dargestellt; diese Matrize kann wie üblich aufgebaut sein, abgesehen von der speziellen Ausnehmung für die feuerfeste Gleithülle gemäß der Erfindung. Die Matrize M besteht hiernach aus einer oberen bzw. einer unteren Hälfte 34 bzw. 35, die zusammen den Formhohlraum 37 bilden und die obere Matrizenhälfte 34 besitzt seitliche Flanschen 35, die das gegenseitige Ausrichten der Matrizenhälften vereinfachen. Die beiden Matrizenhälften stoßen an der Teilungsfläche 38 der

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unteren Matrizenhälfte 35 zusammen, so daß der Formhohlraum in üblicher Weise an der Umfangslinie des Hohlraums dicht geschlossen ist. Der hier gezeichnete Formhqhlraum weist an der Trennfläche 38 geradlinige äussere Seitenkanten 39 und 40 und an den entgegengesetzten Enden des Formhohlraums 37 geradlinige obere und untere Kanten 41 und 42 auf. Der Formhöhlraum ist geschwungen und entspricht im wesentlichen, der Aussenform des feuerfesten Kerns C^f, der geschwungen ist und einen vorderen Abschnitt 4 3 sowie einen dünnen hinteren Abschnitt 44 aufweist.

An den gegenüberliegenden Enden des feuerfesten Yecns ist ein oberer bzw. ein unterer Ansatz 45 bzw. M6 mit ebenen Aussenflachen 47 bzw. 48 angebracht. Die Ansätze 4 5 bzw, 46 ragen über die Ränder 41 bzw. 4 2 des Forrnhohlrauiris hinaus und greifen in Ausnehmungen in der Matrize M in üblicher Weise ein» aber die Ausnehmung für den unteren Ansatz 46 ist grosser gehalten, damit die erfindungsgeroäsGe Gleithülle 30 darin aufgenommen werden kann. Der obere Ansatz 45 paßt somit genau in die Matrize an dem einen Ende des Formhohlraums, und die Gleithülle 30 liegt eng passend in der Ausnahme an dem entgegengesetzten Ende des Formhohlraums, vjobei der ebene Bodenabschnitt 49 die ebene Fläche 51 der Matrize M und der geschwungene Seitenabschnitt 50 die entsprechende geschwungene Fläche 52 der Matrize M am Umfang des Ansatzes 46 berührt.

Die Ansätze 45 und 46 des Kerns C¹ können, wie hier dar-' gestellt, verhältnismässig stark ausgeführt "sein, sie können aber auch kleinere Abmessungen erhalten. Die Stärke beträgt im allgemeinen mindestens 1,27 mm (0,05 inch) und liegt bei dieser Art von Anordnung häufiger im Bereich zwischen 2,54 und 7,62 mm (0,1 bis 0,3 inch). Natürlich

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würden die Ansatzteile 8 und 9 des Kerns C im allgemeinen kleiner als der erwähnte Abschnitt 46 sein.

Bei der Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens können -das zerstörbare Modell A, die feuerfeste Maskenform B und der feuerfeste Kern C nach üblichen Methoden aus üblichen Werkstoffen hergestellt werden. Beispielsweise läßt sich das Modell A aus bekannten zerstörbaren Werkstoffen, etwa gefrorenem Quecksilber, einer Quecksilberlegierung, einem wasserlöslichen Werkstoff, einem zerstörbaren synthetischen Harz oder Kunststoff oder einem Wachs, herstellen, wie sie beispielsweise in den folgenden USA-Patentschriften beschrieben sind:

2 752 653, 3 0G3 113, 3 177 537, 3 208 115, 3 263 206,

3 426 834 und 3 455 808. Der Kern C und die feuerfesten Gleithüilen 10, 20 und 30 können in üblicher Weise aus einen üblichen Kernansatz hergestellt werden. Derartige Kernansätze sind ihrer Art nach beispielsweise in den USA-Patentschriften 2 752 653 und 3 356 130 beschrieben. Die Verfahrensweise und die 'Werkstoffe, die für die Herstellung der Maskenform B angewandt werden, brauchen von den üblichen nicht abzuweichen und man kann sich beispielsweise der in den USA-Patentschriften 2 806 271,

2 815 553, 2 932 864, 2 961 751, 3 005 244, 2 011 986,

3 296 666, 3 465 808 und 3 508 602 gegebenen Lehren bedienen.

Das Verfahren, nach dem die Gleithüllen 10, 20 und 30 hergestellt wenden, entspricht vorzugsweise den Verfahren, die für,die Herstellung kleiner feuerfester Kerne angei^andt werden und kann aus einem üblichen Formschritt und einem üblichen Erhitzungsschritt bestehen. Die Gleithülle kann nötigenfalls bei einer Temperatur¹ von

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981 bis 120H⁰C (1800 bis 2200⁰F). gebrannt werden, um die Härte zu verbessern, bevor die Gleithülle auf den in Betracht kommenden Abschnitt des Kerns gesetzt wird, jedoch ist das nicht .imir.er erforderlich.

Die für die Herstellung der Gleithüllen (10, 20 und 30) verwendeten Werkstoffe werden vorzugsweise so ausgewählt, daß die Gleithülle im wesentlichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten erhält wie die Maskenform B, und diese Werkstoffe können dieselben oder im wesentlichen dieselben sein,, die für die Maskenform benutzt werden. Die-feuerfesten Gleithüllen bestehen im allgemeinen aus feuerfesten Teilchen, die mit geeigneten Bindemitteln, etwa Äthylsilikat, kolloidalem Aluminiumoxid, Natrium·- silikat, kolloidalem Zirkon, kolloidalem Siliziumoxid u. dgl., zusammengehalten werden. Wie bei den üblichen Kernansätzen lassen sich Hochtemperatur- und Tieftemperatur-Bindemittel verwenden. Als feuerfestes !'aerial lassen sich im Rahmen der Erfindung für die Herstellung von Gleithüllen, Kernen und Maskenformen sämtliche üblichen Keramikwerkstoffe verwenden, die für die Herstellung feuerfester Kerne oder Maskenformen benutzt werden, beispielsweise Zirkonit, Quarzglas, Aluminiumsilikat, Zirkonsilikat, Aluminiumoxid oder sonstige feuerfeste Oxide u. dgl.

Die Gleithüllen nach der Erfindung werden vorzugsweise nach den üblichen Methoden gefertigt, die für die Herstellung von feuerfesten Kernen angewandt werden, beispielsweise Spritzgießen, Spritzpressen, Gießen, Keramik-Extrusion. Sie können aber auch nach Art der Maskenformen durch wiederholtes Tauchen und Trocknen hergestellt werden, wie es beispielsviei.se in den USA-Patentschriften 2 932 864 und 3 508 602 beschrieben ist. Nötigenfalls kann man die Innen-

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fläche zum Erzielen der erforderlichen Genauigkeit noch mit einer Diamantschleifscheibe bearbeiten.

Man kann die Gleithüllen auch aus massiven Platten aus Quarzglas oder einem anderen feuerfesten Werkstoff herstellen, indem man beispielsweise einen Schlitz in eine Platte brennt oder schneidet, oder indem man einige Platten parallel zueinander aufeinanderschweißt. Es kann sich als zweckmässig erweisen, die Gleithülle aus Glas oder einem anderen Material mit glatter Oberfläche herzustellen, das nicht an der Maskenform haftet, um die gegenseitige Axialbewegung zwischen der Hülle und der Maskenform zu gewährleisten, zumindest in den Fällen, in denen der Wärmeausdehnungskoeffizient der Gle'ithülle von dem der Maskenform abweicht.

Um die Relativbewegung zwischen der G"leithülle und dem zugehörigen Ansatzteil des feuerfesten Kerns zu verbessern, sollten die Innenfläche der Hülle und die Aussenflache des zugehörigen Ansatzteils praktisch Zylinderform haben, d.h. eine Mantelfläche besitzen, die von einer Linie erzeugt wird, die sich parallel zu einer feststehenden Linie verlagert (Und vorzugsweise parallel zu der Richtung der Ausdehnung oder Zusammenziehung des Kerns relativ zu der Maskenform). Die hier in der Be- · Schreibung und in den Patentansprüchen benutzten Begriffe "Zylinder" oder "zylindrisch" sollen im weiten mathematischen Sinn verstanden werden, was natürlich keine Beschränkung auf Zylinder mit ovalem Querschnitt bedeutet.

Die erfindungsgemässen Gleithüllen können unterschiedliche Form und Abmessungen haben, jedoch ist ihre Wandstärke vorzugsweise gering. Dicke Wände sollten vermieden werden, weil durch sie die Wärmeübertragungseigenschaften der

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Maskenform beeinflußt werden und die .Herstellung guter Metallgußteile erschwert wird. Die" Wandstärke der Gleithüllen sollte 2,54 mm (0,1 inch) nicht übersteigen und vorzugsweise zwischen 0,25 und 1,52 mm (0,01 und 0,06 inch) liegen.

Die hier dargestellte Gleithülle 10 ist auf einem vorspringenden rechtwinkligen hinteren Randabschnitt 9 des Turbxnenschaufelkerns C angebracht; der Abschnitt ist 2,54 bis 12,7 mm (0,1 bis 0,5 inch) breit, 50,8 bis 254,0 mm (2 bis 10 inches) lang und 0,25 bis 2,54 mm (0,01 bis 0,1 inch) stark, gewöhnlich mindestens 0,76 mm (0,03 inch) stark. Die Gleithülle 10 besitzt die gleiche Breite und Länge und ist 0,25 bis 2,54 mm (0,01 bis 0,1 inch) stark, vorzugsweise nicht mehr als zweimal so stark wie die Stärke des Abschnitts 9 ausmacht und im allgemeinen mindestens 0,51 mm (0,02 inch) stark, um die Handhabung zu ver'eirifachen.

Die innere Zylinderfläche der Gleithüllen 10, 20 oder 30 und die Aussenzylinderflachen der zugehörigen Ansatzteile 8,9 oder 46 sollten mit möglichst geringem Spiel genau geformt werden, damit der Kern während des Gießvorgangs seine genaue Lage gegenüber der Maskenform beibehält. Um eine hohe Genauigkeit zu erzielen, sollte die Querschriittsbreite der zylindrischen Ausnehmung in der Gleithülle 10, 20 oder 30 um nicht mehr als 0,05 mm (0,002 inch) grosser sein als die Querschnittsbreite oder Stärke der zugehörigen Ansatzteile 9, 8 oder 46. Es ist verhältnismässig einfach, die Innenflächen der erfindungsgemässen feuerfesten Gleithüllen auf 0,025 bis 0,05 mm (1 bis 2 Tausendstel inch) zu bearbeiten. Die Toleranz kann zwischen 0 und +0,05 mm (0 bis +0,002 inch) gehalten werden, so daß die Lageveränderung des Kerns gegenüber der Maskenform höchstens einige Tausendstel inch beträgt.

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Bevor die Lehre der Erfindung bekannt war, betrug die Lageänderung des Kerns gewöhnlich etwa 0,13 bis 0,25 mm (0,005 bis 0,1 inch). Nach der Erfindung läßt sich also die Genauigkeit um 50 bis 100 % verbessern, ohne daß. die Herstellungskosten ansteigen.

Vor dem Zeitpunkt der Erfindung sind in manchen speziellen Fällen Richtstifte benutzt worden, um die Ausrichtung des Kerns zu erleichtern. Beispielsweise ist im Zusammenhang mit einem richtungsabhängigen Erstarrungsprozeß für die Herstellung von Keramikformen vorgeschlagen worden', feuerfeste Richtstifte in die Wachsmodelle einzulassen, wobei das innere Ends der Stifte an der Kernfläche anlag und das äussere Ende radial nach aussen vorstand, so daß es in die Maskenform eingebettet wurde. Derartige Richtstifte sind aber nur in begrenztem Umfang verwendbar und sind für gewöhnliche Gießvorgänge unzweckmässig. Sie stellen keine befriedigende Lösung für das Problem dar. höchste Genauigkeit zu liefern und dabei die notwendige !relative Wärmeausdehnungsbewegung der Formteile zuzulassen.

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Claims

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Patentansprüche :

Verfahren zum Herstellen einer Maskenform durch Herstellen eines zerstörbaren Modells vorbestimmter Form um einen feuerfesten Kern herum, der kleine offenliegende Ansatzfceile aufweist, die durch das Modell nach aussen vorstehen und anschliessendes Formen einer feuerfesten Schale merklicher Stärke durch wiederholtes Eintauchen des zerstörbaren Modells in eine Aufschlämmung eines keramischen Werkstoffs und Trocknen jeder einzelnen Schicht, so daß mindestens einer der genannten offenliegenden Ansatzteile in der Schale verankert "ist, um die Ausrichtung des Kerns aufrecht zu erhalten, wann das Modell zerstört wird, dadurch gekennzeichnet, daß feuerfeste Gleithüllen (10, 20, 30) vorbestimmter Form hergestellt werden, um die anderen erwähnten offenliegenden Teile abzudecken, bevor die Schale fertiggestellt wird, so daß diese Gleithüllen Gleitfugen bilden, die die Ausrichtung des Kerns gegenüber¹ der Schale nach der Zerstörung des Modells und während des Vergießens des Metalls aufrechterhalten und daß die Gleithüllen in einer vorbestimmten Lage an dein Ans atz teil des Kerns angebracht werden und während der Bildung des zerstörbaren Modells in dieser Lage gehalten werden.
2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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das Modell die Form einer Turbinenschaufel besitzt und der erwähnte andere Ansatzteil die dünne hintere Kante eines Turbinenschaufelkerns darstellt.

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3. Feuerfeste Maskenform für Präzisionsmetallgußteile, gekennzeichnet durch eine mehrschichtige aussere feuerfeste Schale (B) mit einem Formhohlraum vorbestimmter Gestalt, durch einen feuerfesten Kern (C) vorbestimmter Gestalt in dem Formhohlraum, mit einer Anzahl Ansatzteile (7, 8, 9), die in die Schale (B) vorspringen, um den Kern (C) während des Metall-Gießvorgangs genau ausgerichtet zu halten und durch eine kleine feuerfeste Gleithülle (10, 20), die in der feuerfesten Schale (B) verankert ist und zwei (8, 9) der Ansatzteile umhüllt.
4. Feuerfeste Maskenform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Gleithülle (10, 20) für die Aufnahme des letztgenannten Ansatzteils einen Querschnitt besitzt, der praktisch gleich demjenigen . des Ansatzteils ist und eine Breite hat, die höchstens um 0,05 mm (0,002 inch) grosser ist als die entsprechende Abmessung des Ansatzteils.

5, Feuerfeste Maskenform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum die Form einer hohlen Turbinenschaufel hat und der letztgenannte Ansatzteil sich an der hinteren Kante des Turbinenschaufelkerns befindet.

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Feuerfeste Maskenform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Ansatzteil eine Breite von 2,54 bis 12,7 mm (0,1 bis 0,5 inch), eine Länge von 50,8 bis 254,0 mm (2 bis 10 inches) und eine Stärke von 0,25 bis 2,54 mm (0,01 bis 0,1 inch) hat, und daß die Gleithülle eine Wandstärke von höchstens 2,54 mm (0,1 inch) und nicht mehr als die doppelte Stärke des letztgenannten Ansatzteils hat.

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