DE2352492B2 - Verfahren zur herstellung von durch unterdruck stabilisierten, hohlen giessformen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, geteilte, hohle Gießformen aus binderfreiem, rieselfähigem Hinterfüllstoff und einem die formgebende Oberfläche der Gießform abdeckenden und ihre Konturen wiedergebenden Überzug dadurch herzustellen, daß zunächst mit Hilfe des Vakuum-Ziehverfahrens eine erwärmte Kunststoffolie eine der Kontur des Gießmodells entsprechende Formgebung erhält. Ist diese Verfahrensstufe abgeschlossen, so wird binderfreier, rieselfähiger Hinterfüllstoff in die auf die Modellplatte aufgesetzte Formkastenhälfte eingefüllt, wobei die Formkastenhälfte mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Gießform versehen ist. Danach wird die Bindung der binderfreien Partikel der Hinterfüllrnasse durch Einstellen eines Unterdrucks in der Gießform erreicht, wobei der atmosphärische Druck auf die gemäß der Kontur des Gießmodells verformte Kunststoffolie wirkt.

Diese Arbeitsweise hat aber Nachteile, die ihre Anwendungsmöglichkeiten erheblich einschränken, die praktische Durchführbarkeit erschweren und die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den bereits lange in der Praxis verwendeten Verfahren herabsetzen:

Es kann nicht ohne weiteres mit den üblichen Modelleinrichtungen gearbeitet werden. Diese müssen zumindest durch Einbringen zahlreicher Öffnungen für die Erzeugung eines in allen Querschnittsteilen gleich wirksamen Unterdrucks hergerichtet werden, um das exakte Anlegen der Folie an die Kontur des Gußstückes zu ermöglichen. Die Handhabung der Folie, die zur Verformung und während dieser gleichmäßig über die ganze Fläche erwärmt und möglichst bei dieser Temperatur gehalten werden muß, ist umständlich und zeitraubend. Damit werden die Anwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens für Gußteile bestimmter Profilierung entscheidend von der Qualität der Folie, insbesondere ihrer Verformungsfähigkeit und dem Grad der Anisotropie bestimmt. Dazu kommt, daß die verwendete Folie, selbst wenn sie dünnwandig ausgebildet ist, gasabgebende und rückstandsbildende Stoffe in den unmittelbar der Wirkung der Metallschmelze ausgesetzten Oberflächenbereich einbringt, die zumindest örtlich zur Beeinträchtigung der Qualität der in einer solchen Form hergestellten Gußteile durch Pinholes, örtlich übermäßiger Glanzkohlenstoffbildung u. dgl. führen können.

Um die bei der Formgebung einer vorgefertigten Folie für solche Gießformen sich ergebenden Schwierigkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, die die Konturen der Gießform wiedergebende Kunststoffolie durch Aufbringen einer flüssigen Kunstharzmasse auf die Modelloberfläche auszubilden. Diese Verfahrensweise hat den grundsätzlichen Nachteil, daß die Wanddicke der so erzeugten Kunststoffolie um ein mehrfaches größer ist, als die Wanddicke der vorgefertigten und dann tiefgezogenen Folie. Dazu kommt noch, daß bei an sich schon ungleichmäßiger Wanddicke der aus der flüssigen Kunstharzmasse gebildeten Folie, an bestimmten ungünstig ausgebildeten Konturen der Form z. B. (zur Ausbildung von Rippen, Vertiefungen u. dgl.), übermäßige Anhäufungen der Kunststoffmasse nicht zu vermeiden sind. Bei diesem Verfahren werden also die vorstehend geschilderten ungünstigen Auswirkungen bei der Verbrennung der Folie durch die in die Gießform einfließende Schmelze noch verstärkt, so daß mit erhöhten Schwierigkeiten durch Gasentwicklung und Rückstandsbildung gerechnet werden muß.

Es sind auch weitere andere Gießformen vorgeschlagen worden, die aus einer Hinterfüllmasse und einem die Formkonturen wiedergebenden Überzug bestehen, wobei zunächst durch Einbringen der Hinterfüllmasse in den Formkasten mittels eines Dauermodells die Formkonturen in der Hinterfüllmasse hergestellt werden. Da aber bei Verwendung von binderfreiem, rieselfähigem Formstoff beim Ausformen des Dauermodells die Partikelchen des Hinterfüllstoffs auch bei Anlegen von Unterdruck auseinanderrieseln würden, soll eine Bindung dieser Partikel durch einen Zusatz von Wasser in geeigneter Höhe zur Hinterfüllmasse erreicht werden. Nach der Entfernung des Dauermodells aus der aus mit Wasser gebundener Hinterfüllmasse bestehenden Gießform, soll auf die so gebundene formgebende Oberfläche eine Abdeckschicht aus einer schnell härtenden Substanz aufgetragen werden.

Der danach in der Gießform erzeugte Unterdruck unterstützt lediglich die bereits durch den Wasserzusatz erzeugte Bindung in der Hinterfüllmasse und dient im wesentlichen der Sicherung der Verbindung zwischen der Hinterfüllmasse und der nach dem Ausformen des Dauermodells auf die formgebende Oberfläche aufgebrachten Abdeckschicht (Schlichte).

Ein solches Verfahren führt aber von den hohlen Gießformen aus binderfreien, rieselfähigen Hinterfüllstoffen und einem die formgebende Oberfläche wiedergebenden Überzug wieder in die Richtung der konventionellen Gießformen zurück, die aus mit Bindemitteln versehenen Formstoffen bestehen, die damit auch nicht frei rieselfähig und weit schwerer verarbeitbar sind, als binderfreie Formstoffpartikel. Die Verwendung von H2O als alleiniges Bindemittel kann gegenüber üblichen Formstoffen nicht als Vorteil gewertet werden. Sowohl metallurgisch als auch im Hinblick auf die Arbeitssicherheit ergeben sich nicht kalkulierbare Risiken. Im Vergleich zu binderf-eien, rieselfähigen Hinterfüllstoffen werden technologisch zusätzliche Arbeitsgänge für die Mischung und sorgfältige Überwachung der mit Wasser versetzten Formstoffmasse erforderlich. Schließlich werden durch den nach der Ausbildung der formgebenden Oberfläche der Gießform vorgenommenen Auftrag der Abdeckschicht die Abmessungen des Formhohlraums mehr oder weniger, aber immer schwer kontrollierbar, verändert. Damit ergeben sich hierbei die gleichen Nachteile wie beim Auftragen von Schlichten auf aus konventionellen bindemittelhaltigen Formstoffen bestehenden Gießformen.

Die vorstehende Erfindung hat es sich daher zur

Aufgabe gemacht, die bisher bestehenden Nachteile bei der Herstellung und Verwendung von mit Unterdruck stabilisierten, hohlen Gießformen aus binderfreien Hinterfüllstoffen zu vermeiden und dadurch die Herstellungs- und Anwendungsmöglichkeiten solcher Gießformen zu verbessern und zu erweitern. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß der zur Bindung der Partikel in einer binderfreien, rieselfähigen Hinterfüllmasse für eine Gießform erforderliche Unterdruck nicht nur dann aufrechterhalten werden kann, wenn die binderfreien Partikel der Hinterfüllmasse durch eine zusammenhängende Kunststoffolie gehalten werden, sondern sich auch eine Verfestigung einer solchen Gießform erreichen läßt, wenn bei kontinuierlichem Gasabzug nur die Poren des unmittelbar an dem Formhohlraum anliegenden Oberflächenabschnitt der hohlen Gießform in ausreichendem Maße geschlossen werden. So ist es gemäß der Erfindung mit besonderem technologischem und wirtschaftlichem Vorteil möglich, durch Unterdruck stabilisierte Gießformen mit rieselfähigen, binderfreien Hinterfüllmassen dadurch herzustellen, daß auf die Oberfläche des Dauermodells einschließlich der dazugehörigen Platte nicht selbsttragende Überzüge aus körnigen, kleinteiligen, vorzugsweise mit kalt- oder warmhärtenden Bindemitteln vermischten Stoffteilchen aufgetragen werden. Wenn auf diese Oberflächenüberzüge, deren Haftung auf der Oberfläche des Modells und der Platte durch an sich bekannte Trennmittel leicht verhindert werden kann, der rieselfähige, binderfreie Hinterfüllstoff noch vor der Erhärtung des Überzugs gegeben und innerhalb der umgebenden Formkastenhälfte ein Unterdruck erzeugt wird, so dichten die Stoffteilchen des auf der Modelloberfläche befindlichen Überzugs durch die Wirkung des zwischen diesem Überzug und der Modelloberfläche wirksamen atmosphärischen Drucks die Poren des Hinterfüllstoffes in den dem Formhohlraum unmittelbar anliegenden Querschnittsteilen der Gießform ab und ermöglichen so die Aufrechterhaltung des zur Stabilisierung der Teilchen der binderfreien Hinterfüllmasse erforderlichen Unterdrucks.

Nach dem Entformen des Dauermodells gibt der zunächst auf das Dauermodell aufgebrachte, nunmehr die Formkontur der Gießform darstellende Überzug die Oberfläche des Dauermodells genauestens wieder.

Die Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung weist gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von durch Unterdruck stabilisierten hohlen Gießformen aus rieselfähiger, binderfreier Hinterfüllmasse mit einem die Formkonturen wiedergebenden Überzug erhebliche Vorteile auf:

Durch den Fortfall der Verwendung einer zusammenhängenden vorgefertigten Kunststoffolie und die nicht mehr bestehende Notwendigkeit, eine solche Folie gleichmäßig zu erwärmen und im Vakuumziehverfahren vorzuformen, ergibt sich eine bedeutende Vereinfachung der gesamten Verfahrensweise. Es fallen auch die Beschränkungen fort, die sich beim Folien-Vakuumverfahren durch die Verformbarkeitseigenschaften der Folie ergeben.

Gegenüber der durch Auftragen erzeugten Kunststoffolie ist der Fortfall der Fehlermöglichkeiten in den gefertigten Gußteilen durch Rückstandsbildung und Gasentwicklung gemäß der Verwendung eines Überzugs entsprechend der Erfindung von besonderer Bedeutung. Die mit üblichen Mitteln, wie Spritzen, Tauchen u.dgl. auf das Gießmodell aufgebrachten kleinteiligen Stoffteilchen, lassen sich auch leicht auf besonders hoch- oder tiefliegende Partien des Daiicrmodells aufbringen, wobei die Wanddicke dieses Überzugs ohne metallurgischen oder umweltschädlichen Einfluß in weiten Grenzen variiert werden kann.

Auch im Hinblick auf die Wechselwirkung der in die Gießform der einfließenden und erstarrenden Schmelze und der mit ihr unmittelbar in Berührung kommenden formgebenden Oberfläche der Gießform erlaubt das neue Verfahren gemäß der Erfindung weitgehende Variationsmöglichkeit. So können die für den Überzug der Gießform benutzten Stoffteilchen weitgehend den metallurgischen und technologischen Gegebenheiten der jeweils zu vergießenden Gußlegierungen und den Anforderungen, die an die daraus hergestellten Gußstücke gestellt werden, angepaßt werden.

Es lassen sich zahlreiche Typen von in der Praxis der Gießereien zum Überziehen von Formstoffoberflächen verwendeten Stoffmischungen, besonders in der Wärme oder in der Kälte erhärtende, zum Auftragen auf die Gießrnodelle verwenden.

Hierzu sind als Schlichten bezeichnete, aus feinteiligen Stoffteilchen bestehende Überzugsstoffe besonders geeignet, um die Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Gießform zu unterstützen.

Aber auch Stoffmischungen, die bisher nicht unbedingt unter der Bezeichnung »Schlichte« bekannt sind oder zusammengefaßt werden, sonderen mehr als »Formstoffe« im Sprachgebrauch gelten, lassen sich bei entsprechender Konsistenz als Überzug für das Dauergießmodell verwenden.

So können z. B. für niedriger schmelzende Legierungen, wie Aluminium, gipshaltige (mit Vorteil auch Schaumgips) Überzüge benutzt werden. Auch Überzüge aus Stoffmischungen, wie sie zum Feingießverfahren, insbesondere beim Shawverfahren bekannt sind, können in besonders wirtschaftlicher und technisch einfacher Weise als Überzug auf das Dauergießmodell aufgetragen werden. Dadurch, daß im Anschluß an das Auftragen von aus den oben beschriebenen Stoffmischungen gebildeten Überzügen auf das Dauermodell die Hinterfüllmasse noch vor der Erhärtung der Überzugsmasse eingefüllt wird, ergibt sich eine besonders günstige Durchdringung und Verbindung der Hinterfüllmasse mit den dichtenden Stoffteilchen des Überzugs. Danach kann ζ B. nach der sogenannten Gelierungsphase und Entfernung des Modells die Formoberfläche wie bei üblich gebundenen Formen abgebrannt werden.

Bei Benutzung von in der Wärme erhärtenden Überzügen ist ein erwärmtes Gießmodell zu verwenden.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht erheblich, auf welche Weise die Abdeckung der dem Formhohlraum gegenüberliegenden Gießformoberfläche erfolgt.

Dies kann durch einfaches Abdecken mit einer Blechplatte, einer solchen aus Asbest oder durch eine Folie beliebiger Qualität und Dicke aus Kunststoffen, Papier u. dgl. erfolgen. In vielen Fällen wird man jedoch aus praktischen Erwägungen hierzu die gleichen oder ähnliche Stoffmischungen verwenden, wie sie für das Überziehen der Dauergießmodelle zur Ausbildung des Formhohlraums benutzt werden.

In F i g. 1 und 2 ist das Verfahren gemäß der Erfindung an einem Beispiel dargestellt.

Fi g. 1 zeigt die Modellplatte 4a, auf der das Modell 4b befestigt ist. Auf der Modellplatte liegt der

Formkasten 1 mit den Einrichtungen zur Erzeugung des Unterdrucks 2. Auf die Modellplatte und das Modell selbst ist der aus feinteiligen Stoffen bestehende Überzug 3a aufgebracht.

Fig.2a und b zeigt die Form und das Gießmodell nach dem Entformen des Gießmodells. In Fig.2a befindet sich nunmehr der unter Druck stehende Formstoff 6, der durch eine Abdeckung von oben 36 auch an der zweiten Seite so weit abgedichtet ist, daß die Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb der

Gießform möglich ist. Das abgesenkte Modell Ab mi der Platte 4a ist nunmehr frei von jedem Überzug unc kann für einen neuen Formvorgang Verwendung finden Der vorher gemäß F i g. 1 auf das Gießmodel aufgebrachte Überzug 3a bildet nunmehr einer Bestandteil der Gießform und gibt die Raumform 5 de! zu gießenden Gußstücks wieder. Der Einfachheit halbei wurde hier nur die Prinzipzeichnung für den Unterka sten im Schnitt dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von durch Unterdruck stabilisierten, hohlen Gießformen aus rieselfähiger, S binderfreier Hinterfüllmasse mit einem die formgebende Oberfläche der Gießform abdeckenden, auf das Modell durch Streichen, Spritzen od. dgl. aufgebrachten, die Formkonturen wiedergebenden Überzug, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Einfüllen der Hinterfüllmasse auf dem Dauermodell ein Überzug aus körnigen, kleinteiligen, mit kalt- oder warmhärtenden Bindemitteln vermischten Stoffteilchen aufgebracht wird, die die Oberfläche des Formhohlraums bilden und nach dem Einfüllen »5 der Hinterfüllmasse erhärten.