DE2437349C2

DE2437349C2 - Method for lost wax from a precision casting mold and device for carrying out the method

Info

Publication number: DE2437349C2
Application number: DE19742437349
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Filing date: 1974-08-02
Publication date: 1976-03-04

Description

3 43 4

schon früher als feuerfestes Material für die einzel- oder es kann in trockener Form in einen der Über-earlier than refractory material for the single or it can be in dry form in one of the over-

nen Schichten oder zum Hinterfüllen der Form zur züge eingebracht werden. Auch kann das Verlust-Nen layers or to backfill the form can be introduced. The loss

Schatiung einer reduzierenden Atmosphäre beim Ab- material auf den äußersten Überzug aufgesprühtSchatiung of a reducing atmosphere sprayed on the outermost coating when material was removed

gießen verwendet wurden, in einer Menge von 1 bis oder durch Eintauchen in eine Suspension des Ver-pouring were used, in an amount of 1 to or by immersion in a suspension of the

50 Gewichtsprozent der Feststoffe in dem jeweiligen 5 lustmaterials aufgebracht werden.50 percent by weight of the solids in the respective 5 lust material are applied.

Überzug und vorzugsweise in einer Menge von etwi Die folgenden spezifischen Beispiele erläutern dieCoating and preferably in an amount of about The following specific examples illustrate the

3 bis 10 Gewichtsprozent, zufriedenstellende Ergeb- bei Anwendung der verschiedenen Varianten des3 to 10 percent by weight, satisfactory results when using the various variants of the

nisse. Andereiieits kann das Verlustmaterial auch Verfahrens erzielten Ergebnisse.nits. Otherwise, the loss material can also process results obtained.

als Sprühüberzug auf die äußerste Oberfläche deras a spray coating on the outermost surface of the

fertig zusammengebauten Form aufgesprüht werden. io Beispiellready-assembled form can be sprayed on. io example

Das Ausschmelzen des Wachses erfolgt innerhalb Eine erste Überzugsmasse wurde hergestellt, dieThe wax is melted out within a first coating mass that was produced

weniger Minuten im Frequenzbereich von 300 bis bis zu 25 Gewichtsprozent Graphitteilchen enthielt;contained a few minutes in the frequency range from 300 to up to 25 percent by weight of graphite particles;

30 000 MHz und vorzugsweise im Bereich von 900 die Aufschlämmung besaß die folgende Zusammen-30,000 MHz and preferably in the range of 900 the slurry had the following composition

bis 2500 MHz. Vorzugsweise schließt sich an die setzung:up to 2500 MHz. The setting is preferably followed by:

Mikrowellenbehandlung eine Heißlufttrocknung des 15 ™„/ ViesekänrehinderMicrowave treatment a hot air drying of the 15 ™ "/ Viesekänrehinder

Formhohlraums an, durch welche die letzt™ Spuren ^ ° ™™h,Mold cavity through which the last ™ traces ^ ° ™ h,

von Wachsmaterial aus den Hohlräumen der Form „,? £°..^m ' of wax material from the cavities of the form “,? £ ° .. ^m '

entfernt werden. ^zo '" ^uraP^mt·removed. ^zo '" ^ura P ^mt

Für einen zufriedenstellenden Betrieb soll das Ver- Nachdem die Form fertig aufgebaut war, wurdeFor a satisfactory operation, the after the mold was built, should be

lustmaterial einen Verlustfaktor von mindestens 1,0 20 sie einer Mikrowellenbestrahlung mit einer FrequenzLustmaterial has a loss factor of at least 1.0 20 they a microwave irradiation with a frequency

bei der Frequenz, bei welcher es der Bestrahlung mit von 2450 MHz bei einer Leistung von etwa 7,2 kWat the frequency at which there is irradiation of 2450 MHz with a power of about 7.2 kW

elektromagnetischen Mikrowellen ausgesetzt wird, unterworfen. Aus dieser Form wurde das Wachs in-exposed to electromagnetic microwaves. From this shape the wax was

besitzen. Der Verlustfaktor ist das Produkt aus der nerhalb etwa 3 Minuten entfernt.own. The loss factor is the product from within about 3 minutes away.

Dielektrizitätskonstante und dem Tangens des Ver- „ . .Dielectric constant and the tangent of the “. .

lustwinkels bei der jeweiligen Frequenz. 35 Beispiel/lust angle at the respective frequency. 35 example /

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Die gleiche Art Form wie im Beispiel 1 wurdeOther objects, features and advantages of the same kind of mold as in Example 1 was made

Erfindung werden durch die folgende Beschreibung aufgebaut, mit der Ausnahme, daß jedem von zweiInvention are constituted by the following description, with the exception that each of two

bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit ersten Überzügen 25 Gewichtsprozent Graphitteil-preferred embodiments in connection with first coatings 25 percent by weight graphite

der Zeichnung näher erläutert. chen einverleibt wurden. Unter den gleichen Be-the drawing explained in more detail. chen were incorporated. Under the same

Die Zeichnung ist eine schematische perspekti- 30 Strahlungsbedingungen wie im Beispiel 1 ließ sichThe drawing is a schematic perspective view of the radiation conditions as in Example 1

vische Darstellung eines kontinuierlich arbeitenden die Form innerhalb von 2 Minuten vom Wachs be-vische representation of a continuously working the mold within 2 minutes from the wax

Mikrowellenofens zum Wachsausschmelzen. freien.Melting wax microwave oven. free.

Das übliche Verfahren zum Aufbau einer Präzi- Beispiel 3
SiOnSgIeBfO¹Ti besteht in der Herstellung einesThe usual procedure for building a precision example 3
SiOnSgIeBfO ¹ Ti consists in making a

Wachsmodells des zu gießenden Gegenstands, wel- 35 In diesem Beispiel wurde die erste Hinterfüll-Wax model of the object to be cast, 35 In this example, the first backfill

ches in sehr feinteilige hochschmelzende Teilchen schicht durch Zugabe von 25 Gewichtsprozent Gra-ches into very fine, high-melting particle layer by adding 25 percent by weight of

und ein oder mehrere Bindemittel enthaltende Auf- phitteilchen modifiziert. Während die Reißfestigkeitand modified one or more binder-containing upphite particles. While the tear strength

schlämmungen eingebracht wird. Bei Bildung des der fertigen Form gegenüber der bei den Formenslurries is introduced. When forming the finished form versus that of the forms

ersten Überzugs wird die Teilchengröße des hoch- von* Beispiel 1 und 2 beobachteten abnahm, erfolgtefirst coat, the particle size of the decrease observed from * Examples 1 and 2 was carried out

schmelzenden Stoffs, z. B. Kieselsäuremehl, extrem 40 die Wachsen if ernung innerhalb nur einer Minute,melting substance, e.g. B. silica flour, extremely 40 which waxes within just one minute,

fein gehalten, um eine gute Oberflächenbeschaffen- „ . -14finely held in order to have a good surface finish. -14

heit der fertigen Form zu erzielen. In typischer B e 1 s ρ 1 eto achieve the finished shape. Typically B e 1 s ρ 1 e

Weise können Bindemittel, z. B. kolloidale Kiesel- In diesem Beispiel bestand die erste Schicht derWay can binders, e.g. B. Colloidal Silica In this example, the first layer consisted of the

säure, Natriumsilikat od. dgl., zusammen mit einem Hinterfüllmasse aus einer 50 : 50-Mischung vonacid, sodium silicate or the like, together with a backfill made from a 50:50 mixture of

bei niedriger Temperatur wirksamen Bindemittel, 45 Graphit und Sand. Es wurde gefunden, daß unterbinders effective at low temperatures, 45 graphite and sand. It was found that under

7.. B. Polyvinylalkohol, zugegeben werden. Nach den vorstehend beschriebenen Bedingungen der7 .. B. polyvinyl alcohol, are added. According to the conditions of the

Aufbringung eines oder mehrerer der extrem fein- Wachsentfernung diese innerhalb etwa 2Vi MinutenApplication of one or more of the extremely fine wax removal these within about 2½ minutes

teiligen Überzüge werden diese getrocknet, worauf erfolgte.Partial coatings, these are dried, which is followed by.

man darauf eine Verstärkungsschicht aus gröberen Beispiel 5a reinforcement layer from coarser example 5

hochschmelzenden Teilchen aufbringt. Anschließend 50applies high melting point particles. Then 50

werden aus Aufschlämmungen hochschmelzender In diesem Beispiel wurde die fertige Form in eineare made from high melting point slurries. In this example, the finished shape was made into a

Teilchen mit größeren Abmessungen, z.B. aus Kie- wäßrige Suspension von Kohleteilchen getaucht,Particles with larger dimensions, e.g. dipped from a gravel-aqueous suspension of coal particles,

seisäure, Quarz, Zirkonoxid, Titanoxid, Aluminium- deren Kohlegehalt 30 Gewichtsprozent betrug. Unteracidic acid, quartz, zirconium oxide, titanium oxide, aluminum, the carbon content of which was 30 percent by weight. Under

oxid oder anderen Oxiden, weitere Schichten aufge- den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurdeoxide or other oxides, further layers on the conditions described above

bracht und verfestigt, bis die Präzisionsgießform eine 55 das Wachs innerhalb 2 Minuten entfernt.brought and solidified until the precision mold a 55 removes the wax within 2 minutes.

Dicke von etwa 3 bis 6 mm erreicht hat. Schließlich R ■ η' 1 6Has reached a thickness of about 3 to 6 mm. Finally R ■ η '1 6

ergeben ein oder mehrere abschließende Überzüge, ^p result in one or more final coatings, ^p

welche hochschmelzende Teilchen und einen Kiesel- Eine fertig aufgebaute Form wurde mit einerwhich high-melting particles and a pebble A finished mold was made with a

säurebinder enthalten, die Außenseite der fertigen 15 Gewichtsprozent kolloidale Kohleteilchen enthal-acid binders, the outside of the finished 15 percent by weight of colloidal carbon particles contain

p_orm. 60 tenden wäßrigen Suspension besprüht. Unter denp _orm . 60 tend aqueous suspension sprayed. Under the

Wie bereits gesagt, kann das Verlustma.terial einer vorstehend beschriebenen Bedingungen wurde das der die fertige Form bildenden Schichten zugegeben Wachs aus der Form innerhalb etwa 2 Minuten auswerden. Vorzugsweise wird jedoch das Verlustmate- geschmolzen,
rial nicht in den allerersten Überzug eingebracht, da B e i s ρ i e 1 7
durch die Anwesenheit der feinteiligen Partikelchen 65As stated above, the waste material under a condition described above that was added to the layers forming the finished mold, wax can be removed from the mold within about 2 minutes. Preferably, however, the loss material is melted,
rial not incorporated into the very first coating, since B is ρ ie 1 7
by the presence of the finely divided particles 65

die Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt werden In diesem Beispiel wurden die Graphitteilchen könnte. Das Verlustmaterial kann der die Überzüge einem der ersten oder Grundierüberzüge in einer orophpnden Tauchmasse als solcher zugesetzt werden, Konzentration von 25 Gewichtsprozent einverleibt.the surface finish will be adversely affected In this example, the graphite particles could. The waste material can be one of the first coats or primer coats in one of the coats orophping dipping material are added as such, incorporating a concentration of 25 percent by weight.

Die an den ersten Überzug anschließende Hinterfüll- des Heißluftsystems, der Wachsentleerung in eineThe backfilling of the hot air system following the first coating, the wax emptying into a

schicht bestand aus einer 50:50-Mischung aus Wanne und der Fördervorrichtung wird durch einelayer consisted of a 50:50 mix of trough and the conveyor is driven by a

Kohleteilchen mit Sand. Es wurde gefunden, daß Kontrolleinheit 22 gesteuert.Coal particles with sand. It has been found that control unit 22 is controlled.

aus dieser Form das Wachs innerhalb etwa 2 Minu- Nach einer vorherbestimmten Verweilzeit in demfrom this form the wax within about 2 minutes after a predetermined dwell time in the

ten ausgeschmolzen werden konnte. 5 Mikrowellenabschnitt durchlaufen die Formen eineth could be melted out. 5 microwave sections run through the molds

Der Grad der Bestrahlung mit Mikrowellen zur Heißluftzone, in der sich ein Gehäuse 23, das ein Erzielung der Wachsentfernung hängt von minde- Gebläse 31 enthält, befindet, wobei letzteres Heißluft stens vier Faktoren ab. Es sind dies die Konfigura- mit einer Temperatur von etwa 82 bis 88° C (180 tion der Form, die Art der Verlustzusätze, die Kon- bis 190° F) auf die Form richtet, um so die letzten zentration dieses Zusatzes und die Stärke der Mikro- io darin enthaltenen Wachsspuren zu entfernen. Die wellenquelle. Es wurde auch gefunden, daß bei An- Bewegung des Schlittens durch die Heißluftzone bewendung einer zusätzlichen Erwärmung anschließend tätigt dann einen anderen Schalter (nicht gezeigt), an die Mikrowellenerwärmung die Dauer der Mikro- der ein Paar Luftzylinder 24 in Betrieb setzt, welche wellenbestrahlung auf etwa die Hälfte herabgesetzt eine Metallplatte 25 hochheben und so den Austritt werden kann. An Formen mit technischen Abmes- 15 aus der Heißluftzone gestatten. Wenn die Platte 25 sungen bei einer Leistung von 10 kW während 4 bis hochgehoben ist, befindet sich eine anschließende 5 Minuten durchgeführte Tests unter anschließender Platte 26 immer noch in ihrer unteren oder AbBehandlung in einem 93° C (200° F) warmen Heiß- schirmstellung, und nachdem der Schlitten unter der luftofen während einer entsprechenden Zeit, ergaben, Platte 25 durchgelaufen ist, betätigt er einen anderen daß solche Formen vollständig vom Wachs befreit »0 Schalter, welcher die Luftzylinder 24 entlastet und werden konnten. gleichzeitig ein Paar Luftzylinder 27 unter AnhebenThe degree of irradiation with microwaves to the hot air zone in which there is a housing 23, which is a Achievement of wax removal depends on the minde-containing blower 31, the latter being hot air at least four factors. These are the configurations with a temperature of about 82 to 88 ° C (180 tion of the form, the nature of the loss additions, the con- up to 190 ° F) aimed at the form, so as to the last centration of this additive and the strength of the micro- io to remove traces of wax contained in it. the wave source. It has also been found that when moving the sled through the hot air zone, use additional heating then activates another switch (not shown), to the microwave heating the duration of the micro- which activates a pair of air cylinders 24, which wave radiation reduced to about half a metal plate 25 lift and so the exit can be. Allow on molds with technical dimensions from the hot air zone. When the plate 25 solutions at an output of 10 kW during 4 to is raised, there is a subsequent one Tests carried out for 5 minutes with subsequent panel 26 still in its lower or final treatment in a 93 ° C (200 ° F) hot umbrella position, and after the sled is under the Luftofen for a corresponding time, it was found that plate 25 has passed through, he actuates another that such forms are completely freed from wax »0 switch which relieves the air cylinder 24 and could become. at the same time a pair of air cylinders 27 while lifting

Die Zeichnung zeigt eine Anlage zur kontinuier- der Platte 26 in Tätigkeit setzt, so daß die vom liehen Mikrowellen-Wachsausschmelzung. In der Wachs befreite Form von dem Förderband in einem Zeichnung ist mit 10 ganz allgemein ein Tisch be- Austrittsabschnitt 28 abgenommen werden kann,
zeichnet, der die verschiedenen Einheiten der An- 25 Die Schlitten sind in geeigneter Weise mit öfflage einschließlich eines Metallabteils 11 trägt, in nungen versehen, so daß das geschmolzene Wachs welches die Formen, aus denen das Wachs ausge- nach unten in eine Wanne 29 tropft, die sich über schmolzen werden soll, eingeführt werden. Die For- die ganze Länge der Fördervorrichtung vom Anmen mit den Modelltraubcn befinden sich auf ge- fang der Mikrowellenzone bis zum Austrittsabschnitt eigneten Schlitten (nicht dargestellt), die von An- 30 erstreckt. Durch eine Abführungsleitung 30 wird das triebsrollen 12 aufgenommen und über eine in einem wiedergewonnene Wachsmaterial einer Filtervorrich-Gehäuse 13 untergebrachte Antriebskette und Ket- tung oder einer anderen Reinigungsvorrichtung zugetenreder oder andere geeignete Antriebsmittel weiter- führt, so daß es zur Herstellung von Modellen wiebefördert werden. Wenn die Schlitten über die RoI- derverwendet werden kann.The drawing shows a system for continuously setting the plate 26 into operation, so that the microwave lost wax is lost. In the wax-free form from the conveyor belt in a drawing, a table is generally shown at 10, where the exit section 28 can be removed,
25 The carriages are suitably provided with openings including a metal compartment 11, so that the melted wax, which forms the molds from which the wax is poured, drips down into a tub 29 , which is about to be melted, should be introduced. The entire length of the conveyor device from the arrival with the model grids is located on a suitable slide (not shown) that extends from the inlet to the microwave zone up to the exit section. The drive roller 12 is picked up by a discharge line 30 and passed on via a drive chain and chain or another cleaning device or other suitable drive means accommodated in a recovered wax material of a filter device housing 13, so that it can be transported for the production of models. When the carriage can be used over the roller.

len 12 gleiten, betätigen sie einen Mikroschalter oder 35 Die Mikrowellenmethode zur Entfernung der eine andere Schaltvorrichtung, wodurch ein Luft- Wachsmodelle umfaßt die rasche Erzeugung von zylinderpaar 14 betätigt wird, das eine Metallplatte Wärme an der günstigsten Stelle am oder nahe am 15 hochhebt, die als Abschirmung dient, um eine Modell infolge des Eindringvermögens der Hoch-Einstrahlung der Hochfrequenzstrahlung in das Ab- frequenzstrahlung. Die Wärmeübertragung innerhalb teil 11 zu verhindern. Beim Vorrücken des Schiit- 40 der Form erfolgt daher durch Wärmeleitung und tens durch den Ofen betätigt dieser andere Schalt- nicht durch langsamere Kombination von Konvekmittel (nicht dargestellt), welche die Luftzylinder 14 tion und/oder Wärmestrahlung plus Leitung wie bei veranlassen, die Platte 15 wieder in ihre abschirmende anderen Methoden. Außerdem können Stellen, die Stellung zu senken, während gleichzeitig ein Paar weniger erhitzt werden sollen, einfach von der Strah-Luftzylinder 16 unter Anhebung einer Platte 17 be- 45 lung durch einen Metallreflektor abgeschirmt werden, tätigt wird und dadurch den Eintritt in den Mikro- Die ankommende Form mit den Wachstrauben erwellenbehandlungsabschnitt freigibt. Dieser Ab- fährt keine unerwünschte Vorerhitzung und mögschnitt wird durch ein Paar Mikrowellengeneratoren lichenveise eine Zerstörung der Form durch Streu-18 und 19 erregt, welche über ein System von WeI- konvektionsströme oder Wärmestrahlung. Die Wielenleitera 20 und 21 Mikrowellenenergie auf die auf 50 dergewinnung des Wachses wird wegen der saubeden Schlitten befindlichen Formen mit den Modell- ren Wärmequelle und des Betriebs bei niedriger trauben liefern. Das ganze System, einschließlich Temperatur vereinfacht.len 12 slide, operate a microswitch or 35 The microwave method to remove the Another switching device whereby an air-wax model involves the rapid creation of cylinder pair 14 is actuated, which a metal plate heat at the most favorable point on or close to 15 lifts, which serves as a shield around a model as a result of the penetration of the high radiation the high-frequency radiation into the low-frequency radiation. The heat transfer within part 11 to prevent. During the advance of the mold, the mold is therefore carried out by conduction and at least through the furnace, this other switching is actuated not by a slower combination of convection (not shown), which the air cylinder 14 tion and / or thermal radiation plus conduit as in cause the plate 15 to return to its other shielding methods. In addition, posts that To lower the position while at the same time heating a couple less, simply use the jet air cylinder 16 with a lifting of a plate 17 can be shielded by a metal reflector, is made and thereby the entry into the micro wave treatment section releases. This does not cause any unwanted preheating and a pair of microwave generators may even destroy the shape through litter and 19 excited, which via a system of white convection currents or thermal radiation. The Wielenleitera 20 and 21 microwave energy on the 50 extraction of the wax is due to the clean Molds located on the slide with the models heat source and operation at lower deliver grapes. The whole system, including temperature, is simplified.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 used to understand this purpose, e.g. B. natural patent claims: borrowed waxes, synthetic waxes, polystyrene, mixtures of different waxes with thermoplastic

1. Process for lost wax from see fabrics and the like. Often such fashion contains one a wax model containing precision materials, fillers such as adipic acid and a soft casting mold, characterized in that makers, hardeners or modifiers, one in the structure of the form a material with All these stiffness fall under the expression here a high loss factor in the frequency range "waxy" model material.

from 300 to 30,000 MHz brings in and the shape The most common method for dewaxing a

with microwaves of this frequency range up to the io form there is a heating of the same Liquefaction of the wax model irradiated. Oven that is above the melting temperature of the wax

2. The method according to claim 1, is held thereby. However, this method has the indicates that the loss factor at least the disadvantage that it is relatively slow, many Is 1.0. Hours needed to finish and possible

3. The method according to claim 1, characterized in 15 damage to the mold as a result of the high heat, that the frequency range of 900 brings expansion of the wax with it.

goes up to 2500 MHz. Rapid heating of the wax cluster of the mold

4. The method according to claim 1, characterized with wet steam in an autoclave was also already indicates that the material is used with high levels of use. Although this method is a little faster The pleasure factor is graphite. * ° runs as the first mentioned, it still is

5. The method according to claim 1, characterized in that it is a batch process and requires a cumbersome process Indicates that the material has a high level of handling and cannot easily be converted into a loss factor Coal is. classify continuous mechanical operation.

6. The method according to claim 4, characterized also methods for wax removal by means of Lök, that the graphite in one of the => 5 solutions have already been used, these are however, outermost coating of the mold forming coating is generally expensive and typically applied to it will. when toxic or explosive fumes are generated.

7. The method according to claim 1, characterized in order to achieve effective melting indicates that the mold after the microwave must be rapidly supplied with heat in order to irradiate the wax to melt the surface with a stream of hot air before the high heat median is applied. expansion of the wax breaks the ceramic shell

8. Device for lost wax from chen can. In the event of an optimal melting of a precision casting mold, characterized by procedure, the model should be removed quickly, it an inlet zone followed by a jet should be recoverable, and the process should be source for microwave-containing Er- 35 be continuously and automatically feasible, heating zone and an exit zone, whereby the creation of such a process is the through the inlet zone, the heating zone and main object of the present invention.

the exit zone funding run, middle! In the method according to the invention is in the

for the continuous conveyance of one another- Structure of the form material with a high tracing Forms and collection tools for the pleasure factor in the frequency range from 300 to 30,000 melted, incorporated from the mold in the heating zone MHz (waste material), whereupon one melted wax. the shape obtained with microwaves of this fre-

9. Apparatus according to claim 8, marked quenzbereich up to liquefaction of the wax net irradiated by a second, circulating hot air demodel. Generated at these frequencies Holding heating zone between the heating 45 the loss material with the high loss factor tion zone and the exit zone. when the microwave radiation strikes, heat.

10. The device according to claim 8, marked The use of microwave energy in the characterized by selectively between the inlet zone Foundry technology is known, but to one and the Erhitzungszon.t- postable reflectors completely different purpose than in the invention, namely to shield the inlet zone from the jet 50 for complete and uniform curing of development of the heating zone. contained in a mold or core box, cast, hardenable cores.

The lost material can be in one of the first

- Dip covers or in the coating applied later

55 sand layer or in the final coating. The introduction of the

The invention relates to the removal of wax material, which is preferably carbon or graphite like models made of precision casting molds, in one of the first dip coatings owns the Application of radio frequency energy to the rapid advantage that the melting of the model is removed more quickly of the wax model without damage 60 follows; however, there is a greater possibility that the precision mold. the mechanical properties of the mold affect

The manufacture of precision casting molds can be used. As a rule, therefore, the Verdem "Wax out" process requires the loss material to prefer one of the last coatings removal of the waxy model material from the in one to generate sufficient heat This mold is formed around this model before it has absorbed sufficient quantity, with such high conramic mold centers being burned at a high temperature that a microwave arc is formed. Under "waxy" materials, all dung can be avoided. General Making fusible models for my talked about yields charcoal or graphite, that too