DE2444874B2 - Verfahren zur Herstellung von verlorenen Modellen für den PräzisionsguB - Google Patents

Description

^poIymeri- >· ^rr^{emB nicht}

c 1; c u UA ι. λ ij ι. ten oder schwinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- _{a5 ß} . _niedri_gen Wärmeausdehnungs-

kennzeichnet, daß man das Harz m einer Menge ίΤ

T Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch 30 ⁵" ^Sei"f ^Eii^e"^{schaften dürfen sich durch Erhitzen}

gekennzeichnet, daß man einen Modellwerkstoff , c «"κι · 1. u u 1 1

verwendet, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, %■ ^{Er muß}*^c.^h leicht herausschrnelzen lassen

ein Wachs und ein Harz aus der aus Polystyrol, ⁷" ^Er _f ^{muß eine harte Oberflache und Zahl}S^keit

Polyäthylen, Polyvinylacetat und Gemischen autweisen.

dieser Polymerisate bestehenden Gruppe enthält. ₃₅ Diese Voraussetzungen werden von dem erfin-

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch dungsgemäßen Modellwerkstoff, der Naphthalin oder gekennzeichnet, daß man das Wachs in einer p-Dichlorbenzol enthält, erfüllt.

Menge von 80 Gewichtsprozent oder weniger, o_as Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltende

bezogen auf Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, Modellmaterial hat ausgezeichnete Gießeigenschaf-

und das Harz in einer Menge von 20 Gewichts- _{40 ten un(}j Formeigenschaften und läßt sich daher in

Prozent oder weniger, bezogen auf das Gesamt- Gipsmatrizen zum Modell abgießen. Wenn jedoch

gewicht des Modellwerkstoffs, zumischt. _dj_eser Modellwerkstoff nach einem üblichen Ver-

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch _fahren vergossen wird, hat das hierbei hergestellte gekennzeichnet, daß man das Wachs und das Modell den Nachteil, daß seine Oberfläche Poren Naphthalin oder p-Dichlorbenzol im Gewichts- _{45 und weiße} stellen aufweist. Es wurde gefunden, daß verhältnis von 20 : 80 bis 70: 30 verwendet. _{gute ver}]_orene Modelle ohne diese Mangel hergestellt

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- werden können, wenn die Modelle aus diesem Werkkennzeichnet, daß man das Harz in einer Menge _stoff abgegossen werden, während die Temperatur von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das _{sowie d}j_e Gießgeschwindigkeit geregelt werden. Die Gesamtgewicht des Modellwerkstoffs, zumischt. ₅₀ gewünschten verlorenen Modelle werden erhalten,

wenn der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthal-

tende Modellwerkstoff bei einer Temperatur von

150° C oder niedriger, vorzugsweise bei 80 bis 150° C, und mit einer Gießgeschwindigkeit von 0,1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- 55 bis 5 kg/Sekunde in den Matrizenhohlraum gegossen

stellung von verlorenen Modellen für den Präzisions- wird.

guß unter Verwendung eines neuen Modellwerk- Es wurde festgestellt, daß die Poren und weißen

Stoffs, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthält. Stellen auf der Oberfläche des Modells durch Ab-

Im allgemeinen wird für den Präzisionsguß, scheidung des sublimierten Naphthalins oder p-Di-

speziell beim sogenannten »Wachsausschmelzverfah- 60 chlorbenzols und anderer Komponenten auf der

ren«, ein Wachs als Modellwerkstoff verwendet. Das Matrizenwand gebildet werden, wenn das Naphtha-

Wachs schrumpft jedoch stark, so daß beim Ab- Hn oder p-Dichlorbenzol enthaltende Modellmaterial

gießen der Modelle eine Deformierung oder Schwin- abgegossen wird. Diese Mangel können behoben

dung eintritt. Daher muß zur Herstellung eines maß- werden, wenn die Gießtemperatur bei 150° C oder

genauen Modells für den Präzisionsguß das Wachs 65 niedriger und die Gießgeschwindigkeit bei einfachen

unter hohem Druck und bei einer möglichst nied- Modellen, insbesondere langgestreckten großen Mo-

rigen Temperatur, bei der das Wachs im halb- dellen bei 1 bis 5 kg/Sekunde und bei komplizierten

geschmolzenen Zustand (d. h im teigigen Zustand) Modellen, insbesondere bei langgestreckten kleinen

Modellen bei 0,1 bis 1,5 kg/Sekunde gehalten wird Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltende Modeliwerkstoff geschmolzen und bei einer Temperatur

gute Maßgenauigkeit und Formeigßnschaften). Andererseits heben beide Substanzen ihre Mangel gegenseitig auf, d. h., die schlechte Maßgenauigkeit und große Schwindung des Wachses wird durch das

von nü ^.^o°^er niedriger und ferner vorzugsweise S Napthalin oder p-Dichlorbenzol beseitigt, und die mit einer Gießgeschwindigkeit von 0,1 bis 5~kg/Sekünde in den Matrizenhohlraum für das Modell
gegossen und dann der Erstarrung überlassen, wobei
das gewünschte Modell, das keine Fenler wie Poren

schlechte Oberflächenglätte uad die Abscheidung der sublimieren Substanzen durch das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol werden durch das Wachs ausgeschaltet. Die mechanische Festigkeit des Modell-

und weiße Stellen auf der Oberfläche aufweist, er- xo werkstoffs kann durch Zumischen des vorstehend

halten wird. genannten Harzes erhöht werden, wodurch dem

Der erfindungsgemaß verwendete Modellwerkstoff daraus hergestellten Modell die notwendige Härte

enthält Naphthalin oder p-Dichlorbenzol. Die verlieben wird.

Bruttoformeln und physikalischen Eigenschaften von Wenn das Wachs in einem Anteil von weniger als

Naphthalin und p-Dichlorbenzol sind nachstehend i₅ 20 Gewichtsprozent zugemischt wird, werden die

Oberflächeneigenschaften des hergestellten Modells

in Tabelle 1 genannt.
Tabelle 1

Bruttoformel

Schmelzpunkt
CC)

Siedepunkt C-C)

Spezifisches Gewicht

Naphthalin
p-Dichlorbenzol

80,2

217,9 1,145

C₆H₄Cl., 53,1 174,4 1,458

schlechter. Wenn andererseits die Wachsmenge mehr als 80 Gewichtsprozent beträgt, wird die Schwindung des Werkstoffs stärker und seine Maßgenauigkeit

20 schlechter.

Wenn das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol in einem Anteil von mehr als 80 Gewichtsprozent zugemischt wird, wird die Glätte der Oberfläche des hergestellten Modells schlechter. Wenn der Anteil

25 des Naphthalins oder p-Dichlorbenzols geringer ist als 30 Gewichtsprozent, wird keine gute Maßgenauigkeit erzielt.

Das Harz kann dem Gemisch aus Wachs und Naphthalin oder p-Dichlorbenzol in einer Menge

Naphthalin und p-Dichlorbenzol werden leicht zu einer Flüssigkeit mit guter Dünnflüssigkeit, wenn sie auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes

erhitzt werden. Sie erstarren leicht und kristallisieren 3° von 20 Gewichtsprozent oder weniger, vorzugsweise hierbei, wobei ihre Volumenänderung äußerst gering in einer Menge von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, beist. Vorzugsweise wird Naphthalin oder p-Dichlor- zogen auf das Gesamtgewicht des Modeliwerkstoffs, benzol von möglichst hoher Reinheit verwendet. zugemischt werden. Wenn eine Harzmenge von

Der Modell werkstoff gemäß der Erfindung kann weniger als 0,5 Gewichtsprozent des gesamten Moaußer dem Naphthalin odei p-Dichlorbenzol ein 35 dellwerkstoffs zugemischt wird, wird kein Verstär-Harz aus der aus Polystyrol, Polyäthylen, Polyvinyl- kungseffekt erzielt. Wenn andererseits die Harzmenge acetat und Gemischen dieser Polymerisate bestehen- über 20 Gewichtsprozent liegt, ist ein Anstieg der den Gruppe als Verstärkungsmaterial entwalten. Das Wärmeausdehnung und des Schwindungsfaktors des Harz wird vorzugsweise in einer Menge von 20 Ge- Werkstoffs und ferner eine Verschlechterung der wichtsprozent oder weniger, bezogen auf das Ge- 40 Maßgenauigkeit des Produkts die Folge, samtgewicht des Modellwerkstoffs, zugemischt. Wenn Die verschiedenen Eigenschaften des Modell-

das Harz in einer größeren Menge als 20 Gewichts- werkstoffs gemäß der Erfindung und des üblichen prozent zugemischt wird, werden die Schwindung Modellwerkstoffs auf Wachsbasis sind in Tabelle 2 und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Modells genannt. Die Bestandteile der Modellwerkstoffe sind größer. Dies hat gelegentlich Verwerfung zur Folge, 45 in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Der Modellso daß kaum das gewünschte maß- und formgerechte werkstoff gemäße der Erfindung hat, wenn er im geschmolzenen Zustand in den Matrizenhohlraum gegossen wird, einen äußert geringen freien linearen Schwindungsfaktor, der, wie Tabelle 2 zeigt, geringer 50 ist als beim Einspritzen eines teigigen Wachses. Ferner hat der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung einen weit geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Wachs.

Das mit dem Modellwerkstoff gemäß der Erfin-

besteht aus einem Gemisch eines Wachses (z. B. 55 dung hergestellte verlorene Modell kann mit einer Paraffinwachs, Stearin, Ceresin, Braunkohlen- oder Aufschlämmung aus feuerfestem Stoff (z. B. Zirkon-Torfwachs) und Naphthalin oder p-Dichlorbenzol pulver, Pulver von geschmolzenem Siliciumdioxyd als Grundmaterial, dem eine geringe Menge des und Tonerdepulver) und einem Bindemittel (z. B. Harzes als Verstärkungsmaterial zugesetzt wird. Das kolloidaler Kieselsäure oder hydrolysiertem Äthyl-Harz wird dem Naphthalin oder p-Dichlorbenzol in 6o silicat) nach einer beim Wachsausschmelzverfahren einem Anteil von 80 Gewichtsprozent oder weniger üblichen Methode umhüllt werden, d. h., das herzUgemischt. Bevorzugt wird ein Gewichtsverhältnis gestellte Modell erhält einen Überzug aus einer Aufvon Wachs zu Naphthalin oder p-Dichlorbenzol von schlämmung eines feuerfesten Materials mit einem 20: 80 bis 70: 30. Dieser Modellwerkstoff zeigt die Bindemittel, und das umhüllte Modell wird, bevor guten Eigenschaften sowohl des Wachses als auch «5 die Aufschlämmung getrocknet ist, besandet und des Naphthalins oder p-Dichlorbenzols (z. B. eine dann getrocknet. Dieser Arbeitsgang wird mehrmals durch das Wachs bedingte glatte Oberfläche und wiederholt, bis sich eine Schale einer Dicke von etwa durch aus Naphthalin oder p-Dichlorbenzol bedingte 5 bis 10 mm auf dem Modell gebildet hat.

Modell erhalten werden kann. Ferner wird die Festigkeit des Modells nicht weiter erhöht, wenn mehr als 20 Gewichtsprozent Harz verwendet werden.

Der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung kann auch aus Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, einem Wachs und einem der vorstehend genannten Harze bestehen, d. h., dieser iilternative Modellwerkstoff

Tabelle 2

Freier linearer Schwindungsfailor, ·/< geschmoL tn teigig Biegefestigkeit, kg/cm* geschmolzen teigig

Temperatur im teigigen Zustand ⁰C

Schmelzpunkt

Linearer Ausdehnungskoeffizient

(•10-')

Üblicher Modell	1,5	gemäß der Erfindung	0,23	0,7—0,8 22—23	18—20	42—44	—	42—52 (20—40°
werkstoff auf	1,5	1	0,26	1,05 —	25—28	55—59	—	—
Wachsbasis		2	0,4	1,0—1,18 —	31—42	56—58	—	—
1		3	0,5
2	4	0,5
3	5	0,7	— 6,8		__	80	0,87 (35—75° C)
Modellwerkstoff	6	0,3	— 20,8			80	0,57 (35—75° C)
	7	0,6	— 25,5			80	1,82(35—750C)
	8	1,0	— 31,0			80	1,56(35—750C)
	9	0,85	— 34,0			80	2,11 (35— 75"C)
10	1,1	— 37,4		—	80	—
11	1,6	— 19,8		—	80	—
12		— 25,9		—	80	—
	— 21,8		—	80	—
	— 15,9			80	—
— 21,6		_	80	—
— 26,0		—	80	—

Tabelle 3

Paraffin

Stearin

Ceresin

Braunkohlenwachs

Torfwachs

Kolophonium

Destillationsrückstand von pyrogenem Paraffin

Tabelle 4

Üblicher Modellwerkstoff auf Wachsbasis 1 2

50 50

58

25 12

Naph	Poly	Äthylen-Vi-	Poly
thalin	styrol	nylacetat-	äthylen
		Copoly-
(Ge	(Ge	merisat	(Ge
wichts	wichts	(Gewichts	wichts
prozent)	prozent)	prozent)	prozent)

Modellwerkstoff gemäß der
Erfindung

100
99,5 99,0 97,0 95,0 90,0 99,0 97,0 95,0 97,0 95,0 90.0

0,5 1,0 3,0 5,0 10,0

1,0 3,0 5,0 Das hergestellte Modell mit der Schale aus feuerfestem Material wird dann in heißes Wasser getaucht oder schnell auf eine hohe Temperatur erhitzt, wodurch das Modell leicht herausgeschmolzcn wird.

Der gemäß der Erfindung verwendete Modellwerkstoff wird durch Erhitzen nicht nachteilig verändert, so daß das in der vorstehend beschriebenen Weise herausgeschmolzene Modellmaterial wiederholt verwendet werden kann.

Der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung wird geschmolzen und dann in einen Matrizenhohlraum gegossen, wobei ein maßgenaueres Modell als bei Verwendung eines üblichen Modellwerkstoffs auf Wachsbasis erhalten wird. Ferner ist die Gefahr einer Zerstörung der Schale durch Wärmeausdehnung, wie es zuweilen beobachtet wird, wenn das Modell mit einem mehrfachen feuerfesten Überzug versehen und dann durch Erhitzen ausgeschmolzen wird, geringer als bei dem Produkt, das unter Verwendung eines üblichen Modellwerkstoffs auf Wachsbasis hergestellt wird. Außerdem ist es bei Verwendung des Modellwerkstoffs gemäß der Erfindung nicht notwendig, eine Metallform herzustellen, die hauptsächlich beim Wachsausschmelzverfahren verwendet wird. Ferner kann das gewünschte maßgenaue Modell ohne Spritzgußmaschine hergestellt werden,

— die bei Verwendung des üblichen Modellwerkstoffs

— auf Wachsbasis unerläßlich ist. Dies führt zu einer

— Kostensenkung des Präzisionsgusses.

— 6o Die gemäß der Erfindung hergestellten verlorenen

— Modelle eignen sich für die Herstellung der ver-

— schiedensten Werkstücke durch Präzisionsguß, z. B.

— zur Herstellung von Dampfturbinenschaufeln, Gas-

— turbinenschaufeln, Metallformen für den Schalenguß

— 65 und Preßformen.

3,0 Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel

5,0 weiter erläutert. In diesem Beispiel verstehen sich

10.0 die Teile als Gewichtsteile.

Beispiel

Ein Gemisch von 100 Teilen Naphthalin und 1 Teil Polystyrol (1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Naphthalins) wird geschmolzen, indem es in einem Gefäß auf 80 bis 85° C erhitzt wird. Das geschmolzene Gemisch wird in eine Gipsmatrize mit der Form einer Turbinenschaufel (Länge etwa 500 mm) völlig drucklos bei der gleichen Temperatur gegossen. Nach vollständigem Erstarren wird das gebildete Modell aus der Form herausgehoben. Das in dieser Weise hergestellte Modell hat nur geringe Schwindung und ist nicht verzogen. Das Modell wird mit einem Überzug aus seiner Aufschlämmung von kolloidaler Kieselsäure und Pulver von geschmolzenem Siliciumdioxyd versehen, anschließend besandet und dann getrocknet. Dieser Arbeitsgang wird achtmal wiederholt, wobei ein Modell mit einer Siliciumdioxydschale von 7 mm Dicke erhalten wird. Das Modell, das mit der Schale umformt ist, wird geschmolzen und fließt aus der ίο Schale. Die Schale wird dann calciniert. Mit dieser Schale wird nichtrostender Stahl 18-8 vergossen, wobei ein Gußstück mit guter Maßgenauigkeit und guter Oberfläche erhalten wird.

$09531/

Claims (4)

1. ι ο ι

   ^ ist, in den Matrizenhohlraum gepreßt werden. Wenn

   Patentansprüche: eip Wachs mit geringerer Schwindung verwendet

   werden soll, muß es mit verschiedenen Komponenten

   1- Verfahren zur Herstellung von verlorenen kombiniert werden, wodurch sich hohe Kosten erModellen für den Präzisionsguß, dadurch 5 geben, so daß dieses Verfahren unwirtschaftlich ist. gekennzeichnet, daß man einen Naphtha- Es wurde nun gefunden, daß verlorene Modelle

   lin oder p-Dichlorbenzol enthaltenden Modell- für den Präzisionsguß mit den gewünschten Eigenwerkstoff bei einer Temperatur von 150° C oder schäften hergestellt werden können, wenn ein Moniedriger in eine Modellmatrize gießt. dellwerkstofi, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο enthält, in den Matrizenhohlraum gegossen wird, kennzeichnet, daß man den Modellwerkstoff bei während die Temperatur geregelt wird.

   einer Temperatur von 80 bis 150° C und einer Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein ver-

   Gießgeschwindigkeit von 0,1 bis 5 kg/Sekunde in bessertes Verfahren zur Herstellung von verlorenen

   den Matrizenhohlraum gießt. Modellen für den Präzisionsguß, wobei ein Modell-
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 15 werkstoff, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol entgekennzeichnet, daß man einen Modellwerkstoff hält, verwendet wird.

   verwendet, der im wesentlichen aus Naphthalin Im allgemeinen muß ein für die Herstellung von

   oder p-Dichlorbenzol besteht. verlorenen Modellen für den Präzisionsguß geeigne-
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ter Modellwerkstoff die folgenden Bedingungen ergekennzeichnet, daß man einen Modellwerkstoff 20 füllen: