DE2444874C3

DE2444874C3 - Verfahren zur Herstellung von verlorenen Modellen für den Präzisionsguß

Info

Publication number: DE2444874C3
Application number: DE19742444874
Authority: DE
Inventors: Ken Nara; Morita Yasuji Kobe Hyogo; Izaki Hiroshi Kashiwara Osaka; Mine Yasuhara Osaka; Ugata (Japan)
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-03-11

Description

wahrenc^Jg^^ J^ ein «,

<£gen^s * Herstellung von verlorenen

bessertes Verfahr ^ _{ein Müddl}

werkstoff, der Naphtha.in oder p-Dichlorbenzol enthält, verwendet wird.

t ÄS 52£cb . bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß man einen Modelhverkstoff verwendet, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol und ein Harz aus der aus Polystyrol, Polyäthylen, Poly\'inylacetat und Gemischen dieser Polymerisate bestehenden Gruppe enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Harz in einer Menge von 20 Gewichtsprozent oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht des Modellwerkstoffs, zumischt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Modellwerkstoff verwendet, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, ein Wachs und ein Harz aus der aus Polystyrol, Polyäthylen, Polyvinylacetat und Gemischen dieser Polymerisate bestehenden Gruppe enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wachs in einer Menge von 80 Gewichtsprozent oder weniger, bezogen auf Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, und das Harz in einer Menge von 20 Gewichtsprozent oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht des Modellwerkstoffs, zumischt.

8 Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wachs und das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol im Gewichtsverhältnis von 20 : 80 bis 70 : 30 verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Harz in einer Menge von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Modellwerkstoffs, zumischt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-Heilung von verlorenen Modellen für den Präzisionsguß unter Verwendung eines neuen Modellwerk- «offs, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthält.

Im allgemeinen wird für den Präzisionsguß, speziell beim sogenannten »Wachsausschmelzverfahren«, ein Wachs als Modellwerkstoff verwendet. Das Wachs schrumpft jedoch stark, so daß beim Abgießen der Modelle eine Deformierung oder Schv/indung eintritt. Daher muß zur Herstellung eines maßgenauen Modells für den Präzisionsguß das Wachs unter hohem Druck und bei einer möglichst niedrigen Temperatur, bei der das Wachs im halbgeschmolzenen Zustand (d. h im teigigen Zustand)

veiiuicucii iTiwuww.· — y „ C--

ter Modellwerkstoff die folgenden Bedingungen e γιο füllen:

1. Bei Raumtemperatur darf er nicht erweichen und sich nicht verformen.

2. Er darf während der Erstarrung nicht schrumpfen oder schwinden.

Er muß einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.

Er muß einen niedrigen Schmelzpunk; und ausgezeichnete Gießeigenschaften haben. Seine Eigenschaften dürfen sich durch Erhitzen nicht verändern.

6 Er muß sich leicht herausschmelzen lassen.

7. Er muß eine harte Oberfläche und Zähigkeit aufweisen.

Diese Voraussetzungen werden von dem erfindungsgemäßen Modellwerkstoff, der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthält, erfüllt.

Das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltende Modellmaterial hat ausgezeichnete Gießeigenschaf-

ten und Formeigenschaften und läßt sich daher in Gipsmatrizen zum Modell abgießen. Wenn jedoch dieser Modellwerkstoff nach einem üblichen Verfahren vergossen wird, hat das hierbei hergestellte Modell den Nachteil, daß seine Oberfläche Poren

und weiße Stellen aufweist. Es wurde gefunden, daß gute verlorene Modelle ohne diese Mängel hergestellt werden können, wenn die Modelle aus diesem Werkstoff abgegossen werden, während die Temperatur sowie die Gießgeschwindigkeit geregelt werden. Die

gewünschten verlorenen Modelle werden erhalten, wenn der Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltende Modellwerkstoff bei einer Temperatur von 150° C oder niedriger, vorzugsweise bei 80 bis 150° C, und mit einer Gießgeschwindigkeit von 0.1

bis 5 kg/Sekunde in den Matrizenhohlraum gegossen wird.

Es wurde festgestellt, daß die Poren und weißen Stellen auf der Oberfläche des Modells durch Abscheidung des sublimierten Naphthalins oder p-Di-

chlorbenzols und anderer Komponenten auf der Matrizenwand gebildet werden, wenn das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltende Modellmaterial abgegossen wird. Diese Mängel können behoben werden, wenn die Gießtemperatur bei 150° C oder

niedriger und die Gießgeschwindigkeit bei einfachen Modellen, insbesondere langgestreckten großen Modellen bei 1 bis 5 kg/Sekunde und bei komplizierten Modellen, insbesondere bei langgestreckten kleinen

3 O₄

,Modellen bei 0> 1bis l,ä kg/Sekunde gehalten wird. _gute Maßgenauigkeit und Formeigenschaften). Ande-

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung w.rd der rerseits heben btide Substanzen Le Mänge gegen-

Haphthalm oder p-Dichlorbenzo enthaltende Mo- seitig auf, d.h., die schlechte Maßgenauigkeft tnd

^werkstoff geschmolzen und bei einer Temperatur große Schwindung des Wachses wird durch das

„_on 150" C oder niedriger und ferner vorzugsweise 5 Napthalin oder p-Dichlorbenzol beseitigt, und die

„it einer Gießgeschw.ndjgkeit von 0,1 bis 5 kg/Se- schlechte Oberflächenglätte und die Abscheidung der

lunde in den Matnzenhohlraum fur das Modell sublimierten Substanzen durch das Naphthalin oder

jegossen und dann der Erstarrung überlassen, wobei p-Dichlorbenzol werden durch das Wachs ausge-

■Jas gewünschte Modell das keine Fehler wie Poren _{scha]tet Die mechanische Festi}g_keit des Modell-

g„d weiße Stellen auf der Oberflache aufweist, er- io werkstoffs kann durch Zumischen des vorstehend

fcalten wird. genannten Harzes erhöht werden, wodurch dem

Der erfindungsgemaß verwendete Modellwerkstoff daraus hergestellten Modell die notwendige Härte

enthält Naphthalin oder p-Dichlorbenzol. Die verliehen wird

Iruttoformeln 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 ki Tabelle 1 genannt. Oberflächeneigenschaften des hergestellten Modells

Tabelle 1 schlechter. Wenn andererseits die Wachsmenge mehr

... als 80 Gewichtsprozent beträgt, wird die Schwindung

Brutto- Schmelz- Siede- Spezi- ^^es Werkstoffs stärker und seine Maßgenauigkeit

forme} punkt punkt fisches 2° schiechter.

^CJ ("C) Gewicht Wenn das Naphthalin oder p-Dichlorbenzol in

einem Anteil von mehr als 80 Gewichtsprozent zuNaphthalin C₁₀H₈ 80,2 217,9 1,145 gemischt wird, wird die Glätte der Oberfläche des p-Dichlor- ' hergestellten Modells schlechter. Wenn der Anteil benzol C₆H₄CL, 53,1 174,4 1458 ^{25 des} Naphthalins oder p-Dichlorbenzcls geringer ist

als 30 Gewichtsprozent, wird keine gute Maß-Naphthalin und p-Dichlorbenzol werden leicht zu genauigkcit erzielt.

einer Flüssigkeit mit guter Dünnflüssigkeit, wenn sie Das Harz kann dem Gemisch aus Wachs und

tat eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes Naphthalin oder p-Dichlorbcnzol in einer Menge 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 Modellwerkstoffs, benzol von möglichst hoher Reinheit verwendet. zugemischt werden. Wenn eine Harzmenge von

Der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung kann weniger als 0,5 Gewichtsprozent des gesamten Moaußer dem Naphthalin oder p-Dichlorbenzol ein 35 dcllwerkstoffs 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 WärmeausdtVnungskoeffizient des Modells genannt. Die Bestandteile der Modellwerkstoffe sind größer. Dies hat gelegentlich Verwerfung zur Folge, 45 in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Der Modeliso daß kaum das gewünschte maß- und formgerechte werkstoff gemäße der Erfindung hat, wenn er im geModell erhalten werden kann. Ferner wird die schmolzenen Zustand in den Matnzenhohlraum Festigkeit des Modells nicht weiter erhöht, wenn gegossen wird, einen äußert geringen freien linearen mehr als 20 Gewichtsprozent Harz verwendet wer- Schwindungsfaktor, der, wie Tabelle 2 zeigt, geringer den. 50 ist als beim Einspritzen eines teigigen Wachses.

Der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung kann Ferner hat der Modellwerkstoff gemäß der Erfindung auch aus Naphthalin oder p-Dichlorbenzol, einem einen weit geringeren linearen Ausdehnungskoeffi-Wachs und einem der vorstehend genannten Harze zienten als das Wachs.

bestehen, d. h., dieser alternative Modellwerkstoff 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-Eiichlorbenzol 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 Kieselsaure oder hydrolysiertem Äthyl-Harz wird dem Naphthalin oder p-Dichlorbenzol in t>u 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 65 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.

Tabelle 2

Freier linearer Schwindungsfaki ar, °/o geschmolzen teigig

Biegefestigkeit, kg/cm* geschmolzen teigig

Temperatur
im teigigen
Zustand

Schmelzpunkt

Linearer Ausdehnungskoefftzient

(-10-⁴)

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

Model I werkstoff gemäß der Erfindung

10
Π
η

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 herausgeschmolzen 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.

— 60 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.

Claims

... Patentanspruch.

1. Verfahren zur Herstellung von yeriorenen Modellen für den Präzisionsguß, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Naphthalin oder p-Dichlorbenzol enthaltenden Modellwerkstoff bei emer Temperatur von 150 C oder ?rX^ßt

?Trf^r_hXr_cdadurch gekennzeichnet, daß -n den Modellw^rkstoff bei einer Tempera ur von 80 bis; 150 C und einer Gießges_Chwmdigke_it von 0 1 bis 5 kg/Sekunde »

3. vSSSSSÄch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Modellwerkstoff

Vtf ^im TTrSf"^{aus Napl}"^halin ist in den Matrizenhohlraum gepreßt werden. Wenn ein Wachs mit geringerer Schwindung verwendet werden soll, muß es mit verschiedenen Komponenten inmhiniprt werden wodurch sich hohe Kosten er- «robm ^er^_ß™ _{s Verfahren} unwirtschaftlich ist. geben,«^dafld^ ^ _ve,,„_{rene Mude}„_L.

.-** *^U£^i_ons|_uß mit den gewünschten Ei_ftenur den ^g ^ ^_n ^ -^

schäften J _{N hthaUn oder} p-Dichlorb.nzol