DE2550149C3 - Verfahren zur Herstellung einer unterdruckgeformten Gießform - Google Patents

Description

Athylsilikat 40	40 Teile
Äthylalkohol	15 Teile
5% konzentrierte Salzsäure
in wäßriger Lösung	IO Teile
50% Vinylacetat-Methanollösung	40 Teile

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel im wesentlichen Alkohol ist und das härtende Bindemittel Vinylacetat und Athylsilikat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als in Alkohol lösliches Kunstharz Phenolharz, Polyamidharz od. dgl. verwendet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer unterdruckgeformten Gießform, wobei ein Modell mit Gasabsaugöffnungen auf eine mit einer ersten Evakuiereinrichtung versehene Grundplatte aufgesetzt, eine Folie auf das Modell aufgelegt und an diesem mittels der ersten Evakuiereinrichtung angesaugt, anschließend auf die Folie ein mit einer zweiten Evakuiereinrichtung versehener Formkasten aufgesetzt und der durch die Folie und den Formkasten festgelegte Raum mit als Formmaterial dienenden, sinter- oder bindemittelfreien Feststoffteilchen gefüllt wird, und wobei die Oberfläche des Formmaterials mit einer luftdichten Lage bedeckt und der in der Grundplatte herrschende Unterdruck aufgehoben wird, während die luftdichte Lage und die Folie an die Ober- bzw. Unterseite des Formmaterials durch Evakuieren des Innenraumes des Formkastens mittels der zweiten Evakuiereinrichtung angesaugt werden, und wobei anschließend das Modell und die Grundplatte vom Formkasten getrennt werden.

Ein solches bisher angewandtes Verfahren ist in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung erläutert, in denen

F i g. 1 eine Schnittansicht der in einer Verfahrensstufe des bekannten Verfahrens verwendeten Einzelteile,

Fig.2 eine Schnittansicht der Einzelteile in einer weiteren Verfahrensstufe und

F i g. 3 eine Schnittansicht der Teile in der Endstufe des bisher angewandten Gießform-Herstellungsverfahrens zeigt.

Gemäß F i g. 1 wird ein Modell 1 mit der Form der herzustellenden Gußstücke fest auf einer Grundplatte 3 angeordnet, die eine Unterdruckkammer 3a und ein Evakuierrohr 4 aufweist. Das Modell 1 ist mit einer großen Zahl von Gasabsaugöffnungen versehen, die Ober Bohrungen 2 in der Grundplatte 3 von der Oberfläche des Modells her mit der Unterdruckkammer in Verbindung stehen. Die Gesamtoberfläche des Modells 1 wird sodann mit einer luftdichten Folie 5, etwa einer Polyäthylenvinylacetat-Folie, bedeckt, nachdem diese Folie durch Erwärmen mittels einer geeigneteil Heizeinrichtung 6 erweicht und in einen leicht dehn- und zusammenziehbaren Zustand gebracht worden ist. Durch Durckverringerung innerhalb der Unterdruckkammer 3 mittels des Evakuierrohrs 4 wird die luftdichte Folie 5 dicht an die Oberfläche des Modells 1 herangesaugt und an diesem zum Anliegen gebracht. Anschließend wird gemäß F i g. 2 ein Formkasten 8 fest auf die Folie 5 aufgesetzt. Längs der Umfangswand des Formkastens 8 befindet sich eine mit einem Evakuierrohr 13 versehene Unterdruckkammer 11 mit einer Vielzahl von Gasabsaugöffnungen 9, die mit dem Inneren des Formkastens 8 in Verbindung stehen.

Nach dem festen Aufsetzen des Formkastens 8 auf die beschriebene Weise wird sein Innenraum mit sinter- oder bindemittelfreien Feststoffteilchen 7, wie Sand, Eisengranulat oder dgl., gefüllt. Anschließend wird eine luftdichte Lage 12 auf den Formkasten aufgelegt, so daß sie die gesamte Oberfläche der Feststoffteilchen 7, einschließlich der oberen Randfläche des Formkastens 8, abdeckt und dadurch den Formkasten 8 abdichtet. Hierauf wird der Innenraum der Unterdruckkammer 11 über das Evakuierrohr 13 evakuiert. Während dieses Vorganges werden die Zwischenräume zwischen den Feststoffteilchen 7 über die Gasabsaugöffnungen 9 evakuiert, so daß die Folien 5 und die Lagen 12 an die im Formkasten 8 enthaltenen Feststoffteilchen 7 angesaugt werden.

Wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer 3a aufgehoben wird, trennt sich die luftdichte Folie 5 vom Modell 1, wobei sie durch den Unterdruck an die Feststoffteilchen 7 angesaugt wird. Wird danach das Modell 1 gemäß F i g. 3 vom Formkasten 8 getrennt, so wird ein durch die Folie 5 definierter Formraum 14 gebildet. Der Formkasten 8 kann dann umgedreht werden, worauf geschmolzenes Metall in den Formraum 14 eingegossen und zum Erstarren gebracht wird, so daß ein gewünschtes Gußstück erhalten wird. Gemäß den Fig.2 und 3 ist an der Innenwandfläche des Formkastens 8 ein Sieb 10 montiert, welches die im Formkasten 8 enthaltenen Feststoffteilchen 7 an einem Eindringen in die Unterdruckkammer 11 über die Gasabsaugöffnungen 9 hindert.

Das vorstehend erläuterte Verfahren ist mit den folgenden Nachteilen behaftet:
1. Da der Schmelzpunkt einer Polyäthylenvinylace-

tat-Folie bei nur etwa 100⁰C Hegt, besteht beim Gießen eines großen Gußstücks die Gefahr, daß die Überzugsfolie schmilzt oder verbrennt, was zu Gießfehlern aufgrund von Formverwerfung führen kann. s

2. Wenn nach dem Trennen des Modells von der Gießform die Evakuierung des Formkasten-Innenraums unterbrochen wird, tritt ebenfalls eine Verformung der Gießform auf, weshalb das Evakuieren auch nach dem Trennen des Modells bzw. nach dem Ausformen bis zum nächsten Gießvorgang fortgesetzt werden muß. Dies führt zu der Unbequemlichkeit, daß auch beim Transport der Gießform der Evakuierschlauch ständig angeschlossen sein muß. Aus der DT-OS 24 01 349 ist ein Verfahren zum Formen einer vergleichmäßigten Schicht auf der formgebenden Oberfläche einer Gießform bekannt. Dort wird auf ein Modell ein Formkasten aufgesetzt und darin eine Hinterfüllmasse unmittelbar auf das Modell aufgeschüttet Dann wird ein Unterdruckkasten auf den Formkasten gesetzt, mit dem in dem Formkasten ein Unterdruck erzeugt werden kann. Erst nachdem das Modell aus der Form herausgelöst worden ist, wird ein Abdichtungsmaterial aus Lack mit Soforttrocknungseigenschaft auf die Oberfläche der gebildeten Form aufgebracht, um diese undurchlässig zu machen. Das Innere des Formkastens wird dabei unter Unierdruck gehalten, so daß die Hinterfüllmasse in dem Formkasten über das Abdichtungsmaterial durch den atmosphärisehen Druck gepreßt wird. Das Abdichtungsmattrial kann beispielsweise durch Aufsprühen auf die formgebende Oberfläche der Hinterfüllmasse aufgebracht werden. Nach diesem Verfahren wird keine Folie zwischen dem Modell und der Hinterfüllmasse angewandt, die einerseits an das Modell und andererseits an die Hinterfüllmasse angesaugt werden kann. Die mit einer solchen Folie erzielbaren Vorteile lassen sich bei diesem Verfahren beim Abheben der Form vom Modell daher nicht ausnutzen. Vielmehr hat dieses Verfahren den Nachteil, daß Formsand an den Oberflächenteilen des Modells haftenbleiben kann, weil die Verfestigung dieser Oberfläche erst später durch das Aufsprühen des Abdichtungsmaterials erfolgt.

Aus der DT-OS 23 52 492 ist ein Verfahren zur _4S Herstellung von durch Unterdruck stabilisierten hohlen Gießformen bekannt, wobei das Gießmodell mit einem Überzug versehen wird, bevor es mit den Formstoff teilchen umgeben wird. Dieser Überzug bildet nach dem Entformen des Gießmodells einen Bestandteil der Gießform. Er wird dadurch hergestellt, daß auf die Modellplatte und das Modell feinteilige Stoffe aufgebracht werden. Dieses Verfahren hat wie das zuerst beschriebene den Nachteil, daß es ohne Abdeckfolie arbeitet.

Auch aus DT-OS 22 53 090 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen bekannt, wobei zwischen dem Modell und der Hinterfüllmasse eine Schicht angeordnet ist. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, da zunächst ein Epoxyharz oder ein anderes gleichartige Material in Pulver- oder Puderform auf den formgebenden Oberflächen des Modells z. B. durch elektrostatisches Spritzen aufgebracht und damit Pulvermaterialschichten gebildet werden müssen. Danach muß ein Kunstharzmaterial in flüssiger Form auf die Pulvermaterialschichten aufgetragen werden, so daß sich Abdeckfilme bilden. Nach dem Anbringen von Formkästen mit Absaugvorrichtungen werden die Formkästen mit Hinterfüllmasse gefüllt, und es wird ein Unterdruck darin erzeugt, der auch dann aufrechterhalten werden muß, wenn die Formkästen von dem Modell getrennt werden. Außer der aufwendigen Vorgehensweise zur Herstellung der Abdeckfilme hat dieses Verfahren den Nachteil, daß nach dem Ablösen des Modells eine Verfestigung der obersten Schichten der gebildeten Form nicht erfolgt

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bisher angewandten Verfahren auszuschalten oder zumindest zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Entfernen des Modells auf die den Formhohlraum abbildende Folie ein flüssiges Mittel aufgetragen wird, welches aus einem Lösungsmittel für die Folie und einem härtenden Bindemittel besteht

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der F i g. 4 bis 7 der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 4 eine Schnittansicht der in einer ersten Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendeten Teile,

F i g. 5 eine Schnittansicht der Teile in einer späteren Verfahrensstufe,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren teilweise fertiggestellte Gießform und

F i g. 7 einen Schnitt durch eine nach dem Verfahren gemäß F i g. 4 bis 6 hergestellte Gießform.

In den F i g. 4 bis 7 sind die den Teilen von F i g. 1 bis 3 entspechenden Teile, welche in beiden Fällen, soweit nicht anders angegeben, die gleiche Aufgabe erfüllen, mit jeweils denselben Bezugsziffern bezeichnet

In den Anfangsstufen unterscheidet sich das Verfahren gemäß den F i g. 3 bis 7 vom bisher angewandten Verfahren darin, daß bei ersterem anstelle der Folie 5 eine in einem Lösungsmittel lösliche Überzugsschicht verwendet wird. Als derartige Überzugsschicht sind z. B. eine wasserlösliche Polyvinylalkohol-Folie, ein wasserlösliches Papier mit Carboxymethylzellulose als Hauptbestandteil und eine in allgemeinen oganischen Lösungsmitteln Iös)^:che Kuntstoffolie bekannt; diese Lagen oder Folien können als Überzugsschicht verwendet werden.

Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Reihenfolge seiner Verfahrensschritte beschrieben.

Zunächst wird das Modell 1 gemäß F i g. 4 derart auf die Grundplatte 3 aufgesetzt, daß die Gasabsaugöffnungen 2 miteinander kommunizieren, worauf die lösungsmittellösliche Überzugsschicht oder -folie 5, die nach der Erwärmung auf die in Verbindung mit F i g. 1 beschriebene Weise auf die Oberfläche des Modells 1 aufgelegt worden ist, durch Evakuieren über die öffnungen 2 und das Evakuierrohr 4 an die Oberfläche des Modells 1 und der Grundplatte 3 angesaugt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wird als Überzugsschicht eine in Alkohol lösliche Polyamidfolie verwendet.

Danach werden nach dem Aufsetzen eines Formkastens 8 auf die Grundplatte 3 gemäß F i g. 5 sinter- oder bindemittelfreie Feststoffteilchen 7, wie Kies bzw. Sand, Nichteisenmetallgranulat, Eisengranulat oder Formsand, in das Innere des Formkastens 8 eingefüllt, bis letr'erer voll ist, worauf die Oberseite der Feststoffteilchen und des Formkastens mit einer luftdichten Folie 12 (Vinylfolie) abgedeckt wird. Wenn sodann die Unterdruckkammer 11 des Formkastens 8 mittels einer nicht dargestellten Evakuiereinrichtung über das Evakuier-

rohr 13 leergepurnpt und gleichzeitig der Unterdruck an der Seite der Grundplatte 3 aufgehoben wird, wird die luftdichte Folie Ii! an die Oberseite des koagulierten und verhärteten Formsands 7 angesaugt, während die Überzugsschicht 15 an dessen Unterseite angesaugt wird.

Wenn hierauf gemäß Fig.6 das Modell 1 und die Grundplatte 3 vom Formkasten 8 getrennt werden, ist an der Untersehe des koagulierten und verhärteten Formsands ein Formraum 14 ausgebildet, welcher dieselbe Form besitzt wie das Modell 1 und dessen Oberfläche durch die lösungsmittellösliche Überzugsschicht 5 gebildet wird. Nach dem Umdrehen des Formkastens 8 um 180° wird eine Lösung aus einem Sinter- oder Bindemittel in einem Lösungsmittel, welches die Überzugsschicht 5 an der Oberfläche des Formraums 14 aufzulösen vermag, auf diese Oberfläche aufgebracht (F i g. 7). Auf diese Weise wird in der obersten Schicht des Formsands 7 eine verhärtete Schicht 15 gebildet, welche die gewünschte Form bildet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren besitzt die verwendete Lösung (jeweils in Gewichtsteilen) folgende Zusammensetzung:

Athylsilikat 40	40 Teile
Äthylalkohol	15 Teile
5% konzentrierte Salzsäure
in wäßriger Lösung	10 Teile
50% Vinylacetat-Methanollösung	40 Teile

Das hauptsächliche Lösungsmittel ist bei dieser Zusammensetzung Alkohol, und das im Lösungsmittel löslicher Sinter oder Bindemittel besteht aus Vinylacetat und Äthylsilikat Als in Alkohol lösliches Kunstharz kann Phenolhar2, Nylonharz od. dgl. verwendet werden, wobei es selbstverständlich möglich ist, diese Harze auf die alkohollösliche Überzugsschicht aufzutragen.

Bei Verwendung einer wasserlöslichen Überzugsschicht 5 wird ersichtlicherweise eine ein wasserlösliches Bindemittel enthaltende Lösung auf die Oberfläche der Überzugsschicht 5 aufgebracht, während bei Verwendung einer in einem anderen organischen Lösungsmittel löslichen Überzugsschicht 5 auf letztere eine Lösung aufgetragen werden kann, die ein in diesem organischen Lösungsmittel lösliches Sinter- oder Bindemittel enthält.

Nach dem Aufbringen einer die Überzugsschicht 5 auflösenden Lösung auf die Überzugsschicht 5 löst sich diese in dem in der Lösung enthaltenen Lösungsmittel auf, und da die Zwischenräume zwischen den Teilchen des Formsands 7 unter einem Unterdruck stehen, kann das in der aufgelösten Überzugsschicht 5 und in der Lösung enthaltene Sinter- oder Bindemittel in die Zwischenräume bzw. Poren im Formsand 7 eindringen.

Danach wird das in der Lösung enthaltene Lösungsmittel verdampft und über das Evakuierrohr 13 aus dem Formsand 7 entfernt, so daß das Material der Überzugsschicht sowie das in die Oberflächenschicht des Formsands 7 eingedrungene Sinter- oder Bindemittel erhärten, wodurch im Oberflächenschichtabschnitt des Formsands 7 eine verhärtete Sandschicht mit großer mechanischer Festigkeit gebildet wird. Die mechanische Festigkeit dieser verhärteten Schicht variiert je nach der Art des verwendeten Sinter- oder Bindemittels; im Fall des genannten Äthylsilikat-Vinylacetat-Systems beträgt die Druckfestigkeit z.B. bis zu 40—60 kg/cm². Das Auftragen der bindemittelhaltigen Lösung wird so gesteuert, daß eine verhärtete Schicht 15 mit einer Dicke von 2—10 mm im Oberflächenteil des Formraums gebildet werden kann.

F i g. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine Gießform die nach dem beschriebenen Verfahren mit einer verhärteten Schicht 15 mit einer Dicke von etwa 2 — 10 mm und mit großer mechanischer Festigkeit übei die gesamte Oberfläche des Formraums 14 hinweg versehen worden ist. Obgleich für das Eingießen dei Metallschmelze kein Formanstrich (mould paint) aufge tragen zu werden braucht, weil die verhärtete Schich selbst ausgezeichnete feuerfeste Eigenschaften besitzt kann zur Sicherheit trotzdem ein solcher Anstrich aufgetragen werden.

Das anhand der F i g. 4 bis 7 beschriebene Verfahrer gemäß der Erfindung bietet die folgenden Vorteile:

1. Da eine Lösung, die ein in einem Lösungsmitte gelöstes Sinter- oder Bindemittel enthält, beim Auftra gen auf eine im Lösungsmittel lösliche, an die Oberfläche des Formsands angesaugte Überzugsschich in den Formsand eindringt, kann im Oberflächenschicht bereich des Formraums eine starre, verhärtete Schich mit einer Dicke von 2 mm oder mehr ausgebilde werden. Da diese verhärtete Schicht eine sehr hohe mechanische Festigkeit besitzt, erfährt die Gießforrr auch dann keine Verformung, wenn der in ihren Inneren herrschende Unterdruck aufgehoben wird Beim Verstreichen einer längeren Zeitspanne von dei Gießformherstellung bis zum Gießvorgang oder bein Transportieren der Gießform wird somit die fortgesetz te Evakuierung über das Rohr 13 überflüssig, wodurcl die Arbeitsleistung erheblich verbessert wird.

2. Die gebildete verhärtete Schicht besitzt nicht nui eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, sonderr auch eine hervorragende Feuerfestigkeit. Hierdurch kann nicht nur ein Verbrennen des Sands beirr Gießvorgang verhindert werden, vielmehr können aucl die durch ein Vermischen mit Sand hervorgerufener Gußfehler infolge der Gießformverformung bein Gießvorgang, wie sie bei den bisher angewandter Verfahren dieser Art häufig vorkommt, vermieder werden.

Mit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahrer hergestellten Gießform wird folglich das Gießen große: Gußstücke, die mit den nach den bisher angewandter Verfahren hergestellten Unterdruck-Gießformen nich gefertigt werden konnten, ohne weiteres möglich Außerdem entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahrer das bisher nach Herstellung der Gießform erforderlich« Evakuieren bis zum Gießvorgang, so daß die Arbeitsleistung erheblich gesteigert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer unterdruckgeformten Gießform oder Kokille, wobei ein Modell mit Gasabsaugöffnungen auf eine mit einer ersten Evakuiereinrichtung versehene Grundplatte aufgesetzt, eine Folie auf das Modell aufgelegt und an diesem mittels der ersten Evakuiereinrichtung angesaugt, anschließend auf die Folie ein mit einer zweiten Evakuiereinrichtung versehener Formkasten aufgesetzt und der durch die Folie und den Formkasten festgelegte Raum mit als Formmaterial dienenden, sinter- oder bindemittelfreien Feststoffteilchen gefüllt wird, und wobei die Oberfläche des Formmaterials mit einer luftdichten Lage bedeckt und der in der Grundplatte herrschende Unterdruck aufgehoben wird, während die luftdichte Lage und dit- Folie an die Ober- bzw. Unterseite des Formmaterials durch Evakuieren des Innenraumes des Formkastens mittels der zweiten Evakuiereinrichtung angesaugt werden, und wobei anschließend das Modell und die Grundplatte vom Formkasten getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Modells auf die den Formhohlraum abbildende Folie ein flüssiges Mittel aufgetragen wird, welches aus einem Lösungsmittel für die Folie und einem härtenden Bindemittel besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Mittel folgende Zusammensetzung in Gewichtsteilen hat: