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Vorrichtung zum Giessen von Metallkörpern, ins besondere von
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Dentalgusskörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Giessen
von Metallkörpern, insbesondere von Dentalgusskörpern, bestehend im wesentlichen
aus einem Giessbehälter mit darin sich befindlichem Schmelztiegel und Giessform.
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Zur Herstellung vonDentalgnsskörpern benötigt man besondere Giessvorrichtungen,
die den besonderen Anforderungen an solche Dentalgllsse genügen. Die wichtigsten
Forderungen, die in der modernen Zahntechnik an ein gegossenes Werkstück gestellt
werden, sind Passgenauigkeit und Fehlerfreiheit. Zur Erfüllung dieser Forderungen
bedarf es daher besonderer Giessverfahren und Gussapparaturen.
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Es ist in der Dentaltechnik bekannt, die geschmolzenen Metalle im
Schleuderguss aus einem elektrisch beheizten Schmelztiegel in eine Giessform zu
überführen. Dabei sind der Schmelztiegel und die Giessform einzeln oder gemeinsam
an einem Schleuderarm befestigt1 der um eine vertikale oder horizontale Achse rotieren
kann. Das geschmolzene Metall iliesst unter der Wirkung der Schwerkraft und/oder
Zentrifugalkraft in die Giessform ein. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass
komplizierte Güsse, insbesondere feinverästelte Formen, wie sie in der Dentaltechnik
öfter vorliegen, nicht immer vollständig auslaufen.
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Ausserdem weisen diese Gußstücke vielfach Lunker infolge Lufteinschlüssen
aui,
die unter anderem dadurch bedingt sein können, dass die Luit nicht rasch genug entweichen
kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine "gerichtete Erstarrung"1 doh. Erstarrung
vom Guß stück zum Gusskönig hin durch die starke Abkühlung des Giesstrichters während
des Schleuderns praktisch nicht realisierbar ist. Ausserdem besteht die Gefahr,
dass die Schmelze beim Ausschleudern aus dem Schmelztiegel in die Giessform Teilchen
des Schmelztiegelmaterials mitreisst.
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Es ist ferner bekannt, geschmolzene Metalle unter Vakuum in eine Giessform
abzugiessen oder einzuschleudern. Die Metalle werden dabei in einem Schmelztiegel
gesohmolzen, der sich zusammen mit der Giessform in einem evakuierbaren Gehäuse
befindet.
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Im Falle, dass die Schmelze nur unter Vakuum abgegossen wird, reicht
der erzeugte Unterdruck aber meist nicht aus, um ein sollständiges Auslaufen der
Giessiorm mit der Schmelze, insbesondere bei hochviskosen Schmelzen, zu erzielen.
Wird die Schmelze unter Vakuum in die Glessform eingeschleudert, so besteht die
Gefahr, dass die Giessform durch das Einschiossen der Schmelze, wolches eine, einseitige
Belastung der Giessform darstellt, zerstört wird. Ausserdem ist die Gefahr nicht
ausgeschaltet, dass die Schmelze Teilchen des Schmelztiegelmaterials mitreisst.
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Bekannt ist auch ein Giessverfahren, bei dem die Biessformen in die
unter Vakuum erschmolzene Schmelze eingetaucht werden und anschliessend die Schmelze
unter Anwendung von Druckluft in die Giessformen eingedrückt wird. Dieses Verfahren
hat den Nach teil, dass grössere Schmelzmengen erforderlich sind. Es entsteht dadurch
ein erheblicher Gussabfall, welcher sich besonders nachteilig auswirkt, wenn Edelmetalle
oder Ed'elmet all-L egi erung'en vergossen werden sollen.
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Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt (DT-GM 69 33 586), bei dem
das in einem Schmelztiegel geschmolzene Material durch Anwendung von Druckluft in
eine Giessform eingepresst wird welche sich während des Giessens zusammen mit dem
Schmelztiegel in einem gasdicht verschliessbaren Gehäuse befindet, wobei die Schmelze
unter Vakuum durch Kippen des Schmelztiegels um eine horizontale Achse in die vor
dem Kippen mit Abstand vor der Schmelztiegelöffnung unverrückbar angeordnete und
der Kippbewegung des Schmelztiegels folgende Giessform eingebracht und unmittelbar
nach der Entleerung des Schmelztiegels im Gehäuse autoxatisch ein Überdruck erzeugt
wird Aber auch dieses Verfahren hat den Nachteil, dass durch den Volumenschwund
der Schmelzmasse beim Erstarren des Gusskörpers Fehlfüsse entstehen, insbesondere
durch Ausbildung von MiBrolunkern.
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Die Entstehung von Fehlgüssen im Dental-Sektor ist überwiegend dadurch
bedingt, dass die Gußstücke beim Erstarren kontrahieren.
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Die Ursache dafür ist, dass die Metallschmelze - trotz Einhaltung
der giesstechnischen Vorschriften - überall in der im allgemeinen dünnwandigen Giessform
spontan schnell erstarrt und damit die Nachspeisung der Schmelze in die durch die
Kontraktion frei werdenden Stellen verhindert wird.
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Nur einige der denkbaren Möglichkeiten zur Lenkung des Erstarrungsvorganges
lassen sich in der Praxis durchführen, wie beispielsweise gezielte Anordnung von
Kristallisationskeimen nit Hilfe dünner flelüftungskanäle oder gezieltes Abkühlen
der Giessform gegenüber der Angußstelle. Diese bekannten Massnahmen
gewähren
aber keinen vollständigen Schutz gegen erstarrungsbedingte Gußfehler, weil sie die
direkte Nachspeisung der Schmelze nicht fördern.
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Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Giessen von Metallkörpern zu schaffen, insbesondere von Dentalgusskörpern, im
wesentlichen bestehend aus einem gasdichtverschliessbaren Giessbehälter mit darin
angeordnetem beheizbarem Schmelztiegel und einer Giessform, die es ermöglicht, lunkerfreie
Gußstücke herzustellen.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen
Schmelztiegel und Giessform ein als Hohlkörper ausgebildetes, erhitzbares Schmelzenreservoir
angeordnet ist, darart gestaltet, dass der untere Teil über einen Zentrierabsatz
dem Schmelzteig-el und der obere Teil der Aussparung der Giessform angepasst ist.
Vorzugsweise ist die äussere Form und der Hohlraum des Schmelzenreservoirs kegelförmig
ausgebildet.
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Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Zusatzbeheizung
die Erstarrung der Schmelze im Ausgusskanal verzögert wird, so dass stets eine Nachspeisung
des Giesslings infolge Kontraktion ermöglicht wird Dazu dient ein sogenanntes Schmelzenreservoir,
ein Hohlkörper hoher Wärmekapazität,der über die Temperatur der Schmelze geheizt
und vor dem Giessvorgang in die zweckmässigerweise angebrachte Aussparung der Giessform
an der Angußseite eingesetzt wird. Die aufzuschmelzende Metallmenge wird mit einem
exakt definierten Überschuss eingebracht, so dass nicht nur die Giessform, sondern
auch ein Teil des Hohlraumes des Reservoirs mit Schmelze ausgefüllt ist. Da die
Temperatur der Giessform niedriger liegt als die der Schmelze bzw. des Reservoirs
läuft die Erstarrung gelenkt von der Giessiorm
zum Reservoir ab.
Während des Erstarrungsprozesses wird die Treibkraft aufrechterhalten, die die Schmelze
in die Giessform transportiert. Dadurch wird die ii Reservoir wesentlich länger
flüssig bleibende Schmelze in die durch Kontraktion frei werdenden Volumina der
Giessiorm gepresst.
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Anhand der Abbildungen I und II wird die erfindungsgemässe Vorrichtung
in beispielshafter Ausführungsform näher erläutert, wobei Abbildung 1 den Giessbehälter
schematisch in der Schmelzstellung und Abbildung II in der Gießstellung zeigt. Das
Schmelzen eriolgt hierbei unter Vakuum, das Giessen unter Druck. Dabei wird die
Schmelze mit dem Differenzdruck zwischen technisuche Vakuum und einem Überdruck
von beispielsweise 3 bar in die evakuierte Giessform gepresst.
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Der Schmelz- und Giessvorgang wird in einem gasdicht verschliessbaren
Giessbehälter durchgeführt,in dem sowohl die Heizeinrichtung für das Metall und
das Schmelzenreservoir, wie auch die Transportvorrichtung zur Positionierung des
Schmelzenreservolrs untergebracht sind.
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Die Anordnung der einzelnen Teile in Schmelzstellung wird in Abbildung
I dargestellt.
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Der widerstandsbeheizte Rohrofen (1) wird erst auf die Jeweilig notwendige
Temperatur aufgeheizt. Danach werden der zylindrische Schmelztiegel (2) und das
Schmelzenreservoir (3) in den Ofen (1) gesetzt und aui Schmelztemperatur aufgeheizt.
Vor dem Einspeisen des auizuschmelzenden Metalls (4) wird das Reservoir (3) entnommen,das
Metall (4) mittels eines Fülltrichters in den Tiegel (2) eingeführt. Das Reservoir
(3) ist mit einem unteren Zentrierabsatz (9) versehen; dadurch sitzt es auf dem
Tiegelrand zentriert und kippfest. Der Zentrierabsatz des Reservoirs schützt ierner
den Tiegelrand vor Beschädigungen (z.B. Abbrand). Nachdem
das Schmelzgut
geschmolzen ist, wird die in einem Oien vorgewärmte Giessform (5) mittels eines
Ring es (6) auf dem Ofen zentriert und der Giessbehälter (8) durch den Deckel (7)
luftdicht abgeschlossen.
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Danach wird der Giessbehälter (8) Uber eine Hohlwelle (10) und deren
Lagorung (49) mit hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert.
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Der eigentliche Giessvorgang wird dadurch eingeleitet, dass das Reservoir
(3) und der Tiegel (2) mit einer pnenmatischen Transporteinrichtung jin die aussparung
(11) der Giessform (5) geschoben wird. Diese Transporteinrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Zylinder (12), dessen Innenraum (13) mit dem des Gjiesshehälters (6) über
eine Bohrung (14) kommuniziert. Wenn der Riegel (15) die Zylinderstange (16) freigibt,
fahrt sie mit dem Kolben (17) aufgrund des Durckunterschiedes in den anderen Endpunkt
und positioniert semit das Roserwoir (3) und den Tiegel (2) mit Hilfe einer hitzebeständigen
Einrichtung (ie) Der Riegel (15) arretiert ;die Stange (16) aubh in dieser Endstellung,
Gleichzeitig wird das Umdrehen des Giessbehälters (3) um die Welle (10) elektropneumatisch
durchgeführty. Infolge der Umdrehung fliesst die Schmelze aus dem Tiegel (2) horans
und gelaugt durch das Reservoir (3) in die Giessform (5). In diesem Moment wird
der Giessbehälter (B) über die Hohlwelle (10) mit Pressluft beauschlagt, die die
Schmelze in die modellierte Giessform (19) presst. Die Gießstellung des Giessbehälters
(8) zeigt Abbildung II.
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Die im Hohlraum (22) des über die Schmelztemperatur aufgeheizten Reservoirs
(3) verbleibende überschüssige Schmelze (20) bildet das eigentliche Schmelzenreservoir,
aus dem bis zum Erstarren des Objekts nachgespeist werden kann
Nach
Ablauf der Giesszeit wird die Zylinderstange (16) über den Riegel (15) entriegelt,
fährt- infolge des im Giessbehälter (8) herrschenden Überdrucks in die Ausgangsstellung
zurück und wird dort wieder verriegelt. Der Überdruck des Giessbehälters wird mittels
eines Belürtungssentils (21) abgebaut. Der Giessbehälter (8) wird dann über den
elektropneumatischen Mechanismus in die Schmelzstellung (Abbildung I) zurückgekippt.
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Nach Öffnen des Deckels (7) kann die Giessform (5) entnommen werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, im Schmelztiegel ein schmelzenbeständiges
Röhrchen anzubringen, das bis an den oberen Rand des Tiegels reicht und den Tiegelboden
durchbohrt. Dadurch findet ein sofortiger Druckausgleich beim Giessen statt.
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Die so hergestellten Gußstücke sind lunkerfrei und weisen eine feinkörnige
Struktur aui, da das Gußstück gerichtet erstarren kann und die Kontraktion bis zum
Schluss durch Schmelzennachfluss ausgeglichen wird. Der Giesskanal kann dabei kurz
und eng gehalten werden.
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Als Werkstoff für das Schmelzenreservoir wird vorzugsweise Graphit
verwendet, jedoch können auch andere Materialien benutzt werden, wie beispielsweise
Keramik.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ebenso zum Giessen von Schmuckrohlingen
verwendet werden.
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L e e r s e i t e