DE2738635A1

DE2738635A1 - Mehrfachgiessform

Info

Publication number: DE2738635A1
Application number: DE19772738635
Authority: DE
Inventors: Ivan John Birch; David Mills
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2363388A1; JPS5649170B2; DK384477A; JPS5330420A; IL52828A; IT1113603B; NL174528B; IL52828A0; AU506574B2; DE2738635C2; NL7709449A; SE7709729L; SE432724B; BE858231A; US4133371A; CA1097885A; FR2363388B1; NL174528C; GB1584367A; AU2832377A

Description

PATl DIPL. ING.	βΓηοΪζΕΒ
MULIPPIBB	• WBLSBB-STBASSB 1«
•900	AUGSBURG
TBLBTOB ·1·4«β
TBLB2
κ ssssosfaM«

R.993

Augsburg, den 24. August 1977

Rolls-Royce Limited, 65 Buckingham Gate, London SWlE 6AT, England

Mehrfachgießform

Die Erfindung betrifft eine Hehrfachgießform, bestehend aus einer Anzahl von zu einer Anordnung zusammengesetzten und eine Anzahl einzelner Formhohlräume bildenden Pormteilen.

Die bekannte Herstellung von Mehrfachgußteilen nach dem Investment- oder nach dem Wachsausschmelzverfahren ergibt Gußteile hoher Qualität. Bei der Herstellung solcher Mehrfachgußteile werden Wachsmodelle aller Einzelgußteile hergestellt und sodann zu einem Modellbaum zusammengesetzt.

809809/1024

Dieser Wachsmodellbaum wird sodann durch Aufbringen von Tauchüberzügen und Gips mit einer das Wachs umschließenden Formschale versehen. Aus dieser Formschale wird dann das Wachs durch Erhitzen entfernt, um anschließend das geschmolzene Metall in die vorher vom Wachs eingenommenen Räume eingießen zu können. Die verschiedenen Wachsstämme und -äste dienen nach dem Ausschmelzen als Zuläufe und Steiger zu den einzelnen Formhohlräumen.

Obwohl dieses Verfahren schon seit vielen Jahren erfolgreich angewendet wird, können trotzdem gewisse Probleme in der Ausführung auftreten. Bei diesem Verfahren müssen zahlreiche verschiedene Arbeitsgänge nacheinander ausgeführt werden, und während jedes Arbeitsganges können gewisse Fehler entstehen, die nachher das fertige Gußteil beeinträchtigen. Solche Fehler können beispielsweise die Verformung oder das Schwinden der Wachse, eine unvollständige Bildung der Formschale beim Tauchüberziehen und bei der Gipsbeschichtung, weiter das Zerbrechen der Formschale infolge der Handhabung, ferner während des EntWachsens aus der Formschale ausgebrochene und in die Form hineinfallende Formschalenteilchen sowie Brüche der Formschale während des Gießens sein, wodurch Einschlüsse in den fertigen Gußteilen entstehen können· Außerdem ist die richtige Isolierung der Gießform zur Erzielung

809809/1024

- ίο -

der gewünschten Kristallstruktur im fertigen Produkt sehr schwierig. Die Isolation ist insbesondere beim Vakuumgießen erforderlich. Außerdem müssen nach dem Gießen die fertigen Gußteile von dem Steiger- und Zulaufsystem getrennt werden, was infolge der Form und des Aufbaus des Abgusses eine sehr schwierige und gefährliche Arbeit ist und in der Praxis sehr viel Geschick erfordert, um den Abguß relativ zu einer Trennscheibe zu führen.

Auch das Zusammensetzen der einzelnen Wachsmodelle zum Wachsmodellbaum kann Anlaß zu erheblichen Schwierigkeiten geben. Die Wachse sind verhältnismäßig spröde, verformen sich jedoch während der Handhabung unter der Temperatur der menschlichen Hand, so daß stets die doppelte Gefahr des Zerbrechens und der Verformung des Modells gegeben ist. In manchen Gießereien ist es üblich, die Formschale nach deren Herstellung in einen, .us einer teueren hitzebeständigen Legierung bestehenden Kasten einzusetzen und den Raum um die Formschale -lerum auf einem Rütteltisch mit feuerfestem Material auszufüllen. In diesem Fall ist das Verfahren sehr arbeitsintensiv sowie zeit- und raumaufwendig.

Bei einem anderen Verfahren wird eine keramische Masse in eine speziell geformte Matrize eingespritzt,

809809/1024

- li -

um Gießformen zur Fertigung von Mehrfachgußteilen herzustellen, wobei die den einzelnen Gußteilen entsprechenden Formhohlräume durch ein System von Zuläufen und Steigern miteinander verbunden sind. Die Werkzeugsusstattung zur Herstellung einer derartigen Mehrfachgießform ist unvermeidbar verhältnismäßig kompliziert und kostspielig und die Lageverhältnisse der verschiedenen Einzelgußteile zueinander, die durch die Notwendigkeit vorgegeben ist, die Werkzeuge möglichst einfach halten zu können, entsprechen häufig nicht der im Hinblick auf die Qualität des Produktes optimalen Anordnung der Einzelgußteile.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden einzelne Gießformen gesondert hergestellt und danach mittels eines keramischen Bindemittels zu Reihenanordnungen miteinander verbunden. Die Einzelgießformen sind jeweils mit Durchgangskanälen versehen, die beim Zusammensetzen der Einzelgießformen mit Bezug zueinander ausgerichtet werden und mit denen die einzelnen Formhohlräume durch verschiedene Zulaufkanäle verbunden sind, so daß die einzelnen Formhohlräume beim Eingießen einer Schmelze über die Durchgangskanäle nacheinander gefüllt werden. Nach dem Wegnehmen der Gießform erhält man dann ähnlich wie beim Wachsausschmelzverfahren

809809/1024

- 12 eine baum- oder traubenartige Gußteiüanordnung.

Ebenso wie beim Wachsausschmelzverfahren treten Schwierigkeiten bei der Abtrennung der Einzelgußteile vom Stamm auf. Außerdem haben beide Verfahren den beträchtlichen Nachteil, daß die einzelnen Formhohlräume nacheinander und oftmals in nicht vorhersagbarer Reihenfolge gefüllt werden. Das hat unerwünschterweise zur Folge, daß die Eigenschaften und die metallographische Struktur der Einzelgußteile voneinander abweichen, da ihre Erstarrungsbedingungen aufgrund des unterschiedlichen Wärmeentzugs von der Schmelze in den einzelnen Formhohlräumen unterschiedlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachgießform zu schaffen, welche die Herstellung von Qußteilen hoher Qualität bei verhältnismäßig geringen Kosten ermöglicht und bei welcher das flüssige Metall von unten in die einzelnen Formhohlräume einleitbar und die Erstarrung des gegossenen Metalles steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Die aus den einzelenen Formteilen gebildete Anordnung

809809/1024

steht vorzugsweise auf einem Sockel und ist von diesem durch an den einzelnen Formteilen gebildete fuße getrennt .

Jeder einzelne Formhohlraum kann von einem oder von mehreren der einzelnen Formteile gebildet sein·

Vorzugsweise werden die einzelnen Formteile durch Spritzpressen aus einem der bekannten keramischen Werkstoffe hergestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Formteile als Zylindersektoren ausgebildet und jeder der einzelnen Formhohlräume ist innerhalb eines solchen Sektors gebildet. Die einzelnen Sektoren werden sodann auf einen Sockel gestellt, wonach die so gebildete Zylinderanordnung mit einem Deckel abgedeckt und an ihrer Außenseite mit einem keramischen Dichtungsmittel abgedichtet wird. Beim Ausgießen wird das geschmolzene Metall durch einen von den radial inneren Enden der Sektoren begrenzten mittigen Kanal in den Raum unterhalb der Sektoren eingegossen, von wo es durch die Zulaufkanäle in die einzelnen Formhohlräume gelangt und diese gleichzeitig füllt.

Außerdem kann zwischen dem Deckel und der Sektoren-

809809/1024

anordnung ein weiterer Raum vorgesehen sein, so daß aus den einzelnen Formhohlräumen aufsteigendes geschmolzenes Metall auch diesen weiteren Raum ausfüllt und die fertigen Gußteile folglich zwischen zwei Metallscheiben liegen. Dies ermöglicht ein Einspannen der beiden Metallscheiben für eine mechanisierte Abtrennung der so gegossenen Gußteile von der Gießform und den Zuläufen.

Gemäß einer Abwandlung sind die einzelnen Formteile mit Positionierungsmitteln versehen, die mit am Sockel oder am Deckel angeordneten weiteren Positionierungsmitteln zusammenwirken und dadurch die Positionierung der einzelnen Formteile verbessern.

Gemäß einer weiteren Abwandlung sind die Seiten der einzelnen Formteile mit Hohlräumen oder Taschen versehen, in welche Isoliermaterialstreifen oder Isoliermaterial in anderer Form eingelegt werden kann, um die Gießform selektiv zu isolieren und dadurch die Abkühlgeschwindigkeiten verschiedener Teile des Abgusses steuern zu können, oder alternativ dazu kann geschmolzenes Metall zur Erzielung eines ähnlichen Effektes in die Taschen eingeführt werden. Als alternative oder zusätzliche Möglichkeit zu der oben erwähnten Isolation können die

809809/1024

Wanddicken der einzelnen Formteile derart unterschiedlich gewählt werden, daß der jeweils gewünschte Wärmegradient während der Erstarrung des Abgusses erzielt wird.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk ,

Fig. 2 eine zweiteilige keramische Gieß

form zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Schaufel,

Fig. 3 die beiden Formteile der in Fig.

gezeigten Gießform zu einer Einzelgießform zusammengesetzt,

Fig. ¹J eine schematische Darstellung einer

Mehrfachgießform zur Herstellung von Mehrfachgußteilen,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die in

Fig. 4 gezeigte Mehrfachgießform,

809800/1024

Pig. 6 einen Schnitt in der Ebene VI-VI

in Fig. 5, der die Anordnung der Einzelgießformen in der Mehrfachgießform zeigt,

Pig. 7 eine Darstellung ähnlich Pig. 6

einer alternativen Anordnung von Einzelgießformen zu einer Mehrfachgießform,

Fig. 8 eine weitere Darstellung ähnlich

Fig. 6, welche die Isolation der Einzelgießformen zeigt,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine

abgewandelte Gxeßformkonstruktion,

Fig. 10 eine weitere Abwandlung einer

Gießformkons trukt ion,

Fig. 11 eine noch weitere Ausfuhrungsform

der Mehrfachgießform,

Fig. 12 eine Einzelheit der in Fig. 11

gezeigten Anordnung,

806809/1024

Pig. 13 die mechanische Abtrennung eines

Steiger- und eines Zulaufkanals,

Fig. IM eine Draufsicht auf eine Mehrfachgießform, wobei eine abgewandelte Möglichkeit der Abdichtung der Gießform gezeigt ist,

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV

in Fig. 14,

Fig. l6 eine v/eitere AusfUhrungsform einer

Mehrfachgießform, und

Fig. 17 eine noch weitere Ausführungs-

möglichkeit einer Mehrfachgießform.

In Fig. 1 ist eine Laufschaufel 10 für ein Gasturbinentriebwerk dargestellt, wobei es sich um ein in großen Stückzahlen benötigtes Bauteil handelt, das aus diesem Grund zweckmäßigerweise in einer Mehrfach-Cießform hergestellt wird.

In den Fig. 2 und 3 ist eine zweiteilige Keramikgießform dargestellt, die aus zwei einzelnen Formteilen

809809/1024

11 und 12 besteht, die jeweils durch Spritzpressen hergestellt werden. In den einzelnen Formteilen sind Hohlräume 14 und 15 gebildet, die dem Schaufelblatt bzw. dem Schaufelfuß der Schaufel entsprechen, und außerdem sind Aussparungen 1β und 17 vorgesehen, die bei der fertigen zusammengesetzten Einzelgießform 13 nach Pig. 3 den Zulaufkanal und den Steigerkanal dieser Einzel gießform bilden. Die beiden Formhälften sind mit Lagebestimmungsmitteln 18 und 19 versehen und werden vorzugsweise durch Zusammenkleben mit keramischem Bindemittel miteinander verbunden.

Anstelle der Verwendung keramischen Bindemittels können die beiden Formhälften auch mittels herkömmlichen Bindemittels miteinander verbunden v/erden, das bei Erhitzung auf eine hohe Temperatur einen niedrigen Aschengehalt aufweist, und die Trennfuge zwischen den beiden Formhälften der Einzelgießform kann außen durch überziehen mit einem feuerfesten Zement oder durch mechanisches Zusammenspannen der beiden Formhälften abgedichtet werden. Geeignete herkömmliche Bindemittel zu diesem Zweck sind beispielsweise Wachse oder warm- oder kaltaushärtende Kunstharze. Da die Einzelformteile durch Spritzpressen des keramischen Materials in einer Matrize hergestellt werden, weisen sie sowohl genaue Innenabmessungen als

809809/1024

auch genaue Außenabmessungen auf und folglich ist auch das Außenprofil der fertigen Einzelgießform nach Fig. genau geformt. Obwohl das Spritzpressen der Formteile die bevorzugte Herstellungsart darstellt, kann die Einzelgießform natürlich auch nach anderen Verfahren, wie sie beispielsweise aus dem Investment-Gießverfahren bekannt sind, oder durch Formung aus breiartigen Massen oder durch Pulverpreßverfahren hergestellt werden. Jedoch beschränken sich die Möglichkeiten nicht auf diese Techniken, sondern die Einzelgießformen können auch nach zahlreichen anderen herkömmlichen Formherstellungsverfahren gefertigt werden, beispielsweise als kunstharzgebundene Sandformen oder durch Spritzen von mit Phenol-Formaldehyd gebundenem Ton in eine Matrize.

Obwohl die Oberflächenbeschaffenheit und die Temperaturfestigkeit solcher Gießformen schlechter als diejenige der zu bevorzugenden keramischen Gießformen ist, können solche andere Formwerkstoffe bei weniger kritischen Anwendungen als der Herstellung von Turbinenlaufschaufeln zweckmäßig sein. Ein für das Spritzpressen geeignetes keramisches Material ist ein Gemisch von 110 Gewichtsteilen Silikonharz, ¹IOO Gewichtsteilen Kieselerde mit einer Korngröße entsprechend einem 100-Mesh-Sieb (1460 Maschen/cm ), 6 Teilen Aluminiumstearat und 3 Gewichtsteilen Aluminium-

809809/1024

acetat. Dieses Gemisch wird vor dem Formen bei einer Temperatur von etwa 65 C gemischt.

Ein wichtiger Gesichtspunkt bei dem gewählten Verfahren zur Herstellung der Einzelgießformen liegt darin, daß regelmäßig geformte Einzelgießformen gemäß Fig. 3 hergestellt werden. Die Einzel gießformen 13 sind mit Vorsprüngen versehen, im vorliegenden Fall mit Füßen 21 und Stützen 22 an ihren gegenüberliegenden Enden, deren Zweck später noch erläutert wird.

Fig. ¹J zeigt eine kreisförmige Anordnung von Einzelgießformen 13. Diese Anordnung ist zur besseren Erläuterung längs der Trennfugen von zwei Einzelgießformen aufgebrochen dargestellt. Diese aus Einzelgießformen zusammengesetzte Anordnung steht auf einem kreisrunden Sockel 23 und ist oben mit einem entsprechend bemessenen kreisrunden Deckel 2k abgedeckt.

Wie auch aus den Fig. 5 und 6 mehr im einzelnen ersichtlich ist, besitzt der kreisrunde Deckel 24 eine mittige Öffnung 25 zur Aufnahme eines Eingießtrichters 26, dessen enges Ende nahe dem Mittelbereich 27 des Sockels endigt. Die Einzelgießformen 13 sind zweckmäßigerweise als Segmente eines Hohl Zylinders ausgebildet, so daß die

809809/1024

durch ihre radial inneren Enden gebildete kreisförmige öffnung 28 das Einsetzen des Eingießtrichters 26 erleichtert. Die Füße 21 trennen die Einzelformen vom Sockel 23, so daß zwischen den Einzelformen und dem Sockel ein Zwischenraum gebildet ist, so daß in den Eingießtrichter 26 eingegossenes geschmolzenas Metall durch diesen Zwischenraum und durch die Zulaufkanüle in die Einzelformen einfließen kann. In ähnlicher Weise halten die Stützen 22 den Declcel 2M mit Abstand von den Einzelformen, so daß durch die Steigerkanäle 17 aufsteigendes geschmolzenes Metall bis zum oberen Ende der Mehrfachgießform aufsteigen und sodann durch weitere im Deckel gebildete öffnungen 20 austreten kann. Die Mehrfachform ist, ui/i einen Verlust an geschmolzenem Metall zu verhindern, mittels einea keramischen Dichtzenents 30 abgedichtet, der zwischen den Rändern des Deckels und des Sockels und den Einzelforinen sowie längs der äußeren Ränder der in Pi;j. υ deutlicher sichtbaren engen fugen 31 zwischen den Einzel formen aufgebracht ist. Ein geeigneter keramischer Dichtzement ist ein Gemisch aus 3*1.200 ml hydrolysisrtern /ithylsilikat, 25.320 ml Isopropylalkohol, 3·66θ ml Viasser, 60 ml Salzsäure und 130 kg Zirconiumsilikat, dem 5 % Pfeifenton zugegeben sind.

Ein wesentliches Merkmal der Einzelformteile der

80Ö8ÖÖ/1024

riehrfachformanordnung liegt darin, daß sie eine jeweils mit den angrenzenden Einzelformteilen genau zusammenpassende Form besitzen, mindestens an den Außenflächen der Anordnung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel können also jev/eils zwei Einzel formhälf ten leicht zu Einzelformen zusammengesetzt werden, und zwischen den Einzelformen sind nur verhältnismäßig enge Zwischenräume vorhanden, was den Vorteil hat, daß die Außenoberflache der Gießform relativ leicht abzudichten ist, da kaum ein wesentliches Auslecken von geschmolzenem Metall durch diese engen Zwischenräume stattfindet.

Durch Wahl der Größe der Füße 21 und der Stützen kann die Ilenge des Metalls festgelegt werden, das die polygonalen Räume 32 und 33 am oberen und unteren Ende der Mehrfachform bei den Steigerkan'ilen 16 und den Zulaufkanälen 17 aufüllen kann. Diese Metal!mengen werden so gewählt, daß sie die Geschwindigkeit und die Richtung der Erstarrung der Schaufeln steuern. Da das dünne Lnde 3^ des Eingießtrichters 24 nahe dem Sockel der Mehrfachform endigt, füllt das geschmolzene Metall die Einzel formen vom Boden aus auf, was ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Gießformanordnung ist.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei

809809/1024

welcher zwei konzentrische Anordnungen von Einzelformen ¹Il und 42 auf dem gleichen Sockel aufgebaut sind. Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung standardisierter Sockelgroßen, Deckelgrößen und Eingießtrichter zur Fertigung verschiedenartiger Gußteile. Die rationalisierte Verwendung von Sockeln, Deckeln und Eingießtrichtern ermöglicht wiederum eine Massenherstellung dieser Teile.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß in den Seitenflächen der Einzelformen Taschen ^3 gebildet sind, so daß eine Isolation kh zwischen die Einzelformen eingelegt werden kann, um die Geschwindigkeit des Wärmeabflusses aus den Einzelformen und somit die Erstarrung des Gußkörpers besser steuern zu können. Die Isolation besteht aus Streifen von Keramikfasermatten, jedoch kann auch teilchenförmiges, faserförmiges oder anderes hochtemperaturbeständiges Isoliermaterial Anwendung finden. Gewünschtenfalls kann auch wärmeabgebendes Material in die vorgesehenen Taschen eingebracht werden. Es ist auch möglich, diese Taschen während des Ausgießens der Mehrfachform einfach mit geschmolzenem Metall zu füllen, wobei dieses in die Taschen eingebrachte heiße Metall dann dazu dient, große Temperaturgradienten über den Wänden der Einzelformen zu vermeiden.

- 2h -

Pig. 9 zeigt eine alternative Mehrfachformkonstruktion, bei welcher die Einzelformen mit Lagebestimmungsmitteln, nämlich geneigten Flächen 45, versehen sind, die mit entsprechenden Lagebestimmungsmitteln am Sockel 23, nämlich einer konischen Vertiefung 46, zusammenwirken. Aufgrund dieser Anordnung sitzen die Einzelformen so fest im Sockel, daß die zwischen ihnen befindlichen Fugen auf ein Minimum verringert sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Dichtungszement 30 unmittelbar zwischen den seitlichen Rändern von Deckel und Sockel eingebracht.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jede Einzelform durch zwei gesonderte Formteile gebildet, die zwecks Herstellung eines Formhohlraums aneinander befestigt sind. Es ist jedoch auch möglich, einen Formhohlraum auf jeder Seite jedes einzelnen Formteils zu bilden, was in Fig. 10 gezeigt ist. Gemäß Fig. 10 sind die einzelnen Formteile zu einer geschlossenen Anordnung zusammengesetzt auf den Sockel 23 gestellt und jedes einzelne Formteil bildet zwischen sich und seinen benachbarten Formteilen jeweils einen Formhohlraum.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Sockel 23 und der Deckel 24 wegfallen und die Mehrfachform einfach aus einer

809809/1024

Anordnung von ähnlich wie die Stücke eines Kuchen zusammengesetzten Einzelformen besteht. Jede Einzelform ist dabei mit einer Aussparung 50 und einer Aussparung 51 versehen, die jeweils mit gleichartigen Aussparungen der anderen Einzelformen zusammen Räume 52 und 53 bilden, die den polygonalen oberen und unteren Räumen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele äquivalent sind. Da in diesem Fall kein Sockel und kein Deckel vorhanden sind, welche die Positionierung der Einzelformen unterstützen, werden hier zweckmäßigerweise an den Außenflächen der Einzelformen miteinander zusammenwirkende Lagebestimmungsmittel angeordnet, um die Einzelformen in der Mehrfachanordnung in ihrer gegenseitigen Relativlage zu sichern. Diese Lagebestimmungsmittel 54 stellen jeweils geometrische Formen dar, die eine Relativverschiebung zwischen den Einzelformen verhindern und außerdem noch zur Abdichtung der Mehrfachform dienen können. Zum Zusammenhalten der Mehrfachform im Gebrauch dient ein metallener Spannring 55· Anstelle eines solchen Spannrings können jedoch auch andere Maßnahmen zur Befestigung der Formteile aneinander Anwendung finden, beispielsweise können die Formteile in einen Kasten eingesetzt werden, wonach der Zwischenraum zwischen der Außenfläche der Mehrfachform und der Kastenwand mit Sand ausgefüllt wird. Diese Möglichkeit ist besondere zweckmäßig, wenn die Form beim Gießen von niedrigschmelzenden Legierungen

809009/1024

von Aluminium oder Magnesium vor dem Gießen nicht erhitzt wird.

Ein besonderer Vorteil der bisher beschriebenen Mehrfachformen liegt darin, daß die polygonalen Platten des damit gegossenen Gußkörpers leicht in einer Spannvorrichtung eingespannt werden können, um die mechanisierte Abtrennung der Schaufeln und der keramischen Formteile zu ermöglichen. Dies ist in Fig. 13 dargestellt, gemäß welcher eine polygonale Platte in einer Spannvorrichtung eingespannt und die andere polygonale Platte mittels einer Zentrierspitze 57 zentriert ist. Die Spannvorrichtung kann zwischen verschiedenen Positionen weitergeschaltet werden, so daß zwei um eine Schaufellänge auseinanderliegende umlaufende Trennscheiben 58 jeweils eine Schaufel von den Zulauf- und Steigerteilen abtrennen können.

In den Fig. 14 und 15 ist eine Möglichkeit zum Abdichten der Seitenränder des Deckels und des Sockels ohne Verwendung eines Dichtungszemente an der Außenseite der Mehrfachform dargestellt. Diese Abdichtung wird grundsätzlich mittels zweier jeweils halbzylindrischer Schalen erzielt, von denen die eine Schale 60 fest auf einem Sockel 61 angeordnet und die andere Schale 62 auf einem Drehzapfen 63 drehbar gelagert ist. Die beiden

100800/1024

Schalen 60 und 62 bestehen jeweils aus einer Metallwand 64, die mit einer Auskleidung 65 aus keramischem Material oder Metall ausgekleidet ist. Zum Gebrauch wird die bewegliche Schale gegen die feststehende Schale geschwenkt und an dieser mittels einer Klammer 66 befestigt. Die Metallwände der Schalen haben an ihren oberen Rändern Lippen 67» die den Deckel 24 zurückhalten und dadurch einem Aufschwimmen der Mehrfachform während des Qießens entgegenwirken. Am Sockel 61 sind zweckmäßigerweise Vorkehrungen (nicht dargestellt) zur Aufnahme einer Kühlplatte getroffen, welche die Steuerung der Erstarrungsgeschwindigkeit der gegossenen Schaufeln erleichtert.

Die Erstarrung des Gusses ist leicht durch Veränderung der thermischen Massen der verschiedenen Teile der Mehrfachform steuerbar. Dies kann, wie bereits erwähnt, durch Veränderung der relativen Größen der beiden polygonalen Räume 32 und 33 oder alternativ dazu gemäß Fig. 16 durch im Sockel 23 gebildete örtliche Vertiefungen 68 im Bereich der Zulaufkanäle l6 der Einzelformen erfolgen. Dies bringt den weiteren Vorteil, daß die Metalleinströmung in die Einzelformen verbessert wird.

Bei einer weiteren, in Fig. 17 gezeigten Abwandlung

609800/1024

ist der Sockel 23 an seiner Unterseite mit einer Ausnehmung 69 versehen, so daß der Sockel auf einen gekühlten Kupferblock 70 gestellt werden kann, um die gerichtete oder gesteuerte Erstarrung des Gusses zu begünstigen.

Im Falle einer gesteuerten Erstarrung wird die Mehrfachform innerhalb eines nicht gezeigten Vakuumbehälters ausgegossen, in welchem Induktionsheizspulen angeordnet sind, welche die gesamte Mehrfachform und den Eingießtrichter umgeben, und in welchem eine Möglichkeit zur Absenkung der Mehrfachform aus dem Bereich der Induktionsheizspulen heraus in eine Stellung besteht, in welcher der Sockel der Mehrfachform und der Kupferblock 70 sich in einer verhältnismäßig kühlen Umgebung befinden, während der Eingießtrichter 26 jedoch im Bereich der Induktionsheizspulen verbleibt. Diese Anordnung erzeugt den notwendigen Wärmegradienten innerhalb der Formteile, um eine gesteuerte Erstarrung sicherzustellen und dadurch die Entstehung von Mikroporen zu vermeiden. Zur Erzielung einer gerichteten Erstarrung können zahlreiche bekannte Verfahren zur Steuerung der Verschiebung der Erstarrungsfront in den Einzelforraen Anwendung finden und jeder Einzelformhohlraum kann mit einem geeignet geformten Kanal zur Herbeiführung des Wachstums von einkristallinem Material versehen sein.

809809/1024

Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß auch viele herkömmliche Verfahren, die in Verbindung mit den bekannten Gießtechniken Anwendung finden, auch bei dem erfindungsgemäßen Gießverfahren anwendbar sind. Es ist ohne weiteres möglich, eine der Einzelformen durch eine außen gleiche, jedoch innen anders geformte Form zur Herstellung eines Testkörpers zu ersetzen, der anschließend im Rahmen der überwachung der Qualität der Gußteile geprüft wird.

Es ist natürlich auch möglich, mehrere verschiedenartige üußteile in einer Mehrfachform herzustellen, indem Einzelformen mit gleichen Außenabmessungen, jedoch mit unterschiedlichen Formhohlräumen zu der Mehrfachform zusammengesetzt werden.

Obwohl sich die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele auf eine kreisförmige Mehrfachform beziehen, können auch andersartige, beispielsweise quadratisch gestaltete Mehrfachformen in gleicher Weise Anwendung finden. Außerdem können in einer kreisförmigen Mehrfachform Einzelformen Anwendung finden, die unterschiedlich große Sektoren mit unterschiedlichen eingeschlossenen Winkeln der Mehrfachanordnung bilden.

809809/102A

Außerdem kann das von unten nach oben fortschreitende Füllen der Form beim Gießen auch dadurch erzielt werden, daß das Metall anstatt von oben durch einen Eingießtrichter von unten oder von der Seite in den am Boden der Mehrfachform befindlichen Raum zugeführt wird.

Ferner besteht natürlich keine Beschränkung dahingehend, ob die einzelnen Formteile der Mehrfachform miteinander verbunden oder nur zusammengestellt sind. Gewünschtenfalls können also die einzelnen, die gesamte Mehrfachanordnung bildenden Formteile miteinander verbunden werden oder es können nur einige der einzelnen Formteile miteinander verbunden werden oder die einzelnen Formteile können lediglich nebeneinander plaziert werden.

809809/1024

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Mehrfacngießform, bestehend aus einer Anzahl von zu einer Anordnung zusammengesetzten und eine Anzahl einzelner Formhohlräume bildenden Normteilen, dadurch ge~ kennzeichnet, daß jedes Formteil (11, 12) so gestaltet ist, daß es sich mindestens an den Außenflächen der Mehrfachgießform eng an die jeweils benachbarten Formteile anschließt, daß weiter der jedem Formhohlraum (14) zugeordnete Zulaufkanal (15) mit einem im unteren Teil der Mehrfachgießform gebildeten Raum (33) in Verbindung steht, und daß Kanäle (26) zum Einleiten von geschmolzenem Metall in diesen Raum sowie Mittel (30) zur Abdichtung mindestens der Außenseiten und des Bodens der Mehrfachgießform gegen das Auslecken geschmolzenen Metalles vorgesehen sind.

2. Mehrfachgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der einzelnen Formteile (11, $2) auf einen Sockel (23) gestellt ist und daß der genannte Raum (33) im unteren Teil der Mehrfachgießform zwischen der Formtei!anordnung und dem Sockel gebildet ist.

3. Mehrfachgießform nach Anspruch 2, dadurch zeichnet, daß die Formteile (11, 12) zusammen einen

809809/1024

ORIGINAL INSPECTED

Kanal (34) umschüeßen, der von der Oberseite der Formteilanordnung in den genannten Raum (33) im unteren Tei! der Mehrfachgießform verläuft.

4. Mehrfachgießform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über der Formteüanordnung ein Decke! (24) angeordnet ist, und daß zwischen dem Decke! und der Oberseite der Formteüanordnung ein weiterer Raum (32) gebüdet ist, in we!chen geschmolzenes Metall nach der Füllung der einzelnen Formhohlräume einfließen kann»

5. Mehrfachgießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (24) Durchtrittsöffnungen (29) gebildet sind, die den Austritt von geschmolzenem Metall nach der Füllung des weiteren Raumes (32) ermöglichen.

6. Mehrfachgießform nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel mit einer öffnung zum Einsetzen eines Eingießtrichters (26) versehen ist.

7. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Formhohlraum (14, 15) von mehreren Formteilen begrenzt wird.

3. Mehrfachgießform nach Anspruch 7, dadurch

809809/1024

gekennzeichnet, daß die jeweils einen einzelnen Formhohlraum (I¹I, 15) begrenzenden Formteile (11, 12) zu einer einheitlichen Einzelform (13) miteinander verbunden sind und daß die Einzelformen zur Bildung der Mehrfachgießform eng aneinander anschließend zusammengesetzt sind,

9. Mehrfachgießform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eng aneinander anschließend zusammengesetzten Einzelformen (13) ihrerseits zu einem einheitlichen Körper miteinander verbunden sind.

10. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 2

bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (11, 12) jeweils an ihrem unteren Ende mit einem zum Sockel (23) hin vorspringenden Fuß (21) versehen sind.

11. Mehrfachgießform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (11, 12) jeweils an ihrem oberen Ende mit einer den Deckel (24) in Abstand von der Oberseite der Formteile haltenden Stütze (22) versehen sind.

12. Mehrfachgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formteile an ihrem unteren Ende jeweils mit einer Aussparung (52) versehen sind, und daß diese Aussparungen aller Formteile zusammen den

809809/102A

genannten Raum im unteren Teil der Mehrfachgxeßform bilden.

13. Mehrfachgießform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formteile in ihrem oberen Teil jeweils eine weitere Aussparung (53) besitzen und daß diese Aussparungen aller Formteile zusammen einen weiteren Raum bilden.

I¹J. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Größen des Raumes im unteren Teil der Mehrfachgxeßform und des weiteren Raumes im oberen Teil der Ilehrfachcxeßform im Sinne einer Steuerung der Erstarrung des eingegossenen geschmolzenen Metalles gewählt sind.

15. Mehrfachgxeßform nach einem der Ansprüche 1

bis I¹J, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Formhohlräumen (I¹*, 15) Taschen (¹O) in der von den Formteilen gebildeten Anordnung vorgesehen sind.

16. Mehrfachgxeßform nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (*J3) zur Steuerung der Erstarrung von in die Mehrfachgxeßform eingegossenem geschmolzenem Metall mit Isoliermaterial gefüllt sind.

809809/1024

17. Mehrfachgießform nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (43) zur Steuerung der Erstarrung von in die Mehrfachgießform eingegossenem geschmolzenem Metall mit wärmefreisetzendem Material gefüllt sind.

18. Mehrfachgießform nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (43) mit dem im unteren Teil der Mehrfachgießform gebildeten Raum (33) in Verbindung stehen.

19. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (11, 12) eine kreisförmige Anordnung bilden.

20. Mehrfachgießform nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus zwei konzentrischen, aus den Formteilen zusammengesetzten Segmentringen (¹Il, 42) besteht.

21. Mehrfachgießform nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile unterschiedlich große Sektoren der Formteilanordnung bilden.

22. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Boden (23) mit

809809/1024

- β einer Kühlplatte versehbar ist.

.-3. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formhohlräume so ausgebildet sind, daß sie einen Anfangsbereich für das Kristallwachstum zur Erzielung einer gerichteten Erstarrung des eingegossenen flüssigen Metalls festlegen.

2k. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 23» dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formteile (11, 12) im Spritzpreßverfahren aus einem Gemisch hergestellt sind, das aus 110 Gewichtsteilen Silikonharz, ¹IOO Gewichtsteilen Kieselerde mit einer Korngröße entsprechend einem 100-Mesh-Sieb (I¹IoO Maschen/cm ), β Gewichtsteilen Aluminiumstearat und 3 Gewichtsteilen Aluminiumacetat besteht und bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 85 °C gemischt worden ist.

25. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 2k, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (30) zur Abdichtung der Mehrfachgießform eine auf ihre Außenfläche aufgebrachte Dichtungsschicht enthalten, die aus einem Gemisch aus 3^·2ΟΟ ml hydrolysiertem Äthylsilikat, 25.320 ml Isopropy!alkohol, 3.66Ο ml Wasser, 60 ml SaIz-

809809/1024

273863$

säure und 130 kg Zirconiumsilikat besteht, welch letzterem 5 % Pfeifenton beigegeben sind.

26. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 2k, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abdichtung der Mehrfachgießform eine die Außenflächen der Formteilanordnung umgebende Sandpackung enthalten.

27. Mehrfachgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abdichtung der Mehrfachgießform einen mechanischen Spannring (55) zum Zusammenspannen der einzelnen Formteile der Formteilanordnung enthalten.

28. Mehrfachanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Formteile und der Sockel (23) mit miteinander zusammenwirkenden Lagebestinimungsmitteln (45, 46) versehen sind.

809809/1024